集群计算系统光互连网络研究

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1、重庆邮电人!学硕十论文摘要随着我国经济的高速发展，许多领域对大规模、超大规模计算系统处理性能的要求越来越高。提高计算系统性能的一个重要途径就是采用并行处理技术。集群(Cluster)系统是并行处理系统的一种重要体系结构。它由工作站或高性能微处理机通过高速互连网络连接而成，是构成未来高性能计算系统和超级服务器的主要硬件平台。在高性能计算系统的发展过程中，集群(Cluster)由于可扩展性强，性价比高等优势已逐步发展成为当今世界高性能计算机的主流体系结构。集群系统节点数的增加和单机微处理器速率的增加要求集群互连网络具有超大容量、交换快速的性能特点

2、。传统的电互连方式受“电子瓶颈”的影响，其传输和交换速率已接近理论极限，不可避免的在带宽、交换速度等方面阻碍了并行处理能力，阻碍了集群系统整体性能的进一步提高。光互连具有高带宽、低延迟、转发速度快等优点，能够突破电互连的“电子瓶颈”限制，成为集群系统互连网络发展的一个必然趋势。本文针对上述问题，将高速光互连网络技术应用于集群计算系统的互连网络，在课题组前期工作的基础上，进行了基于光交叉连接(OXC)的集群光互连网络系统设计。作为重庆市教委科技攻关项目《机群互连系统中的光网络技术研究》(项目编号：020506)中的一个子课题，本文在对集群系统的

3、关键技术和对光互连中的光传输和光交换进行探讨分析的基础上，构建了基于光互连网络的集群计算系统实验平台，进行了实验系统测试改进，并在此基础上提出～种基于光交叉连接(OXC)的实现超高速、超大容量数据交换的集群光互连网络系统，并对系统性能进行了仿真分析。本文研究的主要内容如下：1．分析了集群计算系统中关键技术，并结合集群系统互连网络，对光互连网络技术中的光传输和光交换技术进行了探讨。2．设计了一个具体的光互连集群计算实验系统并对实验系统测试进行了改进。3．提出一种基于光交叉连接(OXC)的实现超高速、超大容量数据交换的集群光互连网络系统，并对系统

4、性能进行了分析。关键词：集群光交换光交叉连接光互连重庆邮电火学顺十论文摘要AbstractWiththedevelopmentofeconomyinourcountry,therequirementsareincreasingfortheprocessingperformanceoflargescale，grandscalecomputingsysteminmanyfields．Animportantwayofincreasingtheperformanceofcomputingsystemistheadoptionofparallelpro

5、cessingtechnology．Clustersystemisarlimportantarchitectureofparallelprocessingsystem．ItconnectworkstationandhighperformanceCPUswithhigh-speedinterconnection，itistheprimaryhardwarethatmakeupofthehighperformancecomputingsystemandsupperserverinfuture．Inthedevelopmentofhehighper

6、formancecomputingsystem，theclusterbecomestheprimaryarchitectureofhighperformancecomputingsystemforitshighexpansibilityandperformance／priceratio．TheincreasingoftheamountofclustersystemnodesandthecomputingspeedofCPUsrequirethattheinterconnectnetworkofclusterhastheperformanceo

7、fgrandcapabilityandhigh—speedswitch．Traditionalelectronicinterconnectionhasbeenaffectedby。electronicchokepoint’，itsspeedoftransmissionandswitchhadapproachedthelimitoftheory．Itinevitablyblockstheabilityofparallelprocessinginbandwidthandswitchspeed，alsolimittheadvanceoftheper

8、formanceofclustersystem．Opticalinterconnectionhasthevirtueofhi【ghbandwidth，lowdela