论文部分内容阅读
随着半导体工艺技术的发展和人们对高性能处理器的需求日益提高，越来越多的IP核被集成到单个芯片上，当IP核的集成规模达到数以百计的时候，如何为多核架构设计高效的互连通信结构，是未来芯片设计面临的主要问题。由于电互连存在高能耗、高时延、串扰严重等固有的缺陷，因此基于电互连的多核互连平台——片上网络（Network-on-Chip, NoC）很难满足超大规模多核系统核间的高速通信需求。随着各种CMOS工艺兼容的集成光器件的出现和硅光子技术的发展，在单一芯片上集成完整的光电路已经成为可能。同时光传输具有低时延、高带宽以及低能耗的传输特性，可以有效解决当前片上网络面临的诸多瓶颈，因此越来越多的研究人员着手研究基于光互连技术的片上网络——光片上网络（OpticalNetwork-on-Chip, ONoC）。本文首先针对基于光电路交换的光片上网络存在阻塞严重、通信效率低、采用多波长通信时光传输网络和光路由器结构复杂等问题，提出一种基于拉丁方阵的波长分配方式，借此来降低网络的阻塞，简化光路由器和光传输网络结构，并设计出相应的基于波长分配的光片上网络（WavelengthAssignment NoC, WANoC）网络。仿真结果表明WANoC可以大幅降低时延和能耗。针对WANoC存在建链开销大、网络占用资源多的问题，我们重新设计了电控制网络和光传输网络的互连结构，从而提出了基于子网划分和波长分配的光片上网络（Optical Network-on-Chip Using Central-controlled Subnet and WavelengthAssignment, CWNoC）结构，首先我们把整个电控制网络划分为几个子网，再采用分级互连的方式，使整个网络的资源控制集中化，再在光传输网络中通过使用宽带微环谐振器简化整个光网络的结构。仿真表明CWNoC可以将通信时延降低一半，将功耗降低了70%。