近年來,片上互連網(wǎng)絡(luò)（Network-on-Chip, NoC）已被證明是片上多核間的一種高效的通信方式,可以提供足夠的帶寬以取代傳統(tǒng)總線互連和點對點互連結(jié)構(gòu)。然而,隨著應(yīng)用需求的與日俱增,超大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步對互連網(wǎng)絡(luò)的性能提出了更高的要求,包括更高的傳輸帶寬,更低的傳輸時延以及更低的能量消耗,而電互連固有的缺陷又使得互連網(wǎng)絡(luò)性能的提高舉步維艱。光互連技術(shù)由于功耗低,帶寬大,損耗小,可以克服“電子瓶頸”,是未來片上互連網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先選擇,對片上光互連網(wǎng)絡(luò)的研究有著重大的意義。硅基光子技術(shù)已經(jīng)被證明是未來片上（或片間）光互連網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)之一,近年來,基于此的多種片上光互連網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被提出。然而,硅基光子技術(shù)和片上光互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身并不成熟,需要一個完善的面向光互連的片上網(wǎng)絡(luò)模擬器。該網(wǎng)絡(luò)模擬器必須對片上網(wǎng)絡(luò)所需的光學(xué)和電學(xué)器件進(jìn)行建模,并且具備網(wǎng)絡(luò)仿真功能。同時該模擬器需要給用戶提供研究探索空間,并可針對不同結(jié)構(gòu)的片上互連網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真分析。本文提出并設(shè)計開發(fā)了一款面向光互連的片上網(wǎng)絡(luò)模擬器.——LioeSim,王要分為以下三部分介紹：（1）片上光網(wǎng)絡(luò)光學(xué)器件的建模。LioeSim內(nèi)部... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 多核體系結(jié)構(gòu)模擬器
        1.1.2 多核模擬器與片上光互連網(wǎng)絡(luò)
        1.1.3 幾種典型的光電混合片上網(wǎng)絡(luò)
    1.2 片上光互連網(wǎng)絡(luò)模擬器的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 PhoenixSim
        1.2.2 DSENT
        1.2.3 Graphite
    1.3 本文的研究內(nèi)容和主要意義
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 片上光互連網(wǎng)絡(luò)模擬器LIOESIM結(jié)構(gòu)概述
    2.1 LIOESIM與多核系統(tǒng)模擬器
        2.1.1 功能模型
        2.1.2 時序模型
        2.1.3 成本模型
        2.1.4 LioeSim與多核系統(tǒng)模擬器運行交互機制
    2.2 LIOESIM結(jié)構(gòu)框架
        2.2.1 LioeSim中的光學(xué)和電學(xué)器件庫
        2.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.2.3 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載
        2.2.4 網(wǎng)絡(luò)性能評估
    2.3 本章小結(jié)
第三章 片上光網(wǎng)絡(luò)光學(xué)器件模型
    3.1 MZ(MACH-ZEHNDER)類器件
        3.1.1 馬赫—曾德爾干涉儀(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)
        3.1.2 馬赫—曾德爾電光調(diào)制器(MZ Modulator)
        3.1.3 馬赫—曾德爾光開關(guān)(MZ Switch)
    3.2 微環(huán)類器件
        3.2.1 微環(huán)諧振腔(Ring Resonator)
        3.2.2 微環(huán)電光調(diào)制器(Ring Modulator)
        3.2.3 微環(huán)濾波器(Ring Filter)
        3.2.4 微環(huán)光開關(guān)(Ring Switch)
    3.3 光接收器及CMOS晶體管的泄露電流
        3.3.1 光接收器(Optical receiver)
        3.3.2 CMOS晶體管的泄漏功耗(Leakage)
    3.4 波導(dǎo)類器件、波分復(fù)用器件及其他器件
        3.4.1 波導(dǎo)類器件
        3.4.2 陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating)
        3.4.3 蝕刻衍射光柵(Etched Diffraction Grating)
        3.4.4 多模干涉耦合器(Multimode Interference Coupler)
        3.4.5 Y分支器(Y Splitter)
        3.4.6 光源(Optical Laser)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 LIOESIM網(wǎng)絡(luò)仿真功能實現(xiàn)
    4.1 LIOESIM與多核系統(tǒng)模擬器的運行交互機制
    4.2 光電混合網(wǎng)絡(luò)仿真功能實現(xiàn)
        4.2.1 網(wǎng)絡(luò)分簇方法
        4.2.2 光總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        4.2.3 光Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        4.2.4 消息隊列中的消息類型
        4.2.5 路由器工作流水線
        4.2.6 仿真過程
    4.3 網(wǎng)絡(luò)性能分析方法
        4.3.1 LioeSim與器件模型的關(guān)系
        4.3.2 光傳輸帶寬、電傳輸帶寬、電光調(diào)制器速率與WDM通道個數(shù)之間的關(guān)系
        4.3.3 數(shù)據(jù)包傳輸平均時延分析
        4.3.4 功耗分析
        4.3.5 平均跳數(shù)分析
        4.3.6 能量時延積分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 LIOESIM仿真運行實例和網(wǎng)絡(luò)性能分析
    5.1 LIOESIM運行實例
        5.1.1 LioeSim網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化配置
        5.1.2 LioeSim器件參數(shù)初始化配置
        5.1.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)仿真運行實例
    5.2 網(wǎng)絡(luò)性能分析
        5.2.1 不同分簇結(jié)構(gòu)的相同光廣播總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        5.2.2 相同分簇結(jié)構(gòu)的不同光總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        5.2.3 光Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與光總線結(jié)構(gòu)
    5.3 LIOESIM仿真數(shù)據(jù)驗證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 存在的不足與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的主要研究成果
附錄1 光學(xué)器件庫代碼類圖
附錄2 光學(xué)器件庫參數(shù)列表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]快速響應(yīng)SOI馬赫曾德熱光調(diào)制器[J]. 魏紅振,余金中,夏金松,嚴(yán)清峰,劉忠立,房昌水.  半導(dǎo)體學(xué)報. 2002(05)

博士論文
[1]基于微環(huán)諧振腔可調(diào)特性的硅光子應(yīng)用研究[D]. 邱晨.浙江大學(xué) 2013



本文編號：3620637