Time-Division-Multiplexing–Wavelength-Division-Multiplexing-Based Architecture for ONoC

Huaxi Gu; Zhengyu Wang; Bowen Zhang; Yintang Yang; Kun Wang

doi:10.1364/JOCN.9.000351

光通信与网络杂志
第9卷，
第5版,
第351-363页
(2017)
•https://doi.org/10.1364/JOCN.9.000351

分时复用–ONoC基于波长分时复用的体系结构

顾华西、王正宇、张伯文、杨银堂、王坤

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Gu Huaxi、Wang Zhengyu、Bowen Zhang、Yintang Yang和Kun Wang，“ONoC的时分复用——基于波长的时分复用架构”，J.Opt。Commun公司。Netw公司。9, 351-363 (2017)

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摘要

未来的多核处理器将需要高性能且节能的片上网络，以便为芯片上不断增加的核数量提供通信基板。光网络芯片（ONoC）因其高带宽和低能耗而被用作一种有前途的候选互连解决方案。然而，基于光电路交换（OCS）的体系结构面临着网络拥塞高、网络利用率低以及在重负载下功耗开销大的问题。本文提出了一种基于时分复用（TDM）和波长-视频复用（WDM）技术的ONoC体系结构，以解决基于OCS的ONoC面临的网络争用问题。使用遗传算法优化波长组和时隙的数量。设计了一种新的光路由器来实现我们的TDM-WDM通信技术。建立了详细的模型来分析插入损耗和串扰噪声。仿真结果表明，在均匀业务模式下，基于TDM–WDM的ONoC比等效OCS-mesh ONoC具有更好的性能。基于PARSEC基准，可以对实际科学应用进行类似分析。

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$α_{重量（wg）}$	碳硅合金	$0.3 分贝 / 厘米$ [23]	$α_{弯曲}$	0.005分贝[24]
	Poly-Si公司	$6.45 分贝 / 厘米$ [23]	$α_{交叉}$	0.16分贝[25]
	硅氮合金	$0.1 分贝 / 厘米$ [23]	$β_{交叉}$	−40分贝[25]

单位（dB）	西部	北方	东部	南方	弹射	$平均 = 0.76$
西部（至）	0	0.89	0.54	0.85	1.03
北方（至）	0	0	0	0.5	1.01	$最大值 = 1.07$
东部（至）	0.54	0.85	0	0.89	0.71	$最大值 = 1.07$
南方（至）	0	0.5	0	0	0.53	$最小值 = 0.5$
喷射（至）	1.07	0.71	0.53	1.05	0	$最小值 = 0.5$

单位（dB）	西部	北方	东部	南方	弹射
$西部 \to 北方$	0	0	45.54	35.25	36.98
$西部 \to 东部$	0	36.84	0	35.25	36.98
$西部 \to 南方$	40.69	0	45.54	0	0
$西部 \to 弹射$	41.05	0	45.54	35.25	0
$北方 \to 南方$	40.34	0	40.38	0	39.48
$北方 \to 弹射$	41.03	0	40.7	45.5	0
$东部 \to 西部$	0	36.8	0	36.84	36.66
$东部 \to 北方$	45.54	0	40.69	0	0
$东部 \to 南方$	45.54	36.8	0	0	36.66
$东部 \to 弹射$	45.54	36.8	0	0	0
$南方 \to 北方$	40.38	40.34	0	0	39
$南方 \to 弹射$	0	45.5	0	0	0
$喷射 \to 西部$	0	36.66	39	37	40.36
$喷射 \to 北方$	0	36.7	0	0	0
$喷射 \to 东部$	0	0	0	0	0
$喷射 \to 南方$	40.89	36.66	39	0	40.36
平均	23.81	21.44	21.02	14.07	19.15
最大值	45.54	45.5	45.54	45.5	40.36
最小值	40.34	36.66	39	35.25	36.66

	序号
TS公司	0	1	2	三	4	…	62	63
0	1 (1)	0 (1)	4 (0)	2 (3)	5 (0)	…	63 (3)	62 (3)
1	2 (0)	4 (1)	0 (1)	1 (3)	6 (1)	…	60 (0)	61 (1)
2	3 (1)	2 (2)	1 (0)	0 (1)	7 (0)	…	61 (2)	无效的
三	4 (0)	5 (1)	7 (2)	6 (3)	0 (0)	…	无效的	无效的
4	5 (3)	6 (2)	60 (1)	8 (3)	3 (2)	…	21 (1)	58 (3)
…	…	…	…	…	…	…	…	…
76	无效的	无效的	无效的	52 (0)	无效的	…	22 (3)	3 (0)
77	无效的	无效的	无效的	无效的	无效的	…	无效的	无效的
78	无效的	无效的	无效的	无效的	无效的	…	34 (2)	24 (1)

参数	价值	参数	价值
$E类 {R（右）}_{米}$	16分贝[6]	$我 {L（左）}_{最大值}$	10.5分贝
$B类$	10 Gbps	$S公司$	-20分贝[27]

参数名称	价值
路径设置长度（位）	32
确认长度（位）	32
光分组长度（字节）	128–256
插槽长度（ns）	8–16
波长数	128
传输带宽（Gbps）	10

电能消耗		光能消费
参数	价值	参数	价值
调制器驱动电路	$100 福建 / 一点$	调制器静态功率	30微瓦
接收器电路	$100 福建 / 一点$	调制器动态功率	$85 福建 / 一点$
链接	$60 福建 / 一点 / 毫米$	开关静态电源	400μW
缓冲区（32位）	$51 福建 / 一点$	开关动态电源	$375 福建 / 一点$
横杆	$135 福建 / 一点$	探测器动态功率	$50 福建 / 一点$
交换机分配	$1.8 福建 / 一点$	探测器动态功率	$50 福建 / 一点$

电能消费		光能消费
参数	价值	参数	价值
调制器驱动电路	$100 福建 / 一点$	调制器静态功率	30微瓦
接收器电路	$100 福建 / 一点$	调制器动态功率	$85 福建 / 一点$
链接	$60 福建 / 一点 / 毫米$	开关静态电源	400微瓦
缓冲区（32位）	$51 福建 / 一点$	开关动态电源	$375 福建 / 一点$
横杆	$135 福建 / 一点$	探测器动态功率	$50 福建 / 一点$
交换机分配	$1.8 功能J / 一点$	探测器动态功率	$50 福建 / 一点$

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