高性能可扩展光片上网络结构设计
[Abstract]:With the advantages of low delay, high bandwidth and low energy consumption, optical interconnection is expected to replace traditional electrical interconnection and become the most promising interconnection technology for on-chip communication systems. The design of optical-on-chip networks has received widespread attention. However, the existing optical on-chip network congestion problem is serious, the network performance is limited; at the same time, the large-scale optical on-chip network energy consumption utilization is low, the expansion capacity is insufficient. In order to solve the above problems, this paper aims to improve the network performance and expansion ability, and design the optical on-chip network structure from different angles. Firstly, in order to solve the problems of high resource reservation overhead, poor expansibility and serious blocking in traditional on-chip networks based on circuit switching, etc. In this paper, the wavelength resource is divided into two parts, which is used to improve the transmission bandwidth and reduce the blocking probability. A novel on-chip network structure based on circuit switching, MRO Noc, is proposed. It first solves the blocking problem with efficient wavelength assignment scheme, then introduces multiple parallel waveguides in vertical direction to relieve the pressure of wavelength resource limitation to improve its expansibility. MRONoC can support unicast and multicast communication. In the case of moderate packet length, the energy efficiency is dominant and the network performance is good. Compared with the traditional optical on-chip network based on Mesh, the saturated throughput can be increased by 1333%. Secondly, the existing passive optical network has some problems, such as insufficient expansion capacity and large insertion loss. In this paper, a passive optical on-chip network (POINT) is designed for large scale passive optical on-chip networks, considering the requirements of expansion performance, area and energy consumption overhead and transmission reliability. In view of the limited use of wavelength resources, POINT optimizes the combination of wavelength and waveguide resources. It adopts the modular design idea, only uses the multi-waveguide to provide the necessary communication channel to construct the basic switching module, and takes this as the interconnection unit to carry on the regular interconnection, then distributes the working wavelength to each module, eliminates the communication competition between the modules. The simulation results show that POINT can reduce the area overhead by about 39% and the insertion loss by about 44% compared with the traditional passive optical network. Finally, in order to adapt to the "tile" distribution of multi-core processors, this paper explores and designs a passive optical on-chip network based on regular topology structure (Torus)-TAONoC. In order to overcome the difficulty of simultaneous deflection of optical signals with different wavelengths at the same node, TAONoC utilizes the advantages of multi-wavelength parallel transmission of wideband microring resonators. The "wavelength group" is used as the unit to assign the "steering wavelength group" to all the steering nodes in the network, and in order to ensure its own support for multicast communication, and the aimless nodes block the modulators of various wavelengths on the horizontal and vertical waveguides, The demodulator formulates the layout strategy. Statistical analysis shows that TAONoC can reduce the number of microrings by 79% and the insertion loss by about 37% by increasing the appropriate number of waveguides.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.1
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,本文编号:2177287
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