[发明专利]用于NUMA系统的基于开关的时间同步协议

说明书

本发明总体涉及微处理器计算系统领域，更具体来说，涉及同步多处理器系统的各种节点上的时基寄存器。

可缩放共享存储器多处理器通常是通过用保持超高速缓存相关性的互连的互连对称共享存储器多处理器系统而建立的，每个系统的处理器数较少。互连共享多处理器(SMP)系统充分利用其它先存的、经常是高容量(volume)的产品来创建更大的系统。生成的系统是超高速缓存相关的、非一致性存储器存取多处理器(ccNUMA)。此外，如IBM公司的PowerPC体系结构的有些体系结构每个处理器设置一个按处理器自己的频率的某个因数递增的时间寄存器。在PowerPC系统中，将这个寄存器称为时基寄存器。该PowerPC体系结构要求，在多处理器系统中，时基的程序可觉察值(program perceptiblevalue)必须单调地增加。换言之，如果程序第一次读时基，随后第二次读时基，则第二个值必须大于或等于第一个值。这个约束条件意味着多个处理器上的时基寄存器值的大小必须彼此足够接近，如果某程序先在一个处理器上运行，然后在另一个上运行，则程序读取的第二个时基值大于或等于第一个。因为从一个处理器向另一个转移一个程序的时间，数量级大约是100至1000个处理器周期，并且因为时基因数(divisor)的数量级是10个周期(on the order of 10’s ofcycles)，所以这个要求并不太严厉。不过，它确实迫使多节点NUMA系统去同步系统中所有处理器的时基寄存器。由于NUMA系统上通常没有公用的振荡器，系统上各种节点的时基寄存器会随着时间的推移而彼此偏离。所以，必须定期地对时基寄存器进行互相再同步。同步时基寄存器所实行的方法，最好在网络负载或专用硬件方面不太昂贵。尽管有些硬件互连机构有公用的振荡器能用于这个目的，其它体系结构有在其有效负载中携带一个时间值并在通过网络传输这个值时老化(ages)这个值的特殊包格式(packet format)，这个硬件并不是在每个实施上都有的。在没有这种硬件的条件下，仍然需要提供一个保持系统体系结构所要求的同步水平的时基同步机构。因此非常需要实现一种用于在不非常增加系统的成本或复杂性的情况下同步NUMA系统上各种节点的机构和方法。

通过一种用于同步与多节点数据处理系统(如NUMA数据处理系统)中的中央开关相连的节点集合的系统和方法，在很大程度上解决了以上所述的问题。一开始，从节点集合的每个节点提取时基寄存器值。然后根据从各节点接收的时基寄存器值确定一个公用时基寄存器值。然后将所确定的公用时基寄存器值广播到每个节点。在读时基寄存器值之前，通过向每个节点广播一个停止传输包而停止节点集合之间的包传输。在这个实施例中，通过向每个节点广播一个恢复传输包，可以在同步之后恢复正常的包传输。当节点适配器从开关接收到一个读时基包时，通过从节点适配器向节点处理器的其中之一发出一个专用中断，可以读取时基寄存器值。确定公用时基寄存器值的方法可以是，选择从节点集合的每个节点读取的时基寄存器值的最大值，并用一个调节因数(如一个包从中央开关传输到一个节点处理器所需的时间加上一个包从一个节点处理器传输到中央开关所需的时间)调节该最大时基寄存器值。通过例如每当中央开关的递减寄存器达到零时启动一次同步，可以定期地重复该同步过程。

通过阅读以下详细说明并参照各附图，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。附图简介：

图1是非一致性存储器体系结构数据处理系统的框图；

图2是适合用作图1的NUMA系统的节点的对称多处理器系统的框图；

图3是表示图1的开关与节点同步处理器之间的连接的框图；

图4是图1的开关的一个实施例的框图；和

图5是同步多节点数据处理系统中的的时基寄存器的方法的流程图。

尽管本发明允许有各种改进和其它可能的形式，附图中举例表示了其具体实施例，本文中将对具体实施例作详细说明。不过应当明白，这里所提供的附图和详细说明并非要把本发明限制于所披露的具体实施例，相反，本发明要包含属于如由后附的权利要求所界定的本发明的精神和范围之列的所有改进方案、同等方案和替换方案。