可重构阵列处理器光电混合互连原型系统实现

高效视频编码(HEVC)标准在提升编码性能的同时,对系统带宽提出了更高的要求。传统电互连方式存在带宽小和时延大的问题,而光互连的高带宽和低功耗为片上资源数据通信提出了新的解决方案。然而由于工艺水平的限制,集成光器件无法在现场可编程门阵列(FPGA)芯片内部实现。采用片外光器件模拟片上光互连系统可以达到原型验证的目的。文章基于BEE4开发平台在单片上采用电互连方式进行数据通信,在Xilinx V6系列芯片间通过接入4通道小型可插拔+(QSFP+)光模块搭建光通信链路,构建光通信网络,实现了光电混合互连网络原型系统。以分辨率176×144的标准测试序列akiyoqcif176×144.yuv为例进行测试,实验结果表明,以光链路替代片间电通信能够正确实现,且板间传输时间仅为电互连的一半,综合频率为51.327 MHz。

自适应光电混合互连分流结构建模与性能分析

针对片上光电混合互连网络(hybrid optoelectronic network-on-chip,HONoC)拥塞控制与自适应能力差、无法实现光电联合仿真等问题,提出一种适用于可重构阵列处理器的自适应光电混合互连分流结构,在此结构上设计了自适应分流路由算法与一种低损耗无阻塞的5端口光路由器,并搭建了基于System verilog与Verilog的光电混合互连功能仿真与性能统计模型。实验结果表明,在边缘节点阻塞的情况下所设计的路由算法避免拥塞能力平均提升了17.5%,光路由器所需交叉波导与微环谐振器数量大幅减少,平均光路由器级插入损耗仅为0.522 dB,所设计的光电混合互连性能统计模型具有支持设计拓扑、结构和路由策略等功能,并且可以对资源使用、功耗开销、插入损耗等性能进行统计分析。

16-Channel 0.35μm CMOS/VCSEL Transmission Modules

The vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) arrays and VCSEL-based optical transmission modules are investigated.It includes the VCSEL's spectral characteristic,modulation characteristic,high frequency characteristic,and compatibility with microelectronic circuit.The module consists of 1×16 VCSEL array and 16-channel lasers driver with 0.35μm CMOS circuit by hybrid integration.During the test process,the module operates well at more than 2GHz in -3dB frequency bandwidth.