用于科学计算的存储处理器阵列制造技术

本文公开的实施例包括互联网络，其配置为提供存储处理单元之间的数据通信。当存储处理单元配置为在局部进行科学计算时，所公开的互联网络可以是特别有效的。所公开的互联网络可实现存储处理单元之间的局部的、高吞吐量、低延迟的数据通信，而不使主机系统过载。

Memory processor array for scientific computing

Embodiments disclosed herein include an internetwork configured to provide data communication between storage processing units. When the storage processing unit is configured to perform scientific calculations locally, the disclosed network can be particularly effective. The disclosed internetwork can realize partial, high throughput and low delay data communication between the storage processing units without overloading the host system.

【技术实现步骤摘要】
用于科学计算的存储处理器阵列
本公开涉及提供用于科学计算的存储处理器阵列的设备、系统和方法。
技术介绍
固态驱动器可包括非易失性固态存储器，比如闪存。闪存可包括改进形式的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。传统的EEPROM一次仅能够擦除或写入一个存储器位置(例如一存储器单元)。相比之下，闪存在一个编程操作中允许多个存储器位置被擦除或写入。因此相比于传统的EEPROM，闪存能以更高的速度操作。固态存储器相对于其他存储装置具有多个优势。例如，其通常提供比硬盘驱动器(HDD)更快的读取存取次数和更好的耐冲击性。不同于动态随机存取存储器(DRAM)，固态存储器通常是非易失性的，意味着当存储器的电源被移除时存储在闪存中的数据不丢失。这些优势以及其他优势可以解释闪存在诸如存储卡、USB闪存盘、手机、数字摄像机、大容量存储装置、MP3播放器等的装置中用于存储应用的日渐普及。
技术实现思路
本公开的实施例涉及提供用于科学计算的存储处理器阵列的设备、系统的方法。本公开的一些实施例包括固态装置系统。固态装置系统包括多个存储处理单元，其布置为二维阵列，其中多个存储处理单元的每一个包括计算单元和非易失性存储器模块。固态装置系统还包括互联网络，所述互联网络包括多个单元网络模块，其中互联网络配置为提供多个存储处理单元之间的数据通信。多个存储处理单元被分组成存储处理单元的多个子阵列，且多个子阵列的第一子阵列中的存储处理单元使用多个单元网络模块中的第一单元网络模块彼此联接。在一些实施例中，所述多个子阵列的第二子阵列中的存储处理单元使用所述多个单元网络模块中的第二单元网络模块彼此联接。在一些实施例中，所述多个子阵列，包括第一子阵列和第二子阵列，使用所述多个单元网络模块中的第三单元网络模块彼此联接，由此形成存储处理单元的分层互连。在一些实施例中，单元网络模块的每一个具有第一类型的互连拓扑。在一些实施例中，第一类型的互连拓扑包括改进的环网拓扑。在一些实施例中，第一类型的互连拓扑包括改进的环网拓扑。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的第一单元网络模块具有第一类型的互连拓扑，所述多个单元网络模块中的第二单元网络模块具有第二类型的互连拓扑。在一些实施例中，第一子阵列与第二子阵列对角布置，且所述多个单元网络模块中的第三单元网络模块包括配置为直接连接第一子阵列和第二子阵列的对角互连。在一些实施例中，对角互连配置为直接连接第一子阵列的通信集线器和第二子阵列的通信集线器。在一些实施例中，所述多个存储处理单元布置在印刷电路板上，且互连网络包括印刷电路板上的电导体。在一些实施例中，固态装置系统进一步包括存储器控制器，其配置为经由互联网络对所述多个存储处理单元之间的数据传输进行安排。在一些实施例中，存储器控制器进一步配置为将对应于二维矩阵的多个块加载到所述多个子阵列上，触发所述多个子阵列，以在局部进行转置操作，以计算所述多个块的转置，和触发子阵列中的两个，以经由互联网络交换存储在子阵列的所述两个中的块的转置。在一些实施例中，存储器控制器配置为确定互联网络上的路线，子阵列中的两个通过所述路线交换块的转置。在一些实施例中，所述多个存储处理单元中的计算单元配置为进行科学计算。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的一个包括L-对角类型的1单元网络模块。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的一个包括L-对角类型的2单元网络模块。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的一个包括L-对角类型的3单元网络模块。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的一个包括L-对角类型的4单元网络模块。在一些实施例中，所述多个单元网络模块中的一个包括全网状单元网络模块。本公开的一些实施例包括一系统。所述系统可包括根据一些实施例的固态装置系统，以及与固态装置系统数据通信的主机装置，其中主机装置配置为发送数据到固态装置系统，以被多个存储处理单元中的计算单元处理。附图说明参考以下的对所公开主题的详细描述，当其结合所附附图一起考虑时，所公开的主题的各目的、特征以及优势可更好地被理解，附图中相同的附图标记标示相同的元件。附图是示意性的，且未刻意按比例绘制。处于清楚的目的，并非在每幅图中标出每个部件。在不需要图示来允许本领域技术人员理解所公开的主题的地方，也没有示出所公开的主题的每个实施例的每个部件。图1示出了根据一些实施例的示例性计算系统，其具有主机系统和存储系统；图2示出了根据一些实施例的多个存储处理单元的二维布置；图3示出了根据一些实施例的单元网络模块的环形拓扑；图4示出了根据一些实施例的单元网络模块的改进的环形拓扑；图5A-5B示出了根据一些实施例的矩阵转置操作中的附加边缘(edge)的益处；图6示出了根据一些实施例的单元网络模块的全网状拓扑；图7A-7D示出了根据一些实施例的单元网络模块的四L对角拓扑；图8示出了根据一些实施例的存储处理单元的多个子阵列；图9示出了根据一些实施例的存储处理单元的多个子阵列；图10示出了根据一些实施例的存储处理单元的分层改进的环形网络；图11示出了根据一些实施例的存储处理单元的分层网状网络；图12示出了根据一些实施例的存储处理单元的分层网络；图13示出了根据一些实施例的使用存储处理单元阵列的块转置操作；图14A-14C示出了用于特定输入矩阵的图13的块转置操作；图15示出了根据一些实施例的存储处理单元的分层网络。具体实施方式在下文的描述中，针对所公开的主题的系统和方法以及这种系统和方法可以运行等的环境描述许多具体细节，以便提供对所公开主题的充分理解。然而，本领域技术人员应理解到，所公开的主题可以不按照这种具体细节实施，且本领域已知的一些特征不详细描述，以便避免所公开主题的复杂化。此外，应理解下文提供的例子是示例性的，且应理解到，存在在所公开主题范围内的其他系统和方法。在传统的计算和存储模型中，计算系统包括主机系统和存储系统。在该模型中，主机系统被设计为执行计算且存储系统被设计为要被主机系统处理的存储信息。在一些情况下，主机系统可协调存储系统的存储操作，但是主机系统的处理能力通常是与存储系统隔离的。有时，期望的是从主机系统向存储系统卸载一些计算操作。例如，在数据密集型应用中，希望的是为存储系统增加计算能力，使得数据密集型计算可局部性地在存储系统中执行。以此方式，主机系统可被免除计算要求，且系统的输入/输出(I/O)要求作为一个整体也可被免除。虽然系统的输入/输出(I/O)要求作为一个整体可被免除，但是仍然会存在显著的数据通信需求。通常，存储系统可包括多个存储处理单元，且存储处理单元会需要彼此通信以便完成从主机系统卸载的一些计算。这种通信可通过主机系统执行或通过点对点(peer-to-peer)通信总线执行，例如，外围组件快速互连(PCIe)总线。不幸地，任一方法会使得主机系统和/或点对点通信总线快速达到饱和。在点对点通信上的数据通信由于点对点通信总线上的带宽限制条件而尤其不实际。本专利技术的一些实施例解决存储系统中的存储处理单元之间的数据通信。具体说，所公开的实施例包括互连网络，其配置为提供存储处理单元之间的数据通信。公开的互连网络可在存储处理单元被配置为局部性地执行科学计算时尤其有效。公开的互连网络可实现存储处理单元之间的局部化、高吞吐量和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态装置系统，包括：布置为二维阵列的多个存储处理单元，其中多个存储处理单元的每一个包括计算单元和非易失性存储器模块；和包括多个单元网络模块的互联网络，其中该互联网络被配置为提供多个存储处理单元之间的数据通信；其中所述多个存储处理单元被分组成存储处理单元的多个子阵列；和其中所述多个子阵列的第一子阵列中的存储处理单元使用所述多个单元网络模块中的第一单元网络模块彼此联接。

【技术特征摘要】
2015.11.13 US 14/941,1981.一种固态装置系统，包括：布置为二维阵列的多个存储处理单元，其中多个存储处理单元的每一个包括计算单元和非易失性存储器模块；和包括多个单元网络模块的互联网络，其中该互联网络被配置为提供多个存储处理单元之间的数据通信；其中所述多个存储处理单元被分组成存储处理单元的多个子阵列；和其中所述多个子阵列的第一子阵列中的存储处理单元使用所述多个单元网络模块中的第一单元网络模块彼此联接。2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个子阵列的第二子阵列中的存储处理单元使用所述多个单元网络模块中的第二单元网络模块彼此联接。3.如权利要求2所述的系统，其中所述多个子阵列，包括第一子阵列和第二子阵列，使用所述多个单元网络模块中的第三单元网络模块彼此联接，由此形成存储处理单元的分层互连。4.如权利要求3所述的系统，其中单元网络模块的每一个具有第一类型的互连拓扑。5.如权利要求4所述的系统，其中第一类型的互连拓扑包括改进的环网拓扑。6.如权利要求4所述的系统，其中第一类型的互连拓扑包括改进的环网拓扑。7.如权利要求3所述的系统，其中所述多个单元网络模块中的第一单元网络模块具有第一类型的互连拓扑，所述多个单元网络模块中的第二单元网络模块具有第二类型的互连拓扑。8.如权利要求3所述的系统，其中第一子阵列与第二子阵列对角布置，且所述多个单元网络模块中的第三单元网络模块包括配置为直接连接第一子阵列和第二子阵列的对角互连。9.如权利要求8所述的系统，其中所述对角互连被配置为直接连接第一子阵列的通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：A德，KK冈南，
申请(专利权)人：HGST荷兰公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL