天河－1A互连系统的接口设计＊

刘 路，张 磊，谢 旻，王永庆

（国防科学技术大学计算机学院，湖南 长沙 410073）

1 引言

THNet是国防科学技术大学研制的最新一代高速互连交换网络，包括两款自主研制的ASIC芯片，即交换芯片NRC 和网络接口芯片NIC。THNet用于构建大规模计算机系统的专用互连网络，使用NIC接口卡可访问各种不同类型处理器节点和I／O 节点。NRC交换机可以配置为任意拓扑结构。

THNet在数据链路层具有可变长的包格式，对每条链路实行基于信用的流控和16位Rolling CRC校验［1］，链路层具有基于滑动窗口的重传机制［2］，可保证数据在链路层正确传输。在物理层上，THNet使用全双工高速串行链路，任意两个端口间可实现数据交换，在长至30米的光纤或电缆上仍可实现流水传输，获得双向160Gbps的峰值速率。

NRC交换芯片使用虫孔路由机制。在任意网络拓扑结构中，多端口NRC通过链路和其它NRC或单端口的网络接口相连。NRC 内部采用瓦片式交换结构，具有流控和输入缓冲功能，当收到包头并解码后，包便立即送到选定的输出通道上。多个包可以同时流过NRC。16端口NRC 交换芯片的吞吐率高达2.56Tbps，数据包从进入NRC 到离开，产生的时延至多100ns。

NIC网络接口芯片做为网络和节点间的桥梁，其设计目标是获得延迟更低、带宽更高、更可靠和扩展性更好的性能。它的主机接口支持PCI Express 2.0标准，能提供16×5Gbps的传输带宽。网络接口为8×10Gbps的全双工高速串行链路。内置DRAM（Remote Direct Memory Access）接口，可外接256MB 的DRAM。以下就NIC 芯片设计与实现的技术途径及性能测试结果进行介绍。

2 通信机制

NIC支持短消息MP（Mini Packet）和远程内存直接访问RDMA 两种数据传输机制。……