PTN存儲轉發(fā)及調(diào)度關鍵技術研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著互連網(wǎng)的高速發(fā)展及多種新業(yè)務的出現(xiàn),存儲轉發(fā)和調(diào)度技術面臨著提高轉發(fā)速率、擴大吞吐量和提供有保證的服務等壓力。在宏觀計算機網(wǎng)絡中,數(shù)據(jù)交換量的進一步增加,使得存儲轉發(fā)技術成為了限制網(wǎng)絡發(fā)展的瓶頸問題。同時,在片上網(wǎng)絡中,互連IP核數(shù)目的增加以及不同IP核之間進行通信,要求提供不同優(yōu)先級別的服務,對片上網(wǎng)絡中的存儲轉發(fā)和調(diào)度技術也提出了更高要求。
　　 本文在分析現(xiàn)有存儲轉發(fā)和調(diào)度技術的基礎上,從分組傳輸網(wǎng)(Packet Tr

2、ansportNetwork,PTN)和片上網(wǎng)絡(Network on Chip,NoC)兩個方面對存儲轉發(fā)和調(diào)度技術進行了深入的研究。
　　 首先,根據(jù)PTN網(wǎng)絡中大存儲容量、高轉發(fā)速率和能夠提供多種數(shù)據(jù)流業(yè)務的要求,設計了一種基于輸出端口排隊的鏈表式隊列管理電路。隊列管理電路中的每個輸出端口具有多個優(yōu)先級別的隊列,以滿足不同業(yè)務的不同服務質量要求。同時,每個隊列所占用的存儲資源隨著存儲的包描述個數(shù)而實時的變化,極大的提高了存

3、儲器的利用率。在synopsys的DC綜合工具上,對電路進行了綜合,綜合時序為195MHz、面積為29萬邏輯門(不包含存儲器面積)。為了實現(xiàn)仿真結果的自動比較,構建了隊列管理單元參考設計模型(queue management unit reference model,QMURM),并應用在隊列管理電路的功能仿真驗證中,很大程度上提高了功能覆蓋率和仿真效率。
　　 其次,為了滿足片上網(wǎng)絡對虛通道路由器低延遲和高速率的要求,設計了一

4、種新的低延遲虛通道路由器。虛通道(VC)分配和交換分配采用了預測分配機制和快速分配機制,使得能夠同時進行VC請求和交換請求,并且在接收到請求時,可以根據(jù)上一時刻預先計算的結果立即做出響應。同時,論文在虛通道路由器設計中,研究并實現(xiàn)了預先路由機制。這些機制保證虛通道路由器能夠在單個時鐘節(jié)拍內(nèi)完成存儲轉發(fā)工作,與傳統(tǒng)的流水線結構相比較,極大降低了轉發(fā)延遲。在體系結構優(yōu)化的基礎上,又通過對虛通道路由器關鍵路徑的分析和優(yōu)化,使其達到了較高的工作

5、頻率。電路在SMIC0.13um Mixed-signal/RF1.2V/3.3V工藝下進行流片。在300MHz工作頻率下,對芯片進行了測試,并分析了測試結果。
　　 最后,為了提高功能驗證效率、縮短仿真時間,設計了一種具有層次的可重用驗證平臺,該平臺能夠產(chǎn)生各種隨機、定向、錯誤測試向量,并提供代碼和功能覆蓋率計算。同時,采用了一套十分有效的算法來產(chǎn)生激勵和真實的模擬高速路由器的端口的速率。與傳統(tǒng)的驗證技術相比,本文所設計的驗證