光路由器、片上网络、数据传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种光路由器、片上网络、数据传输方法及装置，光路由器包括光谐振环和光波导，光谐振环与光波导耦合形成平行谐振开关或垂直谐振开关，各光波导的两端形成五个不同方向的出口和入口，五个不同方向的出口和入口两两组合以形成默认方向链路、禁止方向链路和非默认方向链路，通过光谐振环和光波导实现五个不同方向端口的连接的光路由器，从而将维序路由算法引入光链路的建立中。片上网络进行数据传输时，采用维序路由算法建立路由路径，每个路由路径由源节点和目的节点决定，数据在传输过程中仅经过一个中间节点转发。解决传统采用链路交换策略建立光链路的过程中，数据逐跳在复杂链路上传输的弊端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及片上网络技术，尤其涉及一种光路由器、片上网络、数据传输方法及装置。
技术介绍
随着集成电路的集成度越来越高，芯片上集成的片上处理单元，如存储单元、信号处理单元等功能单元越来越多，传统使用的总线结构由于容易产生死锁、总线频率低、连线延迟增加等原因变得极其复杂和低效。片上网络(Network-on-Chip，NoC)作为一种新的设计思路开始逐步普及，其核心思想是将片上系统划分为通信和计算两个子系统。其中，通信系统借鉴分布式计算系统网络的通信方式，使用路由器组成的网络结构和数据包交换策略来替代总线结构传输。目前，利用硅基光互连路由器的片上网络的互连主要采用链路交换策略传输数据。该数据传输过程中，首先，在光链路建立之前，在电链路上传输建立光链路的握手信号，每经过一跳，如果该节点的光路由器对应传输方向没有被阻塞，则保留该传输方向；否则，撤销已建立的链路。然后，当光链路建立成功时，通过建立好的光链路把链路建立成功的信号回传给源节点，并开始通过光链路传输数据；最后，当数据传输完毕，源节点给链路各节点广播结束信号以释放原来的链路单元。上述采用链路交换策略建立光链路的过程中，由于光路由器无法缓存的特性，握手信号必须先于光链路在电链路上逐跳寻路以确认和保留光链路资源，路由路径建立过程复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种光路由器、片上网络、数据传输方法及装置，通过光谐振环和光波导实现五个不同方向端口的连接的光路由器，从而将维序路由算法引入光链路的建立中。第一个方面，本专利技术提供一种光路由器，包括：光谐振环和光波导，所述光谐振环与所述光波导耦合形成平行谐振开关或垂直谐振开关，各所述光波导的两端形成五个不同方向的出口和入口，所述五个不同方向的出口和入口两两组合以形成默认方向链路、禁止方向链路和非默认方向链路；其中，所述默认方向链路为直接传输数据的链路；所述禁止方向链路为无法传输数据的链路；所述非默认方向链路为通过所述平行谐振开关或所述垂直谐振开关传输数据的链路；当以第一方向的入口为输入端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的入口为输入端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突；当以所述第一方向的出口为输出端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的出口为输出端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突，所述转弯冲突时不能建立所述非默认方向链路，所述第一方向为五个不同方向中的任意一个。在第一个方面的第一种可能的实现方式中，所述五个不同方向分别为东、西、南、北、中，其中，所述默认方向链路包括：东至西向链路、西至东向链路、南至北向链路、北至南向链路；所述禁止方向链路包括：北至东向链路、北至西向链路、南至东向链路、南至西向链路。在第一个方面的第二种可能的实现方式中，所述非默认方向链路包括所述五个不同方向的出口和入口两两组合形成的链路中除所述默认方向链路以及禁止方向链路以外的其他链路。结合第一个方面、第一个方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一个方面的第三种可能的实现方式中，所述光谐振环至少为12个。结合第一个方面的第三种可能的实现方式，在第一个方面的第四种可能的实现方式中，所述光波导为6个；其中，第一光波导的一端为东入口，另一端为西出口；第二光波导的一端为东出口，另一端为西入口；第三光波导的一端为南入口，另一端为北出口；第四光波导的一端为南出口，另一端为北入口；第五光波导的一端为中入口，另一端为封闭端；第六光波导的一端为中出口，另一端为封闭端。第二个方面，本专利技术提供一种片上网络，包括如上第一个方面、第一个方面的第一种至第四种中任一种可能的方式实现的光路由器。在第二个方面的第一种可能的实现方式中，多个光路由器之间通过网格或圆环结构连接。第三个方面，本专利技术提供一种数据传输方法，适用于如上第二个方面、第二个方面的第一种方式实现的片上网络，该方法包括：确定与中间节点对应的非默认方向链路，所述中间节点为位于源节点所在的x轴与目的节点所在的y轴相交的点的光路由器；判断所述非默认方向链路是否发生转弯冲突，以及所述目的节点的中端口是否被占用，所述中端口为所述目的节点的本地端口；若所述非默认方向链路未发生转弯冲突，且所述目的节点的中端口未被占用，则开启所述非默认方向链路中的光谐振环与光波导形成的平行谐振开关或垂直谐振开关，从而建立所述源节点至所述中间节点、所述中间节点至所述目的节点的链路；将数据从所述源节点，经由所述中间节点传输至所述目的节点的所述中端口。在第三个方面的第一种可能的实现方式中，该方法还包括：向所述中间节点的同列节点广播所述中间节点的中端口的占用状态，重置所述非默认方向链路的转弯冲突信息，所述同列节点为所述片上网络中，与所述中间节点处于同一列的光路由器。结合第三个方面或第三个方面的第一种可能的实现方式，在第三个方面的第二种可能的实现方式中，所述中间节点保存与自身同列的其他光路由器的中端口的占用状态，以及与所述中间节点对应的非默认方向链路的转弯冲突信息。第四个方面，本专利技术提供一种数据传输装置，包括：确定模块，用于确定与所述中间节点对应的非默认方向链路，所述中间节点为位于源节点所在的x轴与目的节点所在的y轴相交的点的光路由器；判断模块，用于判断所述确定模块确定的所述非默认方向链路是否发生转弯冲突，以及所述目的节点的中端口是否被占用，所述中端口为所述目的节点本地端口；链路建立模块，用于若所述判断模块判断出所述非默认方向链路未发生转弯冲突，且所述目的节点的中端口未被占用，则开启所述非默认方向链路中的光谐振环与光波导形成的平行谐振开关或垂直谐振开关，从而建立所述源节点至所述中间节点、所述中间节点至所述目的节点的链路；传输模块，用于通过所述链路建立模块建立的所述链路，将数据从所述源节点，经由所述中间节点传输至所述目的节点的所述中端口。在第四个方面的第一种可能的实现方式中，该装置还包括：广播模块，用于向所述中间节点的同列节点广播所述中间节点的中端口的占用状态，重置所述非默认方向链路的转弯冲突信息，所述同列节点为所述片上网络中，与所述中间节点处于同一列的光路由器。本专利技术实施例提供的光路由器、片上网络、数据传输方法及装置，通过光谐振环和光波导实现五个不同方向端口的连接的光路由器，从而将维序路由算法引入光链路的建立中。片上网络进行数据传输时，采用维序路由算法建立路由路径，每个路由路径由源节点和目的节点决定，数据在传输过程中仅经过一个中间节点转发。该过程中，路由路径的建立跟维序路由算法相结合，解决传统采用链路交换策略建立光链路的过程中，数据逐跳在复杂链路上传输的弊端。另外，解决传统的采用链路交换策略建立光链路过程中，链路建立失败需要回传，消耗的片内资源、时间较多，链路利用率低的问题。附图说明图1A为本专利技术一实施例中光谐振环和光波导形成的平行谐振开关的结构示意图；图1B为本专利技术一实施例中光谐振环和光波导形成的垂直谐振开关的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的光路由器的结构示意图；图3为本专利技术一实施例中光的热电效应示意图；图4为本专利技术又一实施例提供的光路由器的结构示意图；图5为本专利技术一实施例提供的数据传输方法的流程图；图6为本专利技术一实施例提供的片上网络的结构示意图；图7为本专利技术一实施例提供的节点的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光路由器，包括：光谐振环和光波导，所述光谐振环与所述光波导耦合形成平行谐振开关或垂直谐振开关，其特征在于，各所述光波导的两端形成五个不同方向的出口和入口，所述五个不同方向的出口和入口两两组合以形成默认方向链路、禁止方向链路和非默认方向链路；其中，所述默认方向链路为直接传输数据的链路；所述禁止方向链路为无法传输数据的链路；所述非默认方向链路为通过所述平行谐振开关或所述垂直谐振开关传输数据的链路；当以第一方向的入口为输入端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的入口为输入端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突；当以所述第一方向的出口为输出端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的出口为输出端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突，所述转弯冲突时不能建立所述非默认方向链路，所述第一方向为五个不同方向中的任意一个。

【技术特征摘要】
1.一种光路由器，包括：光谐振环和光波导，所述光谐振环与所述光波导耦合形成平行谐振开关或垂直谐振开关，其特征在于，各所述光波导的两端形成五个不同方向的出口和入口，所述五个不同方向的出口和入口两两组合以形成默认方向链路、禁止方向链路和非默认方向链路；其中，所述默认方向链路为直接传输数据的链路；所述禁止方向链路为无法传输数据的链路；所述非默认方向链路为通过所述平行谐振开关或所述垂直谐振开关传输数据的链路；当以第一方向的入口为输入端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的入口为输入端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突；当以所述第一方向的出口为输出端口建立一条非默认方向链路时，以所述第一方向的出口为输出端口的其他非默认方向链路发生转弯冲突，所述转弯冲突时不能建立所述非默认方向链路，所述第一方向为五个不同方向中的任意一个。2.根据权利要求1所述的光路由器，其特征在于，所述五个不同方向分别为东、西、南、北、中，其中，所述默认方向链路包括：东至西向链路、西至东向链路、南至北向链路、北至南向链路；所述禁止方向链路包括：北至东向链路、北至西向链路、南至东向链路、南至西向链路。3.根据权利要求1所述的光路由器，其特征在于，所述非默认方向链路包括所述五个不同方向的出口和入口两两组合形成的链路中除所述默认方向链路以及禁止方向链路以外的其他链路。4.根据权利要求1-3任一项所述的光路由器，其特征在于，所述光谐振环至少为12个。5.根据权利要求4所述的光路由器，其特征在于，所述光波导为6个；其中，第一光波导的一端为东入口，另一端为西出口；第二光波导的一端为东出口，另一端为西入口；第三光波导的一端为南入口，另一端为北出口；第四光波导的一端为南出口，另一端为北入口；第五光波导的一端为中入口，另一端为封闭端；第六光波导的一端为中出口，另一端为封闭端。6.一种片上网络，其特征在于，包括多个如权利要求1～5任一项所述的光路由器。7.根据权利要求6所述的片上网络，其特征在于，多个光路由器之间通过网格或圆环结构连接。8.一种数据传输方法，其特征在于，适用于如权利要求6或7所述的片上网络，该方法包括：确定与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆超，王磊，王焕东，
申请(专利权)人：龙芯中科技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11