可重构集群的模块化三维构造方法和可重构集群构造结构技术

本发明专利技术提供了一种可重构集群的模块化三维构造方法和可重构集群构造结构。将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板三个相互支撑的功能模块；第二步骤，用于定义所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口；第三步骤，用于通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠，形成一个可重构计算节点；第四步骤，用于将所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机
，更具体地说，本专利技术涉及一种可重构集群的模块化三维构造方法以及相应的可重构集群构造结构。
技术介绍
可重构集群是一种基于计算机集群结构的可重构计算系统，其实现方式是在普通集群系统上安装可重构加速模块，如FPGA (Field — Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)加速卡等。例如，欧洲的EPCC制造的Maxwell可重构计算系统，就是Maxwell以IBM的BladeCenter集群为基础，在其中的每个服务器上通过PCI-X接口安装了 Nallatech的HlOIFPGA加速卡和Alpha Data的ADM-XRC-4FMFPGA加速卡。这种传统集群的构造方法的 好处是实现简单；其以普通集群为基础，只需要加装FPGA加速卡就能够实现。但是，上述传统集群的构造作为可重构计算系统也有明显的缺点。具体地说，由于这种模式是以传统集群为基础，机箱体积庞大，每个机箱中能安装的FPGA加速卡的数量也非常有限。因此，在这样的系统中，可重构加速器的密度很低，由此相应的计算能力也会受到很大的限制。另外，FPGA的功耗比集群的其它部分的功耗要小的多，系统功耗的很大一部分是消耗在集群节点的部分，作为可重构计算系统来说，难以发挥其高能效的特点。因此，希望能够提供一种高能效的可重构计算系统集群结构构造方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种高能效的可重构集群的模块化三维构造方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种可重构集群的模块化三维构造方法包括 第一步骤，用于将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板三个相互支撑的功能模块；第二步骤，用于定义所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口 ；第三步骤，用于通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠，形成一个可重构计算节点；第四步骤，用于将所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。优选地，所述通用处理器节点模块的外部接口通过其表面上的两个信号插座实现；而且，所述通用处理器节点模块的接口信号可包括节点电源、网络接口、可重构加速器接口。优选地，所述可重构加速器基板将外部的电源输入转换为所述通用处理器节点模块所需要的电源。优选地，所述通用处理器节点模块所引出的网络信号通过所述可重构加速器基板的底部插装接口直接引出，以便与互连网络支撑底板连接；其中，所述可重构加速器基板底部插装接口的信号包括用于驱动可重构加速模块和通用处理器节点模块的电源信号、从通用处理器节点模块引出的网络信号、从通用处理器节点模块引出的通用处理器节点的外设或调试接口信号、以及可重构加速器基板所需要的控制信号。优选地，所述互连网络支撑底板上还直接集成了网络交换芯片，所述互连网络支撑底板上的每个插座所引出的网络信号都连接至交换芯片，从而实现了板上互连；并且所述交换芯片还提供与外部网络连接的接口 ；此外，从所述可重构加速器基板所引出的通用处理器节点的外设或调试信号在所述互连网络支撑底板上通过相应的接插件引出。根据本专利技术的第二方面，提供了一种可重构集群构造结构，其包括通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板；其中所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板是通过将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分而形成的；其中，定义了所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口以使其成为相互支撑的功能模块；并且，其中通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可 重构加速器基板的水平堆叠以形成一个可重构计算节点；并且所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。优选地，所述通用处理器节点模块的外部接口通过其表面上的两个信号插座实现；而且，所述通用处理器节点模块的接口信号可包括节点电源、网络接口、可重构加速器接口。优选地，所述可重构加速器基板将外部的电源输入转换为所述通用处理器节点模块所需要的电源。优选地，所述通用处理器节点模块所引出的网络信号通过所述可重构加速器基板的底部插装接口直接引出，以便与互连网络支撑底板连接；其中，所述可重构加速器基板底部插装接口的信号包括用于驱动可重构加速模块和通用处理器节点模块的电源信号、从通用处理器节点模块引出的网络信号、从通用处理器节点模块引出的通用处理器节点的外设或调试接口信号、以及可重构加速器基板所需要的控制信号。优选地，所述互连网络支撑底板上还直接集成了网络交换芯片，所述互连网络支撑底板上的每个插座所引出的网络信号都连接至交换芯片，从而实现了板上互连；并且所述交换芯片还提供与外部网络连接的接口 ；此外，从所述可重构加速器基板所引出的通用处理器节点的外设或调试信号在所述互连网络支撑底板上通过相应的接插件引出。本专利技术提供了一种可重构集群的模块化功能划分和接口定义的方法，将可重构集群划分为通用处理模块、可重构加速器模块和集群网络交换模块三部分，定义了三者之间的功能接口，在组装时将通用处理模块与可重构加速器模块水平堆叠作为计算节点，再将其垂直插装在网络交换模块之上，实现了可重构集群的三维模块化构造。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了根据本专利技术实施例的可重构集群的模块化三维构造方法的流程图。图2示意性地示出了根据本专利技术实施例的可重构集群的模块化三维构造方法的示意图。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施例方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。本专利技术实施例提出了一种可重构集群的模块化三维构造方法，其利用模块化三维结构构造可重构集群。 具体地说，图I示意性地示出了根据本专利技术实施例的可重构集群的模块化三维构造方法的流程图，图2示意性地示出了根据本专利技术实施例的可重构集群的模块化三维构造方法的示意图。如图I和图2所示，根据本专利技术实施例的可重构集群的模块化三维构造方法包括第一步骤SI :将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块I、可重构加速器基板2和互连网络支撑底板3三个相互支撑的功能模块；第二步骤S2 :定义通用处理器节点模块I、可重构加速器基板2和互连网络支撑底板3三者之间的功能接口；第三步骤S3 :通过接插件实现通用处理器节点模块I和可重构加速器基板2的水平堆叠，形成一个可重构计算节点；第四步骤S4:将可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的互连网络支撑底板3 (网络交换底板)上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于包括：第一步骤：将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板三个相互支撑的功能模块；第二步骤：定义所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口；第三步骤：通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠，形成一个可重构计算节点；第四步骤：将所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。

【技术特征摘要】
1.一种可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于包括 第一步骤将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板三个相互支撑的功能模块； 第二步骤定义所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口； 第三步骤通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠，形成一个可重构计算节点； 第四步骤将所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。2.根据权利要求I所述的可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于，所述通用处理器节点模块的外部接口通过其表面上的两个信号插座实现；而且，所述通用处理器节点模块的接口信号可包括节点电源、网络接口、可重构加速器接口。3.根据权利要求I或2所述的可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于，所述可重构加速器基板将外部的电源输入转换为所述通用处理器节点模块所需要的电源。4.根据权利要求I或2所述的可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于，所述通用处理器节点模块所引出的网络信号通过所述可重构加速器基板的底部插装接口直接引出，以便与互连网络支撑底板连接；其中，所述可重构加速器基板底部插装接口的信号包括用于驱动可重构加速模块和通用处理器节点模块的电源信号、从通用处理器节点模块引出的网络信号、从通用处理器节点模块引出的通用处理器节点的外设或调试接口信号、以及可重构加速器基板所需要的控制信号。5.根据权利要求I或2所述的可重构集群的模块化三维构造方法，其特征在于，所述互连网络支撑底板上还直接集成了网络交换芯片，所述互连网络支撑底板上的每个插座所引出的网络信号都连接至交换芯片，从而实现了板上互连；并且所述交换芯片还提供与外部网络连接的接口 ；此外，从所述可重构加速器基板所引出的通用处理器节点的外设或调试信号在所述互连网络支撑底板上通过相应的接插件引出。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东，谢向辉，原昊，郝子宇，钱磊，陆晓亮，王宇，周浩杰，
申请(专利权)人：无锡江南计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：