Коммутаторы с общим ресурсом

Коммутаторы АТМ с общей средой передачи имеют: V_вн=NV_кс. В таких системах все пакеты из N входных каналов мультиплексируются в общий поток по принципу временного разделения. Верхняя граница V_вн определяется быстродействием элементной базы, что ограничивает N. Концепция общей шины (ОШ) линейной конфигурации была взята японской фирмой NEC за основу при разработке OQ-коммутатора «Atom» [130, 141]. Данная модель отличается снижением V_вн. Поступающий из канала связи последовательный поток распараллеливается на Р последовательных по числу параллельных БИС. Скорость работы общей шины в каждой БИС V_вн= NV_кс,/Р. В [7] приводятся подробности опытной реализации коммутатора АТМ «Atom».

Заслуживает внимания другая модель на базе ОШ линейной конфигурации— коммутатор PARIS фирмы IBM (США), предназначенный для коммутации пакетов переменной длины [125,126]. Доступ кОШ в коммутаторе PARIS осуществляется по циклической исчерпываюшей процедуре на основе быстрого маркерного алгоритма. В данном случае гарантия немедленной доставки пакета на ЛП отсутствует, вследствие чего необходимо введение дополнительных буферов на ЛП (при расположении основного массива буферной памяти на ЛП,). Согласно проведенным расчетам, емкость входного буфера, равна четырем пакетам максимальной длины достаточна для достижения практически нулевой вероятности потери пакета до его передачи в ОШ. По производительности коммутатор PARIS приближается к коммутаторам OQ-типа.

В качестве примера коммутатора АТМ, использующего кольцевую конфигурацию шины (см. рис. 4.11), приведем проект электронной системы «Pulsar» для обслуживания ВОЛС с гигабитными скоростями. Эта система была разработана Иллинойским университетом (США) с целью изучения вопросов реализации одно блочного универсального неблокируемого коммутатора, который мог бы использоваться как коммутатор в сети АТМ либо как альтернатива системной шине, объединяющей процессоры в многопроцессорной системе, графические станции и т.п.

«Pulsar» представляет собой кольцо на базе сдвиговых регистров с передачей параллельных слов. Каждому порту кольца выделяется временной интервал для передачи одного слова. Коммутация производится по принципу само маршрутизации. Основные характеристики коммутатора «Pulsar»: N = 16, V _кс, = 1 Гбитй, разрядность кольца w = 64, скорость работы порта в параллельном формам V_n = V _кс,/w = 15,625 Мбит/с, V _вн =NVп = 250 Мбит/с. Исследовалось несколько вариантов буферной архитектуры. Интересно отметить, что наиболее эффективным решением, по мнению авторов проекта «Pulsar», является модифицированная OQ-архитектура. Модификация заключается в добавлении к ЛП _вхнизкоскоростного буфера небольшой емкости (работающего со скоростью VД,) для хранения пакетов в моменты переполнения буферов на ЛП_вых т.е. в организации буферной архитектуры типа IQ — OQ. К аналогичным выводам пришли также авторы работы [142].

Рассмотрим коммутаторы с общей памятью (ОП). Аналогично коммутаторы с коллективной средой передачи, данных коммутаторов зависит от N. Так, в системах, содержащих единую одновходовую память, поступающие из канала пакеты мультиплексируются в один поток со скоростью NV _кс . Быстродействие памяти при этом должно соответствовать величине 2 NV_кс = (скорость обращении при записи/считывании). За счет применения многовходовой памяти V _вн можно. существенно уменьшить. Так, в коммутаторе «Prelude» быстродействие логики,

соответствует величине V _кс а быстродействие памяти — величине 2V_кс: при обслуживании каналов с V _вк, = 280 Мбит/с и побайтной передаче внутри коммутатopa, V _вн для логики и для памяти равно 35 и 70 Мбит/с соответствен о. Для уменьшения V _вн используют также поразрядную организацию ОП при параллельном соединении идентичных БИС, при этом V _вн можно снизить даже до величины, достаточной для организации OQ-буферизации.

Одним из примеров подобной конструкции может служить коммутатор, разработанный японской фирмой Hitachi. Его размерность 32х32, а производительность — около 5 Гбит/с при V _кс, = 156 Мбит/с [144]. Аппаратная реализация коммутатора подробно описана в [129].

В однокристальном СБИС-модуле с ОП фирмы GEC-Plessey (Великобритания) также организована буферизация на выходе: входящий пакет распараллеливается на слова, разрядность которых равняется 1/k от длины пакета, где к составляет четное число, преимущественно 2 или 4 [145]. В рассматриваемом варианте модуль 8х8 обслуживает пакеты с фиксированной длиной 280 бит при V_кс, = 140 Мбит/с. Емкость памяти рассчитана на буферизацию 16 пакетов по каждому выходу и составляет приблизительно 39 кбит. Любая выходная очередь имеет доступ ко всей области памяти; в связи с этим отметим одно преимущество общей памяти. Сравнительно с коммутаторами, имеющими раздельную буферную память (РП), системы с ОП относительно просто перераспределяют ресурсы для более загруженных портов, в связи с чем при сопоставимой вероятности. потерь требуется почти в два раза меньшая емкость памяти [131].

Дата добавления: 2015-06-25