片上光交換陣列體系結(jié)構(gòu)與路由算法研究.pdf

1、在當(dāng)前的高性能微處理器系統(tǒng)中，隨著計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)目的不斷增加，系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，對(duì)片上互連網(wǎng)絡(luò)的通信需求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的電互連網(wǎng)絡(luò)存在帶寬小、時(shí)延大、互連密度小等局限，已很難滿(mǎn)足未來(lái)大規(guī)模片上網(wǎng)絡(luò)的需求，成為制約處理器性能提升的瓶頸。光互連技術(shù)是近年來(lái)新興的一種互連技術(shù)，它以硅基光電子器件為發(fā)展基礎(chǔ)，采用光波作為信息載體，具有并行性好、低延遲、高帶寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。光互連技術(shù)可以有效地解決片上網(wǎng)絡(luò)存在的延遲和功耗問(wèn)題，具有十分可觀的發(fā)展前景。

2、光交換陣列是光互連網(wǎng)絡(luò)中的核心部件，對(duì)整個(gè)光互連網(wǎng)絡(luò)的性能有著重要影響。光交換陣列由光開(kāi)關(guān)和光波導(dǎo)等器件組成，可支持多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由通信。隨著微環(huán)諧振器等光電子器件的制造工藝不斷成熟，光交換陣列的性能不斷提高，其結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)也存在著多元化的方法。
　　本文以光交換陣列的結(jié)構(gòu)和功能為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種雙魚(yú)型4×4光交換陣列。通過(guò)分析和研究，我們證明雙魚(yú)型4×4光交換陣列和同等規(guī)模的Crossbar交換陣列具有相同的功能，但雙魚(yú)型

3、交換陣列的硬件開(kāi)銷(xiāo)和路由平均插入損耗明顯小于Crossbar交換陣列。同時(shí)，我們提出了一種“嫁接”式的擴(kuò)展方法，可以將雙魚(yú)型交換陣列擴(kuò)展到任意規(guī)模。我們還對(duì)雙魚(yú)型陣列進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使陣列的插入損耗進(jìn)一步降低。為了解決片上互連網(wǎng)絡(luò)的延遲和阻塞問(wèn)題，我們提出了一種基于時(shí)分復(fù)用機(jī)制的確定性路由算法。通過(guò)路由并行的方法，我們對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化，提高了算法的通信效率和資源利用率，并通過(guò)Matlab進(jìn)行了模擬仿真。最后，我們使用基于OMNeT++的