神威太湖之光可靠性及可用性设计与分析

随着系统规模与集成度的快速增加,可靠性与可用性问题成为构建E级计算机系统所面临的重大挑战.针对神威太湖之光超级计算机可靠性与可用性设计与实现开展全面的分析.首先概要描述神威太湖之光超级计算机系统结构.其次,系统提出神威太湖之光超级计算机可靠性增强技术以及故障预测、主动迁移、任务局部降级等主被动容错技术,建立神威太湖之光超级计算机多层次主被动协同的容错系统.再次,根据系统故障统计信息,分析失效分布及主要失效来源,结合指数、对数正态与韦布尔3种典型寿命周期分布,对神威太湖之光系统故障间隔时间分布进行数据拟合分析.最大似然估计与K-S(Kolmogorov Smirnov)检验结果表明,对数正态分布与系统失效经验数据取得了最好的拟合度,建立神威太湖之光系统失效分布模型,并计算得出系统平均无故障时间.通过系统运行统计与实际应用测试,分析了故障预测精确度以及主动迁移、局部降低等容错技术的时间开销与容错效果.最后,在神威太湖之光超级计算机可靠性与可用性分析的基础上,提出E级计算机系统高可靠与高可用技术发展建议.     

一种抑制同步开关噪声的改进总线翻转编码方法

提出了一种改进总线翻转编码方法,用于抑制高速集成电路系统中的同步开关噪声.该方法可以显著减少总线平均翻转比特位数,同时尽可能使总线相邻位保持奇模传输,有利于改善信号完整性.利用FPGA实现了提出的改进总线翻转编码模块.物理实验表明,相对总线翻转编码,该方法以功耗稍有增加的代价,可取得平均翻转数量减少15.17%、电源波动噪声减小22.34%的编码增益.     

修正Gram-Schmidt正交化构建电源分配网络时域宏模型

有理函数逼近法方程组病态条件数为构建电源分配网络时域宏模型带来了数值问题。该文提出利用修正Gram-Schmidt正交化处理对超定方程组系数矩阵进行正交三角分解,结合Bernoulli多项式求根方法及稳定、无源性准则可以精确构建无源时域宏模型。计算实例精确构建了自DC至1GHz频带内的宽带无源时域宏模型,从而验证了该方法的有效性。     

高速串行背板1OGbps信号传输性能仿真和分析

在高性能计算机系统中,10Gbps串行背板互连设计需求日益显现.作为超高频互连传输,10Gbps背板互连设计中准确仿真和有效分析其传输性能的难度越来越大.本文简要介绍10Gbps背板互连的设计难点,总结提出通道的判断标准.针对一种典型背板通道的设计进行建模和仿真,并通过S参数和传输眼图两种方式分析单通道的传输性能.同时,针对超高频信号串扰影响逐渐加大的现实,建立双通道模型,从S参数角度对近端和远端串扰进行分析,并从传输眼图的角度进行定量对比,结果表明两种分析结果能够符合一致,串扰影响完全可控.通道设计性能经测试可以满足10Gbps信号传输.     

FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化

对FC-CBGA封装中高速差分信号过孔的设计与优化问题进行研究,分析了采用堆叠孔、增加地回流孔和增大过孔反焊盘尺寸这三种优化方法对减小电容和电感不连续性,以提高过孔电性能的具体影响.时频域仿真验证了所述优化方法能够有效降低高速差分信号插入损耗及回波损耗,提高信号过孔阻抗,改善高速差分信号传输性能.     

高性能计算机的可靠性技术现状与趋势

随着高性能计算机系统性能的不断提升和硬件规模的不断扩大,如何实现系统的可靠运行,是高性能计算机尤其是P级计算机研制中面临的重要技术挑战.从高性能计算机对可靠性技术的需求出发,全面介绍了高性能计算机硬件设计中的可靠性技术现状,包括避错、静态冗余、动态冗余和在线替换等技术,详细分析了各种可靠性技术在典型机器中的应用情况;最后对高性能计算机可靠性技术的发展趋势进行了深入探讨,包括多核处理器的可靠性设计、全方位的内存防护技术和刀片式的冗余架构.     

改进时频域混合方法分析电源分配网络同步开关噪声

对时频域混合方法加以改进用于分析电源分配网络同步开关噪声.引入修正Gram-Schmidt正交化方法实现矩阵的正交三角分解,以解决有理函数逼近构建时域宏模型中存在的病态条件数问题;同时提出一种结构简单的等效电路模型用于HSPICE电路仿真.计算实例验证了该方法的有效性.     

高可靠计算机系统的容错技术

高可靠性是计算机系统所要解决和实现的重要目标，而容错技术是提高可靠性的有效途径。章论述了可靠性的基本概念和3种故障模式；介绍了计算机容错设计所采用的硬件冗余、信息冗余和时间冗余技术，着重分析了RAID技术和纠错码技术；指出了计算机容错设计的发展趋势及面临的挑战。     

智能天线应用于卫星移动通信终端抗干扰

智能天线技术可以极大地增强卫星通信系统的抗干扰性能。讨论应用于卫星移动通信终端的智能天线技术,提出了利用智能天线技术的卫星移动通信终端的两种可能的系统实现方案。从计算成本及干扰抑制性能的角度对它们做了初步的比较,仿真结果表明采用这两种实现方案的卫星移动通信终端可以有效抑制下行链路存在的干扰,提高输出信干噪比,取得较为满意的干扰抑制效果。