【摘要】：在當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)絡的通信需求也越來越高。傳統(tǒng)的電互連網(wǎng)絡存在帶寬小、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)絡的需求,成為制約處理器性能提升的瓶頸。光互連技術是近年來新興的一種互連技術,它以硅基光電子器件為發(fā)展基礎,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。光互連技術可以有效地解決片上網(wǎng)絡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)絡中的核心部件,對整個光互連網(wǎng)絡的性能有著重要影響。光交換陣列由光開關和光波導等器件組成,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,其結構和功能設計也存在著多元化的方法。本文以光交換陣列的結構和功能為出發(fā)點,設計了一種雙魚型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)絡的延遲和阻塞問題,我們提出了一種基于時分復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PhoenixSim工具對使用不同光交換陣列的網(wǎng)絡進行仿真測試,通過分析多組實驗結果,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)絡設計提供了新的方案,對于提高光互連網(wǎng)絡的整體性能具有積極的意義。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP332

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本文編號：2552221