本文選題：高性能計(jì)算機(jī)　切入點(diǎn)：片上網(wǎng)絡(luò)　出處：《北京郵電大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：在目前的高性能計(jì)算系統(tǒng)中,為了彌補(bǔ)單個(gè)處理器計(jì)算能力的不足,需要將多個(gè)處理器互連,進(jìn)行并行計(jì)算,從而提高整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算能力。在目前的高性能計(jì)算系統(tǒng)電互連片上網(wǎng)絡(luò)中,電互連的一些固有缺陷成為了抑制網(wǎng)絡(luò)性能提高的主要障礙。與電互連相比,片上光互連具有更好的性能,是芯片級(jí)互連中更好的解決方案。為了突破基于電互連的片上網(wǎng)絡(luò)的瓶頸,滿足日益增加的對高性能計(jì)算技術(shù)的需求,本文對片上光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。 本論文完成的主要工作如下： 1,完成了一種基于簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Cluster Mesh)的片上光網(wǎng)絡(luò)的研究。對該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議和路由策略進(jìn)行了設(shè)計(jì),并使用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真工具進(jìn)行了仿真建模。通過仿真,研究了該簇狀網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能。將仿真結(jié)果與傳統(tǒng)的Mesh網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果進(jìn)行比較,并分析了簇狀網(wǎng)絡(luò)在局部流量較大時(shí)所具有的優(yōu)越性。 2,對一種無緩存的基于分組交換的光網(wǎng)絡(luò)(BOIN)進(jìn)行了仿真研究。對該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和路由方式進(jìn)行了理論研究,使用OPNET軟件進(jìn)行了仿真建模,并通過仿真分析了網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和吞吐量等相關(guān)性能參數(shù)。通過將BOIN網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的基于電路交換的Torus網(wǎng)絡(luò)的仿真性能進(jìn)行對比,體現(xiàn)了BOIN網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)資源利用上的優(yōu)勢。 通過研究和仿真,我們得到了簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分組交換這兩項(xiàng)技術(shù)在芯片級(jí)的光網(wǎng)絡(luò)上的性能優(yōu)勢。仿真結(jié)果表明,在網(wǎng)絡(luò)局域流量較大時(shí),簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比相同規(guī)模的普通Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有更好的時(shí)延和吞吐量性能。而基于分組交換的片上光網(wǎng)絡(luò)也比基于電路交換的片上網(wǎng)絡(luò)具有更高的鏈路利用率。這兩項(xiàng)技術(shù)也將成為芯片級(jí)光互連網(wǎng)絡(luò)未來的研究熱點(diǎn)。
[Abstract]:In the current high performance computing system, in order to make up for the lack of computing power of a single processor, it is necessary to interconnect multiple processors for parallel computing, so as to improve the computing power of the whole system.In the current high performance computing system, some inherent defects of electrical interconnection have become the main obstacle to restrain the improvement of network performance.Compared with electrical interconnection, on-chip optical interconnection has better performance and is a better solution in chip level interconnection.In order to break through the bottleneck of on-chip network based on electrical interconnection and meet the increasing demand for high performance computing technology, the optical on-chip network is studied in this paper.The main work of this thesis is as follows:1. A novel on-chip optical network based on cluster Mesh topology is proposed.The network structure, node structure, communication protocol and routing strategy of the network are designed, and the simulation model is built by using OPNET network simulation tool.The network performance of the cluster network is studied by simulation.The simulation results are compared with the traditional Mesh network simulation results, and the advantages of the cluster network when the local traffic is large are analyzed.2. A buffer-free optical network based on packet switching is simulated.The network structure and routing mode of the network are studied theoretically, and the simulation model is built by using OPNET software, and the network performance parameters such as delay and throughput are analyzed by simulation.By comparing the simulation performance of BOIN network with that of traditional Torus network based on circuit switching, the advantage of BOIN network in network resource utilization is demonstrated.Through research and simulation, we obtain the performance advantages of cluster network topology and packet switching in chip optical networks.The simulation results show that the cluster topology has better delay and throughput performance than the common Mesh topology with the same size when the local traffic is large.On-chip optical networks based on packet switching have higher link utilization than on-chip networks based on circuit switching.These two technologies will also become the future research hotspot of chip-level optical interconnection network.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TN47;TP338

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本文編號(hào)：1716838