包括分组成单元的节点的层级结构的网络拓扑制造技术

描述了一种包括节点的层级结构的网络。所述节点的结构包括n个层，所述n个层包括n-1个切换节点层以及1个计算节点层。所述结构中的每一层可以包括分组成单元的mn-L个节点，其中m表示一个单元中节点的数目，L表示所述结构中的层，其中L＝0表示最低层而L＝n-1表示最高层。在除了所述计算层外的层中的每个节点可以包括用于下一个较低层中的单元的切换节点。对于每个单元，每个节点可以通过点对点链路连接到每个其它节点，通过点对点链路连接到该单元的本地切换节点。每个节点可以通过该单元的本地广播网络连接到每个其它节点以及本地切换节点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子通信。
技术介绍
网络节点和链路的布置由网络拓扑来定义。网络拓扑能够确定网络节点之间的物理和逻辑互连，其中每个节点具有到一个或多个其它节点的一个或多个链路。网络的物理拓扑由节点之间的物理连接的配置所确定。该配置可以通过例如环、星、线、晶格、超立方体、环的多维几何形状来表示。网络的逻辑拓扑由节点之间的数据流动所所确定。处理节点的网络可以被用于超级计算应用。例如，大型超级计算应用可以被分为在网络的不同处理节点上运行的不同指令子集。为了减少等待时间并提高效率，跨整个网络的业务分布以及本地级别的节点间的最大通信是优选的。典型地，网络的寻址和路由方案的复杂度随着网络拓扑的复杂度的增加而增加。 复杂的路由表会需要大量的中央处理单元(CPU)时间来实现。传统的分组路由要求在能够对分组报头中的目的地地址能够进行解码并且能够转发分组之前必须在节点完全接收该分组，这导致了等待时间。等待时间也会随着复杂的寻址方案而增加。复杂的网络拓扑会具有高的跳数与节点比，其中每一跳引入了分组等待时间的若干个时钟周期。
技术实现思路
本说明书描述了与网络拓扑相关的系统、方法和计算机程序产品。通常，在一个方面，本专利技术公开了一种包括节点的层级结构的网络。节点的结构包括η个层，所述η个层包括η-1个切换(switch)节点层以及1个计算节点层。该结构中的每一层包括分组成单元的Hilri个节点，其中m表示一个单元中节点的数目并且为大于1的整数。L表示结构中的层并且为整数，其中L = 0表示最低层而L = η-1表示最高层。除了计算层外的层中的每个节点包括用于该结构中下一个较低层中的单元的切换节点。对于每个单元，该单元中的每个节点通过点对点链路连接到该单元中的每个其它节点，该单元中的每个节点通过点对点链路连接到用于该单元的本地切换节点，并且该单元中的每个节点通过用于该单元的本地广播网络连接到该单元中的每个其它节点以及本地切换节点。所述网络的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。每个计算节点可以包括可操作以执行一个或多个应用的指令的处理元件。该结构中的最低层可以是计算节点层并且可以包括mn个计算节点。单元中的每个节点可以通过以太网连接到单元中的每个其它节点以及本地切换节点。每个计算节点可以包括处理元件、控制器和存储器。每个计算节点可以包括实现为现场可编程门阵列的通信硬件。通常，在另一方面，本专利技术公开了一种包括节点的层级结构的网络，所述层级结构包括η个层。所述η个层包括η-1个切换节点层以及1个计算节点层。该结构中的每一层包括一个或多个节点单元，其中L表示该结构中的层并且为整数，其中L = 0表示最低层而 L = η-1表示最高层，并且一个单元中节点的数目大于1。除了计算层外的层中的每个节点包括用于该结构中下一个较低层中的单元的切换节点。对于每个单元而言，该单元中的每个节点通过点对点链路连接到该单元中的每个其它节点，该单元中的每个节点通过点对点链路连接到用于该单元的本地切换节点，并且该单元中的每个节点通过用于该单元的本地广播网络连接到该单元中的每个其它节点和本地切换节点。所述网络的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。一个或多个单元中所包括的一个或多个点对点链路可以被无效。该结构中的一个层中的每个单元可以具有相同数量的节点。该结构中的每一个层中的每个单元可以具有相同数量的节点。每个单元可以包括由包括8个节点的2 X 2 X 2立方体所表示的本地三维网络拓扑。每个计算节点可以包括可操作以执行一个或多个应用的指令的处理元件。该结构中的最低层可以是计算节点层。单元中的每个节点可以通过以太网连接到该单元中的每个其它节点和本地切换节点。每个计算节点可以包括处理元件、控制器和存储器。每个计算节点可以包括实现为现场可编程门阵列的通信硬件。通常，在另一方面，本专利技术公开了一种包括节点的层级结构和处理器的联网设备。 所述节点的层级结构包括η个层，所述η个层包括Π-1个切换节点层以及1个计算节点层。 L表示该层级结构中的层并且为整数，其中L = 0表示最低层而L = η-1表示最高层。所述处理器被配置为对分组中所接收的η个位组进行处理，其中每个计算节点完全通过所述 η个位组进行寻址，而层L的每个切换节点完全通过n-L个最高有效位组进行寻址。所述联网设备的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述η个位组中的每一个可以包括相同数量的位。在一些实施方式中，每一层包括一个或多个节点单元，每个单元包括本地2X2X2的立方体网络，其在三个维度χ、y和ζ的每一个中的每条边具有两个节点，并且使用范围从{0，0，0}到{1，1，1}的三维地址{x，y，z}在所述立方体网络内逻辑地定位每个节点，其中逻辑地定位所述立方体网络内的每个节点的三维地址包括所述η 个位组中的一个。在一些实施方式中，每一层包括一个或多个节点单元，每个单元包括本地 2 X 4 X 4的网络，所述网络在χ维度中每条边具有两个节点并且在y和ζ维度中的每一个中的每条边具有四个节点，并且使用范围从{0，0，0，0，0}到{1，1，1，1，1}的三维地址{x，yl， y2，zl, z2}在所述本地网络内逻辑地定位每个节点，其中逻辑地定位所述本地网络内的每个节点的三维地址包括所述η个位组中的一个。通常，在另一方面，本专利技术公开了一种在网络中路由分组的方法。所述网络具有以包括η个层的节点层级结构为特征的拓扑。所述η个层包括η-1个切换节点层以及1个计算节点层，其中L表示该结构中的层并且为整数，其中L = 0表示最低层而L = η-1表示最高层。分组在该结构的层L的切换节点被接收。所述分组包括报头，所述报头具有包括η 个位组的第一地址。所述切换节点具有包括n-L个位组的第二地址。所述分组基于所述第一地址和第二地址的比较而被转发到层L、层L+1或层L-I中的节点。在一些实施方式中，如果第一地址的n-L个最高有效位组与第二地址的n-L个位组相匹配，则消息可以在点对点链路上被转发至该结构的层L-I中完全由第一地址的 η-L+l个最高有效位组所寻址的节点。如果所述n-L个组不相匹配但是第一地址的n_L-l 个最高有效位组与第二地址的η-L-l个最高有效位组相匹配，则所述消息可以在点对点链路上被转发至该结构的层L中完全由第一地址的n-L个最高有效位组所寻址的切换节点。 如果第一地址的η-L-l个最高有效位组与第二地址的η-L-l个最高有效位组不匹配，则所述消息可以在点对点链路上被转发至该结构的层L+1中完全由第二地址的η-L-l个最高有效位组所寻址的切换节点。通常，在另一个方面，本专利技术公开了一种在网络中路由分组的方法，所述网络具有以包括η个层的节点层级结构为特征的拓扑。所述η个层包括η-1个切换节点层以及1个计算节点层，其中L表示该结构中的层并且为整数，其中L = 0表示最低层而L = η-1表示最高层。分组可以从层L的计算节点传送到层L的第二计算节点或者层L+1的切换节点。 所述分组包括具有包括η个位组的第一地址的报头，并且所述计算节点具有包括η个位组的第二地址。所述分组可以基于所述第一和第二地址的比较进行传送。在一些实施方式中，如果第一地址的η-1个最高有效位组与第二地址的η-1个最高有效位组相匹配，则消息可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳尔德·迈克尔·亨利，韦罗妮卡·弗朗西丝·梅里菲尔德，
申请(专利权)人：超级计算公司，
类型：发明
国别省市：