学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PTN存储转发及调度关键技术研究与实现

作　者: 山蕊
导　师: 蒋林
学　校: 西安邮电学院
专　业: 计算机系统结构
关键词: 存储转发队列管理路由器片上网络验证平台
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 8次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着互连网的高速发展及多种新业务的出现,存储转发和调度技术面临着提高转发速率、扩大吞吐量和提供有保证的服务等压力。在宏观计算机网络中,数据交换量的进一步增加,使得存储转发技术成为了限制网络发展的瓶颈问题。同时,在片上网络中,互连IP核数目的增加以及不同IP核之间进行通信,要求提供不同优先级别的服务,对片上网络中的存储转发和调度技术也提出了更高要求。本文在分析现有存储转发和调度技术的基础上,从分组传输网(Packet Transport Network, PTN)和片上网络(Network on Chip, NoC)两个方面对存储转发和调度技术进行了深入的研究。首先,根据PTN网络中大存储容量、高转发速率和能够提供多种数据流业务的要求,设计了一种基于输出端口排队的链表式队列管理电路。队列管理电路中的每个输出端口具有多个优先级别的队列,以满足不同业务的不同服务质量要求。同时,每个队列所占用的存储资源随着存储的包描述个数而实时的变化,极大的提高了存储器的利用率。在synopsys的DC综合工具上,对电路进行了综合,综合时序为195MHz、面积为29万逻辑门(不包含存储器面积)。为了实现仿真结果的自动比较,构建了队列管理单元参考设计模型(queue management unit reference model, QMURM),并应用在队列管理电路的功能仿真验证中,很大程度上提高了功能覆盖率和仿真效率。其次,为了满足片上网络对虚通道路由器低延迟和高速率的要求,设计了一种新的低延迟虚通道路由器。虚通道(VC)分配和交换分配采用了预测分配机制和快速分配机制,使得能够同时进行VC请求和交换请求,并且在接收到请求时,可以根据上一时刻预先计算的结果立即做出响应。同时,论文在虚通道路由器设计中,研究并实现了预先路由机制。这些机制保证虚通道路由器能够在单个时钟节拍内完成存储转发工作,与传统的流水线结构相比较,极大降低了转发延迟。在体系结构优化的基础上,又通过对虚通道路由器关键路径的分析和优化,使其达到了较高的工作频率。电路在SMIC0.13um Mixed-signal/RF1.2V/3.3V工艺下进行流片。在300MHz工作频率下,对芯片进行了测试,并分析了测试结果。最后,为了提高功能验证效率、缩短仿真时间,设计了一种具有层次的可重用验证平台,该平台能够产生各种随机、定向、错误测试向量,并提供代码和功能覆盖率计算。同时,采用了一套十分有效的算法来产生激励和真实的模拟高速路由器的端口的速率。与传统的验证技术相比,本文所设计的验证平台提高了验证效率,缩短了设计周期,有利于对被测模型进行完备验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究背景、意义与项目来源  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 虚通道路由器相关研究  9-11
    1.2.2 队列管理机制相关研究  11-12
  1.3 论文的主要工作  12-13
  1.4 论文组织结构  13-14
第2章队列管理单元建模  14-22
  2.1 参考模型作用及QMURM功能简介  14-15
  2.2 QMURM设计流程  15-20
    2.2.1 入队线程设计流程介绍  15-18
    2.2.2 出队线程设计流程介绍  18-20
  2.3 QMURM仿真和结果分析  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章队列管理单元设计与实现  22-34
  3.1 队列管理单元简介  22-23
  3.2 队列管理单元设计与实现  23-30
    3.2.1 写入控制单元  25-27
    3.2.2 可用资源管理和队列包数统计单元  27
    3.2.3 读出控制单元  27-28
    3.2.4 IPMC查找单元  28-30
  3.3 队列管理单元仿真验证及结果分析  30-33
    3.3.1 验证平台结构介绍  31
    3.3.2 验证结果分析  31-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章虚通道路由器设计与实现  34-46
  4.1 虚通道路由器硬件实现结构简介  34-36
  4.2 虚通道路由器关键部件设计与实现  36-43
    4.2.1 VC分配单元设计与实现  36-39
    4.2.2 交换分配单元设计与实现  39-43
  4.3 虚通道路由器关键路径分析及优化  43-44
  4.4 通道路由器性能分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章可重用验证平台设计与实现  46-58
  5.1 验证技术概述  46-47
  5.2 验证平台层次结构介绍  47-48
  5.3 验证平台设计与实现  48-56
    5.3.1 交换单元功能介绍  49
    5.3.2 验证平台设计思想概述  49-52
    5.3.3 各层次结构设计与实现  52-56
  5.4 验证平台仿真结果和性能分析  56-57
    5.4.1 仿真结果  56-57
    5.4.2 性能分析  57
  5.5 本章小结  57-58
第6章总结与展望  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-62
攻读学位期间取得的研究成果  62-64
致谢  64-65

PTN存储转发及调度关键技术研究与实现

内容摘要

全文目录

相似论文