[发明专利]无阻塞的光片上网络结构及其通信方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及光片上网络(Optical  Network-on-Chip)通信技术领域中无阻塞的光片上网络结构及其通信方法。本发明 的光片上网络网络结构可用于光片上网络处理器核之间的光互连；通信方法可用于设 置光片上网络处理器核之间如何通信。

背景技术

在光片上网络中，因为存储光信息比较困难，所以一般采用光电混合光片上网络 实现处理器核之间的通信，光电混合光片上网络中一般使用无阻塞的光路由器结构， 实现光信息在光路由器中的无阻塞传输，缓解光信息传输在网络中的阻塞。

西安电子科技大学提出的专利申请“基于区域的光电双层片上网络系统及路由算 法(申请日：2010年7月6日，申请号：201010220582.6，公开号：101917333A)中公 开了一种光电双层片上网络结构及其路由算法，来缓解光片上网络的阻塞问题。该方 法的实施方式是：当源处理器核和目的处理器核处于同一区域时，数据信息采用电分 组交换方式通过电交叉开关在区域内部直接传输，源处理器核和目的处理器在不同区 域时，数据信息采用电路交换方式传输，首先，数据信息传输前，电网络发送电建链 信息预约光链路，其次，数据信息通过8端口光路由器和16端口光路由器在区域之间 传输，最后，拆除光链路。该方法的不足之处是：从电控制网络发送电建链信息预约 光链路到光信息传输完毕的这段时间内，其它处理器核尽管空闲，但是不能使用这段 已被预约的光链路，网络的资源利用率低，信息等待时延较长，加剧了网络中的阻塞 问题，从而进一步影响到光片上网络的整体性能；网络中使用的光路由器结构使用的 微环谐振器和波导多，结构复杂，光信息在传输过程中消耗的能量比较大。

Huaxi Gu等人在文章“A Novel Optical Mesh Network-on-Chip for Gigascale  Systems-on-Chip”(the 9th of the biennial IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and  Systems，2008)中提出一种适用于mesh光片上网络的无阻塞光路由器结构，以解决光 路由器中的阻塞问题，并改进光路由器的性能。改进的无阻塞光路由器结构由12个微 环谐振器和6根光波导组成，可以实现光路由器在X-Y维序路由算法下不同输入端口到 不同输出端口的无阻塞通信。该结构的不足之处是：第一，光路由器整体结构中的波 导交叉点多，结构复杂，光路由器的插入损耗比较大，致使光信息在传输过程中所消 耗的能量比较大；第二，因为光路由器结构中使用单波长，所以，当有多个输入端口 同时竞争同一输出端口时，只能实现一个输入端口到一个输出端口的通信，光路由器 的带宽低，通信时延大，吞吐量小；第三，mesh光片上网络结构由于路径多样性不佳， 缺乏一定的自适应性，网络中容易出现阻塞。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种无阻塞的光片上网络结构 及其通信方法，以解决光片上网络中的阻塞问题，实现网络中处理器核之间的无阻塞 通信，降低通信时延，提高网络的吞吐量。

为实现上述目的，本发明无阻塞的光片上网络结构，包括64个处理器核和64个 光路由器，64个光路由器按照从左至右，从下至上的方式均匀规则排布，组成一个8 ×8的光路由器网络；在光路由器网络中，以左下角光路由器为原点，水平向右为X 维正方向，竖直向上为Y维正方向，建立二维坐标系；