DE4119038C2 - Parallelrechnersystem mit miteinander verschalteten Recheneinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Parallelrechnersystem mit mit­ einander verschalteten Recheneinheiten, wobei die Re­ cheneinheiten jeweils in den Knotenpunkten eines gedachten Raumgitters angeordnet sind und jede Recheneinheit mit den ihr in den sechs Raumrichtungen benachbarten Recheneinheiten kommunikationstechnisch (elektrisch oder optoelektronisch) verbunden ist.

Aus der Forschung und der industriellen Entwicklung wird zunehmend die Forderung nach leistungsfähigeren Rechnersy­ stemen gestellt. Dies führt zwangsläufig zu komplexeren Sy­ stemen mit sehr viel mehr Rechen- und Kommunikationseinhei­ ten sowie komplizierten Kommunikationsnetzwerken. Dies wie­ derum erhöht den Raumbedarf solcher Rechnersysteme, kompli­ ziert die Leitungsführung und erfordert entsprechend lange Signalleitungen.

Es ist in der Theorie bekannt (Mokhoff, Nicolas: "Parallel Computer architectures of the ′90s will provide solutions en masse" in: COMPUTER DESIGN, July 1986, S. 64 bis 72; Andrews, Warren: "DSP chip reinforces trend toward parallel multichip solutions" in: COMPUTER DESIGN, Oktober 1990, Seiten 34 bis 36), Recheneinheiten in der eingangs genannten Art miteinander zu verbinden. Konstruktive Merkmale zur Verwirklichung dieser Rechnerarchitekturen sind jedoch bislang nicht bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Parallelrechnersystem der eingangs erwähnten Art auch bei Großanlagen mit möglichst kurzen, einfach geführten Verbindungsleitungen bei geringem Raumbedarf dreidimensional und dabei in relativ einfacher Weise skalierbar zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Parallelrechnersystem der ein­ gangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweils übereinander angeordneten Recheneinheiten lösbar mechanisch miteinander gekoppelt und die so gebildeten ver­ tikalen Anordnungen jeweils verschiebbar sind. Jede Rechen­ einheit ist dabei bevorzugt mit den ihr in den sechs Raum­ richtungen benachbarten Recheneinheiten kommunikationstech­ nisch verbunden, kann aber auch mit an anderer Stelle posi­ tionierten Recheneinheiten verbunden sein. Bei einem sol­ chen, dreidimensional in relativ einfacher Weise ska­ lierbaren Rechnersystem ist es trotz der Größe dennoch mög­ lich, durch ein Verschieben auf einzelne vertikale Anord­ nungen zugreifen zu können. Die in vertikaler Richtung lös­ baren Koppelverbindungen erlauben überdies die einfache und schnelle Demontage einzelner vertikaler Anordnungen und da­ mit beispielsweise den Austausch vollständiger Rechenein­ heiten.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann so ausge­ bildet sein, daß jede Recheneinheit von einem Tragrahmen gehalten ist, der nach unten sowie nach oben mit gleichen Tragrahmen koppelbar ist. Somit kann eine Anzahl von Re­ cheneinheiten je nach der für das System erforderlichen Ka­ pazität einfach übereinander angeordnet werden.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet sein, daß der Tragrahmen jeder Recheneinheit mit einem Sockel koppelbar ist. Dabei kann eine solche Re­ cheneinheit mit Tragrahmen mit oder ohne Sockel ohne jegli­ che Verbindung zu anderen Recheneinheiten eingesetzt werden und eine für sich handelbare und benutzbare Einheit bilden.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet sein, daß jeder Sockel gemeinsam mit dem/den darüber angeordneten Tragrahmen und der/den Rechenein­ heit(en) verschiebbar ist. Eine solche Verschiebbarkeit ermöglicht es, die einzelnen Sockel und damit die von die­ sen getragenen Recheneinheiten in geringem Abstand vonein­ ander anzuordnen, diesen Abstand aber dann zu vergrößern, wenn dies insbesondere für Wartungs- und Montagezwecke erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet sein, daß die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Sockel mechanisch miteinander gekoppelt und gemeinsam verschiebbar sind. Dadurch wird der Zugang zu einzelnen Recheneinheiten vereinfacht.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet sein, daß die Sockel auf Schienen geführt ver­ schiebbar angeordnet sind. Dadurch wird die Richtung der Verschiebbarkeit genau vorgegeben. Mittels einer solchen Führung lassen sich auch mehrere Positionen gezielt anfah­ ren z. B. die normale Betriebsposition und die maximale Ver­ schiebe-Position.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet werden, daß der Tragrahmen ein U-förmiges, in einer vertikalen Ebene liegendes Rahmenteil sowie ein eben­ falls U-förmiges, in einer horizontalen Ebene liegendes Rahmenteil hat, daß die Rahmenteile im Bereich ihrer Stege miteinander verbunden sind und daß ihre Schenkel parallel zueinander vorstehen und zwischen sich die Recheneinheit aufnehmen. Die Rahmenteile dienen dabei sowohl der Halte­ rung der Recheneinheit sowie der Führung der Ver­ bindungskabel in Richtung auf die jeweils benachbarten Re­ cheneinheiten. Bei dieser Ausbildung des Tragrahmens bleibt eine Frontseite der Recheneinheit frei und demnach zugäng­ lich.

Das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem kann ferner so ausgebildet sein, daß jede Recheneinheit mit einem Kühlag­ gregat eine Baueinheit bildet. Durch die Zuordnung eines Kühlaggregats zu jeder Recheneinheit und die Verbindung dieser beiden Komponenten zu einer Baueinheit wird der Wär­ metransport vereinfacht und der Bedarf an Kühlmittelleitun­ gen erheblich reduziert.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Parallelrechnersystem so ausgebildet sein, daß die Baueinheit verschiebbar und/oder kippbar und/oder schwenkbar an dem Tragrahmen ge­ lagert ist. Auf diese Weise kann die Zugänglichkeit zu der Recheneinheit weiter vereinfacht werden, z. B. kann dabei erreicht werden, daß Leiterbahnplatten nach unten hin aus einer Recheneinheit herausgezogen und durch andere ersetzt werden können.

Im folgenden Teil der Beschreibung wird eine Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Rechnersystems anhand von Zeich­ nungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Parallelrechnersystems mit 64 Recheneinheiten und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsge­ mäßen Anordnung von Sockel, Tragrahmen und Re­ cheneinheit.

Das in Fig. 1 dargestellte Rechnersystem hat Recheneinhei­ ten 1, die jeweils mit einem Kühlaggregat 2 zu einer Bau­ einheit 3 zusammengefaßt sind. Vier solcher Baueinheiten 3 sind über einem Sockel 4 angeordnet. Es sind vier parallel zueinander verlaufende Reihen mit jeweils vier solcher Sockel vorgesehen, also insgesamt 16 Sockel. Die Rechenein­ heiten 1 befinden sich dabei jeweils in den Knotenpunkten eines gedachten Raumgitters.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Paral­ lelrechnersystems ist in allen sechs Raumrichtungen ska­ lierbar.

Fig. 2 zeigt einen Sockel 4, der auf Schienen 5 verschieb­ bar geführt ist. Er hat einen Tragarm 6, auf dem der untere Schenkel 7 eines U-förmigen Rahmenteils befestigt ist, das sich in einer vertikalen Ebene befindet und einen Steg 8 sowie einen oberen Schenkel 9 hat. Mit dem Steg 8 ist ein Steg 10 eines horizontal verlaufenden U-förmigen Rahmen­ teils verbunden, das seitliche Schenkei 11 aufweist. Der vertikale Rahmenteil sowie der horizontale Rahmenteil sind U-förmig ausgebildet und ergeben einen Tragrahmen 12.

In Fig. 2 sind drei solcher Tragrahmen 12 übereinander an­ geordnet dargestellt. Die Zahl dieser übereinander angeord­ neten Tragrahmen 12 kann selbstverständlich auch größer oder kleiner als drei sein.

Von den seitlichen Schenkeln 11 geht jeweils ein telesko­ pierbarer Arm 13 aus. Diese beiden Arme 13 tragen an ihrem Ende schwenkbar eine Baueinheit 3 mit einem Kühlaggregat 2 und einer Recheneinheit 1. In Fig. 2 sind die teleskopier­ baren Arme 13 ausgefahren und die Baueinheit 3 ist um eine Kippachse 10 gekippt. Von der Recheneinheit 1 ist eine nicht dargestellte Bodenwanne abgenommen, und mit Kühlkör­ pern versehene Leiterbahnplatten 15 sind erkennbar. Im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist erkennbar die oberste der Leiterbahnplatten 15 entfernt, so daß Heat-Pipes 16 er­ kennbar sind, welche zur Kühlung der nicht im einzelnen dargestellten IC-Bauteile dienen.

Die einzelnen Leiterbahnplatten 15 können in der darge­ stellten Position aus ihrer Steckverbindung innerhalb der Recheneinheit 1 gelöst, herausgezogen und durch andere er­ setzt werden. Durch das Herausziehen und Einführen von Lei­ terbahnplatten 15 wird einerseits die Steckverbindung in­ nerhalb der Recheneinheit sowie die Kühlverbindung zu den Heat-Pipes 16 getrennt bzw. hergestellt.

Der Pfeil 17 deutet eine Leitung an, die von einem vorderen Kabelstecker 18 ausgeht und zu einer in Pfeilrichtung vor­ gelagerten, nicht dargestellten Recheneinheit führt.

Es ist weiter ein Stecker 19 am Tragrahmen 12 vorgesehen, der dann, wenn sich die Recheneinheit 1 in Normalstellung befindet, einen Anschluß zu Verbindungsleitungen herstellt, die durch die Pfeile 22, 23, 24 angedeutet sind. Weitere durch die Pfeile 20, 21 angedeutete Verbindungsleitungen gehen von mit der Recheneinheit 1 verbindbaren Steckern 25, 26 aus. Diese Verbindungsleitungen führen also von der Re­ cheneinheit 1 zu den in den sechs Raumrichtungen benachbar­ ten sechs Recheneinheiten. Wenn sich allerdings eine solche Recheneinheit in Randlage befindet, so gehen von ihr nur soviele Verbindungsleitungen aus, wie es im beschriebenen Sinne benachbarte Recheneinheiten gibt.

Bezugszeichenliste

1 Recheneinheit
2 Kühlaggregat
3 Baueinheit
4 Sockel
5 Schienen
6 Tragarm
7 unterer Schenkel
8 Steg
9 oberer Schenkel
10 Steg
11 Schenkel
12 Tragrahmen
13 teleskopierbarer Arm
14 Kippachse
15 Leiterbahnplatte
16 Heat-Pipe
17 Pfeil
18 Stecker
19 Stecker
20 Pfeil
21 Pfeil
22 Pfeil
23 Pfeil
24 Pfeil
25 Stecker
26 Stecker

Claims (9)

1. Parallelrechnersystem mit miteinander verschalte­ ten Recheneinheiten, wobei die Recheneinheiten (1) jeweils in den Knotenpunkten eines gedachten Raumgitters angeordnet sind und jede Recheneinheit (1) mit den ihr in den sechs Raumrichtungen benachbarten Recheneinheiten (1) kommunika­ tionstechnisch (elektrisch oder optoelektronisch) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils übereinander angeordneten Recheneinheiten (1) lösbar mechanisch mitein­ ander gekoppelt und die so gebildeten vertikalen Anordnun­ gen jeweils verschiebbar sind.

2. Parallelrechnersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Recheneinheit (1) von einem Trag­ rahmen (12) gehalten ist, der nach unten sowie nach oben mit gleichen Tragrahmen (12) koppelbar ist.

3. Parallelrechnersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (12) jeder Recheneinheit (1) mit einem Sockel (4) koppelbar ist.

4. Parallelrechnersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sockel (4) gemeinsam mit dem/den darüber angeordneten Tragrahmen (12) und der/den Rechenein­ heit(en) (1) verschiebbar ist.

5. Parallelrechnersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Reihe nebeneinander ange­ ordneten Sockel (4) mechanisch miteinander gekoppelt und gemeinsam verschiebbar sind.

6. Parallelrechnersystem nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sockel (4) auf Schienen (5) geführt verschiebbar angeordnet sind.

7. Parallelrechnersystem nach einem der Ansprüche 2 -6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (12) ein U- förmiges, in einer vertikalen Ebene liegendes Rahmenteil sowie ein ebenfalls U-förmiges, in einer horizontalen Ebene liegendes Rahmenteil hat, daß die Rahmenteile im Bereich ihrer Stege (8,10) miteinander verbunden sind und daß ihre Schenkel (7, 9, 11) parallel zueinander vorstehen und zwi­ schen sich die Recheneinheit (1) aufnehmen.

8. Parallelrechnersystem nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rechenein­ heit (1) mit einem Kühlaggregat (2) eine Baueinheit (3) bildet.

9. Parallelrechnersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (3) verschiebbar und/oder kippbar und/oder schwenkbar an dem Tragrahmen (12) gelagert ist.