基于波長(zhǎng)分配的光片上網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)高性能處理器的需求日益提高,越來越多的IP核被集成到單個(gè)芯片上,當(dāng)IP核的集成規(guī)模達(dá)到數(shù)以百計(jì)的時(shí)候,如何為多核架構(gòu)設(shè)計(jì)高效的互連通信結(jié)構(gòu),是未來芯片設(shè)計(jì)面臨的主要問題。由于電互連存在高能耗、高時(shí)延、串?dāng)_嚴(yán)重等固有的缺陷,因此基于電互連的多核互連平臺(tái)——片上網(wǎng)絡(luò)(Network-on-Chip, NoC)很難滿足超大規(guī)模多核系統(tǒng)核間的高速通信需求。隨著各種CMOS工藝兼容的集成光器件的出現(xiàn)和硅光子技術(shù)的發(fā)

2、展,在單一芯片上集成完整的光電路已經(jīng)成為可能。同時(shí)光傳輸具有低時(shí)延、高帶寬以及低能耗的傳輸特性,可以有效解決當(dāng)前片上網(wǎng)絡(luò)面臨的諸多瓶頸,因此越來越多的研究人員著手研究基于光互連技術(shù)的片上網(wǎng)絡(luò)——光片上網(wǎng)絡(luò)( Optical Network-on-Chip, ONoC)。
　　本文首先針對(duì)基于光電路交換的光片上網(wǎng)絡(luò)存在阻塞嚴(yán)重、通信效率低、采用多波長(zhǎng)通信時(shí)光傳輸網(wǎng)絡(luò)和光路由器結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題,提出一種基于拉丁方陣的波長(zhǎng)分配方式,借此來

3、降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞,簡(jiǎn)化光路由器和光傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的基于波長(zhǎng)分配的光片上網(wǎng)絡(luò)(Wavelength Assignment NoC, WANoC)網(wǎng)絡(luò)。仿真結(jié)果表明WANoC可以大幅降低時(shí)延和能耗。
　　針對(duì) WANoC存在建鏈開銷大、網(wǎng)絡(luò)占用資源多的問題,我們重新設(shè)計(jì)了電控制網(wǎng)絡(luò)和光傳輸網(wǎng)絡(luò)的互連結(jié)構(gòu),從而提出了基于子網(wǎng)劃分和波長(zhǎng)分配的光片上網(wǎng)絡(luò)(Optical Network-on-Chip Using Central-