【摘要】：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(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題,具有十分可觀的發(fā)展前景。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(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(kuò)展方法,可以將雙魚型交換陣列擴(kuò)展到任意規(guī)模。我們還對雙魚型陣列進(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)的延遲和阻塞問題,我們提出了一種基于時分復(fù)用機(jī)制的確定性路由算法。通過路由并行的方法,我們對算法進(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Matlab進(jìn)行了模擬仿真。最后,我們使用基于OMNeT++的PhoenixSim工具對使用不同光交換陣列的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真測試,通過分析多組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們得出雙魚型光交換陣列的綜合性能優(yōu)于Crossbar交換陣列的結(jié)論。雙魚型4×4光交換陣列和確定性路由算法的提出為未來光互連網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了新的方案,對于提高光互連網(wǎng)絡(luò)的整體性能具有積極的意義。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

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本文編號：2552221