何为计算机体系结构中的Hector?


Hector 是一种由通过分层环形网络连接的工作站组成的分层NUMA(非一致性内存访问)机器。工作站是对称多处理器,其处理模块通过单个总线连接。节点包含三个主要单元——处理器/缓存单元、内存单元和工作站总线接口,该接口连接了原本分开的处理器和内存总线。

两个总线的分离使得其他处理器可以在处理器执行非节点内存的内存访问操作时访问此内存。机器的处理模块被分组到共享总线对称多处理器中,称为工作站。这些工作站通过位并行局部环形网络连接,这些局部环形网络又通过单个全局环形网络互连。

Hector 提供了一个扁平的全局地址空间,其中每个处理模块都被分配了一系列地址。寻址方案使用 r+s+p 位,其中 r 指示环形网络,s 指向工作站,p 指向工作站内的槽位。尽管在 Hector 中无法维护全局缓存一致性,但嗅探协议可在工作站内的节点之间提供缓存一致性。

内存访问发生在一个同步的数据包传输方案中,该方案由分层接口电路控制。工作站总线接口通过将工作站总线请求转发到工作站控制器来将处理模块连接到工作站总线。

当处理器请求板载内存访问时,正是工作站总线接口将处理器总线连接到内存总线。板外内存请求被转换为请求数据包,并由工作站总线接口传递到工作站控制器。

工作站控制器具有双重作用。首先,它控制工作站内请求之间工作站总线的分配;其次,它实现工作站的局部环形网络接口。当处理模块请求工作站总线并且总线上没有竞争时,工作站控制器将在下一个周期的开始授予总线。

处理模块在同一周期内将数据包放置在总线上。如果目标模块属于工作站,它将在下一个周期确认接收数据包。如果没有给出确认,源模块会自动重新传输请求。工作站内传输需要三个周期,但只有一个周期占用总线,因此通过独立请求,可以充分利用总线带宽。

环间接口实现为一个两级FIFO缓冲区,该缓冲区优先处理在全局环形网络中移动的数据包。这意味着每当数据包在全局环形网络上传输时,它都将立即到达目的地。

Hector 机器的三个主要优点如下:

  • 分层结构使传输线路较短,可扩展性好。

  • 结构的成本和总带宽随节点数量线性增加。

  • 内存访问成本随着处理器和内存区域之间距离的增加而逐渐增加。

Hector 的主要缺点是所有 NUMA 机器都具有的典型缺点:缺乏全局缓存一致性和非一致性内存访问时间,这需要仔细的软件设计。

更新于:2021年7月23日

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