CC-NUMA系统分布共享I/O的数据一致性维护

Cache一致性维护是构建共享存储多处理器系统的关键,分布共享I/O系统和I/O数据一致性维护的实现方式将直接影响CC-NUMA系统的性能.基于大规模CC-NUMA系统SCCMP (scalable cache coherence multi-processors),构造并实现了基于HyperTransport互连架构的分布共享I/O子系统,由硬件维护I/O设备DMA访问的数据一致性,解决分布式缓存一致性问题.重点分析了I/O访问对Cache协议的影响,介绍了I/O数据一致性维护策略和硬件实现机制,并基于FPGA验证平台进行了系统I/O性能分析与评测.

可伸缩分布共享大规模并行I/O系统设计

如何有效地解决I/O瓶颈问题,一直是高性能并行计算机有待研究解决的关键技术。我们提出了一种可伸缩分布共享并行I/O系统方案,并自行研制了结点控制器芯片和路由器芯片,研制了原型系统SDSP604。为实现系统的计算、通讯和I/O性能随着系统规模均衡扩展的目标,该系统基于CC-NUMA系统结构,采用了合理的分布共享并行I/O系统结构。

涵盖I/O的广义存储一致性模型

作为计算机体系结构核心问题之一的存储一致性研究主要是围绕CPU访存一致性问题展开的,I/O设备DMA操作引发的存储一致性问题则一直处于研究的边缘。从I/O与存储体系结构一体化设计理念出发,针对支持全局DMA访问的分布共享存储(DSM)系统存储一致性问题,研究广义存储一致性,定义了涵盖I/O的广义程序概念,建立了广义域存储一致性模型,研究了基于广义域存储一致性模型的Cache-Memory-I/O一致性协议实现技术,对于DSM系统实现全局共享I/O具有指导意义和参考价值。

云数据中心I/O资源池化

近年来,云计算的发展为数据中心带来了新的应用场景和需求。其中,虚拟化作为云服务的重要使能技术,对数据中心服务器I/O系统的性能、扩展性和设备种类多样性提出了更高的要求,沿用传统设备与服务器紧耦合的I/O架构将会导致资源冗余,数据中心服务器密度降低,布线复杂度增加等诸多问题。因此,文章围绕I/O资源池化架构的实现机制和方法展开研究,目标是解除设备与服务器之间的绑定关系,实现接入服务器对I/O资源的按需弹性化使用,从根本上解决云计算数据中心的I/O系统问题。同时,还提出了一种基于单根I/O虚拟化协议实现多根I/O资源池化的架构,该架构通过硬件的外设部件高速互连接口多根域间地址和标识符映射机制,实现了多个物理服务器对同一I/O设备的共享复用;通过虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配;采用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array)构建了该架构的原型系统。结果表明,该架构能够为各个共享服务器提供良好的I/O操作性能。

基于硬件虚拟化的云服务器设计与实现

随着互联网服务、大数据、云计算的兴起,云服务器渐成需求主流.相对于传统基于虚拟机的解决方案,基于硬件虚拟化的云服务器因减少了软件的花销能更好地实现高效能、按需简约,能更好地满足云计算的需求.与传统云服务器相比,该服务器的特点是高密度、高效能成本比、高效能功耗比和高可扩展性.本文介绍了云服务器按需配置的设计理念、分布式硬件资源共享的系统结构和硬件资源虚拟化的方法.设计并实现了一个基于硬件虚拟化的16个处理器的云服务器原型系统.在该系统中,基于现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)设计实现云服务器的互联架构控制器(IFC).IFC集成网络、存储和通用I/O资源,为高密度的云服务器提供多处理器间的互联.借助于IFC,所有CPU能够共享网络、存储和通用I/O资源,实现硬件资源的虚拟化.对原型系统的网络和存储性能进行了测试,结果表明该系统不但具有传统云服务器的架构优点而且还提供更好的扩展性和更高的性能.

基于ATmega1280的控制面板设计

介绍了一种基于ATmega1280AVR单片机并包含液晶显示与键盘两个模块的控制面板的设计。控制面板采用由RA8835控制的LG3202405液晶模块作为显示设备,6×4矩阵式键盘作为输入设备。通过EPM7128与单片机的硬件接口设计,实现了液晶显示模块与键盘对单片机I/O口资源的共享。