PTN存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)及調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著互連網(wǎng)的高速發(fā)展及多種新業(yè)務(wù)的出現(xiàn),存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度技術(shù)面臨著提高轉(zhuǎn)發(fā)速率、擴(kuò)大吞吐量和提供有保證的服務(wù)等壓力。在宏觀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,數(shù)據(jù)交換量的進(jìn)一步增加,使得存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)成為了限制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸問題。同時(shí),在片上網(wǎng)絡(luò)中,互連IP核數(shù)目的增加以及不同IP核之間進(jìn)行通信,要求提供不同優(yōu)先級(jí)別的服務(wù),對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度技術(shù)也提出了更高要求。
　　 本文在分析現(xiàn)有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度技術(shù)的基礎(chǔ)上,從分組傳輸網(wǎng)(Packet Tr

2、ansportNetwork,PTN)和片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip,NoC)兩個(gè)方面對(duì)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。
　　 首先,根據(jù)PTN網(wǎng)絡(luò)中大存儲(chǔ)容量、高轉(zhuǎn)發(fā)速率和能夠提供多種數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)的要求,設(shè)計(jì)了一種基于輸出端口排隊(duì)的鏈表式隊(duì)列管理電路。隊(duì)列管理電路中的每個(gè)輸出端口具有多個(gè)優(yōu)先級(jí)別的隊(duì)列,以滿足不同業(yè)務(wù)的不同服務(wù)質(zhì)量要求。同時(shí),每個(gè)隊(duì)列所占用的存儲(chǔ)資源隨著存儲(chǔ)的包描述個(gè)數(shù)而實(shí)時(shí)的變化,極大的提高了存

3、儲(chǔ)器的利用率。在synopsys的DC綜合工具上,對(duì)電路進(jìn)行了綜合,綜合時(shí)序?yàn)?95MHz、面積為29萬邏輯門(不包含存儲(chǔ)器面積)。為了實(shí)現(xiàn)仿真結(jié)果的自動(dòng)比較,構(gòu)建了隊(duì)列管理單元參考設(shè)計(jì)模型(queue management unit reference model,QMURM),并應(yīng)用在隊(duì)列管理電路的功能仿真驗(yàn)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(luò)對(duì)虛通道路由器低延遲和高速率的要求,設(shè)計(jì)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(yù)測(cè)分配機(jī)制和快速分配機(jī)制,使得能夠同時(shí)進(jìn)行VC請(qǐng)求和交換請(qǐng)求,并且在接收到請(qǐng)求時(shí),可以根據(jù)上一時(shí)刻預(yù)先計(jì)算的結(jié)果立即做出響應(yīng)。同時(shí),論文在虛通道路由器設(shè)計(jì)中,研究并實(shí)現(xiàn)了預(yù)先路由機(jī)制。這些機(jī)制保證虛通道路由器能夠在單個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍內(nèi)完成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)工作,與傳統(tǒng)的流水線結(jié)構(gòu)相比較,極大降低了轉(zhuǎn)發(fā)延遲。在體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,又通過對(duì)虛通道路由器關(guān)鍵路徑的分析和優(yōu)化,使其達(dá)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(jìn)行流片。在300MHz工作頻率下,對(duì)芯片進(jìn)行了測(cè)試,并分析了測(cè)試結(jié)果。
　　 最后,為了提高功能驗(yàn)證效率、縮短仿真時(shí)間,設(shè)計(jì)了一種具有層次的可重用驗(yàn)證平臺(tái),該平臺(tái)能夠產(chǎn)生各種隨機(jī)、定向、錯(cuò)誤測(cè)試向量,并提供代碼和功能覆蓋率計(jì)算。同時(shí),采用了一套十分有效的算法來產(chǎn)生激勵(lì)和真實(shí)的模擬高速路由器的端口的速率。與傳統(tǒng)的驗(yàn)證技術(shù)相比,本文所設(shè)計(jì)的驗(yàn)證