英文翻译

Myrinet的- 一个千兆每秒局域网（根据主题演讲由查尔斯L.塞茨介绍）南妮特J.博登，丹尼·科恩，罗伯特E. Felderman艾伦·E. Kulawik，查尔斯L.塞茨，雅科夫N. Seizovic，和闻景苏Myricom公司，325 N.圣塔安尼塔大道阿卡迪亚，CA 91006摘要：Myrinet的是局域网络（LAN）的基础上，一种新型用于数据包通信和“massivelyparallel内切换技术处理器“（MPP的）。

想想的Myrinet作为MPP消息传递可以跨越校园的尺寸，而不是作为一个广域网络比这是在近距离操作的电信网络。

该技术措施对使Myrinet的现实纳入发展（1）稳健，25米沟通渠道，流量控制，数据包成帧，和错误控制（2）自初始化，低延迟，直通开关;（3）主机接口，可以映射网络，选择路线，并从网络地址的路由，以及手柄分组交通翻译;（4）简化主机软件，可以直接沟通用户进程与网络之间。

背景。

为了理解如何Myrinet的不同于传统的局域网如以太网和FDDI，它是有帮助的开始的Myrinet的家谱。

Myrinet的是植根于两个ARPA资助的研究项目的结果，加州理工学院马赛克，一个实验，细粒度多机[1]，而USC信息科学研究所（USC / ISI）ATOMIC局域网[2，3]，这是用马赛克组件构建。

Myricom公司，公司是一家初创公司这两个研究项目的成员创立。

多机消息传递网络：一个多机[4，5]是一个MPP架构包括计算节点的集合，每个它自己的存储器，通过消息传递网络相连。

加州理工学院马赛克是一个实验，“挑战极限”多机设计并朝向一个系统具有高达数万小编程，单芯片的节点，而不是几百个电路板尺寸的节点。

该细粒度多机放置在messagepassing更极端的要求网络由于较大数量的节点和一个更大的计算之间的相互依存关系处理不同的节点上。

该对于马赛克开发消息传递网络技术[6]实现其目标如此之好，它被用在其他几个MPP系统，包括中粮英特尔三角洲和Paragon多计算机，斯坦福DASH多处理器，以及麻省理工学院的灰西鲱多。

草案94年11月16日- 2 - 要显示IEEE MICRO 1995年2月在常见的局域网，多机的消息传递网络发送和在分组的形式接收数据。

任何节点可发送分组到任何其他节点。

一个包由一个字节序列的开始的一个路由头，这是通过路由电路检查，通过操纵该分组网络。

首标后面是一个任意长度的有效负载，这是数据传送到目的地。

该分组由一个挂车终止（或尾部），其可包括一个校验和的最大长度分组，在网络界称为最大传输单元。

（MTU），可以通过公平的考虑在仲裁限制在发送和接收的节点的路由的电路和由缓冲器尺寸的限制。

如果一个程序发送比MTU，操作系统较大的消息碎片的消息转换成一连串的信息包，并且接收节点重组的数据包。

在局域网相比之下，MPP特色鲜明messagepassing网络包括：高数据速率，今日频道的数据速率的范围是从几百到数千兆位/秒（Mb / s的）。

这些个别信道是常用组织全双工对所谓的链接。

的组成的Myrinet的链接全双工对640MB / s的信道被合理地被称为1.28Gb / s的相比与链接速率为10Mb / s的“10-基地”或100Mb / s的“100基地”以太网，在该以太网通道仅在一个方向进行分组一次。

常规拓扑结构和可扩展性。

该网络是由构成在数学上常规互连基本的路由电路拓扑结构。

早期的超立方体后，大部分多机采用lowdimension 拓扑结构，例如二维网格中示出图1.不同的局域网，如以太网和FDDI，其中所有的数据包流量共享一个物理介质，网络等的二维网状被说成是可扩展的。

总容量的增长与数量节点，因为许多数据包可能是在运输过程中同时沿不同路径。

网络的规律性允许简单，路由算法是避免了可能发生的死锁由于循环依赖该路线。

为对这些技术问题的论文集参见[7]。

非常低的错误率。

因为作为一个多机消息传递网络工作在帧内的计算机环境，典型地为有源背板，位错误或丢失的分组的发生可制成极其罕见的，并且仍未被发现通信错误更为罕见。

这种高可靠性，在与通常的假设，在局域网的通信对比不可靠的，有很多的影响。

如果多机的消息处理软件必须假定物理通信是不可靠的，它需要采用更复杂的通信协议，使端至端通信可靠。

这些协议还需要额外的存储来保存发送的数据包的临时副本。

在通信的MPP率，执行这样的协议将增加显著开销每个分组。

草案94年11月16日- 3 - 要显示IEEE MICRO 1995年2月图1：分组通过的一部分同时流过一个例子二维网状网络的MPP。

在下部中喷射出的数据包左和沮丧在路由电路的右上方是那些和从所述计算节点。

一旦报头已经被解码，在输入通道，直通路由电路推进包成，如果它不是已在使用中所要求的输出信道;否则，该分组被阻止，如在顶部中心节点，直到传出信道变得可用。

在X-然后-Y维序路由说明消除了循环依赖的途径，因此避免了死锁。

直通路由。

在其中通信是可靠的环境中，路由电路可以使用路由的侵略性被称为藩篱路由选择。

在常规的存储和转发路由，整个包被缓冲并且其校验在各个中间节点验正之前的数据包发送所要求的输出信道。

在直通路由，该分组被立即前进到所需的输出信道作为标题被接收和解码。

有可能在任一情况下，该需输出信道已在使用中，在这种情况下，该分组必须举办或阻塞，直到通道可用。

流量控制的每一个通信链路上使用。

如果所需输出信道已在使用中，一个存储和转发的数据包必须保持排队在路由电路或节点，其被假定为具有相当大的内存量的数据包缓冲。

在直通通常的策略路由是阻止与流量控制，如果需要的传出包通道已被使用。

以这种方式，切口贯通布线电路不需要数据包缓冲，但每个环节都要提供流量控制。

该草案94年11月16日- 4 - 要显示IEEE MICRO 1995年2月常见的机制来提供流量控制是承认每一个流量控制单元，通常为一个字节。

USC / ISI ATOMIC LAN。

MPP路由网络和局域网的演变不同的要求，假设和技术。

然而，有一个需要更高的速度局域网。

自从UNIX工作站第十年出现在市场上，处理器的速度已经提前了至少100〜倍，而大多数工作站仍随相同commondenominator为10Mb / s的以太网。

新的应用程序，如增加使用分布式计算和视频的存储和通信的，放置在网络性能，带宽和额外的要求延迟。

1991年，一个研究小组在USC / ISI开始有远见的项目中使用MPP组件构建高速局域网。

几周之内的事接到几个马赛克主机接口和一个软件工具包之后，TOMIC项目表现出了小型网络执行标准的TCP / IP在400MB / S的网络内爆率的沟通。

马赛克接口链在一维和包可以解决任何其他节点向上或向下的产业链。

该试验台增长到包括横杆的等效开关基于二维目马赛克多机阵列。

为了处理链的不规则拓扑长短不一通过交换机连接的，原子自动添加网络映射和转换的网络地址的路由。

映射和地址到路由转换为所需要的重要见解适应在MPP网络到LAN环境。

原子弹试验平台也表现出特别的实验结果息，超过1015位而不单个位错误的转移或丢弃的数据包。

虽然原子是一个创新的研究项目，原子试验台曾在这里上市，所以我们可以参考他们后来实际限制。

1.采用异步请求的通信链路/确认信号，这是专为距离可达1米。

链接操作正确在更长的距离，但在逐渐较慢的数据传输率，由于异步信号的飞行时间。

在此外，由于没有一个应答上一个断开信道引起针对该信道，以块中的任何数据包，最终导致僵局整个网络。

2.网络拓扑结构，通过2-D-网连接的接口1-D链作为开关多机，是用于网络映射复杂，没有允许链中的主机被断电。

没有很好地利用了发现的大量的计算能力和存储器隐藏在原子开关。

草案94年11月16日- 5 - 要显示IEEE MICRO 1995年2月3.原子的表现是由缺乏一个DMA引擎在有限主机接口;然而，该接口的能力，以执行一个复杂的控制程序是用于管理网络接口的关键。

4.这是可以实现的端至端数据率，这并不奇怪，限于由TCP / IP协议中的主机操作系统“协议栈”。

Myrinet的组件和操作Myrinet的设计，直接是基于原子经验，好坏。

有，但是，没有任何约束的Myrinet使用现有的MPP网络。

相反，我们的小组开发的通信方案，路由技术，定制VLSI芯片和网络控制软件专门为局域网环境中，同时仍然保持在MPP的绘图重技术。

支配一个LAN的Myrinet的操作规范公布和公开[8]。

图2是为了提供上下文的详细的一例描述后面。

一个Myrinet 的LAN由点至点，全双工链接连接主机和交换机。

多端口交换机可以通过链接到其他交换机和向单端口的主机进行连接在任何拓扑的接口，包括那些与周期。

计算机接口开关计算机接口计算机接口计算机接口计算机接口计算机接口T开关开关计算机接口计算机接口计算机接口光纤链接电气电缆链接图2：对于一个Myrinet的局域网络中的可能的配置。

电气，电缆链接。

该标准的Myrinet电缆由18双绞线，在各个方向9和被驱动和感测到的以平衡，差分模式〜1V信号〜2V的差异。

电缆是物理〜1cm的直径，屏蔽，灵活，UL认证型CL-2。

草案94年11月16日- 6 - 要显示IEEE MICRO 1995年2月这些负载端的传输线具有特性阻抗中〜105W，并〜0.6C的传播速度。

传输是同步的，在发送端在80M 9位的速度字符/秒。

9位的字符可以是一个8位数据字节或之一五个控制符号。

该信号编码为不归零（NRZ），在其中一个信号转换编码二进制1和不存在过渡编码的二进制0的全零字符是IDLE控制符号，这是由不被检测到丢弃。

接收电路是异步的;一个字符可随时到达相对于接收系统的时钟，并在以后同步于这些时钟由流水线同步器电路[10]。

延迟变化和线路驱动器和电缆之间的对和延迟变化之间的串扰接收机歪斜的过渡处的信道的接收端。

该接收电路采用了容忍偏差抽样窗口技术多达一半的12.5ns字符周期。

这些传统的编码和感测技术导致在比特误差率（BER）远低于10-15电缆25米长。

的信号失真，其中一些是二次同的长度，并在更长的累积歪斜化妆低错误率操作距离越来越困难，所以25米被选择作为最大长度电缆。

更长的距离，可以跨越或者使用电缆中继器或光纤链路后面描述。

流量控制由接收机完成的注射控制符号停走到链路的另一正在进行信道。

最多可以有在公交23个字符上一轮25米的Myrinet电缆的行程，而走走停停符号可能需要几个字符时期生成和解码。

接收器，因此，包括队列举办“松弛缓冲”，经营概念作为描绘图3.如果下游流量封锁使松弛缓冲区填满到停止线，接收器产生一个STOP控制符号，这样的流动将在缓冲区溢出之前停止。

当下游流动再次开始，则接收机产生一个GO控制符号当水位达到GO线。