本发明专利技术的各种实施例涉及用于实现低延时、优先化的、分布式的基于光学的仲裁的系统和方法。在一个实施例中，光学仲裁系统（１００，１１００）包括：具有第一端和第二端的波导（１０２，１１０２）；光学耦合到波导的第一端且被配置为将至少一个波长的光输入到波导中的源（１０４，１１０４）。该系统还包括光学耦合到所述波导的许多波长选择性元件（１０６－１０９，１１０６－１１０９）。每个波长选择性元件当被电子耦合的节点激活时，能够从所述波导提取光的波长。仲裁器（１１０，１１６，１２０，１１１２，１１１６，１１２０）光学耦合到所述波导的第二端并且在所述源和沿着所述波导最靠近所述源定位的波长选择性元件之间光学耦合到所述波导。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例大体涉及用于访问共享计算机资源的并发请求的仲裁。
技术介绍
现代的分布式计算机系统通常由许多独立操作的节点构成。节点能够是处理器、 存储器、电路板、服务器、存储服务器、核或多核处理器、外部网络连接或任何其他数据处理、存储或传输装置。经常发生这些独立操作的节点需要访问相同的资源的情况。例如，两个节点可能需要使用另一节点的输出端口以传输信息或需要使用诸如共享通信总线的共享资源。在没有协调的情况下，这两个节点可能开始同时地使用资源。情况可能是由节点之一或二者发送的信息被丢失或在到达资源时被破坏。因此，计算机系统经常采用称为“仲裁”的冲突解决方案，以便防止两个或更多节点同时使用相同的资源。仲裁确保一次仅有一个节点使用资源。在很多情况下，仲裁依赖于计算机系统性能的关键途径，因为仲裁固有地对两个或更多否则独立的并行活动进行排序。请求访问资源的节点能够是在物理上分布的。典型的仲裁方案涉及用于收集所有对于资源的“请求”的通信、用于选择或“授权”其中一个请求的集中或分布式计算、以及然后需要另外通信以将“授权”分布到已经赢得仲裁的节点。任何仲裁机制的最关键属性是在任何给定时间给至多一个请求节点授权访问的能力。该仲裁属性通常称为“互斥”。公平性是使得仲裁机制在实践中有用而必需的另一属性。通常，公平性意味着，在给定足够大的竞争节点样本的情况下，竞争的请求将以相等的概率赢得仲裁。虽然公平性的此一般解释经常被认为是理想的，它在实践中实现起来却是昂贵的。对于其中用于获得公平性的此一般注释招致的开销经常导致性能降低和成本增加的分布式仲裁方案来说，尤其如此。如果成本和性能随着系统尺寸的增加变得显著更坏，开销问题就变得特别不切实际。此“缩放”问题对于意图用于包括大数量的节点的系统中的仲裁机制来说尤其重要。可以将仲裁公平性的此一般注释放宽到一策略，以便提供“无饥饿”仲裁。当仲裁是无饥饿的时，其保证任何请求节点最终将赢得仲裁。虽然当与真正公平的仲裁相比时无饥饿仲裁通常招致较少开销以及具有改进的缩放属性，问题在于其固有地将任何给定时间点的所有请求当作具有相等的优先级。通常说来，如果某些请求被延迟到未授权的请求变成性能瓶颈的点，总体系统性能显著恶化。在任何系统中，一些请求具有比其他请求更高的优先级。基于优先级的仲裁意味着，较高优先级请求会在较低优先权请求之前被授权。在基于优先级的方案中，基于某种重要性度量对每个新请求分配初始优先级。附加选项是允许基于它们为了赢得对特定资源的访问的仲裁已经等了多长时间来增加优先级。该“基于年龄的仲裁优先级”能够与每个优先级水平处的无饥饿仲裁相耦合，以实现具有合理公平性、缩放和成本属性的仲裁策略。任何正确的仲裁机制必须能够保证对共享资源的互斥访问，以及必须以无饥饿的方式这么做。仲裁机制的其他期望属性包括在成本和性能方面的可缩放性。成本可缩放性的关键是最小化实现仲裁策略所需的物理资源，诸如能量、导线、波导以及晶体管，以及性能可缩放性的关键是需要尽可能多地减少单独的仲裁决定的延时。工程师和计算机科学家继续开发更低延时的仲裁系统和方法以增加系统性能。
技术实现思路
本专利技术的各种实施例涉及用于实现低延时、优先化的、分布式的基于光学的仲裁的系统和方法。在一个实施例中，光学仲裁系统包括具有第一端和第二端的波导，以及光学耦合到波导的第一端且配置为将光的至少一个波长输入到该波导中的源。该系统还包括光学耦合到波导的许多波长选择性元件。每个波长选择性元件在被电子耦合的节点激活时， 能够从波导中提取光的波长。仲裁器被光学耦合到该波导的第二端并且在该源与沿着该波导最靠近该源定位的波长选择性元件之间耦合到该波导。能够通过向每个波长分配特定的优先级水平，或通过向其中能够从波导中提取所述至少一个波长的一部分的每个时隙分配优先级水平，来执行优先化的仲裁。附图说明图1示出根据本专利技术实施例配置的第一优先化的光学仲裁系统的示意性图示。图2示出表示根据本专利技术实施例的、在光学仲裁系统上执行的一轮(round)示例性仲裁期间的波长选择性元件的行为的表格。图3A-;3B分别示出根据本专利技术实施例的、在一轮仲裁的请求阶段和授权阶段期间的图1所示的仲裁系统。图4示出根据本专利技术实施例的、与对于两个共享资源进行仲裁相关联的第二示例性时序图。图5A-5B分别示出根据本专利技术实施例的、在请求阶段和授权阶段期间的图1所示的仲裁系统。图6示出表示与根据本专利技术实施例的对于共享资源进行优先化的波分复用仲裁的方法相关联的步骤的控制流程图。图7A示出根据本专利技术实施例配置的节点的电子构件的电路图。图7B示出根据本专利技术实施例操作的图7A中所示的节点。图8A示出根据本专利技术实施例配置的电子电路的电子构件的电路图。图8B示出根据本专利技术实施例操作的图8A中所示的电子电路。图9示出根据本专利技术实施例配置的第二光学仲裁系统的示意性图示。图10示出根据本专利技术实施例配置的第三光学仲裁系统的示意性图示。图11示出根据本专利技术实施例配置的第二光学仲裁系统的示意性图示。图12示出根据本专利技术实施例的与图11中所示的光学仲裁系统上执行的两轮优先化的时分复用仲裁相关联的示例时序图。图13示出表示与根据本专利技术实施例的对于共享资源进行优先化的时分复用仲裁的方法相关联的步骤的控制流程图。图14示出根据本专利技术实施例配置的节点的电路图。图15示出根据本专利技术实施例配置的第二电子电路的电路图。图16A示出根据本专利技术实施例配置的并且设置在基板的表面上的微环谐振器以及相邻脊波导的一部分的等距视图。图16B示出图16A中所示的微环和波导的透射率与波长之间关系的曲线图。图17示出根据本专利技术实施例的、耦合到检测谐振器部分的微环谐振器。图18示出根据本专利技术实施例的、围绕微环和脊波导的掺杂区域的示意性表示和俯视图。具体实施例方式各种实施例涉及用于实现低延时、优先化的、分布式仲裁的系统和方法。所述仲裁系统和方法是基于光学的，其中用于访问共享资源的不同优先级水平与特定波长的光相关联，或与在特定时隙中传输的单个波长的光相关联。术语“光”指代波长在电磁频谱的可见光和不可见光部分(诸如频谱的紫外和红外部分)内的电磁辐射。下面在第一分部中描述了单独的波长优先化仲裁系统和方法实施例，并且下面在第二分部中描述了时分复用优先化仲裁系统和方法实施例。I.用于使用波分复用执行优先化的光学仲裁的系统和方法 A.光学仲裁系统图1示出根据本专利技术实施例配置的第一光学仲裁系统100的示意性图示。系统100包括波导102、光学耦合到波导102的第一端的光学功率源104、以及8个基本相同的各由四个波长选择性元件构成的组，所述波长选择性元件用圆圈表示，诸如圆圈106-109。每组波长选择性元件被光学耦合到波导102并被电子耦合到标记为NO到N7的8个节点中的一个节点。系统100还包括仲裁器，该仲裁器包括检测元件110和禁用元件116。检测元件110 包括设置在波导102的第二端附近的四个检测波长选择性元件111-114，以及禁用元件116 包括在源104与节点NO之间光学耦合到波导102的三个禁用波长选择性元件117-119。仲裁器还包括被电子耦合到检测波长选择性元件111-114和禁用波长选择性元件117-119的电子电路120。如图1的示例中所示，包括四个本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种光学仲裁系统（１００，１１００），包括：具有第一端和第二端的波导（１０２，１１０２）；光学耦合到该波导的第一端且被配置为将至少一个波长的光输入到该波导中的源（１０４，１１０４）；光学耦合到所述波导的许多波长选择性元件（１０６－１０９，１１０６－１１０９），其中，每个波长选择性元件被耦合到节点并能够提取和检测由所述波导携载的光的波长；以及仲裁器（１１０，１１６，１２０，１１１２，１１１６，１１２０），所述仲裁器光学耦合到所述波导的第二端并且在所述源和沿着所述波导最靠近所述源定位的波长选择性元件之间光学耦合到所述波导。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：N·L·宾克特，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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