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题名高性能Benes网络路由求解算法及硬件加速器
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作者
秦梦远
刘宏伟
郝沁汾
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机构
中国科学院计算技术研究所
中国科学院大学
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出处
《计算机工程与应用》
北大核心
2025年第14期163-175,共13页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB4401501)
江苏省重点研发计划(BE2023006-4)。
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文摘
光互连网络使用光交叉开关阵列实现光交换。大规模快速光交叉开关阵列多使用紧凑的Benes网络构建,以避免级联过多开关点导致较高物理链路损耗。但对Benes网络的路由求解将引入数百纳秒至数毫秒的开销,产生交换性能瓶颈。为降低此开销并消除性能瓶颈,提出一种利于高性能硬件实现的Benes网络完全重排求解算法,改进了传统Benes网络求解算法的求解次序,提高了并行度。提出基于该算法的硬件加速器,具有优良的频率特性,FPGA版本加速器固定耗时26ns可完成一次16×16Benes网络重构求解。通过流水线优化,将连续求解吞吐量提升至700MOPs。相比现有同类路由求解算法的FPGA实现,其求解速度提升9.85倍,连续求解吞吐量提升2.8倍。若使用ASIC技术而非FPGA构建加速器芯片,预计可将求解耗时降低至与开关阵列重构耗时相仿的水平,彻底消除性能瓶颈。
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关键词
Benes网络
重排求解算法
并行化
硬件加速器
FPGA
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Keywords
Benes network
permutation algorithm
parallelization
hardware accelerator
FPGA
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分类号
TP302.2
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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