面向存储系统的光片上网络设计

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cn0531
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多核芯片的出现和设计使得在2020年高性能计算实现E级浮点计算能力成为可能。随着处理器核数目的增加,对于高带宽,低延时存储访问网络设计的需求越来越明显。当处理器核与存储系统通信中数据传输速率提升时,电互连方式面临巨大的传输能耗和布线困难。此外,存储访问带宽在现有电互连方式下提升有限,多核芯片中处理器核对数据的存取将产生巨大的延时。因此,电互连结构下访问存储系统的能耗、互连面积、带宽和延时正在成为制约系统整体性能提升瓶颈,高性能计算系统面临“内存墙”问题。使用三维集成技术处理器核、存储系统和光片上网络将集成于同一芯片中。本文的研究重点在于利用多层硅沉积技术,设计一种面向存储系统的光片上网络,提高片上处理器核访问存储系统的并行性。首先,我们分析了IP核与存储系统之间通信流量的特性,针对该流量特性设计了一种适用于IP核与存储系统通信的可扩展拓扑结构。为实现对存储系统的并行访问,存储系统以最小并行访问单位“栈”(rank)进行划分。拓扑结构中使用一组环形波导连接所有IP核和栈。IP核与不同栈的通信通过不同环形波导进行区分,且在同一环形波导中来自不同IP核的存储访问请求通过不同波长进行区分。通过对网络中波长资源和微环的精确配置,实现了IP核与栈之间并行无阻塞通信。其次,我们对IP核与网络间通信接口、栈与网络间通信通信接口进行了研究。在栈的网络接口中配置缓存计数模块,用于监控存储访问请求处理情况。当缓存计数超过预定阈值时,栈接口将通过光片上网络向IP核进行广播,由此控制存储访问流量,避免存储访问请求丢失。IP核接口和栈接口中还配置了流水线模式的分布式存储访问控制器,用于实现并行化存储访问地址解析,缩短存储访问请求处理延时。最后,我们使用DRAMSim仿真器对所提出的光片上网络与传统电总线结构进行仿真对比。仿真中采用PARSEC测试标准中提取的存储访问流量。仿真结果表明使用所提出的光片上网络连接4栈存储系统时,平均存储访问带宽提升1.9倍,仿真时间内执行的存储访问请求数目平均增长1.95倍,平均存储访问延时下降53.2%;连接8栈存储系统时,平均存储访问带宽提升2.63倍,仿真时间内执行的存储访问请求数目平均增长2.52倍,平均存储访问延时下降89.8%。能耗分析结果表明本文所设计光网络中单位比特数据的传输能耗明显低于传统电总线互连方式能耗。在解决未来高性能计算中所面临的存储访问瓶颈问题时,本文的设计具有很好的应用前景。
其他文献
交际策略能力是交际能力的一个重要组成部分。调查结果表明了中等英语水平的大学生交际策略使用的情况及其与语言知识能力之间的关系,并在此基础上提出提高学生策略能力的实际
随着人类社会的不断进步,电能在人类的各个领域得到广泛的应用和快速的发展,也使其成为人类社会中最不可或缺的能源之一。是以,电力系统研究也随之成为一个与国计民生痛痒相
绿壳蛋乌骨鸡属我国稀有特禽品种,绿壳鸡蛋是高维生素、高微量元素、高氨基酸、低胆固醇、低脂肪的理想天然保健食品。绿壳鸡蛋的上市打破了国内外鸡蛋只有褐壳和白壳一统市场
大功率半导体激光光源由于具有体积小、效率高、成本低、使用寿命长、金属吸收率高等特点常被于金属表面加工领域,但单个半导体器件的光束质量差且输出功率较低,为满足激光加
清代帖學代表書家劉墉的書法來源説法頗多,本文以劉墉所題書跋等爲主要材料,透過跋中劉氏自己的言語評論等,分析其書法的形成與借鑒範圍。通過分析可知,對劉墉書風形成影響最
超临界二氧化碳萃取是近年来新发展起来的提取技术,在植物功能性成分提取上显示出较强的优越性,广泛应用于食品和医药工业。本课题研究了超临界二氧化碳提取在绿茶脱咖啡因、
中国美丽乡村建设自2013年提出以来,因契合了时代的脉搏和需求,在中国大地上掀起了一阵浪潮。美丽乡村与美术都以“美”挂帅,为美术和美术家们的才华施展提供了巨大空间。$$首先
报纸
针对全球能源短缺、污染严重问题日益严重,节能环保将是未来全球亟待研究的重要课题。在照明领域,半导体照明即发光二极管,也叫LED (Light emitting diode),作为新型照明产品
功率集成器件作为功率集成电路的主要组成部分,通常工作在高压、大电流等恶劣情况下,因而面临严重的热载流子退化问题,使得器件工作寿命缩短,进而影响整个电路系统的性能。因
用人单位与劳动者建立劳动关系后,按时足额为劳动者缴纳社会保险费是用人单位的法定强制性义务。然而,江苏省无锡市惠山区人民法院在近期的审判实践中发现,部分企业为规避这项法
报纸