一种基于atca架构的超级计算机集群的制作方法

文档序号:8361408
一种基于atca架构的超级计算机集群的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超级计算机,具体地说涉及一种利用ATCA架构来实现高密度、小体积、集群节点、多用途的高性能超级计算机集群。
【背景技术】
[0002]ATCACAdvanced Telecom Computing Architecture)标准即先进的电信计算平台,它脱胎于在电信、航天、工业控制、医疗器械、智能交通、军事装备等领域应用广泛的新一代主流工业计算技术一一CompactPCI标准。是为下一代融合通信及数据网络应用提供的一个高性价比的,基于模块化结构的、兼容的、并可扩展的硬件构架。
[0003]超级计算机是能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研宄,是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。
[0004]以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范,是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD (载波监听多路访问及冲突检测)技术,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802.3系列标准相类似。包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和 10G (10Gbit/s)以太网。它们都符合 ffiEE802.3。
[0005]光纤网卡,光纤以太网网卡或光纤以太网适配器。传输协议为TCP/IP以太网协议,一般通过光纤线缆与光纤通道交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输,接口模块一般为SFP (传输率2Gb/s)和GBIC (lGb/s),对应的接口为SC和LC。电口的接口类型一般为DB9针或HSSDC。
[0006]高性能计算(High Perfermance Computing)机群,简称HPC机群。这类机群主要解决大规模科学问题的计算和海量数据的处理,如科学研宄、气象预报、计算模拟、军事研宄、CFD/CAE、生物制药、基因测序、图像处理等等。
[0007]网络交换是指通过一定的设备,如交换机等,将不同的信号或者信号形式转换为对方可识别的信号类型从而达到通信目的的一种交换形式,常见的有:数据交换,线路交换,报文交换,分组交换。
[0008]以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机,以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,进行无冲突地传输数据。
[0009]服务器,也称伺服器。服务器是网络环境中的高性能计算机,它侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务,为此,服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力。
[0010]IIC即Inter-1ntegrated Circuit (集成电路总线),这种总线类型是由飞利浦半导体公司在八十年代初设计出来的,主要是用来连接整体电路(ICS),IIC是一种多向控制总线,也就是说多个芯片可以连接到同一总线结构下,同时每个芯片都可以作为实时数据传输的控制源。这种方式简化了信号传输总线接口。
[0011]现有的超级计算机集群往往体积非常庞大,密度不高,而且节点的规模和使用等等都非常有限。

【发明内容】

[0012]为了克服现有技术中存在的不足,本发明的目的是:提供一种基于ATCA架构的超级计算机集群,体积小,结构新颖、紧凑、密度高,通过以太网对把所有计算节点与管理服务器互联,管理服务器通过网络对所有节点进行管理,节点规模可变,使用灵活,控制方式成熟,系统稳定。
[0013]本发明的技术方案是:
一种基于ATCA架构的超级计算机集群,ATCA机箱内各计算刀片通过ATCA总线与交换刀片相连,所述交换刀片与核心交换机连接,所述核心交换机与管理服务器互联。
[0014]优选的,所述计算刀片通过多级网络交换进行汇聚。
[0015]优选的,所述计算刀片通过接插件连接计算节点条。
[0016]优选的,所述交换刀片至少为一块。
[0017]优选的,所述交换刀片包括千兆PHY、万兆PHY、交换芯片和管理芯片,所述千兆PHY接收从计算刀片汇聚来的网络信号;所述万兆PHY为与ATCA机箱外部通讯的通道;所述交换芯片实现24个千兆网络与2个万兆网络的数据交换互联;所述管理芯片负责管理控制与配置信息。
[0018]优选的,所述计算刀片包括节点条接口、管理模块、交换模块和电源模块;所述电源模块由ATCA总线标准的48V供电,所述计算刀片设置有IIC接口,机箱管理板通过IIC总线与管理模块进行通讯,所述交换模块是节点与计算刀片外的通讯通道,同时连接计算刀片内部各个计算节点。
[0019]本发明的ATCA机箱内各计算刀片通过ATCA总线与交换刀片相连,从而实现网络的互联;ATCA总线是标准通用的总线结构,性能稳定,兼容性强;同时,ATCA总线支持可变数量的计算刀片同时工作,且对于计算刀片的位置以及计算刀片上的节点数量无规定,应用灵活,可根据不同的用途调整计算集群的规模及配置方案。计算刀片采用内存条用的接插件连接计算节点条,性能稳定,使用灵活,可根据需要更换不同功能的节点条,节省了计算集群的资源,同时扩展了计算集群的应用范围,大幅度提高了计算集群的性价比。ATCA机箱与管理服务器之间采用万兆网络交换机互联,传输带宽大,可扩展性强,采用成熟的网络技术使得传输性能稳定并易于管理维护。管理板可以通过IIC总线对各个刀片和节点进行点对点的管理,可对单独一个部分进行维护管理,也可批量维护管理,大大的提高了计算集群的工作效率,降低了集群的维护成本。
[0020]本发明的优点是: 1.本发明采用了计算节点可重构方案,可以灵活的决定集群的规模,也可以根据需求采用不同的计算节点,不但可以成为不同专用领域的高性能计算集群,同时也提供了一个用途广泛的超算平台,提高了超算集群的性价比,增加了潜在的用户群体。
[0021]2.本发明结构新颖、紧凑、密度高,可低功耗、低成本地实现不同应用的高效能计算,适应范围广,性能稳定,安全可靠。
[0022]3.本发明采用ATCA架构,体积小,密度高,一个14U的ATCA机箱内部最高可配置192个计算节点,体积只相当于3~4个小型通用服务器;本发明采用集群内部全以太网络通讯,传输性能稳定,易于管理,开发难度低,应用灵活;本发明采用了接插件连接可
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