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，隨著計算節(jié)點數(shù)目的不斷增加，系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，對片上互連網(wǎng)絡(luò)的通信需求也越來越高。傳統(tǒng)的電互連網(wǎng)絡(luò)存在帶寬小、時延大、互連密度小等局限，已很難滿足未來大規(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。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，對整個光互連網(wǎng)絡(luò)的性能有著重要影響。光交換陣列由光開關(guān)和光波導(dǎo)等器件組成，可支持多個節(jié)點之間的路由通信。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，設(shè)計了一種雙魚型4×4光交換陣列。通過分析和研究，我們證明雙魚型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，但雙魚型

3、交換陣列的硬件開銷和路由平均插入損耗明顯小于Crossbar交換陣列。同時，我們提出了一種“嫁接”式的擴展方法，可以將雙魚型交換陣列擴展到任意規(guī)模。我們還對雙魚型陣列進行了優(yōu)化設(shè)計，使陣列的插入損耗進一步降低。為了解決片上互連網(wǎng)絡(luò)的延遲和阻塞問題，我們提出了一種基于時分復(fù)用機制的確定性路由算法。通過路由并行的方法，我們對算法進行了優(yōu)化，提高了算法的通信效率和資源利用率，并通過Matlab進行了模擬仿真。最后，我們使用基于OMNeT++的