何為計算機體系結構中的Hector?


Hector 是一種由透過分層環形網路連線的工作站組成的分層NUMA(非一致性記憶體訪問)機器。工作站是對稱多處理器,其處理模組透過單個匯流排連線。節點包含三個主要單元——處理器/快取單元、記憶體單元和工作站匯流排介面,該介面連線了原本分開的處理器和記憶體匯流排。

兩個匯流排的分離使得其他處理器可以在處理器執行非節點記憶體的記憶體訪問操作時訪問此記憶體。機器的處理模組被分組到共享匯流排對稱多處理器中,稱為工作站。這些工作站透過位並行區域性環形網路連線,這些區域性環形網路又透過單個全域性環形網路互連。

Hector 提供了一個扁平的全域性地址空間,其中每個處理模組都被分配了一系列地址。定址方案使用 r+s+p 位,其中 r 指示環形網路,s 指向工作站,p 指向工作站內的槽位。儘管在 Hector 中無法維護全域性快取一致性,但嗅探協議可在工作站內的節點之間提供快取一致性。

記憶體訪問發生在一個同步的資料包傳輸方案中,該方案由分層介面電路控制。工作站匯流排介面透過將工作站匯流排請求轉發到工作站控制器來將處理模組連線到工作站匯流排。

當處理器請求板載記憶體訪問時,正是工作站匯流排介面將處理器匯流排連線到記憶體匯流排。板外記憶體請求被轉換為請求資料包,並由工作站匯流排介面傳遞到工作站控制器。

工作站控制器具有雙重作用。首先,它控制工作站內請求之間工作站匯流排的分配;其次,它實現工作站的區域性環形網路介面。當處理模組請求工作站匯流排並且總線上沒有競爭時,工作站控制器將在下一個週期的開始授予匯流排。

處理模組在同一週期內將資料包放置在總線上。如果目標模組屬於工作站,它將在下一個週期確認接收資料包。如果沒有給出確認,源模組會自動重新傳輸請求。工作站內傳輸需要三個週期,但只有一個週期佔用匯流排,因此透過獨立請求,可以充分利用匯流排頻寬。

環間介面實現為一個兩級FIFO緩衝區,該緩衝區優先處理在全域性環形網路中移動的資料包。這意味著每當資料包在全域性環形網路上傳輸時,它都將立即到達目的地。

Hector 機器的三個主要優點如下:

  • 分層結構使傳輸線路較短,可擴充套件性好。

  • 結構的成本和總頻寬隨節點數量線性增加。

  • 記憶體訪問成本隨著處理器和記憶體區域之間距離的增加而逐漸增加。

Hector 的主要缺點是所有 NUMA 機器都具有的典型缺點:缺乏全域性快取一致性和非一致性記憶體訪問時間,這需要仔細的軟體設計。

更新於:2021年7月23日

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