[发明专利]可重构集群的模块化三维构造方法和可重构集群构造结构

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可重构集群的模块化三维构造方法以及相应的可重构集群构造结构。

背景技术

可重构集群是一种基于计算机集群结构的可重构计算系统，其实现方式是在普通集群系统上安装可重构加速模块，如FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）加速卡等。

例如，欧洲的EPCC制造的Maxwell可重构计算系统，就是Maxwell以IBM的BladeCenter集群为基础，在其中的每个服务器上通过PCI-X接口安装了Nallatech的H101FPGA加速卡和Alpha Data的ADM-XRC-4FMFPGA加速卡。这种传统集群的构造方法的好处是实现简单；其以普通集群为基础，只需要加装FPGA加速卡就能够实现。

但是，上述传统集群的构造作为可重构计算系统也有明显的缺点。具体地说，由于这种模式是以传统集群为基础，机箱体积庞大，每个机箱中能安装的FPGA加速卡的数量也非常有限。因此，在这样的系统中，可重构加速器的密度很低，由此相应的计算能力也会受到很大的限制。另外，FPGA的功耗比集群的其它部分的功耗要小的多，系统功耗的很大一部分是消耗在集群节点的部分，作为可重构计算系统来说，难以发挥其高能效的特点。

因此，希望能够提供一种高能效的可重构计算系统集群结构构造方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种高能效的可重构集群的模块化三维构造方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种可重构集群的模块化三维构造方法包括：第一步骤，用于将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分，从而形成通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板三个相互支撑的功能模块；第二步骤，用于定义所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口；第三步骤，用于通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠，形成一个可重构计算节点；第四步骤，用于将所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。

优选地，所述通用处理器节点模块的外部接口通过其表面上的两个信号插座实现；而且，所述通用处理器节点模块的接口信号可包括节点电源、网络接口、可重构加速器接口。

优选地，所述可重构加速器基板将外部的电源输入转换为所述通用处理器节点模块所需要的电源。

优选地，所述通用处理器节点模块所引出的网络信号通过所述可重构加速器基板的底部插装接口直接引出，以便与互连网络支撑底板连接；其中，所述可重构加速器基板底部插装接口的信号包括：用于驱动可重构加速模块和通用处理器节点模块的电源信号、从通用处理器节点模块引出的网络信号、从通用处理器节点模块引出的通用处理器节点的外设或调试接口信号、以及可重构加速器基板所需要的控制信号。

优选地，所述互连网络支撑底板上还直接集成了网络交换芯片，所述互连网络支撑底板上的每个插座所引出的网络信号都连接至交换芯片，从而实现了板上互连；并且所述交换芯片还提供与外部网络连接的接口；此外，从所述可重构加速器基板所引出的通用处理器节点的外设或调试信号在所述互连网络支撑底板上通过相应的接插件引出。

根据本发明的第二方面，提供了一种可重构集群构造结构，其包括：通用处理器节点模块、可重构加速器基板和互连网络支撑底板；其中所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板是通过将可重构集群所涉及的通用处理器节点、可重构加速器、集群互连网络三大主要部分进行模块化划分而形成的；其中，定义了所述通用处理器节点模块、所述可重构加速器基板和所述互连网络支撑底板之间的功能接口以使其成为相互支撑的功能模块；并且，其中通过接插件实现所述通用处理器节点模块和所述可重构加速器基板的水平堆叠以形成一个可重构计算节点；并且所述可重构计算节点以垂直插装的方式插装在具有网络交换能力的所述互连网络支撑底板上，从而形成一个基于三维构造的可重构集群结构。

优选地，所述通用处理器节点模块的外部接口通过其表面上的两个信号插座实现；而且，所述通用处理器节点模块的接口信号可包括节点电源、网络接口、可重构加速器接口。

优选地，所述可重构加速器基板将外部的电源输入转换为所述通用处理器节点模块所需要的电源。