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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 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第14期163-175,共13页
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... 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。 展开更多
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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扩展Benes光交换结构消除串扰路由算法 被引量:3
2
作者 刘彬 孙军强 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2003年第12期22-24,共3页
详细分析了扩展的Benes(DB)型光交换结构串扰特性,重点研究了一种改进扩展Benes结构(MDB)。从DB型光交换结构出发,提出了传输矩阵和结构矩阵的概念。通过本算法,选择合适光交换网络路由方式实现消除带内串扰。通过本算法可以完全消除MD... 详细分析了扩展的Benes(DB)型光交换结构串扰特性,重点研究了一种改进扩展Benes结构(MDB)。从DB型光交换结构出发,提出了传输矩阵和结构矩阵的概念。通过本算法,选择合适光交换网络路由方式实现消除带内串扰。通过本算法可以完全消除MDB带内串扰,同时也可以大大降低一般DB光交换结构的带内串扰。 展开更多
关键词 光交换网络 扩展benes结构 带内串扰 路由算法
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Benes网络的半自动选路法 被引量:1
3
作者 陈国良 韩雅华 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1990年第3期161-173,共13页
对于一N×N的Benes可重排非阻塞网络,本文提出了两种半自动选路法:单边法和中间选路法。前者仅对网络的一半开关逐个进行设置,另一半则采用自选路法设置之,在单处理机上这种设置时间为较之Waksman的算法速度提高了一倍;后者使用相... 对于一N×N的Benes可重排非阻塞网络,本文提出了两种半自动选路法:单边法和中间选路法。前者仅对网络的一半开关逐个进行设置,另一半则采用自选路法设置之,在单处理机上这种设置时间为较之Waksman的算法速度提高了一倍;后者使用相联存贮模型,将源和目的地址对在网络的中间级(即第logN级)进行适当的排列,使得左右两边的开关设置可以利用源和目的地址自动选路。此算法的时间复杂度为O(N),较之Waksman的算法平均加速了O(logN)倍。 展开更多
关键词 benes 网络 选路法 计算机
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Benes网络中路径特性的探讨 被引量:2
4
作者 顾沈明 叶其宏 《浙江海洋学院学报(自然科学版)》 CAS 2000年第2期168-171,共4页
关键词 benes网络 路径特性 多级互联网 无冲突路径集
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OBS网络中基于扩展Benes矩阵的节点串扰分析
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作者 张素萍 张建 +1 位作者 杨正宇 龙卫新 《电子设计工程》 2012年第6期86-88,92,共4页
光突发交换(OBS)的提出,一定程度上满足了对高速业务的需求,但由于交换结构中光路器件自身的特性以及信号的相互作用,其内部存在严重的串扰问题,阻碍了通信的进行,极大地限制了光突发交换的性能。为了进一步研究OBS光网络节点结构中的... 光突发交换(OBS)的提出,一定程度上满足了对高速业务的需求,但由于交换结构中光路器件自身的特性以及信号的相互作用,其内部存在严重的串扰问题,阻碍了通信的进行,极大地限制了光突发交换的性能。为了进一步研究OBS光网络节点结构中的串扰问题,仿真模拟了OBS网络中基于扩展Benes光交换矩阵的节点串扰情况,证明了OBS网络节点结构中,光交换矩阵本身、输入输出光纤数和每根光纤中的复用波长数都会不同程度的引起串扰的变化,从而影响整个光通信网络的质量。 展开更多
关键词 光突发交换 节点结构 扩展benes矩阵 光交换矩阵 串扰
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一种基于BENES网络的可重构比特置换系统设计 被引量:4
6
作者 向楠 戴紫彬 徐劲松 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第22期178-180,共3页
采用ATM交换机中的BENES网络,提出了一种简洁正确的寻径算法,在可重构密码芯片上实现比特置换功能单元,能够完成N!种N到N的任意比特置换。该方法可以支持新的密码算法,加速分组密码,减少资源占用。
关键词 比特置换 benes网络 可重构
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Modified Benes network architecture for WiMAX LDPC decoder 被引量:1
7
作者 徐勐 吴建辉 张萌 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2011年第2期140-143,共4页
A modified Benes network is proposed to be used as an optimal shuffle network in worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) low density parity check (LDPC) decoders, When the size of the input is not ... A modified Benes network is proposed to be used as an optimal shuffle network in worldwide interoperability for microwave access (WiMAX) low density parity check (LDPC) decoders, When the size of the input is not a power of two, the modified Benes network can achieve the most optimal performance. This modified Benes network is non-blocking and can perform any sorts of permutations, so it can support 19 modes specified in the WiMAX system. Furthermore, an efficient algorithm to generate the control signals for all the 2 × 2 switches in this network is derived, which can reduce the hardware complexity and overall latency of the modified Benes network. Synthesis results show that the proposed control signal generator can save 25.4% chip area and the overall network latency can be reduced by 36. 2%. 展开更多
关键词 worldwide interoperability for microwave access(WiMAX) quasi-cycle low density parity check (QC-LDPC) LDPC decoder benes network
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基于Benes网络结构的比特置换在处理器中的实现
8
作者 于学荣 戴紫彬 《电子技术应用》 北大核心 2006年第9期44-45,66,共3页
比特置换操作在对称密码算法中使用频率非常高,它所采用的非线性变换能够实现高安全性。但现有的可编程处理器对单个比特的操作并不直接支持。就此问题,研究了比特置换操作在处理器上的高效灵活实现方法,提出了一种基于Benes网络结构的... 比特置换操作在对称密码算法中使用频率非常高,它所采用的非线性变换能够实现高安全性。但现有的可编程处理器对单个比特的操作并不直接支持。就此问题,研究了比特置换操作在处理器上的高效灵活实现方法,提出了一种基于Benes网络结构的硬件可实现的比特置换结构及其在不同指令集上的应用,并在FPGA上进行了验证。 展开更多
关键词 比特置换 专用指令集微处理器 查找表 benes网络结构
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一种基于Benes网的自选路无阻塞置换网络 被引量:2
9
作者 顾尚杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第3期80-88,共9页
本文讨论一种基于Benes网的自选路无阻塞置换网络.研究了Beftes网的无阻塞条件,并由此得到反向榕树网的无阻塞条件.讨论了组成路由标志的算法.利用位反置算法,为实现自选路无阻塞置换网络。
关键词 benes 置换网络 无阻塞特性
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扩张型Benes光交换集成芯片路由算法 被引量:4
10
作者 张金花 武保剑 邱昆 《光通信技术》 北大核心 2019年第2期1-8,共8页
针对目前重排无阻塞结构只重点解决配置算法的资源冲突、算法复杂度和时间复杂度,而没有关注整个芯片结构的性能问题,以"基于微环谐振器的16×16高速光交换集成芯片"863项目为背景,介绍了光交换集成芯片实验系统组成,以... 针对目前重排无阻塞结构只重点解决配置算法的资源冲突、算法复杂度和时间复杂度,而没有关注整个芯片结构的性能问题,以"基于微环谐振器的16×16高速光交换集成芯片"863项目为背景,介绍了光交换集成芯片实验系统组成,以及重排无阻塞的传统型和扩张型Benes光交换集成芯片结构,详细描述了相应环路路由算法的具体执行过程。针对扩张型Benes光交换集成芯片结构,提出一种层级优化的环路路由算法,并通过穷举法证明了其有效性,其中算法的权值系数与光开关插入损耗相联系。针对给定的交换连接需求情形,采用层级优化的路由算法,得到了其最佳配置状态。研究表明:扩张型Benes结构具有很好的串扰抑制性能,容错能力强,但其插入损耗比传统型Benes结构略有增加。 展开更多
关键词 光交换集成芯片 benes交换网络 环路路由算法
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32×32 Benes光交换芯片的串扰性能评估
11
作者 冉启山 武保剑 +2 位作者 谭磊 文峰 邱昆 《光通信技术》 2021年第5期26-31,共6页
光交换芯片作为下一代全光通信网络的核心器件,其串扰性能严重影响着光交换节点的容量。为了评估光交换芯片对通信系统的劣化程度影响,基于硅基马赫-曾德尔干涉仪电光开关,构建了32×32 Benes结构的光交换集成芯片的仿真模型,分析... 光交换芯片作为下一代全光通信网络的核心器件,其串扰性能严重影响着光交换节点的容量。为了评估光交换芯片对通信系统的劣化程度影响,基于硅基马赫-曾德尔干涉仪电光开关,构建了32×32 Benes结构的光交换集成芯片的仿真模型,分析了光交换芯片串扰与光开关单元串扰之间的关系,研究了光交换芯片对光纤通信系统的影响。仿真结果表明:对于单偏振200 Gb/s 64QAM信号,光接收机灵敏度劣化程度对开关单元串扰的依赖性可用线性分母的有理函数表达,当每个光开关单元的串扰小于-46 dB时,光接收机灵敏度劣化程度不超过0.5 dB。 展开更多
关键词 光交换集成芯片 benes结构 串扰 64阶脉冲幅度调制 灵敏度劣化
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On Some Ev-Degree and Ve-Degree Dependent Indices of Benes Network and Its Derived Classes
12
作者 Wenhu Wang Hibba Arshad +1 位作者 Asfand Fahad Imran Javaid 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2023年第5期1685-1699,共15页
One of the most recent developments in the field of graph theory is the analysis of networks such as Butterfly networks,Benes networks,Interconnection networks,and David-derived networks using graph theoretic paramete... One of the most recent developments in the field of graph theory is the analysis of networks such as Butterfly networks,Benes networks,Interconnection networks,and David-derived networks using graph theoretic parameters.The topological indices(TIs)have been widely used as graph invariants among various graph theoretic tools.Quantitative structure activity relationships(QSAR)and quantitative structure property relationships(QSPR)need the use of TIs.Different structure-based parameters,such as the degree and distance of vertices in graphs,contribute to the determination of the values of TIs.Among other recently introduced novelties,the classes of ev-degree and ve-degree dependent TIs have been extensively explored for various graph families.The current research focuses on the development of formulae for different ev-degree and ve-degree dependent TIs for s−dimensional Benes network and certain networks derived from it.In the end,a comparison between the values of the TIs for these networks has been presented through graphical tools. 展开更多
关键词 Topological indices ev-degree ve-degree butterfly network benes network
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Benes网的寻径控制及容错分析
13
作者 冯斐玲 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第A00期26-34,共9页
本文讨论Benes网的寻径控制问题,从该网的对称结构出发提出了一个适用于全部置换且复杂度为O(log2N)的并行控制算法;基于这个算法又分析了网络对开关固定型故障的容错能力,并构造了一个简易的容错控制算法.
关键词 benes 寻径控制 容错分析 算法
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基于特征提取的KNN路由优化算法
14
作者 赵莉 石昕宇 孙宗伟 《光通信技术》 北大核心 2025年第5期89-93,共5页
为提高大规模Benes光网络的路由效率与通信性能,提出一种基于特征提取的K近邻(KNN)路由优化算法。通过提取波导交叉位置及数量等关键特征构建特征路由表,对传统KNN路由优化算法进行预处理优化,并基于四电平脉冲幅度调制(PAM4)系统搭建... 为提高大规模Benes光网络的路由效率与通信性能,提出一种基于特征提取的K近邻(KNN)路由优化算法。通过提取波导交叉位置及数量等关键特征构建特征路由表,对传统KNN路由优化算法进行预处理优化,并基于四电平脉冲幅度调制(PAM4)系统搭建光网络仿真平台,对不同路由路径的消光比、带宽及误符号率进行测试分析。实验结果表明:所提方法将路由筛选准确率从34.48%提升至71.85%;在30 Gb/s传输速率下,改进的KNN路由优化算法使优势路径的最小接收功率要求比劣势路径低0.8 dBm。 展开更多
关键词 benes光网络 K近邻算法 消光比 带宽 误符号率
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通用改进扩展Benes型光开关的控制模块设计 被引量:1
15
作者 石鑫 孙军强 《光电子.激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1263-1267,共5页
分析了通用改进扩展Benes型(GMDB)光开关结构的特性,提出了路由算法设计思路,并详细阐述了4×4GMDB光开关的控制和驱动电路设计。测试结果表明,设计的模块达到了控制的要求。
关键词 通用改进扩展benes GMDB 光开关 路由算法 电路设计 带内串扰 光通信
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扩张型Benes光交换芯片未满配置情形下的约束链路路由算法 被引量:1
16
作者 张金花 武保剑 邱昆 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第21期95-101,共7页
针对扩张型Benes光交换芯片在未满配置情形下的问题,提出一种约束链路路由算法。该算法首先按照光开关的横向约束和子网连接关系对需要配置的光开关进行分组,然后通过优化光开关组合状态形成满足交换需求的链路路由,无需对其他空闲光开... 针对扩张型Benes光交换芯片在未满配置情形下的问题,提出一种约束链路路由算法。该算法首先按照光开关的横向约束和子网连接关系对需要配置的光开关进行分组,然后通过优化光开关组合状态形成满足交换需求的链路路由,无需对其他空闲光开关进行任何处理,提高了光交换芯片的配置效率。以16×16扩张型Benes光交换网络为例,描述了约束链路路由算法的执行过程,并与其他配置路由算法进行比较。分析了芯片网络中当光开关失去切换功能或丧失通光功能时,该算法在提高芯片容错能力方面发挥的作用。 展开更多
关键词 集成光学 光交换芯片 扩张型benes结构 路由算法 插入损耗 开关故障
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Analysis of a 32-Channal Benes Switching Network Including an SDM/WDM Router
17
作者 Shyh-Lin Tsao Hsin-Hung Lin 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第S1期-,共2页
An spatial division multiplexing/wavelength division multiplexing router is designed for applying in a fiber-optical wide area network. Our comparison shows various spans of the good SDM/WDM WAN using the SO A based r... An spatial division multiplexing/wavelength division multiplexing router is designed for applying in a fiber-optical wide area network. Our comparison shows various spans of the good SDM/WDM WAN using the SO A based router. 展开更多
关键词 WDM work In of Analysis of a 32-Channal benes Switching Network Including an SDM/WDM Router SDM
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Microbial Fertilizer: A Sustainable Strategy for Medicinal Plants Production 被引量:2
18
作者 Chuang Liu Jing Xie +4 位作者 Hao Liu Can Zhong Gen Pan Shuihan Zhang Jian Jin 《Phyton-International Journal of Experimental Botany》 SCIE 2024年第6期1221-1236,共16页
Medicinal plants have aroused considerable interest as an alternative to chemical drugs due to the beneficial effects of their active secondary metabolites.However,the extensive use of chemical fertilizers and pesticid... Medicinal plants have aroused considerable interest as an alternative to chemical drugs due to the beneficial effects of their active secondary metabolites.However,the extensive use of chemical fertilizers and pesticides in pursuit of yield has caused serious pollution to the environment,which is not conducive to sustainable devel-opment in thefield of medicinal plants.Microbial fertilizers are a type of“green fertilizer”containing specific microorganisms that can improve the soil microbial structure,enhance plant resistance to biological and abiotic stresses,and increase the yield of medicinal plants.The root exudates of medicinal plants attract different micro-organisms to the rhizosphere,which then migrate further to the plant tissues.These microbes can increase the levels of soil nutrients,and improve the physical and chemical properties of soil through nitrogenfixation,and phosphorus and potassium solubilization.In addition,soil microbes can promote the synthesis of hormones that increase plant growth and the accumulation of active compounds,eventually improving the quality of med-icinal plants.In 2022,the total value of the global microbial fertilizer market was$4.6 billion and is estimated to reach$10.36 billion by 2030.In this review,we have summarized the types of microbial fertilizers,the coloniza-tion and migration of microorganisms to plant tissues,and the beneficial effects of microbial fertilizers.In addi-tion,the prospects of developing microbial fertilizers and their application for medicinal plants have also been discussed.It aims to provide a reference for the rational application of microbial fertilizers in thefield of med-icinal plants and the green and sustainable development of medicinal plant resources. 展开更多
关键词 Microbial fertilizers market overview rhizosphere microorganisms endophytic bacteria beneficial effects
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可重构比特置换网络配置信息提取算法研究 被引量:1
19
作者 高飞 李红燕 +1 位作者 戴紫彬 张永福 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2010年第5期1867-1870,共4页
比特置换单元由比特置换网络和配置信息组成,基于Benes网络实现可重构比特置换网络,并改进和实现了两种配置信息提取算法,即二分法和并行算法。这两种方法能有效控制Benes网络中各开关元件的状态,实现各个待置换的比特在网络中非阻塞正... 比特置换单元由比特置换网络和配置信息组成,基于Benes网络实现可重构比特置换网络,并改进和实现了两种配置信息提取算法,即二分法和并行算法。这两种方法能有效控制Benes网络中各开关元件的状态,实现各个待置换的比特在网络中非阻塞正确选路,其各有特点,在应用中可根据实际需要加以选择。 展开更多
关键词 配置信息 benes网络 二分法 并行算法
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光交换芯片中串扰的相干特性研究
20
作者 汤宇 武保剑 +2 位作者 严伟 文峰 邱昆 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期199-208,共10页
以马赫-曾德尔干涉仪光开关单元组成的4×4 Benes光交换芯片为例,研究了光交换芯片中的相干问题。理论推导了光交换芯片输出端口与输入端口之间光场的变换关系,揭示了信号和串扰的产生规律,分析了光开关状态对串扰相干强度的影响。... 以马赫-曾德尔干涉仪光开关单元组成的4×4 Benes光交换芯片为例,研究了光交换芯片中的相干问题。理论推导了光交换芯片输出端口与输入端口之间光场的变换关系,揭示了信号和串扰的产生规律,分析了光开关状态对串扰相干强度的影响。仿真研究表明:相干串扰对信号插损的影响可以忽略;在不同光开关组合状态下,光交换芯片的串扰波动可达7 dB。根据相干光束之间的相位关系,提出一种等效去除光交换芯片中串扰相干性的方法。另外,对串扰大小对通信误码率的影响进行了实验评估。 展开更多
关键词 光交换芯片 相干效应 benes结构 马赫-曾德尔干涉仪 串扰
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