带宽可扩展的互连网络以及在其中传送数据的方法技术

具有分离的控制平面和数据平面且带宽可扩展的互连网络，包括一个控制平面和一个或多个数据平面，控制平面包括若干控制路由器和一条控制线，控制路由器用于交换控制信息及生成设定报文传送通路的信息，各个数据平面包括若干数据路由器和一条数据传送线，每个数据路由器用于利用控制路由器生成的报文上的通路信息发送和接收报文，数据传送线用于把数据路由器按和控制平面相同的拓扑结构连接在一起。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多计算机系统中的互连网络，尤其涉及其中包括控制平面和数据平面的并且该数据平面的带宽是可扩展的互连网络以及在该互连网络中传送数据的方法。由于结构问题和物理限制，常规冯·诺伊曼计算机的性能是有限的。为了克服这样的限制把不同的计算机互连起来以允许并行处理。即，连接多个单处理机或者多个对称的多处理机(SMP)以并行处理并实现高性能计算机系统。采用这种多计算机并行处理方法的系统包括预定数量的节点和一个用于在节点之间传送报文的互连网络。在这种情况下，系统的总性能取决于每个节点的性能以及连接各节点的该互连网络的性能。互连网络的性能是用节点间的带宽和等待时间确定的。从而，为了在短时间内从一个源节点向目的地节点发送大量的数据，互连网络必须提供宽的带宽和小的等待时间。尤其，例如决策支持系统(DSS)和多媒体系统的新领域需要在节点之间传送大量的数据。这些应用造成需要改进互连网络的性能。图1表示多计算机系统中互连网络和节点的总结构。互连网络提供通过其节点可互相通信的通路。它们可以具有不同的结构，例如环、Banyan树、树、超立方体、网和环面。上述的结构各具有优点和缺点。常规互连网络的公共特性将参照网状结构说明。图2表示具有普通二维网状结构的网络。在图2中，各个交叉点代表一个网络节点。节点包括计算部件(CU)和路由器。路由器和其它相邻节点连接并且当把互连网络和CU考虑成独立元素时构成部分互连网络。当要在节点之间传送报文时必须首先建立通路。从线路交换方法。包交换方法、蛀洞(wormhole)路由方法以及虚拟开凿方法中选出的一种适当方法可用来设定通路。通常，在设计路由器时确定通路设定方法。因为在确定互连网络的等待时间中通路的设定是很重要的，在选择设定通路的方法之前必须全面考虑各种因素，例如系统的最终使用、报文的长度和传送频率。通常，一个路由器为了设定通路、管理互连网络以及检测网络错误需要和其它相邻的路由器交换特定目的的信息。在常规互连网络中，这些信息和普通的数据一起共享互连网络的相同链路。但是，在这种情况下不能有效地构造互连网络的链路。即，在常规的互连网络里，当必须经常传送大量的数据时，用于设定通路或管理互连网络的控制信号和要传送的数据共享网络的链路，从而在它们之间产生不可避免的干扰。从而，损害有效带宽和等待时间。另外，因为必须同时处理控制信号和传送数据，路由器的设计变得麻烦并且确定通路所需的时间变得更长。而且，当在诸如NCR公司的BYNET、Tandem公司的服务器网络和IBM公司的HPS的常规互连网络中设计互连网络的路由器时，路由器之间的链路的带宽是确定的。这样，在为了用于下一代应用需要改进互连网络的带宽和等待时间的情况下，常规的互连网络不提供进行改进的适宜机制。通常，为了增加带宽，必须采用高速半导体技术或者增加半导体芯片的引脚数量。但是，这些方法需要已经达到的半导体集成技术中的许多成果，并且在许多情况中需要它的最突出成果。并行地重叠多个互连网络是一种提高有效总带宽的替代办法。利用这种办法有可能增加可经互连网络同时传送的标准数据的吞吐量。但是，这不能得到可以通过提高路由器中的链路的带宽得到的各种好处。即，在采用二个重叠的互连网络的情况下，有可能同时传送二条报文，但是不可能减少传送一条报文所需的时间。在图3中，对按照常规技术重叠互连网络的情况和增加链路的带宽的情况进行比较。假设要发送的报文的长度为M并且常规互连网络的带宽为W。报文传输时间为M/W，因为在二个独立的互连网络情况下选择网络1和网络2中的一个。同时，在加倍带宽的情况下，有可能把报文传输时间减小到M/2W。因此，重叠互连网络的一个重要原因实际上是通过冗余提供错误容限而不是扩大带宽。此外，因为常规互连网络通常不能提供加倍带宽的作用，为了扩大带宽，必须重新设计路由器。下面将参照附图说明常规互连网络共有的结构问题。假定互连网络具有网状结构。图4A至4C表示根据常规技术的网状平面内的报文传送过程。在图4A至4C中，A、B和C代表源节点，而A’、B’和C’代表对应的目的地节点。可以采用线路交换方法、包交换方法和蛀洞路由方法中的任一方法。首先，在图4A中，已把报文的通路设定为从A到A’并正传送数据。B和C处于设定通路的处理之中。此时，因为A已经使用B和C所需使用的通路的一部分，由B传送的报文的标题和由C传送的报文的标题必须分别在(1，1)节点和(2，1)节点中待用，直至A完成报文的传送并且释放它所使用的通路。当A完成报文的传送时，在(1，1)节点待用的B的报文标题和在(2，1)节点待用的C的报文标题可以着手设定到达它们各自的目的地节点的通路。图4B表示这样的过程。如图4C中所示，B和C完成设定通路并且可以沿着设定的通路向各自的目的地节点传送报文。从而，当一条报文的标题被别的报文阻塞时，在常规互连网络中，由于设定通路的处理，等待时间变长。因为其它的节点在源节点和目的地节点释放阻塞的通路之前不能设定通路。本专利技术的一个目的是提供一种多计算机系统中的互连网络，在该系统中该互连网络里的带宽是可扩展的并且要求相同的等待时间而不管数据的长度及频率，其中通过在互连网络中附加地包括一个控制平面和一个数据平面来设定通路并且该数据网络的带宽是可扩展的。本专利技术的另一个目的是提供一种在上述互连网络中传送数据的方法。为了达到第一个目的，提供一种其带宽可扩展的互连网络，用于在构成一个多计算机系统的预定数量的处理机之间发送和接收报文，其包括一个控制平面和一个或更多的数据平面，控制平面包括和处理机连接的用于交换控制信息及生成与为在处理机之间传送的报文设定通路有关的信息的若干控制路由器，以及一条用于把控制路由器按预定的拓扑结构连接在一起的控制线，每个数据平面包括若干个和处理机连接的用于利用由控制路由器产生的报文上的通路信息发送和接收报文的数据路由器，以及一条用于把数据路由器和控制平面相同的拓扑结构连接在一起的数据线。为达到第二个目的，提供一种在由一个控制平面和一个或多个具有和控制平面相同的拓扑结构的数据平面构成的互连网络中传送数据的方法，其包括步骤从源节点向目的地节点沿着一条根据该拓扑结构的中间节点的通路传送带有目的地节点地址的标题信息，从而建立横跨控制平面传送报文的一条通路；在横跨控制平面的该通路上向数据平面传送信息，从而建立一条横跨数据平面用于传送报文的通路；释放该已建立的横跨控制平面的通路以便传送其他报文，并且沿着已建立的横跨数据平面的通路向目的地节点传送数据。通过参照附图对本专利技术的最佳实施方式的详细说明本专利技术的上述目的和优点会更为清晰，附图是图1表示多计算机系统中互连网络和节点的总结构；图2表示按照常规技术的网状平面结构；图3对比按照常规技术的重叠互连网络情况和增大链路的带宽的情况；图4A至4C表示按照常规技术网状平面中的报文传送过程；图5表示根据本专利技术的具有一维结构的互连网络；图6是一个流程图，表示根据本专利技术的数据传送方法；图7表示作为本专利技术的一种实施方式的二维网状平面结构；图8A至8C表示根据本专利技术的网状平面中的报文传送过程；以及图9表示一种结构，其中根据本专利技术的互连网络中数据平面的带宽增至三倍。下面参照附图详细说明本专利技术。在本专利技术中，由物理上独立的网络分别运送在节点之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种其带宽要扩展的互连网络，用于在预定数量的构成一个多计算机系统的处理机之间发送和接收报文，包括：一个控制平面，包括多个控制路由器和一条控制线，控制路由器和处理机连接并用于交换控制信息及生成与为在处理机之间传送的报文设定通路有关的信息， 控制线用于按预定的拓扑结构把控制路由器连接在一起；以及一个或多个数据平面，各包括若干数据路由器和一条数据传送线，每个数据路由器和处理机连接并用于利用由控制路由器生成的报文上的通路信息传送和接收报文，数据传送线用于把数据路由器按和控制平面 相同的拓扑结构连接在一起。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金甲英，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]