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维普资讯 一 乙广 第4卷第5期 光学 精密工程 Vo】．4．No．5 1996年lO月 0PTICSAND PRECISION ENGINEERING October．1996 利用光纤 Crossbar互连 网络互连的 二阵列光电混合多处理器系统的研究 王忠祝 刘德森 T ；9弓 (中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710068) ，／、 摘要 研究了光 电混台并行阵列多处理器系统的体系结构及其 中的光纤互连网 络．系统是松散耦台分布式 蜕阵”结构 。光奸互连 网络由Crosser开关网络与光纤互连 收发器构成 ．网络拓扑可以在主机控制下进行动态编程重构．具有网络拓扑结构重构的 多样性 ，充分利用了光互连高速度、太容量 、大规模并行性的电子器件编程的灵活性。 关键词 ：并行处理 多处理器 I光纤互连 网络 收发器 1 引 言 对计算机总的要求是 “实时、高速 ”。大型与超大型实时问题的处理都需要高速、太容量和 并行处理数据与程序的计算机系统，提高计算机系统处理速度是首要任务 。广泛采用 VLSI技 术 ，构造太规模并行处理 (MassivelyParallelProcessing，MPP)阵列机是迎接重大挑战、实现 1TFLOPS超级计算机的主要途径 ]。多维并行计算机都需要高性能的互连网络，因此互连网 络是一关键技术。随着处理系统的高度并行化、信息容量的增大、应用领域的扩大和高速处理 器的出现与采用，对互连同络的要求也越来越高 。无论是采用共享存贮器结构，还是分布存贮 器结构，计算机系统都需要整体性与动态性好的高性能的互连网络0 J。电子电路固有的局限 性Es-~]使其不能满足复杂互连的要求，限制了速度与体系结构的灵活性 ，从而使 VLSI和并行 处理的潜力不能得 以充分发挥 。光互连 由于具有高密度并行性 、太容量和抗 电磁干扰能力强的 优越性而被认为是解决互连通信 “瓶颈”(bottleneck)最有希望与最具革新意义的方法 ，为并行 处理、光计算、光子交换和神经网络等系统提供优 良的互连网络，并将逐步地取代部分电互连。 遗憾的是 目前全光型的计算机体系结构 尚未形成，光互连的研究也处于模拟阶段。在此情况 下，为探索光计算的道路而提出的 “光 电混合计算”模式就成为利用光互连高度并行性、大容量 以及电子计算灵活性的一个重要方案。自八十年代光电混合模式提出以来 ，并行处理中采用光 互连网络一直是人们感兴趣的热门课题 。本文研究光 电混合并行多处理器系统的体系结构及 其中的光纤互连网络。 收穑 日期 I1996年8月1日 维普资讯 5期 王忠祝等； 利用光纤Cro~ r互连 同络互连 的二阵列光电混台多处理器系统的研究 8l 2 光电混合并行阵列多处理器系统的体系结构 “。] 光 电混合并行计算机 由两个多处 理器阵列与双 向编程重构互连网络、 - 管理主机、共享外存贮器及显示输出 设备组成 ，如图 l示。系统构成 的特征 可归为 ；(1)有 多个功能相 同的 PEs (Processingelement)，每个 PE功能相 对较弱 ，故是一种 “蚁阵”结掏 ；(2)所 有处理器 以互连 网络为纽带与共享存 贮器 ，控制单元、输入输 出通道和外 围 设备相互连接 ，分布处理器 之间松散 图l 光 电混台并行处理器阵列系统结构示意 图 耦台；(3)整个处理系统由一个统一的 Fig．IArchitectureoftheoptoe]