基于FPGA的光互连网络实验平台设计

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1、基王里呈鱼叁煎当亘董圆签塞坠±鱼遮i土论文评阅评阅人2：评阅人3：评阅人4。评阅人5：答辩委委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：⑧论文作者签名：栗咿鸡指导教师签名：答辩日期：2旦!生!≥：]独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标泣利致测的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：秉步鸡签字曰期：矽f忤弓月F学位论文版权

2、使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权像翩并向同家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。，允许论文被套l固和借阅。本人授权迸姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：秉步鸡导师签名：瓣兹签字日期：wf中年3月岁日签字日期：≯。f妒年夕月j’同学位论文作者毕业后去向：国内工作工作单位：普联技术有限公司通汛地址：深圳市南l』』区科技园中区科苑路5号电话：13656719511致谢子在川上日：逝者如斯夫，不舍

3、昼夜。李长吉在他的作品中更感慨到“天若有情天亦老”。时不我待，这是先贤们对流水时光一去不返的共识。事实又岂非如此?七年的光阴弹指已过，转眼又是毕业的季节。三年以前，就在同一片土地，我送别了一群朋友，然后独自留下来开始我在浙大的第二段旅程。如果说在当时，这权算做是一种对杭州对淅大的留恋，三年之后，我有别样的认识。这三年里，比起本科，更多了一份师长的爱护和师兄师姐的关心。借此文完成之机，我想对他们表示感谢。首先，我要感谢我的导师杨建义教授，感谢三年来他对我的指导和爱护。每当我科研遇到困难的时候，杨老师都能够给我一些建设性的意见，对我有十分大的帮助。而杨老师渊博的学识和

4、严谨的工作态度更是令我印象深刻，是我今后学习和工作的标杆。同时，感谢王明华教授、江晓清教授、周强副教授、郝寅雷副教授、李宇波老师、余辉老师这段时间在学术上给予我的指导；感谢张国荣老师、朱月莲老师给我提供的经验与帮助。还要感谢胡挺、张滨、赵昌云和马骧在课题理论和实验上的指导和帮助。感谢实验室的徐超、杨冰、沈奥、裴重阳、石伟丞、金亿昌、杨龙志、魏兵、钟滕慧、李霞、黄毅、魏超、项乐强、李燕、万玉娟在我学习和生活中给我提供了不少的帮助。另外，要感谢王晓雪、曹凌霄和张涵，在我即将毕业之时命运是如此偶然地安排我们相识。感谢我的哥；L(fl，朱桂锋、王文博、杨国辉、姚创沐、徐杨

5、、陈波陪我一起走过这三年。感谢我的父母的养育之恩，这么多年来对我倾尽所有地关怀和付出，以致于华发早生，没有你们做坚强的后盾就没有我今天的成绩。感谢我的姐姐和弟弟，一直都在默默地支持着我。最后感谢评审此文的老师，谢谢你们的辛勤劳动。谨以此文向所有关心和帮助我的人们表示最真诚的谢意!摘要目前，随着不断提高的高性能计算机发展需求，单个片上集成的处理器核数量也在不断提升。这时，高性能的互连就显得特别的重要，而以铜线为基础的传统电互连方式已逐渐不适应片上多核网络的发展。相比于电互连，光互连技术有几近无限的带宽，更低的时延特性，低功耗以及串扰小等特点，因而开始受到各大科研机构

6、的关注。然而，片上光互连网络设计尚处于一个不成熟的阶段，各方面设计相关的EDA工具以及实验平台都不是很完善。本文针对当前片上光互连网络设计资源缺乏的现状，提出了辅助片上光互连网络设计的方案，即基于FPGA的光互连网络实验平台。该平台是作为大型ASIC设计的原型机而提出的，可以减小系统前期开发的周期和成本。本文先是分析了用于底层传输高速通信协议Aurora，之后根据光互连网络的概念和原理，在平台上设计了光互连网络所能用到的通用模块，包括数据发送模块、数据接收检测模块、仲裁模块、路由模块、链路建立模块以及数据观察模块，并对部分模块进行了测试。在已实现的光互连实验平台的

7、基础上，本文用4块FPGA开发板实例化了一个广播式光电混合互连网络，并用平台模块对该网络的性能进行了分析：不仅验证了网络的功能，而且测试了传输中的比特误码率、丢包率和传输时延一一在3Gbps速率下得到了小于10‘12的误码率，而且没有检测到丢包情况。同时，这一平台还能用于光互连系统的网络性能层面仿真，本文通过该平台对不同大小的Mesh结构和Torus结构网络进行了性能分析。关键词：片上光互连；实验平台；FPGA；网络仿真；性能分析IIAbstractNowadays，withtheincreasingdevelopmentofhi曲一performancecomp

8、uters