基于多級網(wǎng)絡(luò)的片上光互連系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路工藝特征尺寸的進(jìn)一步縮小，電路集成度和時(shí)鐘頻率的迅速提高，片上網(wǎng)絡(luò)中電互連帶來的寄生效應(yīng)如寄生電容、延遲時(shí)間、信號串?dāng)_等問題將成為限制NoC性能提高的瓶頸。光互連可以提供超高的帶寬和超低的時(shí)延，是解決電片上網(wǎng)絡(luò)面臨的帶寬瓶頸和功耗限制等諸多問題的理想方案。Benes、Clos等多級間接連接網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)本身并不存在環(huán)路，完全可以避免死鎖的產(chǎn)生。因此，如何利用多級間接連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)光片上網(wǎng)絡(luò)是本文的研究重點(diǎn)。
　　

2、本文首先對片上網(wǎng)絡(luò)及其互連方式進(jìn)行了總結(jié)與分析，介紹了相關(guān)光器件的功能和性能參數(shù)，并對已有光片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了總結(jié)，特別是詳細(xì)研究了基于多級互連拓?fù)湓O(shè)計(jì)的光片上網(wǎng)絡(luò)。接著，我們利用低維的光交換單元構(gòu)建BenesONoC結(jié)構(gòu)，并針對該結(jié)構(gòu)提出了一種部分自適應(yīng)路由算法和一種改進(jìn)的分布式路由算法。通過OPNET仿真軟件，我們對提出的算法性能進(jìn)行了評估。與比特控制算法的對比結(jié)果表明，我們提出的算法對網(wǎng)絡(luò)的性能有較大的改善。
　　 在此基

3、礎(chǔ)上，我們利用低維的光交換單元設(shè)計(jì)高維的光路由器，構(gòu)建了基于Clos拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光片上網(wǎng)絡(luò)CNoC，并引進(jìn)簇的概念，設(shè)計(jì)了光片上網(wǎng)絡(luò)Crystal。針對新結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計(jì)了相應(yīng)的拓?fù)洳季帧⒐饴酚善鹘Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、路由算法等內(nèi)容。最后利用OPNET仿真軟件模擬網(wǎng)絡(luò)中的IP核和光路由器，搭建了完整的系統(tǒng)仿真平臺，對CNoC和Crystal的時(shí)延和吞吐性能進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，與基于mesh的ONoC結(jié)構(gòu)相比，CNoC的時(shí)延較低，吞吐較高。同時(shí)，