基于緩沖交叉開關的交換機調度算法的ASIC實現.pdf

1、近年來，由于互聯網的蓬勃發(fā)展，互聯網上的用戶數量也呈指數級增長，用戶對網絡帶寬和服務質量(QoS)的要求也越來越高。因此，處于網絡中間層的交換機和路由器已成為提高網絡速度的瓶頸，開發(fā)出高性能的交換機和路由器對于構建高速、大容量的骨干網具有重要的意義。
　　當前，大容量、高性能的交換機和路由器所采用的核心交換技術可以總結為交換結構和調度算法兩個方面。首先，本文深入研究了緩沖交叉開關交換結構的特點與吞吐率和時延性能。由于其采用分布式調

2、度策略，降低了調度算法的實現復雜度，僅需簡單的調度算法就可以達到較高的性能。加權輪轉調度算法(WRR)實現簡單，可以采用組合邏輯電路來實現，仲裁時間短，并且具有一定的QoS功能，可以滿足緩沖交叉開關交換結構對調度算法的需求。因此本文中緩沖交叉開關交換機的輸入仲裁和輸出仲裁均采用WRR調度算法來實現。其次，本文采用ASIC設計方法，設計實現了緩沖交叉開關交換機系統的各功能模塊，其中采用鏈表方式實現了信元存儲模塊的設計，提高了存儲器的利用率

3、。并且實現了輸入仲裁器和輸出仲裁器中WRR調度算法的設計。最后，經過模塊級和芯片級功能驗證，證明了芯片實現了預期的功能。在驗證平臺中，通過SystemVerilog語言的直接編程接口(DPI)，驗證了WRR調度算法行為的正確性。通過DC綜合，證明了設計中不存在任何時序違例。通過對仿真結果的分析，表明緩沖交叉開關交換機系統達到了預期的性能。
　　本文設計實現了一個16×16規(guī)模的緩沖交叉開關交換機系統，每個交叉點緩存容量為16個信元