[发明专利]处理机单元网络

说明书

本发明是关于处理机单元网络。

大家都知道，将若干处理机单元[例如中央处理机单元（cpu）]连接起来，可以形成松散耦合的多处理机。松散耦合的多处理机是各cpu具有向其自己的存储器进行存取的特权的多处理机。在松散耦合的多处理机中，cpu之间的联系只通过消息的传送进行，cpu之间不共享存储器。

处理机单元网络或松散耦合的多处理机有一定市场，它们在硬件出故障时仍能继续工作。一般说来，这类处理机网络不是采用并联总线就是采用点对点串联链路形成。

并行总线在每秒钟所传送的信息字节数方面吞吐量较大，但它们需要许多占据着印刷电路板上各印制板插头的并联互连线。为使它们能够忍受故障情况，需要制成双总线，这只能增加印制板插头的需用量。要使双总线忍受故障情况就必须确保不致因一个故障的出现而使两个总线都不能工作，这一来就使这种作法更加复杂化了。并联总线上的某些故障是难以诊断出来的。并联总线上能连接在一起的cpu的数量通常是限定在20个或以下。

“点对点”串联链路与并联总线比较，数据传送速率低，但其总吞吐量可以通过使其具有一个以上的链路加以提高。可是由于受到印制板插头在数量上的限制，要大量增加链路数是有困难的。因此一个全网状互连拓扑排序所能连接的cpu数局限于N+1个（其中N是连接到各cpu的链路数）。它们确实具有能把串联链路上的故障加以隔离的优点。若需要将cpu的数目增加到N+1个以上，则可采用不同的拓扑排序，例如超立体和网状环路。这些拓扑排序的主要缺点在于需要通过中间节点传送信息。中间节点的数目较少时就没有这类问题。但随着网络规模的扩大，就有可能伴随着传输信息，而耗用掉各串联链路的大部分带宽和各中间节点的大部分处理能力。在这种网络中，要在许多串联链路上均衡信息通信量是特别困难的。“要能忍受链路故障”的要求加深了这个困难。

本发明的目的是提供一种实质上能解决上述问题的处理机单元网络。

按照本发明，本发明提供的处理机单元网络包括多个处理单元，这些处理机单元被配置成多个处理机单元群，各处理机单元被配置得使其与其群中的其它处理机单元彼此串联耦合，此外还设有并联总线，各总线配置得使其连接到各群相应的处理机单元。

诸处理机群最好配置在一串联平面或网状环路上。诸处理机单元可以是中央处理机单元，其各自的存储装置被配置得使诸单元形成松散耦合的多处理机。

现在参照附图-本发明处理机单元网络拓扑排序的示意图，以举例的方式说明本发明的一个实施例。

参看附图。多个处理机单元1，3，5，7，9系配置成毗邻的处理机群，各单元1，3，5，7，9由各串联链路彼此串联耦合，同时设有并联总线，专门用来耦合共用的处理机单元，即3′至3″至3″′。虽然图中只示出了由5个单元组成的处理机群，且只有3个处理机群并联连接，但不难理解，比其更大得多的网络也是不难构成的。此外应该理解的是，某些个别串联链路是可以从图中所示的网络拓扑排序中除去，同时由于固有的设计上的冗余度而使其保持工作，以适应硬件的故障状态的。

在无故障状态下各cpu之间的联系最多涉及另一个传输用的cpu。在一般情况下，两个cpu之间路由的选择涉及一串联链路和一并联总线。要先使用哪一个路由是任意选择的，但若每一个cpu都是按同样的规律工作的，则信息负载就自动遍布到现有的串联链路上。

在故障的情况下，这种拓扑排序提供了在路由选择的复杂性与处理能力的丧失方面之间进行折衷选择的机会。就拿并联总线出故障的情况来说吧。这未必会导致连接到总线上的cpu的串联链路失灵，从而经由其余在工作中的总线传送信息就可以维持这些cpu之间的联系。这些信息可遍布到一系列在工作中的总线以使额外负载减少到最少程序。不然也可以采取把总线的故障当作总线上所有cpu的故障进行处理。但这样做确使系统丧失大部分处理能力。

按照本发明，有可能建立只含两个cpu的网络，而且按需要和必要时增设另外的一些cpu。扩大处理机网络可以在二维之一的维度上进行，这视乎特定用途的要求而定。假设原来的网络是由一对cpu，在它们之间有一个串联链路组成（这是为使网络能忍受故障状态的最低要求），则要扩大这个网络可以先增设一对cpu，每个总线上加一个。或者也可以先扩大并联总线的数目。由于具有这种能力，因而网络具有一定的灵活性，这也正是这样拓扑排序的其中一个优点。

应该理解的是，虽然图中示出了在一串联平面上的若干处理机群，彼此用全网状的方式互连起来，但也可以采用其它的拓扑排序，尤其是网状环路。