Interconnection Network Protocol Stack

Interconnection Network Protocol Stack（互连网络协议栈）

互连网络在物理层到传输层采用与 TCP/IP 类似的四层分解。各层职责边界清晰，便于将 NoC、scale-up fabric、scale-out 网络统一分析。

四层结构

┌────────────────────────────────────┐
│ 传输层 (Transport)                 │  ← 端到端可靠/有序、拥塞控制
├────────────────────────────────────┤
│ 网络层 (Network)                   │  ← 路由、包格式、拥塞信号
├────────────────────────────────────┤
│ 数据链路层 (Link)                  │  ← 错误检测、重传、链路训练、流控
├────────────────────────────────────┤
│ 物理层 (Physical)                  │  ← 编码、SerDes、信道
└────────────────────────────────────┘

层	NoC 典型实现	职责
Physical	片上 wire、收发器	比特传输、编码、均衡
Link	Credit-based 流控、ACK/NACK	链路级可靠、VC 分配
Network	XY / 自适应 / 确定性 color 路由	逐跳转发、死锁避免
Transport	端到端有序、拥塞控制	跨多跳的消息语义

Network Interface (NI)

NI 是计算与网络的边界——连接 PE/CPU 核心与 Router：

   CPU/PE 核心
        ↑
   Network Interface (NI)
        ↑
   Router ←── flit ──→ Router

NI 决定：哪些 collective 可硬件卸载、哪些需软件参与、注入/egress 缓冲深度。WSE 与 UnifiedBus UB 均在 NI 处暴露不同抽象（CSL 数据流 vs URMA Jetty）。

与本 wiki 其他页面的映射

通用层	UB 实现	NoC / WSE
Physical	UB 物理层	片上 wire、无 SerDes
Link	UB 数据链路层	Credit 流控、VC（见 NoC Router）
Network	UB 网络层	24-color 静态路由
Transport	UB 传输层	端到端 collective 语义

历史坐标

协议栈各层随互连介质演进：电话网铜线 → HPC 专用链路 → 硅片 NoC → 晶圆级单介质（Cerebras WSE）。详见 Switching Principles 中的时代划分与里程碑。

相关页面

• Interconnection Network Design Space — 设计空间顶层框架
• NoC Router 微架构 — 链路/网络层 Router 实现
• Switching Principles — 交换方式与历史演进
• UB 数据链路层机制 — Credit 流控实例

Citations

[1] interconn-study-21d-day-02.md — Dally & Towles Ch.2 学习笔记（21 天互连研究 Day 2）