并行系统的以存储器为中心的互联机制MCIM

并行系统中计算结点之间的互联网络IN（InterconnectionNetwork）一直是并行体系结构的研究热点．30年来曾研究过多种IN的结构及其特性，然而这些IN都是以逻辑电路为基础的．本文提出一种以多端口快速静态存储器（MPFSRAM）为中心的并行系统互联机制，称之为MCIM．MCIM不同于共享数据的共享存储器，它的容量较小，划分为多个消息传递的通信邮区，并通过每个端口的访问接口（PAI），连接8—16个计算结点．常用的四端口存储器可组成32-64个计算结点的并行系统，构成当前国际流行的“超结点”．MCIM并行系统可充分利用MPFS－RAM的频宽，使消息传递的数据传输率达到10GbpS以上；可使数据发送和接收按流水线方式进行，从而减少消息传递的延迟．本文描述了MCIM的原理、PAI的仲裁和选择作用以及以存储器为中心的体系结构的实现物理布局．本文还描述了MCIM并行系统的仿真工作，并给出了实验结果．

基于多核机群的事务内存并行编程模型的研究

为了解决多核机群并行程序中共享数据所使用的锁机制存在的不足,提出多核机群软件事务内存(STM,Software Transactional Memory)并行编程模型.首先分析MPI+OpenMP并行编程模型的优缺点,然后根据软件事务内存的优势,对多核节点内的多线程共享存储采用乐观检测冲突及优先数优先的竞争管理策略设计事务内存替代锁机制,在多核机群平台中构建新的MPI+OpenMP+STM三级并行编程模型,并将模型应用于随机摄动人工蜂群并行算法的设计与实现,运用MPI+TBB平台对人工蜂群并行算法进行对比实验.实验结果表明,该模型是解决多核机群数据共享锁机制问题的一种有效的编程模式.

面向天河互连网络的可扩展通信框架实现技术

开源通信框架在编程模型和互连接口之间定义标准化的通信编程接口,提供了独立于互连网络特性的高性能通信操作,提高了编程模型在新型互连网络上的开发效率。通过设计与实现多通道数据传输协议,解决了通信框架在天河互连网络上实现时的性能和扩展性问题。测试数据表明,天河互连网络上的通信框架具有很低的软件层开销,提供了接近于互连硬件设计指标的通信性能,为拓展天河互连网络对各种编程模型和分布式计算框架的高效支持提供了良好的基础。

基于天河互连的公共通信接口UCX实现与评估

为解决在天河互连和未来高性能互连网络上支持多种高性能、可扩展并行编程模型的问题,提出了一种基于远程直接内存访问(RDMA)技术的公共通信接口UCX实现方案。该UCX实现系统建立了UCX数据抽象到天河互连系统通信资源对象的映射关系,基于短报文通信和共享的RDMA缓冲池实现了一种面向ActiveMessage和单边通信接口的高速数据传输协议,并提出了一种动态可扩展信用流控机制来提高UCX系统在大规模并行应用运行时的可扩展性。实验测试测试表明,由于UCX通信接口操作更匹配互连网络硬件特性,精简了软件处理层次,UCX软件层增加的总开销小于200ns,而基于该UCX的消息传递接口(MPI)系统,相对于现有的天河互连MPI实现架构,减少了约50ns的通信延迟,短消息速率也有约10%的性能提升。该UCX实现系统对拓展天河互连网络上的并行编程模型和应用类型,并确保并行运行效率,提供了较好的技术支撑。

以存储器为中心的路由器MRouter

并行系统的互连技术一直是高性能计算机的一个关键研究领域 .在本文作者 1999年中提出了一种基于多端口快速存储器的新型互连体系结构 MCIM,并在此基础上构造出规模为 16— 12 8个 CPU的结点系统 [1 ] .该文将 MCIM原理应用在互连网络通信技术上 ,实现了一种以存储器系统为中心的路由器 MRouter.它采用流水操作和穿通传输技术 ,可用于构成低延时、高带宽的高性能互连网络 .将这种互连网络与上述结点系统结合 ,可以实现更大规模的并行系统 .而且其无论在板级或是结点级都采用同一种互连技术 ,有利于系统的模块化实现 .文中介绍了以存储器为中心的互连机制 MCIM的原理 ,同时描述了以存储器为中心的路由器 MRouter的结构及数据传输流程 .在仿真实验中作者对 MCIM的互连通信技术和其它互连技术进行了测试和比较 .

光动态直接全互连多计算机系统结构设计

本文提出用２×４×１６通道互连网络模块实现光动态直接全互连多计算机（１６台）小型并行处理系统的结构设计．并提出了适应这种系统结构的冲突处理机制和消息传递机制。