4也分別使用相同的波長，但是同一組內(nèi)的四個 核使用的波長是不同的。第一組處理器核中的核1404與存儲系統(tǒng)的Rank0407雙向通信方法 包括如下步驟：
[0062] 步驟1，激光源401發(fā)出光波經(jīng)功率分配裝置402將光波分配到第一組，第一組的處 理器核1404通過控制單元403打開諧振波長為A7的微環(huán)諧振器，使其禪合波長為A7的光波；
[0063] 步驟2,光波通過調(diào)制器405調(diào)制，核1404要發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，光波就攜 帶了所要發(fā)送的信息；
[0064] 步驟3,光信號從光網(wǎng)絡(luò)408的輸入端口 1進入，由于信號波長為A7,所W光信號在 光網(wǎng)絡(luò)408中的傳輸不經(jīng)過任何微環(huán)諧振器禪合，直接傳輸?shù)捷敵龆丝?2;
[0065] 步驟4,光信號通過解調(diào)器406解調(diào)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸?shù)酱鎯ο到y(tǒng)中的 Rank0407，進行一系列存儲操作；
[0066] 步驟5,存儲系統(tǒng)RankO在傳輸響應信號返回核1時，首先控制打開諧振波長為入7的 微環(huán)諧振器409,禪合波長為A7的光波進行調(diào)制405;
[0067] 步驟6,存儲系統(tǒng)控制打開第一組的微環(huán)諧振器410,將光信號禪合到第一組光網(wǎng) 絡(luò)進行傳輸，在光網(wǎng)絡(luò)中不經(jīng)過任何微環(huán)諧振器的禪合后直接傳輸?shù)捷敵龆丝?，隨后經(jīng)過 解調(diào)器406解調(diào)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最終發(fā)送到核1。
[0068] 本發(fā)明仿真實驗采用DRAMSim2仿真軟件仿真了 S種應用的真實流量(基于PARSEC 評估標準），對比各種流量在傳統(tǒng)電總線互連結(jié)構(gòu)下和新的片上光網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)下傳輸功 耗、時延等性能；圖5(a)橫坐標為=種不同應用，每種應用在電互連結(jié)構(gòu)和光互連結(jié)構(gòu)兩種 不同結(jié)構(gòu)下的對比，縱坐標為總功耗/W，代表在兩種互連結(jié)構(gòu)下核與存儲系統(tǒng)通信的最大 功耗，通過對比計算光片上光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的整體功耗平均降低了86.25%;圖5(b)橫坐標為 =種不同應用，每種應用有電互連結(jié)構(gòu)和光互連結(jié)構(gòu)兩種不同結(jié)構(gòu)下的對比，縱坐標為平 均時延/ns,代表在兩種互連結(jié)構(gòu)下核與存儲系統(tǒng)通信相同化ace個數(shù)的平均時延，通過對 比計算片上光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下通信平均時延降低54.05%;圖5(c)橫坐標為=種不同應用，每種 應用有電互連結(jié)構(gòu)和光互連結(jié)構(gòu)兩種不同結(jié)構(gòu)下的對比，縱坐標為最大時延/ns,代表在兩 種互連結(jié)構(gòu)下核與存儲系統(tǒng)通信相同trace個數(shù)時，某個trace完成一次核與存儲完整通信 產(chǎn)生的最大時延，通過對比計算片上光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下通信最大時延降低47.90%。
【主權(quán)項】
1. 一種基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于：包括自上而下依次設(shè)置 的散熱層（101)，第二光層（102)，第一光層（103)，激光層（104)以及電層（105); 所述的電層（105)上設(shè)置有若干組處理器核（109)以及存儲系統(tǒng)的Rank，所述的第二光 層（102)和第一光層（103)上均設(shè)置有若干組與處理器核（109)位置對應的光網(wǎng)絡(luò);所述的 第二光層（102)包括從存儲系統(tǒng)到核的光網(wǎng)絡(luò)，第一光層（103)包括從核到存儲系統(tǒng)的光網(wǎng) 絡(luò);所述的電層（105)，第二光層（102)和第一光層（103)上均設(shè)置有處理器核端TSV接入點 (106)，第二光層（102)和第一光層（103)上設(shè)置有存儲系統(tǒng)端TSV接入點（108);所述的電層 (105)分別與第二光層（102)和第一光層（103)通過TSV線（107)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于:所述電 層（105)上設(shè)置有64個處理器核（109)以及4個存儲系統(tǒng)的Rank，所述64個處理器核（109)被 分為16組，且每組4個處理器核（109)使用同一個光網(wǎng)絡(luò)與存儲系統(tǒng)的Rank通信，所述的每 個處理器核（109)與處理器核端TSV接入點（106)之間都設(shè)置有輸入及輸出兩根數(shù)據(jù)線，通 過TSV線（107)對應連接第二光層（102)和第一光層（103)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于:所述第 二光層（102)和第一光層（103)上均設(shè)置有16個光網(wǎng)絡(luò)，所述16個光網(wǎng)絡(luò)被分4排，每排4個 光網(wǎng)絡(luò)，且每個光網(wǎng)絡(luò)的位置與電層上每組處理器核對應。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于:所 述第二光層（102)每個光網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接到處理器核端TSV接入點（106)，每個光網(wǎng)絡(luò)輸 入端連接到存儲系統(tǒng)端TSV接入點（108);所述第一光層（103)每個光網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接到 處理器核端TSV接入點（106)，每個光網(wǎng)絡(luò)輸出端連接到存儲系統(tǒng)端TSV接入點（108)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于:所述的 光網(wǎng)絡(luò)包括了四個輸入端口（203)、四個輸出端口（204)、四根在硅襯底上刻蝕的光波導 (202)和六個在硅襯底上刻蝕的微環(huán)諧振器(201);光網(wǎng)絡(luò)的四個輸入端口（203)自下而上 分別為輸入端口 11、輸入端口 12、輸入端口 13和輸入端口 14，分別與同組的處理器核對應連 接;光網(wǎng)絡(luò)的四個輸出端口（204)自上而下分別為輸出端口02、輸出端口(h、輸出端口〇4和輸 出端口 〇3，分別與存儲系統(tǒng)的Rank對應連接，每組光網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 02都連接存儲系統(tǒng)的 RankO，每組光網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 0!都連接存儲系統(tǒng)的Rankl，每組光網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 〇4都連接 存儲系統(tǒng)的Rank2，每組光網(wǎng)絡(luò)的輸出端口 03都連接存儲系統(tǒng)的Rank3;四根在硅襯底上刻 蝕的光波導（202)通過彎曲交叉排布，與六個在硅襯底上刻蝕的微環(huán)諧振器(201)共同組成 六個光平行開關(guān)結(jié)構(gòu)，使不同波長光信號從四個輸入端口分別到四個輸出端口互不干擾。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于:所述的 處理器核（109)與存儲系統(tǒng)的Rank之間使用不同的波長通信。7. -種權(quán)利要求1所述基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的通信方法，其特征在 于： 步驟1，激光源發(fā)射光波經(jīng)過功率分配裝置被分配到每個處理器核組，每個處理器核 (109)根據(jù)需要通信的Rank編號選擇相應的通信波長，處理器核（109)耦合相應波長的光 波； 步驟2,將處理器核需要發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，使光波攜帶所要發(fā)送信息； 步驟3,攜帶信息的光信號經(jīng)過光網(wǎng)絡(luò)中光波導的傳輸發(fā)送到存儲系統(tǒng)端，或者經(jīng)過光 網(wǎng)絡(luò)中光波導的傳輸并且耦合之后發(fā)送到存儲系統(tǒng)端； 步驟4,光信號通過解調(diào)轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸?shù)酱鎯ο到y(tǒng)的Rank中； 步驟5,存儲系統(tǒng)在傳輸響應信號返回處理器核時，耦合相應的波長并進行調(diào)制； 步驟6,存儲系統(tǒng)將光信號耦合到當前通信處理器核（109)所在組的光網(wǎng)絡(luò)進行傳輸， 處理器核（109)端經(jīng)過解調(diào)，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最終將響應信號發(fā)送到處理器核 (109)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的通信方法，其特征在 于:通過微環(huán)諧振器(201)進行耦合。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的通信方法，其特征在 于:所述的光波通過調(diào)制器將電信號轉(zhuǎn)換成光信號。
【專利摘要】一種基于微環(huán)諧振器的存儲互連光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其通信方法，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括自上而下依次設(shè)置的散熱層，第二光層，第一光層，激光層以及電層；電層上設(shè)置若干組處理器核以及存儲系統(tǒng)的Rank，光層上設(shè)置若干組光網(wǎng)絡(luò)；電層與光層通過TSV線連接。通信方法包括將發(fā)射光波分配到每個處理器核組，處理器核選擇相應通信波長；將需要發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，使光波攜帶所要發(fā)送信息，經(jīng)過光網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送到存儲系統(tǒng)端；光信號解調(diào)為電信號，傳輸?shù)酱鎯ο到y(tǒng)的Rank中；響應信號返回時，耦合相應波長調(diào)制；處理器核端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再發(fā)送到處理器核。本發(fā)明降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸功耗，減少了訪存的總平均功耗。
【IPC分類】H04Q11/00
【公開號】CN105635861
【申請?zhí)枴緾N201511030629
【發(fā)明人】顧華璽, 王玥, 王琨, 楊銀堂, 王康, 齊世雄
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月31日