工作站機群

隨著微處理器性能的不斷提高，以微處理器為核心的工作站和台式個人計算機的性能都可以與並行計算機內部的一個處理機的性能相當，集合多台工作站構成工作站集群。

基本介紹

• 中文名：工作站集群
• 方式：集合多台工作站

介紹

在工作站集群系統中，影響並行計算效率的主要因素是數據通信，其中包括通信軟體和硬體網際網路的性能。工作站集群網際網路多採用通信卡結合互聯交叉開關構成層次式網路結構, 數據傳輸率的峰值性能能夠達到4.2Gbps (64位66MHz PCI 匯流排)。隨著對互聯頻寬需求的提高，數據傳輸技術成為構造高效工作站集群的關鍵之一。

工作站集群中的網際網路系統設計

工作站集群系統中的硬體互聯部分主要包括網路接口和交叉開關部分。網路接口是實現數據從計算機內部與外部交換的硬體部件，由於直接利用商用工作站作為計算平台，一般都採用插卡式網路接口部件，與工作站的外部I/O匯流排連線。網路接口主要完成大量成塊數據的DMA直傳任務，將計算任務要傳送的數據自動從記憶體取出，成組傳送，或將緩衝到達的數據，直接寫入記憶體，CPU僅參與數據傳送的啟動和接收數據的處理。一般包括一塊專用積體電路或微處理器和大容量緩衝存儲器。網路交叉開關是連線多台工作站進行工作站間數據交換的硬體。網路交叉開關可以是多級互聯構成的層次結構。層次結構模型是比較適合工作站集群的一種拓撲結構，它可以靈活配置、可擴展性好。圖1給出了工作站集群一般的拓撲結構、結點機結構和網路接口結構。

圖1

在網路接口部件中，數據在工作站的I/O匯流排和網路接口控制器之間傳輸，採用同步數據傳輸模式。最高性能的PCI匯流排可以實現66MHz、64位數據傳輸，數據傳輸率為4.2Gbps，其物理上的連線長度僅在5cm左右。如果採用這種方式連線網路接口與互聯開關存在以下問題：首先是連線距離太短，不適合工作站集群方式下的分布並行體系結構；其次是數據位太寬、影響交叉開關積體電路的實現，如果要構造8*8交叉開關，至少需要1024條I/O引腿，這在實際工程設計中，是無法實現的。因此通常採用時鐘域變換技術，通過變窄數據寬度，同時提高時鐘頻率的方法達到同樣的數據傳輸性能。一般數據為16位寬，如果要達到4.2Gbps的數據傳輸率，其時鐘頻率要達到264MHz以上，在實際工程設計中主要的問題是頻率高，信號衰減大，傳輸距離受到限制。主要採用源同步倍頻技術結合差分信號傳輸技術來實現。如果要達到這樣高的數據傳輸率, 同時保證系統連線的靈活性, 支持較長距離數據通信, 必須採用基於串列鏈路無全局時鐘同步的傳輸技術。