高性能多核处理器的低功耗片上网络研究
发布时间：2021-11-13 17:14
片上互连网络负责实现众多处理器核间、众多处理器核与大量片上存储体间的通信互连,是高性能微处理器的枢纽与核心,其体系结构决定着高性能微处理器的整体性能。传统的电互连网络体系结构存在带宽低、延迟大、功耗高等缺点,已经成为制约高性能微处理器性能提高的瓶颈之一。尤其是在功耗方面,随着互连网络规模的扩大,片上互连网络所需要的功耗已经占据高性能微处理器功耗的很大一个方面。研究低功耗片上网络,可以充分利用相关技术,实现互连网络以及微处理器的高效、节能,具有十分重要的意义。文章主要针对如何利用光互连技术、积压上界的分析技术以及低功耗电路技术等进行低功耗片上网络的设计展开深入研究。主要研究内容可分为以下四个方面:（1）基于蝶型结构的层次式低功耗片上光网络研究随着硅基光互连相关技术的发展,片上光网络已经成为低功耗网络设计中的重点研究方向。相比于传统的电互连网络,片上光网络通过利用光学传输链路,可以在数据传输过程中节省大量能量。但是,在光互连网络中,数据传输方式与电互连网络存在极大的差异。数据报文首先需要经过光学调制后,才能变成光信号在在波导中进行传播。传播过程中,光信号既不能被直接缓存、更不能被解读。如何...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
NMOS管带门控电路的SRAM
国防科学技术大学研究生院博士学位论文2.3.1.1 混合路由器混合路由器（参见图2.2）作为本节BPNoC网络的关键模块，主要负责于电学和光学消息转发。它包括三个组成部分：一个光学交换单元（Photonic Switch，PS），一个电交换单元（Electornic Switch，ES）和一个控制单元（Control Unit，CU）。图2.2混合路由器微结构示意图光学交换单元（PS）由一个基本的光开关单元（Photonic Switch Element，PSE）组成，具有两个输入端口和两个输出端口。一个PSE在本质上是由位于两个微环谐振器之间的交叉光波导构成（参照图2.2(b)）。微谐振器的谐振波长可以由电压控制。当断电或通电时
处理器层次都可以实现。在本文中，作者使用报文长度作为该技术的基本单元。通过关闭路由器中的某些缓冲区资源，可以有效减少网络的静态与动态功耗。图1.4 NMOS管带门控电路的SRAM1.1.3.3 系统级的低功耗技术 光互连网络技术。随着越来越多的处理器核集成在一个芯片上，多核处理器对高吞吐量，低延迟，可扩展和高能效的片上互连网络的需求不断增长。然而，电互连所存在的限制，例如，有限的带宽和延迟大，互联串扰等使其效率很难提高。电片上网络（NOC），很难满足带宽，端到端延迟和功耗的要求。光片上网络低功耗和带宽透明特性提供了新的方法来提高芯片的通信能力。在高性能计算机领域，光互连已经显示出它的优势。不同的机柜、电路板、甚至芯片之间的光传输起着至关重要的作用。最近，CMOS兼容的纳米光子学技术的进步给片上光互连网络带来一个光明的未来[20–26]。光片上网络的研究已经表明，光互连?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成. 软件学报. 2013(05)
博士论文
[1]片上多处理器体系结构中Cache一致性模型研究[D]. 李功明.中国科学技术大学 2013
[2]片上多核处理器缓存子系统优化的研究[D]. 李建华.中国科学技术大学 2013
[3]片上网络的建模仿真与性能优化研究[D]. 程爱莲.浙江大学 2012
[4]代价高效的容错片上网络关键技术研究[D]. 陈延仓.国防科学技术大学 2012
[5]片上网络无缓冲路由器关键技术研究[D]. 冯超超.国防科学技术大学 2012
[6]基于二维Mesh网络的片上组播通信关键技术研究[D]. 胡文敏.国防科学技术大学 2012
[7]异步片上网络的关键技术研究[D]. 管旭光.西安电子科技大学 2011
[8]片上网络演算模型及性能分析[D]. 钱悦.国防科学技术大学 2010
[9]网格NoC平台中的若干关键技术研究[D]. 周文彪.哈尔滨工业大学 2008
[10]基于片上网络的系统芯片研究[D]. 荆元利.西北工业大学 2005
本文编号：3493396
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
NMOS管带门控电路的SRAM
国防科学技术大学研究生院博士学位论文2.3.1.1 混合路由器混合路由器（参见图2.2）作为本节BPNoC网络的关键模块，主要负责于电学和光学消息转发。它包括三个组成部分：一个光学交换单元（Photonic Switch，PS），一个电交换单元（Electornic Switch，ES）和一个控制单元（Control Unit，CU）。图2.2混合路由器微结构示意图光学交换单元（PS）由一个基本的光开关单元（Photonic Switch Element，PSE）组成，具有两个输入端口和两个输出端口。一个PSE在本质上是由位于两个微环谐振器之间的交叉光波导构成（参照图2.2(b)）。微谐振器的谐振波长可以由电压控制。当断电或通电时
处理器层次都可以实现。在本文中，作者使用报文长度作为该技术的基本单元。通过关闭路由器中的某些缓冲区资源，可以有效减少网络的静态与动态功耗。图1.4 NMOS管带门控电路的SRAM1.1.3.3 系统级的低功耗技术 光互连网络技术。随着越来越多的处理器核集成在一个芯片上，多核处理器对高吞吐量，低延迟，可扩展和高能效的片上互连网络的需求不断增长。然而，电互连所存在的限制，例如，有限的带宽和延迟大，互联串扰等使其效率很难提高。电片上网络（NOC），很难满足带宽，端到端延迟和功耗的要求。光片上网络低功耗和带宽透明特性提供了新的方法来提高芯片的通信能力。在高性能计算机领域，光互连已经显示出它的优势。不同的机柜、电路板、甚至芯片之间的光传输起着至关重要的作用。最近，CMOS兼容的纳米光子学技术的进步给片上光互连网络带来一个光明的未来[20–26]。光片上网络的研究已经表明，光互连?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenFlow的SDN技术研究[J]. 左青云,陈鸣,赵广松,邢长友,张国敏,蒋培成. 软件学报. 2013(05)
博士论文
[1]片上多处理器体系结构中Cache一致性模型研究[D]. 李功明.中国科学技术大学 2013
[2]片上多核处理器缓存子系统优化的研究[D]. 李建华.中国科学技术大学 2013
[3]片上网络的建模仿真与性能优化研究[D]. 程爱莲.浙江大学 2012
[4]代价高效的容错片上网络关键技术研究[D]. 陈延仓.国防科学技术大学 2012
[5]片上网络无缓冲路由器关键技术研究[D]. 冯超超.国防科学技术大学 2012
[6]基于二维Mesh网络的片上组播通信关键技术研究[D]. 胡文敏.国防科学技术大学 2012
[7]异步片上网络的关键技术研究[D]. 管旭光.西安电子科技大学 2011
[8]片上网络演算模型及性能分析[D]. 钱悦.国防科学技术大学 2010
[9]网格NoC平台中的若干关键技术研究[D]. 周文彪.哈尔滨工业大学 2008
[10]基于片上网络的系统芯片研究[D]. 荆元利.西北工业大学 2005
本文编号：3493396
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