[发明专利]基于宽带微环面向多核的存储光互连系统及通信方法

说明书

本发明公开了一种基于宽带微环面向多核的存储光互连系统及通信方法，主要解决现有面向百核和千核的存储互连光系统使用微环谐振器数目较多、处理器核访问存储系统时并行性差的问题。其自上而下设置有四层处理器核层、光电交换层、第一光层和第二光层；处理器核层上设置16M个处理器核；光电交换层设置4个存储模块集合Rank和光电交换模块；第一光层和第二光层均设置有M个光互连网络；处理器核层与第一光层、第二光层之间及光电交换层与第一光层、第二光层之间均通过硅通孔连接。本发明减少了存储互连光网络微环谐振器的使用数目，降低了网络规模和复杂程度，提高了处理器核访问存储系统的并行性，可用于多处理器核与存储系统之间的相互通信。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体是一种存储光互连系统及通信方法，可用于多处理器核与存储系统之间的相互通信。

背景技术

随着技术的发展，下一代高性能计算机为提高运算能力和速度，需要在片上集成多个处理器核，进而对处理器核和与存储系统之间的互连架构在各方面的性能有着更高的要求。存储系统在计算机中用于存储处理器核处理所需的各种数据，由一组工作在锁步状态的存储模块的集合Rank和存储访问控制器组成。存储互连包括处理器核与存储系统之间互相通信所需要使用的结构和通信方法。与传统的电总线存储互连相比，片上存储光互连在通信带宽、通信时延、功耗开销等方面具有显著优势。

Sébastien Le Beux,Jelena Trajkovic,Ian O'Connor等人发表的论文“OpticalRing Network-on-Chip(ORNoC):Architecture and Design Methodology”(发表年份：2011，发表会议：Design,Automation&Test in Europe，pp.1-6)中提出一个环形光互连架构ORNoC，借助102根光波导提供了1296个接入点，适合在二维平面和三维平面上大规模集成处理器核，且整体系统访存具有高带宽和低时延的优势。但该架构存在的不足是：所使用的窄带微环谐振器数量较多，当片上集成的处理器核数目逐渐增加到百核甚至是千核时，整体架构中微环谐振器的使用数量也会急剧上升，进而导致整个网络的规模和复杂程度随之以同样程度提高。

Kang Wang,Huaxi Gu,Yintang Yang等人发表的论文“Optical interconnectionnetwork for parallel access to multi-rank memory in future computing systems”(发表年份：2015，发表期刊：Optical Express,Vol.23pp.20480-20494)中同样提出一个面向64核系统的存储互连光网络架构。该架构在存储系统的Rank端与光互连网络之间的接口使用宽带微环谐振器来同时耦合多个波长的光信号，使得微环谐振器使用数量得到减少。但该架构存在的不足是：整体架构的关键光互连网络部分，仍然采用的是窄带微环谐振器，且总共使用512个窄带微环谐振器，当片上集成的处理器核数目逐渐增加到百核甚至是千核时，同样将面临整体架构中微环谐振器的使用数量急剧上升，进而导致整个网络的规模和复杂度随之增高的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术不足，提出一种基于宽带微环面向多核的存储光互连系统及通信方法，以在保证处理器核与存储系统之间的通信无阻塞且互不干扰的前提下，减少存储互连系统中所使用的微环谐振器数量，提高处理器核访问存储系统的并行性。

为实现上述目的，本发明基于宽带微环面向多核的存储光互连系统，包括包括处理器核层、光电交换层、第一光层、第二光层、硅通孔、光电交换模块、4个存储模块集合Rank、2个调制器、2个解调器，其特征在于：

处理器核层，光电交换层，第一光层和第二光层自上而下设置；

所述的处理器核层设为四层，每层均设置有4M个处理器核和一个存储访问控制器，M为大于等于1的整数；

光电交换模块和4个存储模块集合Rank设置在光电交换上；