計(jì)算刀片上計(jì)算節(jié)點(diǎn)的密集度，優(yōu)化計(jì)算刀片的散熱性能高性，降低高性能計(jì)算系統(tǒng)TCO (Total Cost of Ownership)，本發(fā)明首先在外形尺寸上嚴(yán)格準(zhǔn)照ATCA標(biāo)準(zhǔn)，其次，在計(jì)算刀片最利于散熱的部位合理布置了 8個(gè)傾斜角為22.5°的斜插式SO-DIMM插槽，使單個(gè)計(jì)算刀片可集成的計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)量達(dá)到16個(gè)之多；計(jì)算刀片包含的管理模塊負(fù)責(zé)電源管理和地址管理。電源管理模塊支持各功能模塊及16個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立電源開關(guān)控制，并可通過ATCA機(jī)箱管理節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一管理。地址管理模塊負(fù)責(zé)在節(jié)點(diǎn)上電時(shí)自動(dòng)為各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配在系統(tǒng)范圍內(nèi)唯一的邏輯網(wǎng)絡(luò)地址，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)單個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的連通和管理；計(jì)算刀片內(nèi)集成一套支持標(biāo)準(zhǔn)以太協(xié)議的千兆全交換模塊，支持對(duì)板外交互的千兆網(wǎng)絡(luò)接口，支持與ATCA背板的2GBps的上行帶寬，以及6.6GBps帶寬的板內(nèi)高速環(huán)網(wǎng)；此外，計(jì)算刀片采用標(biāo)準(zhǔn)的ATCA 48V直流電源輸入，通過電源模塊轉(zhuǎn)換為板上功能模塊所需各種電源直流電平。
[0020]如圖2所示:所述計(jì)算刀片上的各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過SO-DIMM上的制定接口串行互通，形成計(jì)算刀片內(nèi)部的高速環(huán)網(wǎng)；所述高速環(huán)網(wǎng)的帶寬可達(dá)到6.6GBps，充分滿足某些應(yīng)用中各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間需要頻繁交互運(yùn)算過程數(shù)據(jù)以配合整體計(jì)算的實(shí)際需求。
[0021]如圖3所示:本計(jì)算刀片可適用于3U、6U、9U，以及14U等任何標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)箱中。
圖3中，以設(shè)有14個(gè)槽位的標(biāo)準(zhǔn)14U ATCA機(jī)箱為例。單個(gè)機(jī)箱內(nèi)集成最多12個(gè)計(jì)算刀片和2個(gè)交換刀片。各個(gè)計(jì)算刀片可通過機(jī)箱背板將數(shù)據(jù)以2GBps的傳輸速率匯聚到與之配套的交換刀片中，交換刀片將數(shù)據(jù)進(jìn)行整合重新打包后通過其前面板的2個(gè)萬兆光纖接口傳輸?shù)巾攲拥娜f兆交換設(shè)備中，最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)與管理服務(wù)器的連通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分發(fā)、計(jì)算、結(jié)果返回等等。
[0022]如圖4所示:計(jì)算刀片在ATCA機(jī)箱背板中的網(wǎng)絡(luò)邏輯可抽象為ATCA標(biāo)準(zhǔn)的雙星型網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)12個(gè)計(jì)算刀片到2個(gè)交換刀片的數(shù)據(jù)通路匯聚功能。單個(gè)機(jī)箱提供最高20Gbps (2*10Gbps)的上行接口帶寬。機(jī)箱背板雙星型網(wǎng)絡(luò)將每個(gè)計(jì)算刀片的上行數(shù)據(jù)通道分為兩組，一組匯聚至交換刀片0，另一組匯聚至交換刀片I。以每個(gè)計(jì)算刀片4個(gè)上行通道為例，計(jì)算刀片的0、1通道匯聚到交換刀片0，而2、3通道匯聚到交換刀片I。兩路匯聚后，在頂層萬兆交換設(shè)備上實(shí)現(xiàn)互通。
[0023]本發(fā)明創(chuàng)新性的應(yīng)用了斜插式SO-DIMM插槽，在滿足ATCA標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)刀片尺寸要求下(280*322.25mm, 9dm2 )，實(shí)現(xiàn)了對(duì)專用計(jì)算節(jié)點(diǎn)的密集整合。相同體積下，計(jì)算能力是塔式服務(wù)器機(jī)箱的6倍。計(jì)算刀片上定制的電源模塊可將從機(jī)箱背板獲取的200W電能根據(jù)器件所需電流、電壓等要求合理的進(jìn)行分配，并具有多重保護(hù)功能。網(wǎng)絡(luò)模塊支持標(biāo)準(zhǔn)的以太協(xié)議，配合標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口可以靈活的實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳輸模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通訊的無縫轉(zhuǎn)發(fā)。管理模塊在滿足計(jì)算刀片內(nèi)部準(zhǔn)確管控的同時(shí)，還支持將管理權(quán)限提交給上層ATCA機(jī)箱的管理刀片，利于大規(guī)模超級(jí)計(jì)算集群的高效管理。
[0024]本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、緊湊，通用性好，能根據(jù)不同的用途為安插在其上的計(jì)算節(jié)點(diǎn)配置不同的管理和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)模式，適應(yīng)范圍廣，靈活可靠。
[0025]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述【具體實(shí)施方式】僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ATCA架構(gòu)的業(yè)務(wù)計(jì)算刀片，其特征在于，在計(jì)算刀片上設(shè)置有SO-DMM斜插式接口，所述計(jì)算刀片內(nèi)集成有千兆全交換模塊和千兆網(wǎng)絡(luò)接口，所述計(jì)算刀片符合ATCA接口標(biāo)準(zhǔn)，與ATCA機(jī)箱背板通過上行接口連接，所述計(jì)算刀片還包括管理模塊和電源模塊，所述電源模塊用于轉(zhuǎn)換成直流電源；所述管理模塊負(fù)責(zé)電源管理和地址管理；所述電源管理用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立電源開關(guān)控制，所述地址管理用于為計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配邏輯網(wǎng)絡(luò)地址。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ATCA架構(gòu)的業(yè)務(wù)計(jì)算刀片，其特征在于，所述計(jì)算刀片在散熱處設(shè)置有傾斜角為22.5°的SO-DIMM斜插式接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ATCA架構(gòu)的業(yè)務(wù)計(jì)算刀片，其特征在于，數(shù)據(jù)通過上行接口傳送到背板，通過背板的雙星網(wǎng)絡(luò)，匯聚到機(jī)箱內(nèi)的交換刀片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ATCA架構(gòu)的業(yè)務(wù)計(jì)算刀片，其特征在于，所述交換模塊支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，用于板上16個(gè)節(jié)點(diǎn)間的千兆全交換和高速環(huán)網(wǎng)通道。
【專利摘要】<b>本發(fā)明公開了一種基于</b><b>ATCA</b><b>架構(gòu)的業(yè)務(wù)計(jì)算刀片，在計(jì)算刀片上設(shè)置有</b><b>SO-DIMM</b><b>斜插式接口，所述計(jì)算刀片內(nèi)集成有千兆全交換模塊和千兆網(wǎng)絡(luò)接口，所述計(jì)算刀片符合</b><b>ATCA</b><b>接口標(biāo)準(zhǔn)，與</b><b>ATCA</b><b>機(jī)箱背板通過上行接口連接，所述計(jì)算刀片還包括管理模塊和電源模塊，所述電源模塊用于轉(zhuǎn)換成直流電源；所述管理模塊負(fù)責(zé)電源管理和地址管理；所述電源管理用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立電源開關(guān)控制，所述地址管理用于為計(jì)算節(jié)點(diǎn)分配邏輯網(wǎng)絡(luò)地址。結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、密度高，通過對(duì)接口的合理搭配整合以及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互協(xié)議的優(yōu)化，可以大大提高單個(gè)計(jì)算刀片上的硬件集成度，同時(shí)還可以大大提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換速率，并降低系統(tǒng)故障率，適應(yīng)范圍廣，靈活可靠。</b>
【IPC分類】G06F1/18, G06F13/40
【公開號(hào)】CN105117364
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510596346
【發(fā)明人】韓文報(bào), 吳建元, 丁軼飛
【申請(qǐng)人】江蘇微銳超算科技有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月18日