基于光互连的并行访问存储系统

摘要

本发明公开了一种基于光互连的并行访问存储系统，主要解决现有电总线存储系统访问带宽低，访问延时大，面积开销大，板级电路数据速率低的问题。其包括光传输层(101)和存储层(103)，光传输层上设有光发射器，光接收器，U形波导，宽带微环，光接收器和光发射器位于光传输层中部位置，分两排排列，U形波导环绕参考位置排列放置；存储层的每层均放置有存储单元(104)，存储单元呈现网格分布排列，同一rank中的存储单元垂直分布于不同存储层上。本发明提高了存储系统的并行访问性能，增加了数据访问带宽和数据速率，降低了访问时延，减少了存储系统在电路板上的面积开销，可用于处理器核与存储系统之间光通信。

主权项

一种基于光互连的并行访问存储系统，采用三维分层结构，它包括光传输层和存储层，光传输层位于顶层，顶层以下其余层为存储层，其特征在于：所述光传输层，用于完成存储层与系统外部的处理器核之间的光通信，该光传输层上设有N个光发射器，N个光接收器，N条U形波导，N²个宽带发射微环，N²个宽带接收微环，这些光接收器和光发射器位于光传输层的中部位置，且分两排排列，每一排中的光接收器与光发射器交替放置，N条U形波导环绕光发射器与光接收器由中心向四周排列放置；每个光发射器由一个发射控制器，M个窄带发射微环和一段90°弯折发射波导构成；该发射控制器用于为存储层发送来的电数据信息和电确认信息进行波长分配，该M个窄带发射微环用于将电信息转换为M个特定波长的光信息，该90°弯折发射波导用于将光发射器窄带微环发送的光信息传输至U形波导上的宽带发射微环，其一条边上横排放置M个窄带发射微环，另一条边与N条U形波导垂直相交；第i个rank光发射器的90°弯折发射波导与第k条U形波导的交叉点为t_ik，第1,2,…,N个rank光发射器90°弯折发射波导与U形波导交叉点构成发射交叉点矩阵T_N×N，1≤i,k≤N，i，k为正整数；每个光接收器由一个接收控制器，M个窄带接收微环和一段90°弯折接收波导构成；该接收控制器用于控制读写请求信息有序访问存储层，该M个窄带接收微环用于将M个波长的光信息转化为电信息，该90°弯折接收波导的一条边上横排放置M个窄带接收微环，另一条边与N条U形波导垂直相交，用于将光波导上的读写访问信息从宽带接收微环传输至光接收器的窄带接收微环；第i个rank光接收器的90°弯折接收波导与第k条U形波导的交叉点为r_ik，第1,2,…,N个rank中90°弯折接收波导与U形波导交叉点构成接收交叉点矩阵R_N×N，1≤i,k≤N，i，k为正整数；所述存储层，放置有存储单元，工作于锁步模式的一组存储单元的集合称为rank，同一rank中的存储单元垂直分布于不同存储层上，所有存储层上共有N个rank，在存储层的每层上，N个存储单元均匀放置，呈现网格分布排列，其中N等于2ⁿ，n为非负整数，0≤n≤log₂M，M取正整数，M为一根波导上可以传输的最大波长数。