[发明专利]基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法。

背景技术

随着基于ARM（Advanced RISC Machines）架构处理器技术的不断发展，学术界和工业界目前已经考虑并正在着手开发基于ARM嵌入式处理器的新型低功耗集群系统。如Sandia国家实验室在2011年5月1日发布了一款名为“Mini超级计算机”的系统，该系统由196个Gumstix Overo Tide计算节点组成，每七个Gumstix Overo Tide集成到一块Stagecoach母板上，然后通过以太网实现节点互连。德国Ludwig-Maximilians-Universitat(LMU)大学在2011年4月使用AppleTV搭建了一个集群系统，该系统每个节点包含一颗1GHz的Cortex-A8处理器、PowerVR SGX535GPU和256MB内存，网络采用了百兆以太网。

但是，首先，上述技术方案受到嵌入式处理器网络接口单一、性能不高的制约，具体地说，目前主流的嵌入式处理器主要面向移动应用等领域，通常不具备有线网络接口或仅配备百兆以太网这类性能较低的网络接口。因此，在基于嵌入式处理器构建集群系统时，网络性能无法满足高性能数据传输的需求。

其次，上述技术方案受到嵌入式处理器可扩展接口受限的制约；具体地说，通常，作为片上系统，嵌入式处理器会包含一系列的外围接口，如USB 2.0、GPIO、I2C等，这些接口都属于千兆以下的低速接口。尽管有部分嵌入式处理器，如Marvel公司的ARM嵌入式处理器包含了高速的PCIE接口，且可以很方便地通过PCIE接口扩展实现高速网络接口，但绝大多数公司的嵌入式处理器产品都不包含该接口，因此，该方法也缺乏普适性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够解决嵌入式处理器网络接口单一、性能较弱的缺点，通过基于并行存储接口实现一个混合网络通信模块，为基于嵌入式处理器搭建的集群计算系统提供更高速的网络接口和更灵活的混合网络组网通信方法。

根据本发明，提供了一种基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法，其包括：将嵌入式处理器集成的网络控制器通过网络收发器连接至第一网络；并且，将嵌入式处理器集成的并行存储接口通过混合网络通信模块连接至第二网络。

优选地，第一网络是以太网，网络收发器是以太网收发器，网络控制器是以太网控制器。

优选地，混合网络通信模块包括：并行接口状态机、发送队列、转发队列、接收队列、发送控制逻辑、接收控制逻辑、以及多路复用器；其中，并行接口状态机连接至发送队列的数据输入端和接收队列的数据输出端；发送队列的数据输出端连接至多路复用器的第一数据输入端；接收队列的数据输入端连接至接收控制逻辑；发送控制逻辑的数据输出端连接至多路复用器的第二数据输入端，发送控制逻辑的数据输入端连接至接收控制逻辑；发送控制逻辑的输出端连接至多路复用器的控制信号输入端；并且，多路复用器的数据输出端连接至第二网络。

优选地，所述基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法还包括：当并行接口状态机从与并行存储接口连接的存储总线接收到数据时，将数据存放到发送队列。

优选地，所述基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法还包括：利用接收控制逻辑从第二网络接收到数据包并拆解数据包，然后根据数据包的目的地址，选择将数据包存放到接收队列或转发队列，其中接收队列缓存待转发至并行存储接口的数据。

优选地，所述基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法还包括：当接收队列非空，且与并行存储接口连接的存储总线未占用时，将数据发送到存储总线上。

优选地，所述基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法还包括：利用发送控制逻辑对发送队列和转发队列进行仲裁，基于年龄策略选择最老年龄的数据包进行发送。

优选地，混合网络通信模块还包括连接至发送控制逻辑的信用管理逻辑；并且，优选地，所述基于嵌入式处理器存储接口的集群计算系统混合通信方法还包括：利用信用管理逻辑进行信用管理和维护，以使得上网数据采用基于信用的流控机制。

优选地，发送队列、转发队列和接收队列的队列深度可配置。

优选地，发送队列、转发队列和接收队列均具有一个空满信号，用于进行流控。