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基于SRAM的核心路由器交换矩阵输入端口设计

作者:时间:2013-04-22来源:网络收藏

2 虚拟输出队列设计
影响Crossbar交换效率的因素主要是输入排除链头阻塞问题和调度算法的选择。输入排队链头阻塞问题的解决方案就是采用给每个输入到输出建立一个虚拟缓冲队列的输入排队交换内核的体系结构,基本思想是每一个在其输入缓冲器中为每一个输出端口保存一个先进先出(FIFO)队列。对于8×8的交换结构,共有8×8个。到达的信元按照它的输出端口,置入相应的队列中。在每个交换时隙,调度器调度所有VOQ,使得每一个输出端口只有一个VOQ接受服务,然后发送其最前端的分组,不仅消除了由FIFO队列造成的链头阻塞,更不用考虑设置加速比问题,VOQ的具体结构如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/153526.htm

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VOQ方式将目的输出端口不同的信元放在不同的队列中缓存,因此发往不同输出端口的信元相互不存在HOL阻塞。在某些调度算法下,VOQ方式可100%获得交换开关的利用率。目前Cisco GSR12000,BBNMGR等路由器都采用VOQ方式组织输入队列。消除HOL阻塞后,交换开关仍存在另外两种阻塞,即阻塞和输出端口阻塞。由同一输入端口不同VOQ队列中的信元竞争输入端口而产生的阻塞称为输入端口阻塞,由不同输入端口的信元竞争同一输出端口而产生的阻塞称为输出端口阻塞。调度器根据各输入端口VOQ队列的状态决定Crossbar内部的拓扑关系,从而解决上述两种阻塞。系统主要由交换阵列、调度器、输入控制器、输出控制器和组成。输入控制器从线卡接收信元,根据其目的端口号将其存入双端口中,每个输入端口共8个队列,分别存放发往不同输出端口的信元。输入端口控制器根据队列的空满情况向调度器发出请求。调度器根据各输入端口的请求公平地分配输出端口,并将调度结果传送到Crossbar交换阵列和各输入/输出控制器。输入端口控制器接收到调度结果后,从相应的VOQ队列取出一个信元送交换阵列交换。同时输出端口控制器根据调度结果,将接收的信元放入相应的输出端口寄存器中。若输出接口控制器检测到寄存器中有重组完毕的报文,将报文发往相应的线卡中。

3 输入端口设计
调度算法的选择和输入排队链头阻塞问题是影响交换速率的关键因素。i-SLIP调度算法的硬件实现比较简单,并且支持优先级调度,可以很好地满足调度的要求。输入端口VOQ队列的设计则可以很好的解决链头阻塞问题,由于输入端口在交换芯片中占据了很大的面积,所以将报文缓冲区移到片外可以显著地降低交换芯片的面积,输入端口的设计如图3所示。

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