[发明专利]基于微环谐振器的存储互连光网络架构及其通信方法

说明书

一种基于微环谐振器的存储互连光网络架构及其通信方法，网络架构包括自上而下依次设置的散热层，第二光层，第一光层，激光层以及电层；电层上设置若干组处理器核以及存储系统的Rank，光层上设置若干组光网络；电层与光层通过TSV线连接。通信方法包括将发射光波分配到每个处理器核组，处理器核选择相应通信波长；将需要发送的电信号转换成光信号，使光波携带所要发送信息，经过光网络传输发送到存储系统端；光信号解调为电信号，传输到存储系统的Rank中；响应信号返回时，耦合相应波长调制；处理器核端将光信号转换为电信号，再发送到处理器核。本发明降低了网络传输功耗，减少了访存的总平均功耗。

技术领域

本发明属于通信领域，具体为一种基于微环谐振器的存储互连光网络架构及其通信方法。

背景技术

存储系统，用于存储计算机中处理器核所使用的数据，包括存储模块和存储控制器。

Rank，工作于锁步模式的一组存储模块的集合。

存储互连，包括处理器核与存储系统通信的结构和机制。

现有存储互连结构采用电总线互连方式，处理器核访问存储模块需要通过片选总线、地址总线和数据总线分别传输相应电信号。存储控制器与Rank之间也是通过电总线结构连接。这种连接方式可以满足小型计算系统的需求，但随着大型计算系统的出现，处理器核的数目增加，现有电总线存储互连结构成为限制片上多核访存通信性能的瓶颈，具体反映在：

首先，在存储互连方面，由于处理器核与存储系统之间是电总线全互连结构，每个处理器核都需要数目与存储控制器数目相同的电互连线，当处理器核数量增加时，电互连线的数量也需要大量增加，且处理器核访存过程功耗大。其次，在访存时延方面，存储控制器与Rank之间是电总线互连结构，同一时刻存储控制器只能通过片选与一个Rank通信，完成一个处理器核访问存储系统的指令，处理器核访问存储系统的平均时延长。第三，在访存并行性方面，当系统中的处理器核数量较多时，同一时刻只有一个处理器核可以访问指定Rank，其他处理器核的访存指令需要排队等待，导致整个系统的访存并行性差。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于微环谐振器的存储互连光网络架构及其通信方法，针对解决电总线互连结构存储系统访问功耗大，多处理器核访问存储系统时延长，并行性差的问题。

为了实现上述目的，本发明基于微环谐振器的存储互连光网络架构采用的技术方案，包括自上而下依次设置的散热层，第二光层，第一光层，激光层以及电层；

所述的电层上设置有若干组处理器核以及存储系统的Rank，所述的第二光层和第一光层上均设置有若干组与处理器核位置对应的光网络；所述的第二光层包括从存储系统到核的光网络，第一光层包括从核到存储系统的光网络；所述的电层，第二光层和第一光层上均设置有处理器核端TSV接入点，第二光层和第一光层上设置有存储系统端TSV接入点；所述的电层分别与第二光层和第一光层通过TSV线连接。

所述电层上设有64个处理器核以及4个存储系统的Rank，64个处理器核被分为16组，每组4个处理器核使用同一个光网络与存储系统的Rank通信，每个处理器核与处理器核端TSV接入点之间设置有输入及输出两根数据线，通过TSV线对应连接第二光层和第一光层。

所述第二光层和第一光层上均设置有16个光网络，所述16个光网络被分4排，每排4个光网络，且每个光网络的位置与电层上每组处理器核对应。

所述第二光层每个光网络的输出端连接到处理器核端TSV接入点，每个光网络输入端连接到存储系统端TSV接入点；所述第一光层每个光网络的输入端连接到处理器核端TSV接入点，每个光网络输出端连接到存储系统端TSV接入点。