随着计算机硬件技术的不断发展,计算机系统结构也随之发生了巨大改变。计算机系统的中心正在逐步由传统的CPU和网络向存储系统转移。同时,高性能计算也面临着挑战,传统的计算机体系结构很难满足高性能计算的需求,要求体系结构的创新。因此,为了使计算机更好的应用于高性能计算,我们借鉴网格化动态自组织体系结构(DSAG)思想,提出了“基于光互连的内存服务体系结构”。该系统将部分内存部件独立出来,作为网格化部件,以“服务”的形式提供给处理器等部件使用,内存服务器和客户端之间以及内存服务器内部各部件之间都用光互连代替传统的电互连,实现低功耗、低延迟、高速、高带宽的互连系统。“控制和互连逻辑(Control and Interconnect)模块”为“基于光互连的内存服务体系结构”的重要组成部分,它主要实现“客户端”与“服务器端”的互连、客户端“虚拟地址”与服务器端“物理地址”的转换以及大规模内存阵列的存储管理等功能,本文的主要任务是对系统的“控制和互连逻辑模块”的研究和设计。因此,本文的主要贡献如下:1.提出了“控制和互连逻辑模块”整体设计方案和设计方法。本文利用基于FPGA的嵌入式系统开发平台,采用软硬件协同设计的方法,既满足了系统的高速和高效性,也使其智能化。2.对Memory Box系统中主要涉及的三个协议——远程内存访问协议、远程内存服务器互连协议以及内存阵列访问协议进行研究、定义。设计了“内存阵列访问协议模型”,验证了其功能实现的正确性。3.研究适合本系统的存储管理模型。首先,利用FPGA硬件资源建立了TLB和PT,实现了虚实地址转换功能以及系统单通道情况下的访存;其次,研究合理的存储分配方法,利用嵌入式软件资源完成对内存阵列的有效管理,目前,采用二级位示图目录法实现存储分配。这一部分是系统设计的难点,还有待更加深入的研究。4.搭建了系统验证平台,设计系统验证方案,实现系统仿真与测试。