[發(fā)明專利]基于多環(huán)的光片上網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710247926.4
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106911521B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 朱李晶;顧華璽;王琨;楊銀堂;朱樟明;劉良凱
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/801;H04L12/933;H04J14/02
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發(fā)明公開了一種基于多環(huán)的光片上網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計方法，用于解決現(xiàn)有光片上網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)中存在的網(wǎng)絡阻塞嚴重、可擴展性低，以及網(wǎng)絡較復雜的問題。實現(xiàn)步驟為：設定環(huán)組集合G；對環(huán)組集合G進行初始化；判斷初始化后環(huán)組集合G⁰中每一個環(huán)組g_q是否不跨環(huán)；計算目的環(huán)組集合Gⁿ中所有環(huán)組的網(wǎng)絡擁塞因子；對所有環(huán)組按照網(wǎng)絡擁塞因子排序選擇出前2N個環(huán)組；對前2N個環(huán)組進行優(yōu)化更新，得到目的環(huán)組集合Gⁿ；判斷更新次數(shù)n，選擇出擁塞概率因子最小的環(huán)組g_min。本發(fā)明采用選擇網(wǎng)絡擁塞概率因子最小的多環(huán)拓撲的方法和單個波長的通信方法，可用于緩解光片上網(wǎng)絡的擁塞情況，提高光片上網(wǎng)絡的可擴展性，并降低網(wǎng)絡復雜度和成本。

技術領域

本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及一種光片上網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的設計方法，具體涉及一種基于多環(huán)的光片上網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的設計方法，可用于芯片上IP核間的光互連，實現(xiàn)基于光電路交換的光片上網(wǎng)絡中IP核之間低阻塞數(shù)據(jù)傳輸，提高核間通信的效率。

背景技術

通過將芯片上眾多的IP核進行光互連的光片上網(wǎng)絡由于具有高帶寬，低功耗，低時延和低電磁干擾的優(yōu)勢，能有效解決電片上網(wǎng)絡的一系列瓶頸問題。因此，光片上網(wǎng)絡已經(jīng)成為備受關注的多核互連技術。目前已提出非常多的光片上網(wǎng)絡拓撲，比如Mesh、Torus等架構(gòu)，這些拓撲能夠?qū)崿F(xiàn)高帶寬低時延的需求，卻受到較復雜的路由器結(jié)構(gòu)的限制，帶來了過多的光器件開銷和網(wǎng)絡復雜度。相比與這些架構(gòu)，考慮互連方式較簡單的環(huán)形架構(gòu)，即將各節(jié)點通過環(huán)路連在一條首尾相連的閉合環(huán)型光波導中。但由于光電路交換的使用，導致環(huán)形架構(gòu)中出現(xiàn)嚴重的鏈路阻塞，使網(wǎng)絡性能急劇下降。為此研究人員提出了如下幾種環(huán)形架構(gòu)。

Dana Vantrease等人2008年在會議International Symposium on ComputerArchitecture發(fā)表了文章“Corona:System Implications of Emerging NanophotonicTechnology”，公開了一種基于多環(huán)的拓撲設計方法。該方法中的核間通信由64X64的光交叉開關完成，其實現(xiàn)方式為多寫單讀的光環(huán)形總線，結(jié)構(gòu)中的核數(shù)即為所需環(huán)形總線的數(shù)量。并通過采用光令牌進行仲裁的方法，決定哪個節(jié)點獲得通信的權(quán)利。但該方案存在的不足是，為降低擁塞引入的多波長通信方法導致使用了大量波導、微環(huán)等光器件以及電光轉(zhuǎn)換設備。多寫單讀中避免寫沖突的通信仲裁機制較復雜，增大了網(wǎng)絡的成本和能耗開銷。當核數(shù)增加時，所需環(huán)形總線同步增加，在一定程度上限制了可擴展性。

Se′bastien Le Beux等人2011年在會議Design,Automation&Test in EuropeConference&Exhibition IEEE Xplore發(fā)表了文章“Optical Ring Network-on-Chip(ORNoC):Architecture and Design Methodology”，公開了一種基于環(huán)的拓撲結(jié)構(gòu)設計方法。該方法中，簇內(nèi)通信采用電互連，簇間通信使用專用的ORNoC光網(wǎng)絡。ORNoC中利用WDM和復用波長技術，在同一波導上用一個波長實現(xiàn)多個固定節(jié)點間通信，改進了光片上網(wǎng)絡中的可擴展性問題和阻塞問題。但該方案存在的不足是，為降低擁塞引入的多波長通信導致使用了大量微環(huán)等光器件以及電光轉(zhuǎn)換設備，增大了網(wǎng)絡的成本和能耗開銷，同時，雖然相比上個方案改善了可擴展性問題，但由于可以使用的波長數(shù)量有限，在一定程度上仍然限制了架構(gòu)的可擴展性。