基于HBM的高階交換結構研究與設計.pdf

1、高性能互連網絡是高性能計算系統(tǒng)中的核心關鍵部件，其全局通信效率主要由網絡中路由器的交換效率所決定。高階路由器能夠降低網絡延遲、降低網絡成本、提高網絡可靠性?，F(xiàn)有的基于片上存儲的高階路由器難以提供大容量的緩存資源，難以適應未來更高階、更高性能、支持更長傳輸距離的高階路由器設計，在路由器向更高階數(shù)發(fā)展過程中將面臨可擴展性問題。探索基于片外2.5D封裝高性能存儲器的高階路由器交換結構設計和實現(xiàn)方法，研究適合于高階路由器設計的關鍵技術，對于設計

2、實現(xiàn)新型高階路由器具有重要意義。
　　本文首先對高性能路由器交換結構的發(fā)展現(xiàn)狀進行了總結和分析，指出現(xiàn)有高階交換結構在向更高階擴展時將面臨可擴展性問題。然后本文基于現(xiàn)有研究成果，分析總結了未來高階路由器進一步提升帶寬、增加端口數(shù)可能面臨的困難和挑戰(zhàn)。在此基礎上本文通過分析片外存儲交換結構設計的特點，面向未來提出了一種基于2.5D封裝片外HBM高性能內存的高階交換結構。本文對該新型交換結構進行了詳細介紹，對相關實現(xiàn)技術進行了研究與實

3、現(xiàn)，如內存共享訪問調度機制、基于內存塊管理的鏈表式DAMQ動態(tài)內存管理策略的設計等。
　　本文為HBM高階交換結構設計了一個時鐘精確可配置的綜合驗證測試平臺，并利用該平臺對HBM交換結構的RTL代碼實現(xiàn)原型系統(tǒng)進行了綜合性能評估與測試。實驗結果表明，該高階交換結構能夠實現(xiàn)眾多網絡端口對存儲器的高效共享訪問，交換效率達到預期設計目標。實驗也印證了本文所設計的交換結構能夠實現(xiàn)高吞吐率、可擴展性、結構化設計等多個關鍵設計要素間的平衡，對