迈向21世纪的光互连和光计算机

为了适应２１世纪高度信息化社会的需要，解决目前电子系统中电互连和信息处理技术带来的局限，光互连与光计算已成为跨世纪引人注目的话题，文中介绍光互连的特点，功能．形式，以及在光计算机和光神经网络中的作用。     

光互连与面发射激光二极管

为克服光通信、电子计算技术等的速度限制,采用光互连是一种有效途径。光互连也是光计算机的基本技术。文中对光互连技术进行了分析,并介绍了一种有利于光互连的最理想光源——面发射激光二极管。     

自由空间光互连系统的结构和设计分析

光互连技术是光通信网络的基础。文章结合现代微电子系统中所采用的自由空间光互连技术,进行较全面的光互连结构和设计分析     

多核之间光互连技术的研究

随着集成电路技术的发展,单个芯片上核的数目不断增加,多核将成为芯片体系架构的未来发展趋势。核间的互连成为芯片设计中的一个关键技术。传统的片上电互连在带宽、时延、能耗和可靠性等方面都面临挑战,光互连可以很好地解决这些问题。本文对现有片上光互连的集成光电子器件发展进行了综述,在此基础上研究了一个典型的多核光互连系统,对网络结构、节点组成和通信过程等逐一进行了分析。结果表明,光互连是未来多核系统的有效互连方式。     

Mesh光互连网络集成模块研究

本文研究了一种新型的自由空间光互连Mesh网络集成模块。对Mesh光互连系统结构进行了设计,着重对系统模块中的光收发透镜阵列进行了光学设计,对两种不同设计方案进行了比较。结果表明,直接由透镜中心斜入射法能更好地满足Mesh互连网络的要求。     

自由空间光互连洗牌型神经网络模型

首先介绍一种洗牌型自由空间光互连多层全互连神经网络模型。该模型的高神经元／权重比可以极大地压缩神经网络的互连权矩阵IWM（interconnectweightmatrix）。对于具有N2个神经元的单层二维全互连神经网络的IWM为N2×N2,而洗牌型全互连神经网络的IWM仅为4N2log2N。另外,洗牌型全互连神经网络整齐、简单的结构方便了网络的综合,特别是网络隐单元的综合,并且十分适合于神经网络的光学实现。然后描述了采用数字光技术实现光互连的洗牌型神经网络的系统模型、关键芯片结构以及关键技术。本文提出的模型和方法使实现与人脑神经网络规模（104量级）相当的实用化自适应光电子全互连神经网络成为可能。     

电互连和光互连

论述了电互连和光互连的优缺点。从现在工艺水平来看,光互连技术比较可行的应用是解决计算机之间以及内部芯片的互连,以及解决光互连器件与硅集成电路工艺相容性问题。     

计算机光互连中的光电子技术

阐述了近年所从事的计算机光互连研究：并行机内点到点的光互连系统解决了光互连的可行性问题。用于计算机集群（Cluster）系统计算机总线间的并行互连网络。正在研究波长寻址光互连以解决互连网络的交换延迟问题。     

基于数字交叉开关的波分复用光互连网络设计

设计了一种双层波分复用(WDM)光互连网络。上层为采用WDM和硬件路由技术的光纤环网,下层为采用8通道10Gbit／s数字交叉开关设计的星型网络。根据互连带宽要求,分别设计了两种支持1．056Git/s和4．224Gbit／s PCI总线全带宽的光网络接口卡(ONIC)。利用现场可编程门阵列(FPGA)在光互连网络中实现了数据包的硬件路由以及数字交叉开关的动态配置。随着网络规模扩展,每增加1个子网,子网间最大通信延迟增量仅为1．5μs。     

片内光通信技术综述

在纳米工艺水平下,传统的铜线互连已经很难满足集成电路芯片在延迟、带宽、功耗等方面的要求,片内通信问题已经成为集成电路设计的瓶径.文中根据片内光器件集成技术的最新进展,介绍了采用片内光互连代替电互连的最新技术及其性能方面的优势.文中重点总结了片内光互连的三种典型应用.首先,介绍了片内光时钟分布网络;其次,从应用的角度分析了光电总线结构相对于单纯电总线在性能上的提升;最后,介绍了一种新的片上光网络,它集成了片内电的包交换控制网络和宽带电路交换光网络.仿真和实验结果表明,光互连能够为高集成度纳米级芯片提供高带宽、低延迟,小功耗的片内通信服务.     

基于交叉开关结构的片上光互连网络研究

最近一些研究小组提出光片上网络以解决现有电片上网络无法满足未来片上系统(SoC)高带宽、高能效要求的问题。光交叉开关作为光互连中必不可少的一部分,既可以用于光路由器的设计中,又可以用来构建一个全互连的网络。文章综述了交叉开关的发展,并对现阶段提出的光交叉开关结构在能耗与通信过程方面进行了分析、对比。最后结合实例研究了光交叉开关在光片上网络中的应用,结果表明光交叉开关在光互连中具有很好的应用前景。     

利用全息图的光互连

近年来,为了克服大规模并行处理系统中的电布线的极限,而提出用光作信息介质实现处理器间相互连接的自由空间传输型光互连.因其通用可重新组成互连.并朝着高次运算处理的方向发展,故特别引人注目.本文介绍日本石川正俊、石田隆行研究小组的研究工作.2.光互连在并行处理系统中的应用     

基于光纤光栅的光交叉互连

提出了一种新颖的光交叉互连，并分析了其特性。这种光交叉互连采用光纤光栅作为上下路滤波器，并通过调谐光栅来实现交换。通过分析给出了信道带宽、间隔和调谐频移等特性及对光纤光栅的要求。     

光互连技术及其在计算机中的应用

自１９８４年国际著名的光学专家Ｊ．Ｗ．Ｇｏｏｄｍａｎ提出在ＶＬＳＩ系统中采用光互连技术以来,光互连技术已经取得很大进展,并开始代替电互连对计算机性能的提高产生影响。光互连技术已被广泛地接受为改善通信瓶颈的一种有效方法,并正在大步地走向实用。随着微光学技术、光学材料、光电子器件技术和多芯片集成技术的发展,高密度两维光互连已成为现实,这为电子计算机发展新结构开辟了新的道路。 光互连的特性 光波的属性 互连是指短距离上的信号传递,在计算机中目前的互连方式主要是印制电路板上的微带和导线。与电互连的电流信号…     

并行计算机系统的光WDM互连链路

光波分复用 (WDM)互连接是并行计算机系统克服“电子瓶颈”的可行方案 ,光纤传输的特性可使大容量、低时延、低误码率传输的并行计算机互连成为现实。探讨了并行计算机光WDM互连的一种结构 ,分析研究了其中的关键技术 ,并设计了一个实验系统。分析和实验表明采用光WDM互连可以实现超大容量的并行计算机系统     

用于计算机光互连的集成化发送器和接收器

从对计算机光互连的实用要求出发，实现了用集成化的发送器和接收器经光纤连接器组成收发对后，能很好地在４×４多处理机系统内用光互连代替电互连。着重探讨了发送器和接收器的结构、设计，以及工艺改进途径，对互连器件的配套选择、性能测试作了一定工作，使之能方便使用。     

在PCB中集成光数据流的制造

介绍了在PCB中采用埋入光互连波导形成集成光数据流的技术。     

光学互连与光电子多芯片组件

高性能的电子系统中，其内部互连网络所产生的影响对系统性能的作用表现得尤为明显。随着系统集成朝着更大规模的方向发展，电子系统内部电路的互连延迟已经成为限制其发展的主要障碍之一。光互连技术以其独特的传输性质对克服电互连产生的问题有较好的针对性。本文介绍了几种光学互连方式以及采用光互连方式的光电子多芯片组件。     

一种新型的I/O光纤阵列接口制作方法

提出了一种刻矩形槽穿插法研制光纤阵列接口,对设计参数进行了理论分析,并运用此法研制了多种规格光纤阵列接口器件,对其中1×12多模光纤阵列接口器件进行测试,结果表明该方法具有精度高,耦合均匀性好,制作方法简单,重复性好的优点,成功应用于光互连网络模块I/O接口模块。     

光电互连网络

超级计算机作为第三科研方法，得到了广泛的应用。本文通过对集成电路．光技术和MPP互连网络技术发展的分析，提出以光互连与电互连结合的三层互连网络实现MPP机互连，并对光互连网终实现作详细地描述。