[发明专利]用于并行多处理器系统的通信行为获取装置

说明书

技术领域

本发明属于并行多处理器系统领域，尤其涉及并行多处理器系统的通信系统。

背景技术

国防、天气预报、航空航天、船舶设计、生命科学、石油勘探等领域对计算速度无止境的需求推动着高性能计算机不断发展，高性能计算机设计主要涉及两个方面：一是并行多处理器系统的硬件体系结构设计，二是相应的高性能应用软件设计。硬件体系结构的很大一部分设计重点在于高性能互联网络的构建，高性能应用软件的设计重点在于开发高效的并行算法，这两个方面是相辅相成的。系统结构设计人员需要根据应用软件的通信特性定制硬件通信网络，软件开发人员需要根据特定硬件上的运行结果进行软件的性能调优，而这两方面的需求都需要并行多处理器系统中提供通信行为获取手段作为支持。

现有的并行应用通信行为获取工具可以分为基于软件方法和基于硬件监控两种方式。基于软件的获取工具占主导地位，有很多优秀的开源工具和几家大型企业提供的产品。软件获取方法实施过程为：在待测应用程序中插入测试代码，重新进行编译，然后在实际的并行多处理器平台上运行获得所关注的实际参数。软件获取方法的优势是：(1)多种工具可供选择；(2)大部分工具都能支持主流硬件平台、编程语言和编程模型。软件获取方法的劣势是：(1)带来额外编译链接开销和软件运行时开销；(2)加入测试代码会影响到原先的通信行为，造成不可预料的问题；(3)许多应用程序都是成熟的商用软件，不公开源代码，用软件方法就难以对其进行操作。

而基于硬件监控方式的工具比较少，功能也只停留在获取单个处理器访问内存的指令信息层面上，没有基于硬件获取多处理器之间通信信息的工具。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于并行多处理器系统中的通信行为获取装置，在不引入任何应用程序开销的基础上实现通信行为的获取。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种用于并行多处理器系统的通信行为获取装置，所述并行多处理系统包括节点内通信模块和节点间通信模块，所述通信行为获取装置包括：

多个原始信息收集模块，其存在于节点内通信模块和节点间通信模块之内，用于当其所依附的模块进行通信时，收集关于该通信行为的信息并将其传送给通信信息采集模块；

通信信息采集模块，用于接收来自多个原始信息收集模块的信息，并将所收集的信息发送到用户指定的地址。

上述装置中，所述节点内通信模块包括直接内存访问模块和读/写模块；所述节点间通信模块包括远程读/写模块。

上述装置中，原始信息收集模块所收集的信息包括从直接内存访问模块中收集到的直接内存访问信息、从读/写模块和远程读/写模块中收集的读操作的信息，以及从读/写模块和远程读/写模块中收集的写操作的信息。

上述装置中，原始信息收集模块在当其所依附的模块进行通信时，对该通信信息的信息加盖时间戳，旁路传送到通信信息采集模块。

上述装置中，直接内存访问信息包括时间戳、源处理器号、目标处理器号、源起始地址、目标起始地址、数据长度；读操作的信息包括时间戳、源处理器号、目标处理器号、源起始地址、数据长度；写操作的信息包括时间戳、源处理器号、目标处理器号、目标起始地址、数据长度。

上述装置中，所述通信信息采集模块包括：

信息汇集模块，用于接收来自多个原始信息收集模块的信息，并对其进行仲裁以便判断当前应该发送哪个信息，以及将其发送到数据包生成模块；

数据包生成模块，用于对信息汇集模块所提供的通信信息进行压缩，并将其打包成以太网帧格式发送到用户指定的地址。

上述装置中，数据包生成模块使用LZW编码方法对信息汇集模块所提供的通信信息进行压缩。

上述装置中，所述通信信息采集模块还包括控制模块，用于接收用户发出的控制信息，并根据控制信息的类型将向相应的模块发送控制信号，所述控制信息的类型包括发送给原始信息收集模块的用于控制所要收集的信息类型和收集模式的控制信息，发送给信息汇集模块的用于改变仲裁策略的控制信息，以及发送给数据包生成模块的用于控制压缩策略的控制信息。

上述装置中，所述控制模块包括：

以太网包解析模块，用于接收和解析用户发出的控制信息；

信息寄存器，根据以太网包解析模块的解析结果而改变相应的值；

控制信号生成模块，根据信息寄存器的值生成相应的控制信号。