光インターモネクションを有する3次元光電子集積回路と超並列演算システム

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04228212
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 小柳 光正 広島大学, 集積化システム研究センター, 教授 (60205531)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 相原 玲二 広島大学, 集積化システム研究センター, 助教授 (50184023) ; 横山 新 広島大学, 集積化システム研究センター, 助教授 (80144880)
• Keywords: 光インターコネクション / 3次元LSI / マルポートメモリ / 連想メモリ / 並列処理 / 光結合

Research Abstract

バス起因の問題やキャッシュ・コヒーレンシからくるシステムのスケーラビリティの問題を解決するために、光インターコネクションを使った実共有メモリ結合型の新しい並列演算処理システムを提案した。このシステムは、従来のLSI技術では実現の難しかったマルチリード/マルチライト方式のマルチポートメモリを光インターコネクションを用いることによって実現させ、これを実共有メモリとして使っている。この並列処理システムは複数のプロセッサと3次元構造をもつメモリシステムから成っている。それぞれのプロセッサはメモリシステムを構成している各メモリ層と接続されている。各メモリ層はキャッシュメモリとして働く交信用メモリとバッファメモリおよびアドレス照合を行うたるの連想メモリからなっている。このうち、バッファメモリと連想メモリが各メモリ層間で自由空間光による光インターコネクションによって結ばれており、それぞれデータバスおよびアドレスバスとして働く。プロセッサ間のデータ転送はデークバスとバッファメモリを介して行う。データ転送が行われた後ではなべてのメモリ層のバッファメモリは同じデータを共有することとなる。データが転送されるメモリ層の層番号とのアドレスデータはアドレスバスを通して各メモリ層の連想メモリに送られる。そのため、共有されるべきデータは必要とされるメモリ層の交信メモリにのみ転送されることとなる。このような光インターコネクションと3次元構造を有する3次元結合メモリの基本動作を評価するためにテストチップを試作した。このテストチップは2チップを上下に重ねることによって、メモリ層間のデータ転送動作と比較検索動作が評価できるように設計されている。今回は積層化したテストチップの最上層にのみ発光素子を塔載してメモリ基本動作の評価を行った。その結果、メモリ1層分ではあるが3次元光結合連想メモリ及び3次元光結合バッファメモリともに良好に動作することが確認できた。

Research Products

• [Publications] 小柳 光正: "光インターコネクションを有する光電子集積回路と並列演算システム" 重点領域研究「超高速・超並列光エレクトロニクス」総合シンポジウム. 37-40 (1992)
• [Publications] 小柳 光正: "光RAMbusメモリにおれる高速データ転送" 重点領域研究「超高速・超並列光エレクトロニクス」第3回研究会. 47-50 (1992)
• [Publications] H.Okano: "Parallel Data Inspection Operation in Three Dimensional Content Addressable Memory ewth Optical Interconnection" Extended Abstracts of the 1992 Intern.Conf.on Solid State Deveces and Materials,. 592-594 (1992)
• [Publications] M.Koyanagi: "Optical RAMbus memory for parallel processing system" SPIE OE/LASE'93-Optoeletronic packaging and Intercommects Los Angeles,. 1849. (1993)
• [Publications] 小柳 光正: "光インターコネクションを有する3次元メモリLSI" 電子情報通信学会論文誌(C-1). J75. 257-268 (1992)
• [Publications] 林 厳雄: "光インターコネクション" 電子情報通信学会誌. 75. 951-961 (1992)
• [Publications] 小柳 光正: "3次元結合共有メモリを有いた並列処理コンピュータシステム" オプトロニクス. 76-82 (1992)
• [Publications] 小柳 光正: "3次元光結合共有メモリの性能評価" 光産業技術振興協会U-OEIC研究報告書. 121-131 (1992)
• [Publications] 小柳 光正: "光インターコネクション" 光技術動向調査報告書. (1993)
• [Publications] 小柳 光正: "光インターコネクションを有する3次元LSI" 応用物理学会/日本光学会・微小光学特別セミナ(IX)予稿集. 21-30 (1992)
• [Publications] 小柳 光正: "光インターコネクションを用いた並列処理用LSI" 光波センシング技術研会予稿集. LST10-20. 147-153 (1992)