HERMES：一种用于可扩展众核系统的基于层次广播的硅光互连
硬件体系结构
2014-01-21 v1
摘要
得益于硅光器件与制造技术的最新进展，光互连网络有望解决众核系统中的片上与片外通信瓶颈。尽管已有若干设计展现出优于电互连方案的能效与性能，但这些网络无法扩展至未来所需的数千核规模。本文提出 Hermes，一种由优化的广播子网络与电路交换子网络构成的混合网络，前者用于实现高能效、低延迟的全局协调，后者用于实现高吞吐量数据传输。该网络可扩展应用于千核芯片系统。在物理层，设计了基于 SOI 的绝热耦合器，以提供低损耗、紧凑的光功率分束。基于该绝热耦合器，设计了一种基于 2-ary folded butterfly 的拓扑，可在千核布局中以最少的交叉实现线性功率分配。为提升网络敏捷性并实现光带宽的高效利用，引入了流控制与路由机制，以动态分配带宽并保障网络资源的公平使用。在系统层，设计了基于布隆过滤器的通信局部性过滤机制，以减少全局流量。此外，利用一种新颖的基于贪心策略的数据与工作负载迁移，提高 NUCA（非一致缓存访问）架构中的通信局部性。一阶解析评估结果表明，Hermes 至少可扩展至 1024 个核，且相较于以往的硅光设计，在性能与功耗节省方面均有显著提升。
引用
@article{arxiv.1401.4629,
title = {HERMES: A Hierarchical Broadcast-Based Silicon Photonic Interconnect for Scalable Many-Core Systems},
author = {Moustafa Mohamed and Zheng Li and Xi Chen and Alan Mickelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.4629},
year = {2014}
}
备注
10 pages