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【发明授权】一种多播广播通信感知的光片上网络架构及通信方法_西安电子科技大学_201810920131.X 

申请/专利权人:西安电子科技大学

申请日:2018-08-14

公开(公告)日:2021-06-08

公开(公告)号:CN109246493B

主分类号:H04Q11/00(20060101)

分类号:H04Q11/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.06.08#授权;2019.02.19#实质审查的生效;2019.01.18#公开

摘要:本发明提出了一种多播广播通信感知的光片上网络架构及通信方法,用于解决现有技术中存在的光片上网络架构功耗较高和可扩展性较差的技术问题,以及通信方法存在的时延和功耗均较大的技术问题,光片上网络架构中将处理器模块划分为阵列排布的簇,每个簇包含有由2×4个处理器模块组成的阵列,每个处理器模块通过耦合端口与一个第一有源微环谐振器耦合相连,阵列排布的簇之间通过蛇形光波导结构相连接并簇为单位扩展,同时第一有源微环谐振器与光波导之间的耦合距离分布由功率分离系统原理进行设置。通信方法中全局控制单元对处理器模块的通信请求进行处理,将得到的控制信息发送至多波长激光源与第一有源微环谐振器进行网络通信配置。

主权项:1.一种多播广播通信感知的光片上网络系统,包括多波长激光源1、通信子网装置2、全局控制单元3和n个处理器模块4,n∈[8,256]且取8的倍数,其中:所述多波长激光源1,用于向通信子网装置2提供光信号;所述通信子网装置2,包括光波导21、n个耦合端口22和n个第一有源微环谐振器23;所述光波导21,用于实现处理器模块4之间的光信号传输;所述第一有源微环谐振器23,用于将光波导21中的光信号耦合进相应的耦合端口22;所述耦合端口22,用于将光波导21中的光信号传输至相应的处理器模块4;所述全局控制单元3,包括缓存队列31、仲裁单元32和解析单元33;所述缓存队列31,用于接收并存储处理器模块4的通信请求;所述仲裁单元32,用于对缓存队列31中的通信请求进行仲裁;所述解析单元33,用于对仲裁后的通信请求进行解析,并将解析后的控制信息发送至多波长激光源1和第一有源微环谐振器23;所述处理器模块4,用于接收、处理、发送和存储数据,同时对光信号进行调制和解调;其特征在于:所述n个处理器模块4形成x×y阵列排布的k个簇,k=n8,每个簇包含有由2×4个处理器模块4组成的阵列,每个处理器模块4连接一个耦合端口22,每个耦合端口22耦合相连一个第一有源微环谐振器23;所述光波导21沿多波长激光源1输出方向与第一行簇内的第1行处理器模块4连接后向下延伸,反向与第一行簇内的第2行处理器模块4连接,直至按此方法完成与其余行簇内的处理器模块4的连接,再向上延伸依次穿过第一行簇内第1行与第2行第一有源微环谐振器23的中间,向下延伸反向依次穿过第二行簇内第1行与第2行有源微环谐振器中间,直至穿过Clusterk内所有第一有源微环谐振器23,形成蛇形光波导结构;所述k个簇中同一簇内的第一有源微环谐振器23,其与光波导21的之间的耦合距离根据功率分离系统原理设置;同一簇内第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸相同,不同簇内的第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定。

全文数据:一种多播广播通信感知的光片上网络架构及通信方法技术领域本发明属于通信技术领域,特别涉及一种多播广播通信感知的光片上网络架构及通信方法,可用于计算系统芯片中处理器模块之间的多播广播通信。背景技术随着单芯片上集成的处理器核数呈指数型增长,使得处理器核之间的高性能通信成为片上众核计算系统性能提升的关键。基于计算机网络设计思想的片上网络较传统片上通信架构能够有效改善处理器核间通信性能,成为片上众核计算系统的首选方案。随着片上网络规模的不断扩展以及高性能计算应用的发展,目前基于电互连的片上网络面临处理器核间通信的带宽、时延、功耗等因素的限制。基于光互连的光片上网络能够有效打破传统电互连片上网络的性能限制,提供更高的带宽密度、更小的通信时延以及更低的系统功耗,有效提升处理器核间通信性能。因此,光片上网络已经成为通信技术领域中片上众核计算系统的关键技术。同时,光片上网络中缓存一致性协议的广泛应用与计算密集型和数据密集型应用等的出现,使处理器核间通信中多播广播通信占比不断增加,最高占比已达到52.4%。同时,研究指出5%的多播广播通信能够导致网络负载的饱和点降低42%~74%,平均时延增加7~22倍。因此,设计有效支持多播广播通信的光片上网络架构以及通信方法已经成为提升片上众核计算系统性能的关键。目前,如何通过合理的光波导与微环谐振器等光器件的布局设计,减少网络中的波长资源开销以及光插入损耗,改善网络的功耗,可扩展性,并行性,是目前进行支持多播广播通信的光片上网络架构设计的主要研究内容。基于微环谐振器的光功率分离技术,通过设置微环谐振器与功率波导之间的耦合距离实现对光功率的N等分目前最大可实现对功率的8等分,从而充分利用波长资源,可以有效应用的在光片上网路架构设计中。同时,如何改善多播广播通信的时延,带宽和功耗性能,是目前进行支持多播广播通信方法设计的主要研究内容。现有的支持多播广播通信的光片上网络架构,从目前公开的资料来看:申请公布号为CN103442311A,名称为“支持多播通信的光片上网络系统”的专利申请,公开了一种支持多播通信的光片上网络系统。该光片上网络系统的实施方式是:合理布局第一级光交换网络和第二级光交换网络中的光波导和多波长微环谐振器,确保每个通信节点能够向其他所有通信节点同时发送光信号,实现多播广播通信的功能。该光片上网络系统存在的不足在于相同规模下两级光交换单元中所使用微环谐振器和光波导数目较多,由此引入的光插入损耗较高,导致网络存在高功耗问题,此外两级网络中光波导的布局设计的面积开销较大,导致可扩展性差问题。俄亥俄大学的RandyMorris等人在2014年IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems期刊第2期上发表了名为“ExtendingthePerformanceandEnergy-EfficiencyofSharedMemoryMulticoreswithNanophotonicTechnology”的论文。论文中公开了一种基于树形的支持多播广播通信的光片上网络架构及通信方法。所提出的光片上网络架构通过在每个树形分支采用一分二功率分离器和有源微环谐振结合实现整个树形网络中的多播广播通信。该光片上网络架构存在的不足在于所采用的光功率分离器以会导致较高光插入损耗,从而导致激光源功耗较大。同时所提出的通信方法中由于使用光令牌仲裁,通信过程中的控制配置引入了额外的光电转换,导致通信时延较高;此外通信方法中采用基于通信节点的波长分配导致激光源每次通信所产生的光信号较多,增加了激光源的功耗开销。西安电子科技大学的FeiyangLiu等人在2016年IEEE10thInternationalSymposiumonEmbeddedMulticoreMany-coreSystems-on-ChipMCSOC国际会议中发表了名为“DynamicRing-BasedMulticastwithWavelengthReuseforOpticalNetworkonChips”的论文,公开了一种基于环形的支持多播广播通信的光片上网络架构及通信方法。光片上网路架构由处理器核层,控制层和传输层构成,控制层接收来自处理器核层的多播请求并通过多播环分配器分配控制层中的多播环作为路由路径,同时传输层根据该路由路径实现多播广播通信传输。该光片上网络架构及通信方法存在的不足在于多层级通信的控制配置过程引入额外的时延并增加传输过程中的光插入损耗,导致多播广播通信的时延和功耗较大。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足,提出一种多播广播通信感知的光片上网络架构,用于解决现有技术中存在的光片上网络架构功耗较高和可扩展性较差的技术问题,以及通信方法存在的时延和功耗均较大的技术问题。为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种多播广播通信感知的光片上网络架构,包括多波长激光源1、通信子网2、全局控制单元3和n个处理器模块4,n∈[8,256]且取8的倍数,其中:所述多波长激光源1,用于向通信子网2提供光信号;所述通信子网2,包括光波导21、n个耦合端口22和n个第一有源微环谐振器23;所述光波导21,用于实现处理器模块4之间的光信号传输;所述第一有源微环谐振器23,用于将光波导21中的光信号耦合进相应的耦合端口22;所述耦合端口22,用于将光波导21中的光信号传输至相应的处理器模块4;所述全局控制单元3,包括缓存队列31、仲裁单元32和解析单元33;所述缓存队列31,用于接收并存储处理器模块4的通信请求;所述仲裁单元32,用于对缓存队列31中的通信请求进行仲裁;所述解析单元33,用于对仲裁后的通信请求进行解析,并将解析后的控制信息发送至多波长激光源1和第一有源微环谐振器23;所述处理器模块4,用于接收、处理、发送和存储数据,同时对光信号进行调制和解调;所述n个处理器模块4形成x×y阵列排布的k个簇,k=n8,每个簇包含有由2×4个处理器模块4组成的阵列,每个处理器模块4连接一个耦合端口22,每个耦合端口22耦合相连一个第一有源微环谐振器23;所述光波导21沿多波长激光源1输出方向与第一行簇内的第1行处理器模块4的连接后向下延伸,反向与第一行簇内的第2行处理器模块连接,直至按此方法完成与其余行簇内的处理器模块4的连接,再向上延伸依次穿过第一行簇内第1行与第2行第一有源微环谐振器23的中间,向下延伸反向依次穿过第二行簇内第1行与第2行有源微环谐振器中间,直至穿过Clusterk内所有第一有源微环谐振器23,形成蛇形光波导结构;所述k个簇中同一簇内的第一有源微环谐振器23,其与光波导21的之间的耦合距离根据功率分离系统原理设置;同一簇内第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸相同,不同簇内的第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定。上述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,所述处理器模块4,包括4个处理器核41、4个私有一级缓存42、共享二级缓存43、解调单元44和调制单元45,其中:所述处理器核41,用于与私有一级缓存42进行通信,并根据指令对数据进行处理;所述私有一级缓存42,用于存储处理器核41所需的数据,并与处理器核41和共享二级缓存43进行通信;所述共享二级缓存43,用于存储私有一级缓存42所需的数据;同时与私有一级缓存42、调制单元44和解调单元45进行通信;所述调制单元44,用于根据共享二级缓存43发送的电信号对光波导21中的光信号进行调制;所述解调单元45,用于将耦合端口22中的光信号解调为共享二级缓存接收的电信号。上述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,所述调制单元44,包括序列化单元441、驱动电路442和k个第二有源微环谐振器443,其中:所述序列化单元441,用于将共享二级缓存43输出的多路低速电信号序列化为一路高速电信号;所述驱动电路442,用于根据序列化单元441产生的高速电信号对第二有源微环谐振器443的工作状态进行控制;所述k个第二有源微环谐振器443中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对光波导21中谐振波长对应的光信号进行调制。上述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,所述解调单元45,包括解序列化单元451、检测电路452和无源微环谐振器453,其中:所述解序列化单元451,用于对检测电路452发送的一路高速电信号进行解序列化,并得到的多路低速电信号传输至共享二级缓存43;所述检测电路452,用于将根据无源微环谐振器453的解调信息产生的一路高速电信号传输至解序列化单元451;所述无源微环谐振器453,用于将对耦合端口22中的光信号进行解调得到的解调信息传输至检测电路452。上述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,所述同一簇内无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸相同,不同簇内的无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对耦合端口22中谐振波长对应的光信号进行解调。一种多播广播通信感知的光片上网络架构的通信方法,包含如下步骤:1作为源节点的处理器模块向全局控制单元发送通信请求:1a处理器核向私有一级缓存发送请求;1b私有一级缓存判断是否存储有处理器核请求的数据,若是,将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向共享二级缓存发送请求,并执行步骤1c;1c共享二级缓存判断是否存储有请求的数据,若是,通过私有一级缓存将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向全局控制单元发送通信请求;2全局控制单元处理通信请求:2a缓存队列接收通信请求并存储;2b仲裁单元判断通信请求是否位于缓存队列的头部,若是,将通信请求发送至解析单元,并执行步骤2d,否则,执行步骤2c;2c仲裁单元将缓存队列中的通信请求的位置向前进1,并执行步骤2b;2d解析单元对通信请求进行解析,并将解析得到的控制信息发送至多波长激光源和第一有源微环谐振器,同时向作为源节点的处理器模块发送许可响应;3多波长激光源产生光信号:多波长激光源根据控制信息产生本次通信所需波长对应的光信号,并将光信号输入至通信子网的光波导中;4作为源节点的处理器模块对光信号进行调制:4a共享二级缓存获得许可响应后,向调制单元中的序列化器发送通信的电信号;4b调制单元中的序列化器对通信的电信号进行序列化,并将得到的高速电信号发送至驱动电路;4c驱动电路通过高速电信号对第二有源微环器的工作状态进行控制,实现对光波导中的光信号的调制,得到载有通信信息的光信号;5第一有源微环谐振器耦合调制后的光信号;谐振波长与控制信息包含的本次通信所需波长相同的第一有源谐振器被设置为打开状态,并将光波导中载有通信信息的光信号耦合进耦合端口后传输至与耦合端口相连接的处理器模块;6作为目的节点的处理器模块处理光信号:6a解调单元中无源微环谐振器对耦合端口输入的载有通信信息的光信号光进行解调,并将得到的解调信息传输至检测电路;6b检测电路对解调信息进行整合,并将得到的高速电信号发送至解序列化单元;6c解序列化单元对高速电信号进行解序列化,并将得到的低速电信号发送至共享二级缓存;6d共享二级缓存通过私有一级缓存将低速电信号发送至相应处理器核,本次通信结束。本发明与现有技术相比,具有以下优点:第一,由于本发明采用将处理器模块划分为阵列排布的簇,每个簇包含有由2×4个处理器模块组成的阵列,每个处理器模块通过耦合端口与一个第一有源微环谐振器耦合相连,阵列排布的簇之间通过蛇形光波导结构相连接,且第一有源微环谐振器与光波导之间的耦合距离分布由功率分离系统原理进行设置,能够有效减少网络中光波导与微环谐振器使用数,实现网络中光插入损耗的有效降低,从而解决网络的功耗问题;同时,采用以簇为单位的阵列排布方式进行规律性规模扩展,能够有效减少网络的整体面积开销以及光波导与微环谐振器使用数,进而有效提升了网络的可扩展性。第二,由于本发明中采用全局控制单元向多波长激光源发送控制信息方式,实现多波长激光源每次通信仅产生本次通信所需波长对应的光信号,有效降低了激光源的整体功率开销,进而有效降低了多播广博通信的功耗。第三,由于本发明中采用基于电的全局控制单元对网络通信请求的进行仲裁,并通过对有缘微环谐振器工作状态的控制配置多播广博通信路径,有效减少了通信过程中光电转换次数以及配置时间开销,进而有效降低了多播广博通信的时延。附图说明图1为本发明实施例中的多播广播感知的光片上网络架构示意图;图2为本发明实施例中的通信子网示意图;图3为本发明的全局控制单元示意图;图4为本发明的处理器模块示意图;图5为本发明实施例中的调制单元结构示意图;图6为本发明实施例中的解调单元结构示意图;图7为本发明的通信方法的实现流程图具体实施方式下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步详细描述。参照图1,包括多波长激光源1、通信子网2、全局控制单元3和32个处理器模块4,其中:所述多波长激光源1,用于根据全局控制单元3发送的控制信息向通信子网2提供每次通信所需波长对应的光信号;参照图2,所述通信子网2,包括光波导21、32个耦合端口22和32个第一有源微环谐振器23;所述光波导21,用于实现32个处理器模块4之间的光信号传输;所述32个第一有源微环谐振器23,用于将光波导21中的光信号耦合进相应的耦合端口22;所述32个耦合端口22,用于将光波导21中的光信号传输至相应的处理器模块4;参照图3,所述全局控制单元3,包括缓存队列31、仲裁单元32和解析单元33;所述缓存队列31,用于接收并存储处理器模块4的通信请求;所述仲裁单元32,用于对缓存队列31中的通信请求进行仲裁;所述解析单元33,用于对仲裁后的通信请求进行解析,并将解析后的控制信息发送至多波长激光源1和第一有源微环谐振器23;参照图4,所述处理器模块4,用于接收、处理、发送和存储数据,同时对光信号进行调制和解调;所述处理器模块4,包括4个处理器核41、4个私有一级缓存42、共享二级缓存43、解调单元44和调制单元45,其中:所述处理器核41,用于与私有一级缓存42进行通信,并根据指令对数据进行处理;所述私有一级缓存42,用于存储处理器核41所需的数据,并与处理器核41和共享二级缓存43进行通信;所述共享二级缓存43,用于存储私有一级缓存42所需的数据;同时与私有一级缓存42、调制单元44和解调单元45进行通信;所述32个处理器模块4形成2×2阵列排布的4个簇,每个簇包含有由2×4个处理器模块4组成的阵列,每个处理器模块4连接一个耦合端口22,每个耦合端口22耦合相连一个第一有源微环谐振器23;所述光波导21沿多波长激光源1输出方向与第一行簇内的第1行处理器模块4连接后向下延伸,反向与第一行簇内的第2行处理器模块4连接,直至按此方法完成与其余行簇内的处理器模块4的连接,再向上延伸依次穿过第一行簇内第1行与第2行第一有源微环谐振器23的中间,向下延伸反向依次穿过第二行簇内第1行与第2行有源微环谐振器中间,直至穿过Cluster4内所有第一有源微环谐振器23,形成蛇形光波导结构;所述4个簇中同一簇内的第一有源微环谐振器23,其与光波导21的之间的耦合距离根据功率分离系统原理设置。同一簇内第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸相同,不同簇内的第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定。功率分离系统是通过对微环谐振器与功率波导之间耦合距离进行设置,实现对功率波导中光功率的N等分,即功率波导上的每个微环谐振器耦合光功率的1N。目前现有技术最高可实现对功率波导中光功率的8等分,本发明采用该技术对同一簇内8个有源微环谐振器与光波导之间的耦合距离进行设置,每个有源微环谐振器能够耦合光波导中与谐振波长对应的光信号功率的18。这样的有源微环谐振器的布局方式能够有效减少网络架构中所使用的微环谐振器数目,从而减少网络的插入损耗。参照图5,所述调制单元44,用于根据共享二级缓存43发送的电信号对光波导21中的光信号进行调制;所述调制单元44,包括序列化单元441、驱动电路442和k个第二有源微环谐振器443,其中:所述序列化单元441,用于将共享二级缓存43输出的多路低速电信号序列化为一路高速电信号;所述驱动电路442,用于根据序列化单元441产生的高速电信号对第二有源微环谐振器443的工作状态进行控制;所述k个第二有源微环谐振器443中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对光波导21中谐振波长对应的光信号进行调制。参照图6,所述解调单元45,用于将耦合端口22中的光信号解调为共享二级缓存接收的电信号;所述解调单元45,包括解序列化单元451、检测电路452和无源微环谐振器453,其中:所述解序列化单元451,用于对检测电路452发送的一路高速电信号进行解序列化,并得到的多路低速电信号传输至共享二级缓存43;所述检测电路452,用于将无源微环谐振器453的解调信息整合为一路高速电信号传输至解序列化单元451;所述无源微环谐振器453,用于将对耦合端口22中的光信号进行解调得到的解调信息传输至检测电路452。所述同一簇内无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸相同,不同簇内的无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对耦合端口22中谐振波长对应的光信号进行解调。实施例2的结构与实施例1的结构相同,如下参数作了调整:所述8个处理器模块4形成1×1阵列排布的1个簇,簇内包含有由2×4个处理器模块4组成的阵列。实施例3的结构与实施例1的结构相同,如下参数作了调整:所述256个处理器模块4形成16×16阵列排布的32个簇,每个簇内包含有2×4个处理器模块4组成的阵列。参照图7,一种多播广播通信感知的光片上网络架构的通信方法,包含如下步骤:步骤1作为源节点的处理器模块向全局控制单元发送通信请求:步骤1a处理器核向私有一级缓存发送请求;步骤1b私有一级缓存判断是否存储有处理器核请求的数据,若是,将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向共享二级缓存发送请求,并执行步骤1c;步骤1c共享二级缓存判断是否存储有请求的数据,若是,通过私有一级缓存将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向全局控制单元发送通信请求;步骤2全局控制单元处理通信请求:步骤2a缓存队列接收通信请求并存储,通信请求会按照发出时间顺序依次存放到队列,即缓存队列中通信请求的存放位置是按照其到达的时间顺序排列的;步骤2b仲裁单元判断通信请求是否位于缓存队列的头部,若是,将通信请求发送至解析单元,并执行步骤2d,否则,执行步骤2c;步骤2c仲裁单元将缓存队列中的通信请求的位置向前进1,并执行步骤2b;仲裁单元发现当前请求并非位于缓存队列头部时,会先将位于头部的通信请求发出后将缓存队列中的通信请求的位置均向前进1;步骤2d解析单元对通信请求进行解析,并将解析得到的控制信息发送至多波长激光源和第一有源微环谐振器,同时向作为源节点的处理器模块发送许可响应;其中发送给激光源的控制信息中主要是本次通信所需的波长信息,而发送给第一有缘微环谐振器的控制信息则包含了第一有缘微环控制器的工作状态信息;步骤3多波长激光源产生光信号:多波长激光源根据控制信息产生本次通信所需波长对应的光信号,并将光信号输入至通信子网的光波导中;根据多播广播通信的目的节点不同,每次通信所需的波长也不同,本发明的通信方法中多波长激光源根据全局控制单元的控制信息仅产生每次通信所需波长对应的光信号,能够有效降低激光源的整体功率开销。步骤4作为源节点的处理器模块对光信号进行调制:步骤4a共享二级缓存获得许可响应后,向调制单元中的序列化器发送通信的电信号,该电信号为多路低速电信号;步骤4b调制单元中的序列化器对通信的多路低速电信号进行序列化,并将得到的一路高速电信号发送至驱动电路;步骤4c驱动电路通过高速电信号对第二有源微环器的工作状态进行控制,实现对光波导中的光信号的调制,得到载有通信信息的光信号;步骤5第一有源微环谐振器耦合调制后的光信号;谐振波长与控制信息包含的本次通信所需波长相同的第一有源谐振器被设置为打开状态,实现网络中多播广播通信路径的精确配置,减少了现有技术中由于多级通信配置以及光令牌仲裁所引入的额外通信时延,并将光波导中载有通信信息的光信号耦合进耦合端口后传输至与耦合端口相连接的处理器模块;步骤6作为目的节点的处理器模块处理光信号:步骤6a解调单元中无源微环谐振器对耦合端口输入的载有通信信息的光信号光进行解调,并将得到的解调信息传输至检测电路;步骤6b检测电路对解调信息进行整合,并将得到的高速电信号发送至解序列化单元;步骤6c解序列化单元对高速电信号进行解序列化,并将得到的多路低速电信号发送至共享二级缓存;步骤6d共享二级缓存通过私有一级缓存将低速电信号发送至相应处理器核,本次通信结束。

权利要求:1.一种多播广播通信感知的光片上网络架构,包括多波长激光源1、通信子网2、全局控制单元3和n个处理器模块4,n∈[8,256]且取8的倍数,其中:所述多波长激光源1,用于向通信子网2提供光信号;所述通信子网2,包括光波导21、n个耦合端口22和n个第一有源微环谐振器23;所述光波导21,用于实现处理器模块4之间的光信号传输;所述第一有源微环谐振器23,用于将光波导21中的光信号耦合进相应的耦合端口22;所述耦合端口22,用于将光波导21中的光信号传输至相应的处理器模块4;所述全局控制单元3,包括缓存队列31、仲裁单元32和解析单元33;所述缓存队列31,用于接收并存储处理器模块4的通信请求;所述仲裁单元32,用于对缓存队列31中的通信请求进行仲裁;所述解析单元33,用于对仲裁后的通信请求进行解析,并将解析后的控制信息发送至多波长激光源1和第一有源微环谐振器23;所述处理器模块4,用于接收、处理、发送和存储数据,同时对光信号进行调制和解调;其特征在于:所述n个处理器模块4形成x×y阵列排布的k个簇,k=n8,每个簇包含有由2×4个处理器模块4组成的阵列,每个处理器模块4连接一个耦合端口22,每个耦合端口22耦合相连一个第一有源微环谐振器23;所述光波导21沿多波长激光源1输出方向与第一行簇内的第1行处理器模块4连接后向下延伸,反向与第一行簇内的第2行处理器模块4连接,直至按此方法完成与其余行簇内的处理器模块4的连接,再向上延伸依次穿过第一行簇内第1行与第2行第一有源微环谐振器23的中间,向下延伸反向依次穿过第二行簇内第1行与第2行有源微环谐振器中间,直至穿过Clusterk内所有第一有源微环谐振器23,形成蛇形光波导结构;所述k个簇中同一簇内的第一有源微环谐振器23,其与光波导21的之间的耦合距离根据功率分离系统原理设置;同一簇内第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸相同,不同簇内的第一有源微环谐振器23的各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定。2.根据权利要求1所述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,其特征在于,所述处理器模块4,包括4个处理器核41、4个私有一级缓存42、共享二级缓存43、解调单元44和调制单元45,其中:所述处理器核41,用于与私有一级缓存42进行通信,并根据指令对数据进行处理;所述私有一级缓存42,用于存储处理器核41所需的数据,并与处理器核41和共享二级缓存43进行通信;所述共享二级缓存43,用于存储私有一级缓存42所需的数据;同时与私有一级缓存42、调制单元44和解调单元45进行通信;所述调制单元44,用于根据共享二级缓存43发送的电信号对光波导21中的光信号进行调制;所述解调单元45,用于将耦合端口22中的光信号解调为共享二级缓存接收的电信号。3.根据权利要求2所述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,其特征在于,所述调制单元44,包括序列化单元441、驱动电路442和k个第二有源微环谐振器443,其中:所述序列化单元441,用于将共享二级缓存43输出的多路低速电信号序列化为一路高速电信号;所述驱动电路442,用于根据序列化单元441产生的高速电信号对第二有源微环谐振器443的工作状态进行控制;所述k个第二有源微环谐振器443中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对光波导21中谐振波长对应的光信号进行调制。4.根据权利要求2所述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,其特征在于,所述解调单元45,包括解序列化单元451、检测电路452和无源微环谐振器453,其中:所述解序列化单元451,用于对检测电路452发送的一路高速电信号进行解序列化,并得到的多路低速电信号传输至共享二级缓存43;所述检测电路452,用于将无源微环谐振器453的解调信息整合为一路高速电信号传输至解序列化单元451;所述无源微环谐振器453,用于将对耦合端口22中的光信号进行解调得到的解调信息传输至检测电路452。5.根据权利要求4所述的一种多播广播通信感知的光片上网络架构,其特征在于,所述同一簇内无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸相同,不同簇内的无源微环谐振器453中各谐振器的尺寸不同,每个谐振器的谐振波长由自身的尺寸确定,用于对耦合端口22中谐振波长对应的光信号进行解调。6.一种多播广播通信感知的光片上网络架构的通信方法,其特征在于,包含如下步骤:1作为源节点的处理器模块向全局控制单元发送通信请求:1a处理器核向私有一级缓存发送请求;1b私有一级缓存判断是否存储有处理器核请求的数据,若是,将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向共享二级缓存发送请求,并执行步骤1c;1c共享二级缓存判断是否存储有请求的数据,若是,通过私有一级缓存将该数据发送至处理器核,本次通信结束,否则,向全局控制单元发送通信请求;2全局控制单元处理通信请求:2a缓存队列接收通信请求并存储;2b仲裁单元判断通信请求是否位于缓存队列的头部,若是,将通信请求发送至解析单元,并执行步骤2d,否则,执行步骤2c;2c仲裁单元将缓存队列中的通信请求的位置向前进1,并执行步骤2b;2d解析单元对通信请求进行解析,并将解析得到的控制信息发送至多波长激光源和第一有源微环谐振器,同时向作为源节点的处理器模块发送许可响应;3多波长激光源产生光信号:多波长激光源根据控制信息产生本次通信所需波长对应的光信号,并将光信号输入至通信子网的光波导中;4作为源节点的处理器模块对光信号进行调制:4a共享二级缓存获得许可响应后,向调制单元中的序列化器发送通信的电信号;4b调制单元中的序列化器对通信的电信号进行序列化,并将得到的高速电信号发送至驱动电路;4c驱动电路通过高速电信号对第二有源微环器的工作状态进行控制,实现对光波导中的光信号的调制,得到载有通信信息的光信号;5第一有源微环谐振器耦合调制后的光信号;谐振波长与控制信息包含的本次通信所需波长相同的第一有源谐振器被设置为打开状态,并将光波导中载有通信信息的光信号耦合进耦合端口后传输至与耦合端口相连接的处理器模块;6作为目的节点的处理器模块处理光信号:6a解调单元中无源微环谐振器对耦合端口输入的载有通信信息的光信号光进行解调,并将得到的解调信息传输至检测电路;6b检测电路对解调信息进行整合,并将得到的高速电信号发送至解序列化单元;6c解序列化单元对高速电信号进行解序列化,并将得到的低速电信号发送至共享二级缓存;6d共享二级缓存通过私有一级缓存将低速电信号发送至相应处理器核,本次通信结束。

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