基于CC―NUMA的多處理器系統研究
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圖4中展現了北橋架構細節，包括交叉通道(XBar)、內存管理器之間的路由指令和數據信息、3個(gè)HyperTransport(超傳輸)技術(shù)的連接和處理器自己的系統請求接口(System Request Interface，SRI)。
現在對Opteron處理器組成的CC―NUMA系統的內存訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行分析。將內存訪(fǎng)問(wèn)分為本地訪(fǎng)問(wèn)和遠程訪(fǎng)問(wèn)。如圖5所示為hops圖，處理器對本地存儲器的訪(fǎng)問(wèn)，由于其無(wú)需經(jīng)過(guò)節點(diǎn)，訪(fǎng)問(wèn)路程為O―hop(跳躍)，依次的處理器分別需要經(jīng)過(guò)1個(gè)和2個(gè)其他的處理器才能訪(fǎng)問(wèn)遠程存儲器，路程分別為1一 hop和2-hops。Opteron處理器支持在無(wú)其他任何芯片組連接的情況下支持無(wú)粘合地將至多8個(gè)處理器連接成CC―NUMA多處理器系統。如圖6 所示為8個(gè)處理器拓撲，它有將8個(gè)處理器連接成多處理器系統的兩種方案。在圖6中，提供兩條HyperTransport I／0通道，32 GB／s的對分帶寬，經(jīng)過(guò)計算其平均訪(fǎng)問(wèn)路程為1．64 hops。圖6提供了4條HyperTransport I／O通道，25．6 GB／s的對分帶寬，1．71hops的平均訪(fǎng)問(wèn)路程。這兩種方案各有所長(cháng)，前者I／O帶寬雖然小于后者，但提供了更高的處理器間帶寬和更小的平均訪(fǎng)問(wèn)路程，在訪(fǎng)問(wèn)延遲上也相當小，所以在總體性能上優(yōu)于后者。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202701.htm
3 新型架構
考慮到以上兩種架構所用的處理器具有特殊性，都有獨有的處理器間互聯(lián)總線(xiàn)，不能推廣到大部分處理器。而Origin2000的架構過(guò)于復雜，也就失去了其普遍性。故在此，基于前幾種架構，提出一種更加簡(jiǎn)單、通用的CC―NUMA框架，如圖7所示為一個(gè)四處理器的系統原理圖。
圖7中，整個(gè)系統完全是一個(gè)模塊化的架構，各個(gè)模塊之間都是獨立的，包括CPU、內存控制器、存儲器路由器、存儲器以及I／0系統。每個(gè)CPU有自己的CACHE、內存控制器和可共享的本地存儲器，CPU可以直接訪(fǎng)問(wèn)本地存儲器，也可以通過(guò)存儲器路由選擇存儲器，然后訪(fǎng)問(wèn)遠程存儲器。CACHE的一致性也通過(guò)存儲器路由實(shí)現。這樣，在CPU L2 CACHE比較大的情況下，CPU可以較少地訪(fǎng)問(wèn)存儲器，或者可以很快地訪(fǎng)問(wèn)本地存儲器，減少在訪(fǎng)問(wèn)遠程存儲器時(shí)的延遲。各處理器之間的互聯(lián)可以通過(guò)現有的各種總線(xiàn)完成，如PCI一E，RAPIDI／O等，這樣既利用了現有技術(shù)，又很方便，具體實(shí)現還在研究中。
存儲器路由的選擇可以由高速FPGA實(shí)現，不同的FPGA可以擴展到不同數量、類(lèi)型的處理器，所以整個(gè)系統的擴展性大大提高。
系統帶寬取決于內存控制器帶寬，其平均的訪(fǎng)問(wèn)路程為1．5 hops，明顯低于前面幾種架構的延遲。在總體性能上主要取決于FPGA路由器的性能。當前的高速FPGA在頻率吞吐量上可以達到500 MHz以上的速度，在單引腳上可以達到6．5 Gb／s的傳輸，完全可以滿(mǎn)足存儲器路由的帶寬要求，并且其高頻率也可以有效控制整個(gè)系統的訪(fǎng)存延遲。
整個(gè)系統可以快速地配置起來(lái)，并且可以擴展。所用的處理器可以是X86架構的處理器、PowerPc、MIPS處理器等，甚至一些嵌入式處理器也可以使用，真正達到了通用性。
4 結 語(yǔ)
多處理器系統的建構是一個(gè)很復雜的工程，要想充分發(fā)揮硬件架構的性能優(yōu)勢還需要操作系統及應用程序的配合，不同的操作系統及應用程序運行在同樣的處理構架上其性能表現也會(huì )大相徑庭。
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