存储墙问题的思考PPT通用课件

1、存储墙问题的思考存储墙问题的思考杨学军杨学军HPCC 09主要内容主要内容 存储墙存储墙提升计算速度的第一难题提升计算速度的第一难题 结构与优化结构与优化缓解缓解“存储墙存储墙”的对策的对策 使能技术使能技术解决解决“存储墙存储墙”可能的出路可能的出路HPCC 09存储墙仍然是提升计算速度的第一难题1. Insufficient memory bandwidth2. Ignore performance features3. Ignore Littles Law4. Hide faults in low level5. Over synchronization globally6. Over

2、synchronize communication7. Choose bad algorithms8. Dont rethink algorithms9. Choose “hard” applications10.Use overly-general processors Kathy Yelick (UC Berkeley)ISCA 09 Keynote:Ten Ways to Waste a Parallel ComputerHPCC 09存储墙问题 处理器单个引脚的信号传输速度受限处理器单个引脚的信号传输速度受限 处理器的引脚数受限处理器的引脚数受限IBM Zurich Research

3、Laboratory 2009HPCC 09 在结点内部：存储器读写速度远远低于在结点内部：存储器读写速度远远低于CPU处理速度，处理速度，90ns VS 0.3ns 在结点之间：处理器之间的通信速度远远在结点之间：处理器之间的通信速度远远低于本地存储访问速度，低于本地存储访问速度，2000ns VS 90ns并行计算效率下降，目前大规模并行计算机并行计算效率下降，目前大规模并行计算机在实际应用中的并行效率在在实际应用中的并行效率在5%左右左右HPCC 09存储墙问题之存储墙问题之可能的解决途径可能的解决途径体系结构技术的发展体系结构技术的发展使能技术使能技术的的发展发展HPCC 09主要内容

4、主要内容 存储墙存储墙提升计算速度的第一难题提升计算速度的第一难题 结构与优化结构与优化缓解缓解“存储墙存储墙”的对策的对策 使能技术使能技术解决解决“存储墙存储墙”可能的出路可能的出路HPCC 09Multicore puts us on the wrong side of the memory wall. Will CMP ultimately be asphyxiated by the memory wall?（多核将我们放在了存储墙问题的错误一面。多多核将我们放在了存储墙问题的错误一面。多核处理器最终是否会因为存储墙问题窒息而死？核处理器最终是否会因为存储墙问题窒息而死？） Thoma

5、s SterlingHPCC 09 集中式集中式Cache 纯硬件管理，难以实现大容量纯硬件管理，难以实现大容量 AMD Opteron当前主要的片上末级层次存储器 分布式分布式Cache (Non-Uniform Cache Architecture) 需要软硬件配合管理，管理复杂需要软硬件配合管理，管理复杂 Texas大学大学Austin分校分校 TRIPS 便笺存储器便笺存储器 (Scratch-Pad Memory) 纯软件管理，管理复杂，开销大纯软件管理，管理复杂，开销大 IBM Cyclops64 流寄存器文件流寄存器文件 纯软件管理，随机访问困难纯软件管理，随机访问困难 NUDT

6、 FT64HPCC 09冯诺依曼计算机的固有瓶颈CPUStoretubeVon Neumann bottleneck 数据在存储器中编址数据在存储器中编址存储，使得数据访问不得存储，使得数据访问不得不在不在tube中传送数据地址中传送数据地址等等“无用无用”信息。信息。 John Backus 1977 ACM Turing Award Lecture冯冯 诺依曼计算机简单模型诺依曼计算机简单模型HPCC 09我们归纳了数据访问的六种特性依赖性依赖性重用性重用性相似性相似性亲和性亲和性一致性一致性生存性生存性HPCC 09这六种数据访问特性并不独立，而是相互关联、相这六种数据访问特性并不独立，

7、而是相互关联、相辅相成的，它们从不同侧面反映了数据访问的辅相成的，它们从不同侧面反映了数据访问的特征特征时间时间空间空间地址地址值值时间时间空间空间值值地址地址时间时间空间空间地址地址值值HPCC 09依赖性 描述了包含写访问的数据单元访问之描述了包含写访问的数据单元访问之间的相对顺序关系，约束了程序执行的正确性间的相对顺序关系，约束了程序执行的正确性a = = a流依赖流依赖 = aa =反依赖反依赖a = a =输出依赖输出依赖如果程序某条执行路径上的两个语句访问了相同的数据单元，如果程序某条执行路径上的两个语句访问了相同的数据单元，并且至少有一个语句是对这个单元的写操作，那么这两个语并且

8、至少有一个语句是对这个单元的写操作，那么这两个语句之间存在数据依赖。数据依赖的约束保证了数据按正确的句之间存在数据依赖。数据依赖的约束保证了数据按正确的顺序生产和消费，保证程序变换不改变用计算结果表示的程顺序生产和消费，保证程序变换不改变用计算结果表示的程序含义序含义读读依赖读读依赖= a = aHPCC 09依赖性的分析 依赖性的表示依赖性的表示 Wolfe等提出了利用距离向量和方向向量来刻等提出了利用距离向量和方向向量来刻划循环嵌套迭代空间中依赖的方法划循环嵌套迭代空间中依赖的方法 从循环嵌套迭代从循环嵌套迭代i中语句中语句S1到迭代到迭代j中语句中语句S2有依赖有依赖 距离向量：距离向量

9、：d(i,j)k=jk-ik 方向向量：方向向量： “0D(i,j)k= “=”,如果如果d(i,j)k=0 “”,如果如果d(i,j)k0 数据依赖图也是常用的依赖分析和优化的表示数据依赖图也是常用的依赖分析和优化的表示形式形式HPCC 09依赖性的分析 依赖测试依赖测试 根据数组下标判断循环中对数组的两次引用之间根据数组下标判断循环中对数组的两次引用之间是否存在依赖是否存在依赖 单下标测试单下标测试 ZIV测试、测试、SIV 测试和测试和MIV 测试测试 耦合下标测试耦合下标测试 基于依赖的程序变换基于依赖的程序变换 循环变换循环变换 循环倾斜循环倾斜 并行化并行化 HPCC 09依赖性的

10、优化举例 在依赖性指导的循环变换理论下，利用计在依赖性指导的循环变换理论下，利用计算重组，可以大幅降低算重组，可以大幅降低Cache的失效率的失效率 Chen Ding and Maksim Orlovich The Potential of Computation Regrouping for Improving Locality HPCC 09重用性 描述了对同一个数据单元或相邻数据描述了对同一个数据单元或相邻数据单元集合的多次访问之间的关系，是数据访单元集合的多次访问之间的关系，是数据访问在存储层次中表现出局部性的前提问在存储层次中表现出局部性的前提aaa访存序列访存序列abab访存序列

11、访存序列时间重用性时间重用性空间重用性空间重用性如果两次数据访问的是同一个数据单元或相邻的数据单元集如果两次数据访问的是同一个数据单元或相邻的数据单元集合，那么这两次数据访问具有重用性。重用性是程序中数据合，那么这两次数据访问具有重用性。重用性是程序中数据访问的固有属性之一，而局部性是重用性在程序运行时在某访问的固有属性之一，而局部性是重用性在程序运行时在某一级存储层次中的具体体现一级存储层次中的具体体现HPCC 09重用性的分析 Wolf等提出了基于矩阵的数据重用模型等提出了基于矩阵的数据重用模型 针对循环中的一致生成访问给出了重用性的针对循环中的一致生成访问给出了重用性的分类和求解方法分类

12、和求解方法 区分了重用性和局部性的不同区分了重用性和局部性的不同 重用性是程序中数据访问的固有属性之一，而局重用性是程序中数据访问的固有属性之一，而局部性是重用性在程序运行时在某一级存储层次中部性是重用性在程序运行时在某一级存储层次中的具体体现的具体体现for (i1=0; i1N1; i1+) for (i2=0; i2N2; i2+) A2i1i1+1 2010H0Hr 自时间重用的条件自时间重用的条件0ker1Hspan 访问矩阵访问矩阵自时间重用向量空间自时间重用向量空间HPCC 09重用性的分析 我们将重用性模型扩展至了并行程序我们将重用性模型扩展至了并行程序 证明了证明了OpenM

13、P程序在程序在Static，chunk1调度调度模式下块边界定理模式下块边界定理 证明了证明了OpenMP程序在程序在Static，chunk=1调度调度模式下线程内重用与线程间重用的互斥性模式下线程内重用与线程间重用的互斥性 通过定义循环并行化矩阵，我们导出了各种类通过定义循环并行化矩阵，我们导出了各种类别并行数据重用的求解方法别并行数据重用的求解方法 针对并行程序的特点，我们增加了重用的一维针对并行程序的特点，我们增加了重用的一维分类分类自自/ /组组时间时间/ /空间空间自自/ /组组时间时间/ /空间空间执行体内执行体内/ /执行体间执行体间#pragma omp parallel f

14、orfor (i1=0; i1N1; i1+) for (i2=0; i2N2; i2+) A2i1i1+1 1000LPM 0LPM r 迭代内重用的条件迭代内重用的条件0ker1LPMspan 循环并行化矩阵循环并行化矩阵迭代内向量空间迭代内向量空间HPCC 09重用性的优化举例 根据重用性指导循环根据重用性指导循环Tiling，优化，优化Cache 单机性能提高约单机性能提高约20% 性能随处理器的增加接近线性性能随处理器的增加接近线性 Michael E. Wolf and Monica S. LamA Data Locality Optimizing AlgorithmHPCC 09

15、相似性 描述了程序的多个执行体中对应的多个数据描述了程序的多个执行体中对应的多个数据单元内容之间的关系，用于优化多个执行体对存储单元内容之间的关系，用于优化多个执行体对存储器的占用量器的占用量MPI程序程序MPI_Init();a = 1;进程进程0a = 1;进程进程1a = 1;相似性相似性当同一个程序派生多个执行体时，如果这些执行体内和程序当同一个程序派生多个执行体时，如果这些执行体内和程序中某个变量对应的多个数据单元在同一段代码的执行过程中中某个变量对应的多个数据单元在同一段代码的执行过程中拥有相同的值，那么对这些数据单元的访问具有相似性。相拥有相同的值，那么对这些数据单元的访问具有相

16、似性。相似的数据单元只是在访问时具有相同的值，而属于不同的存似的数据单元只是在访问时具有相同的值，而属于不同的存储地址储地址HPCC 09相似性的分析 我们研究了与我们研究了与“相似相似”互补的另一个概念互补的另一个概念“差异差异” 建立了程序中的差异传播模型建立了程序中的差异传播模型 根据差异在程序中的传播类型对其进行了根据差异在程序中的传播类型对其进行了分类分类差异的分类差异的分类原生差异原生差异继生差异继生差异数据流生差异数据流生差异控制流生差异控制流生差异HPCC 09相似性的分析 通过前向数据流分析的方法研究了数据流通过前向数据流分析的方法研究了数据流生差异的求解方法生差异的求解方法

17、 通过后向数据流分析的方法研究了控制流通过后向数据流分析的方法研究了控制流生差异的求解方法生差异的求解方法 基于加权依赖图研究了数组元素间的差异基于加权依赖图研究了数组元素间的差异传播规律传播规律HPCC 09相似性的优化举例 共享具有相似性的数据，缓解共享共享具有相似性的数据，缓解共享Cache和共享主存中的数据保存量和共享主存中的数据保存量 优化共享优化共享Cache时，加速比达到时，加速比达到1.2775 优化共享主存时，加速比达到优化共享主存时，加速比达到4.2126HPCC 09亲和性 描述了数据单元在多个处理器中访问频度之描述了数据单元在多个处理器中访问频度之间的关系，决定了数据分

18、布对处理器访问性能的影响间的关系，决定了数据分布对处理器访问性能的影响CPU 0CPU 1abaabbbaa对对CPU 0的亲和性更强的亲和性更强b对对CPU 1的亲和性更强的亲和性更强给定多个处理器，一个数据单元被某个处理器访问得越频繁，给定多个处理器，一个数据单元被某个处理器访问得越频繁，该数据对这个处理器的亲和性就越强。在分布存储结构中，该数据对这个处理器的亲和性就越强。在分布存储结构中，这个数据单元越靠近这个处理器，系统对这个数据单元的访这个数据单元越靠近这个处理器，系统对这个数据单元的访问开销就越小。同时，当某个数据单元对多个处理器都表现问开销就越小。同时，当某个数据单元对多个处理器

19、都表现出较强的亲和性时，就容易发生数据在处理器间的抖动问题出较强的亲和性时，就容易发生数据在处理器间的抖动问题HPCC 09亲和性的分析 我们定量分析了数据访问的亲和性我们定量分析了数据访问的亲和性 从单个处理器访问数据的角度定义了纵直亲和度从单个处理器访问数据的角度定义了纵直亲和度 从多个处理器竞争访问数据的角度了水平亲和度从多个处理器竞争访问数据的角度了水平亲和度HPCC 09亲和性的分析 纵直亲和度的计算纵直亲和度的计算 证明了数组访问纵直亲和度与访问元素个数之证明了数组访问纵直亲和度与访问元素个数之间的关系间的关系 通过极大迭代点法子空间集合导出了纵直亲和通过极大迭代点法子空间集合导出

20、了纵直亲和度的计算度的计算 水平亲和度的计算水平亲和度的计算 证明了水平亲和度等于两两处理器的数据访问证明了水平亲和度等于两两处理器的数据访问次数的乘积之和，揭示了水平亲和度的本质次数的乘积之和，揭示了水平亲和度的本质 证明了水平亲和度和纵直亲和度的定量关系证明了水平亲和度和纵直亲和度的定量关系HPCC 09亲和性的优化举例 我们面向亲和性问题优化分布我们面向亲和性问题优化分布Cache中的中的数据分布数据分布 系统性能平均增长系统性能平均增长6.24%HPCC 09一致性 描述了数据的单个或多个副本访问的数据内容描述了数据的单个或多个副本访问的数据内容之间的关系，影响着程序执行的正确性之间的

21、关系，影响着程序执行的正确性CPU 0CPU 1CacheCache主存主存a一致性一致性aa如果系统中对数据单个或多个副本的多次访问的值与程序的如果系统中对数据单个或多个副本的多次访问的值与程序的行为不一致，那么它们就违反了数据访问的一致性。行为不一致，那么它们就违反了数据访问的一致性。Cache 一致性和存储一致性是系统设计的重要方面，对软件的编程一致性和存储一致性是系统设计的重要方面，对软件的编程正确性和硬件的运行效率都有着重要的影响正确性和硬件的运行效率都有着重要的影响HPCC 09一致性的分析 Cache一致性一致性决定了读操作返回什么值，决定了读操作返回什么值，使多个处理器看到的数

22、据是一致的使多个处理器看到的数据是一致的 最早的最早的Cache一致性协议是目录协议，一致性协议是目录协议，IBM 3081 Goodman 等最早描述了基于侦听协议的等最早描述了基于侦听协议的Cache Agarwal 等提出了分布目录的思想，用于构建可扩等提出了分布目录的思想，用于构建可扩展的展的Cache 一致性协议一致性协议HPCC 09一致性的分析 Dubois 等提出了弱一致性模型的思想等提出了弱一致性模型的思想 Gharachorloo 等提出了第一个释放一致性模等提出了第一个释放一致性模型型 为了提高性能，两种模型都放松了对为了提高性能，两种模型都放松了对RW 和和RR顺序的要

23、求顺序的要求 存储一致性存储一致性决定写操作的数什么时候决定写操作的数什么时候能够被读返回，使得多个处理器什么时候能够被读返回，使得多个处理器什么时候看到的数据是一致的看到的数据是一致的 Lamport 第一次介绍了顺序一致性模型第一次介绍了顺序一致性模型 严格保持严格保持RW, RR, WR, WW四种顺序四种顺序HPCC 09一致性的分析 首届全国百篇优秀博士论文获得者胡伟武首届全国百篇优秀博士论文获得者胡伟武关于存储一致性的研究关于存储一致性的研究利用集合论中序关系的一些基本概念和结果，利用集合论中序关系的一些基本概念和结果，研究了有关顺序一致共享存储系统中的乱序执研究了有关顺序一致共享

24、存储系统中的乱序执行技术的基本理论行技术的基本理论 给出了共享存储系统中判断一个执行正确与否的充给出了共享存储系统中判断一个执行正确与否的充要条件要条件 给出了在共享存储系统中保证一个执行正确的访存给出了在共享存储系统中保证一个执行正确的访存次序条件次序条件 在执行正确性模型的基础上，提出了一种乱序执行在执行正确性模型的基础上，提出了一种乱序执行的方案的方案HPCC 09一致性的优化举例 胡伟武的研究中，在顺序一致共享存储系统中胡伟武的研究中，在顺序一致共享存储系统中使用乱序执行技术，系统效能提高使用乱序执行技术，系统效能提高50%左右左右 胡伟武、夏培肃胡伟武、夏培肃顺序一致共享存储系统中的

25、顺序一致共享存储系统中的乱序执行技术乱序执行技术模拟实现模拟实现HPCC 09生存性 描述了多个数据访问的活跃程度之间的关系，描述了多个数据访问的活跃程度之间的关系，是资源分配类问题求解的重要约束是资源分配类问题求解的重要约束a =b = = a = ba = = a b = = ba与与b的活跃的活跃周期相交周期相交a与与b的活跃的活跃周期不相交周期不相交如果多个数据的生命周期重叠，那么它们在程序运行过程中如果多个数据的生命周期重叠，那么它们在程序运行过程中同时活跃，表现出对某些资源占用的互斥性。因此，生存性同时活跃，表现出对某些资源占用的互斥性。因此，生存性是很多资源分配类问题的重要约束，

26、如寄存器分配等是很多资源分配类问题的重要约束，如寄存器分配等HPCC 09生存性的描述 相干图（相干图（Interference Graph) 每个结点表示一个数据的生存期每个结点表示一个数据的生存期 结点的权值表示对应数据对象的大小结点的权值表示对应数据对象的大小 如果两个生存期可能同时存活如果两个生存期可能同时存活( (相干相干) )，用一条边，用一条边相连相连 运用运用 标量寄存器分配：对应到对相干图的图着色问题标量寄存器分配：对应到对相干图的图着色问题 聚合数据对象聚合数据对象( (数组，流数组，流) )存储分配：对应到对相存储分配：对应到对相干图的区间着色干图的区间着色问题问题HPC

27、C 09生存性的分析 我们研究了面向嵌入式应用的便笺存储器分配问题我们研究了面向嵌入式应用的便笺存储器分配问题 大部分嵌入式应用的相干图满足包含相干性大部分嵌入式应用的相干图满足包含相干性 我们首次证明了满足包含相干性的相干图为置换图我们首次证明了满足包含相干性的相干图为置换图(Permutation Graph) 首次提出了一个线性时间复杂性的，基于置换图着色的首次提出了一个线性时间复杂性的，基于置换图着色的便笺存储器分配算法便笺存储器分配算法 该算法在大部分嵌入式应用相干图上能取得最优，相对该算法在大部分嵌入式应用相干图上能取得最优，相对国际最新的基于超完美图国际最新的基于超完美图(Sup

28、erperfect Graph)的算法，的算法，复杂性更低，性能更好复杂性更低，性能更好HPCC 09生存性的分析 我们研究了面向流应用的流寄存器文件分配问题我们研究了面向流应用的流寄存器文件分配问题 首次提出了一个基于存储器着色的流寄存器文件分配框架首次提出了一个基于存储器着色的流寄存器文件分配框架 巧妙地将开发复用和并行整合到对相干图的操作中巧妙地将开发复用和并行整合到对相干图的操作中 首次证明了绝大部分流应用的相干图为可比图首次证明了绝大部分流应用的相干图为可比图(comparability graph)，或可以降解为多个可比子图，或可以降解为多个可比子图 首次将流寄存器文件分配问题建模

29、为最佳有向路径寻找问首次将流寄存器文件分配问题建模为最佳有向路径寻找问题，提出了一个最优或近似最优的流寄存器文件分配算法题，提出了一个最优或近似最优的流寄存器文件分配算法 该算法相对国际上普遍采用的基于该算法相对国际上普遍采用的基于Bin-Packing的的First-Fit算法，具有更好的性能算法，具有更好的性能HPCC 09生存性的优化举例 我们算法的效果我们算法的效果 能能在除在除QMR外的所有已有实际流应用相干图上外的所有已有实际流应用相干图上取得最优流寄存器文件分配取得最优流寄存器文件分配(用用C表示表示) 在在QMR上，能取得近似最优分配上，能取得近似最优分配(用用F表示表示)HP

30、CC 09生存性的优化举例 在随机产生的在随机产生的1200个满足流应用特性的相干图中，个满足流应用特性的相干图中，我们的算法在我们的算法在98%以上的图中能取得最优，以上的图中能取得最优，而而First-Fit只在约只在约25%的图中能取得最优的图中能取得最优HPCC 09综合考虑六种数据访问特性传统传统优化技术优化技术往往只考虑往往只考虑单一单一数据访问性质数据访问性质被优化的性质其它性质综合度量六种综合度量六种数据访问特性数据访问特性和谐的和谐的优化算法优化算法新的软硬件配新的软硬件配合的体系结构合的体系结构HPCC 09主要内容主要内容 存储墙存储墙提升计算速度的第一难题提升计算速度的

31、第一难题 结构与优化结构与优化缓解缓解“存储墙存储墙”的对策的对策 使能技术使能技术解决解决“存储墙存储墙”可能的出路可能的出路HPCC 09一则新闻 2009年年9月月1日英国工程和物理科学研究委日英国工程和物理科学研究委员会员会EPSRC出资出资6 million研制光计算机研制光计算机 研究单位：帝国理工学院研究单位：帝国理工学院 & 英国皇后大学英国皇后大学 关键部分：纳米等离子器件关键部分：纳米等离子器件 应用：未来超快计算机应用：未来超快计算机 时间：为期时间：为期6年年该项目围绕纳米光源、纳米光调制器、该项目围绕纳米光源、纳米光调制器、纳米光放大器等展开研究，第一阶段纳米

32、光放大器等展开研究，第一阶段旨在旨在芯片间光互连领域取得重要突破领域取得重要突破HPCC 09芯片间光互连是解决存储墙问题芯片间光互连是解决存储墙问题最具潜力的技术之一最具潜力的技术之一铜互连铜互连光互连光互连HPCC 09光互连的优势物理属性物理属性频率高频率高多维多重复用多维多重复用弱衰减弱衰减自由空间传播自由空间传播应用潜力应用潜力传输带宽高传输带宽高并行通信并行通信远距离通信远距离通信动态互连动态互连/ /可重构可重构光互连的物理依据光互连的物理依据光互连光互连 V.S. 电互连电互连HPCC 09光互连在计算机系统中的应用 机柜间光互连的应用已经非常广泛机柜间光互连的应用已经非常广泛

33、 板间光互连的应用正在逐渐兴起板间光互连的应用正在逐渐兴起 芯片间光互连技术具备解决存储墙问题的芯片间光互连技术具备解决存储墙问题的巨大潜力，仍处于探索阶段巨大潜力，仍处于探索阶段机柜间机柜间板间板间芯片间芯片间HPCC 09芯片间光互连技术的难点 现有光互连器件主要基于现有光互连器件主要基于III-V、II-VI族化合物族化合物 机柜间、板间光互连用到的光收发器与调制器等机柜间、板间光互连用到的光收发器与调制器等 这些技术应用于芯片间光互连的问题这些技术应用于芯片间光互连的问题 材料材料昂贵，不兼容昂贵，不兼容CMOS工艺工艺 器件尺寸较大器件尺寸较大 器件功耗器件功耗较大较大芯片间光互连研

34、究的关键芯片间光互连研究的关键硅光器件技术硅光器件技术HPCC 09硅光器件技术取得一系列突破 2004年年 Intel 1GHz硅光硅光子调制器子调制器 Nature 此前的记录为此前的记录为20MHz 提高了提高了50倍倍 2005年年 Intel 硅基拉曼硅基拉曼激光源激光源Nature 单模模式下，单模模式下，80MHz激激光线宽光线宽 光学性质优良光学性质优良HPCC 09硅光器件技术取得一系列突破 2006年年 美国美国Cornell大学大学 宽带光放大器宽带光放大器 Nature 极大地拓宽了光信号放大极大地拓宽了光信号放大和变换的波长范围和变换的波长范围 显著提高了硅基光集成电

35、路显著提高了硅基光集成电路的信号处理的信号处理能力能力 2008年年 Intel 硅光子探测器硅光子探测器Nature 340GHz增益带宽积增益带宽积 性能与传统的商业化光性能与传统的商业化光探测器相当探测器相当HPCC 09硅光器件技术取得一系列突破 2008年年 IBM 最小的光开关最小的光开关Nature Photonics 器件尺寸：器件尺寸：45um x 22um 吞吐率：吞吐率：1Tbps 开关延迟：开关延迟：2ns 误码率：误码率：10-12 交调失真：交调失真：-25dBHPCC 09国际上芯片间光互连的研究项目 自自1998年以来，美国年以来，美国DAPRA先后投入先后投入

36、了了2亿亿6千多千多万美元用于光互连相关的项目万美元用于光互连相关的项目研究研究，其中，其中4500万美万美元用于元用于2003至至2007年的年的芯片间光互连研究芯片间光互连研究 HPCC 09国际上芯片间光互连的研究项目 美国：美国：UNIC项目项目 2007-2012，美国，美国DAPAR & SUN 4700万美元万美元 高带宽、低延迟、低功耗、高带宽、低延迟、低功耗、CMOS兼容，片内兼容，片内及片间光互连技术及片间光互连技术 美国其它美国其它多所企业和高校研究机构参与多所企业和高校研究机构参与HPCC 09国际上芯片间光互连的研究项目 欧盟：欧盟：OPERA2015 合作计

37、划合作计划 2005年启动，欧盟多个国家参与年启动，欧盟多个国家参与 旨在通过加强光学与光子学领域的合作，提高旨在通过加强光学与光子学领域的合作，提高欧洲在信息技术领域的综合影响力欧洲在信息技术领域的综合影响力 数十个芯片间光互连相关项目在研或已完成数十个芯片间光互连相关项目在研或已完成 欧盟：欧盟：HELIOS项目项目 2008-2012，耗资，耗资1200万欧元万欧元 解决光器件的解决光器件的CMOS工艺制备与集成问题工艺制备与集成问题 40Gb/s调制器、调制器、10 x10Gb/s收发器收发器 等光器件等光器件HPCC 09 日本日本 ：Keisoku 10PFLOPS超级计算机超级计算机计