基于STorus的光片上網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著人們對(duì)通信需求的日益增大，高性能處理器的研究日漸受到追捧。特別是近幾年，片上網(wǎng)絡(luò)（Network-on-Chip, NoC）在數(shù)據(jù)處理方面的表現(xiàn)越來(lái)越突出，集成到單個(gè)芯片上的IP核越來(lái)越多。但是，當(dāng)集成規(guī)模過(guò)大時(shí)，基于電互連的片上網(wǎng)絡(luò)在時(shí)延、能耗、電磁干擾等諸多方面會(huì)遭遇發(fā)展瓶頸。硅光技術(shù)的發(fā)展及納米光器件研究的進(jìn)步使得光片上網(wǎng)絡(luò)（Optical Network-on-Chip, ONoC）的實(shí)現(xiàn)成為可能，光片上網(wǎng)絡(luò)的提出可以有效解

2、決現(xiàn)階段電片上網(wǎng)絡(luò)中存在的時(shí)延、帶寬及電磁干擾等問(wèn)題。
　　本文首先介紹了片上網(wǎng)絡(luò)的興起原因和發(fā)展過(guò)程，分析了光片上網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。接著展示了現(xiàn)階段光片上網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展，從光器件、交換機(jī)制、路由算法、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面對(duì)光片上網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀進(jìn)行了研究?，F(xiàn)有光片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)多采用mesh和torus拓?fù)?，在網(wǎng)絡(luò)的直徑、能耗、芯片面積等方面存在性能瓶頸。針對(duì)這些問(wèn)題我們提出了一種新型的光片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-STorus，STorus充分考慮了跳數(shù)、直

3、徑和光損耗等多方面因素。STorus采用了雙子網(wǎng)架構(gòu)，每個(gè)子網(wǎng)使用兩類扭環(huán)，從而大大減小了網(wǎng)絡(luò)直徑和跳數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)布局方面使用硅穿孔（Through Silicon Via，TSV）技術(shù)，兩個(gè)子網(wǎng)中走勢(shì)相同的波導(dǎo)布局在同一光層，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的波導(dǎo)分成兩個(gè)光層，由此大大減小了光損耗。論文采用OPNET仿真軟件對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了時(shí)延、吞吐的仿真，并詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)的能耗、直徑等。仿真結(jié)果表明，和傳統(tǒng)的mesh、torus相比，STorus在損耗、網(wǎng)絡(luò)