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串行 RapidIO 与万兆位以太网

作者: 时间:2011-03-05 来源:网络 收藏

在不影响性能的前提下实现可靠性
可靠性是RapidIO的闪光点。内置在硬件中的确认设计防止了数据包丢失并保证了数据包的传送。保证可靠的数据包传送的机制是在物理层以纯硬件方式实现的。在硬件中实现数据包的传送对于系统的性能具有重大的积极影响。因为无须软件干预就能够实现可靠的传送,事务就不会因为软件例程而引入延迟。对于10GE标准而言,物理层只是尽最大努力去管理数据包的传送(也就是说,可能存在丢包)。要确保数据包传送成功,需要交由TCP层处理,在TCP层中,可靠的传送机制可能是在软件中实现的。


访问软件层需要花费宝贵的时间,消耗处理资源且对系统性能不利。10GE设计中的这种软件干预可能引入超过10μs的系统延迟。相反,S-RIO的系统延迟只有约1μs。10GE系统中的数据包重传则更为复杂,可能会消耗数十微妙。而对于S-RIO设计而言,数据包重传是透明的,完全由硬件来处理,只需不到1μs即可完成。同时,依赖软件来确保数据包的传送会造成不确定的系统延迟。根据在数据包到达时正在运行的软件例程的不同,完成数据包传送操作所需要的时间在一定程度上是不可预测的。10GE依靠软件来确保数据包的传送,所以对于那些希望获得较短而确定的延迟的系统而言,不是一个好的选择。

考虑系统成本,而不仅仅是设备成本
为了运行用于实现协议栈的软件,10GE需要用到处理器。这种对软件栈的管理工作增加了处理开销,降低了系统效率。以太网可能会耗费15%~30%的处理性能用于软件栈的管理。对于100美元的处理器而言,这就等于是每台处理器15~30美元的看不到的系统互连成本。在RapidIO系统中,协议会尽量减少对软件的依赖性,从而降低处理器的负荷,同时节省下来的开支可用于更快的处理器上,从而以更低的成本实现性能更高的系统。

系统功耗
既然处理RapidIO协议所需的处理器负荷降低了,系统功耗也将随之降低。因为用于协议管理的数千兆赫兹处理器的使用量减少了,所以系统的功耗能够保持在最低值。因此,它还能降低热管理成本并降低系统复杂度。在10GE系统中,对处理资源较多的使用量会造成更高的系统功耗。

可扩展性提供了具有竞争力的优势
无线基础设施市场中的竞争是很激烈的。因为供应商们彼此之间争着要在每条线路卡上提供更多的用户,所以建立可扩展的系统就是至关重要的。系统设计人员必须设计出一种架构,使其只需经过简单修改就能够适应性能的变化。RapidIO系统使用相同的寄存器组,就能够轻松地从最低速率扩展到最高速率。可用的端口速率是1、2、2.5、4、5、8、10、16和20Gb/s。相反,为了使以太网从1Gb速率升级到10Gb带宽,则需要一组新的寄存器,并且要对系统软件进行大量的更改。10GE生态系统所缺少的另一个重要部件是小端口数交换机。大多数设备要面对的都是拥有众多1GE端口却只有2个10GE端口的大端口数底板或聚合设备。


S-RIO的优点包括:延迟小且确定,系统处理器负荷较低,可靠性高,处理器与协议管理软件之间的耦合度低。这些优点使得S-RIO成为了无线应用的默认协议选择。尽管10GE是无线基带应用的一种可行的选择,但因其自身的劣势,通常会被设计人员舍弃。通过使用RapidIO,设计人员能够建立可扩展的系统,尽量提高性能,同时尽量降低功耗与成本,并且能够在高度竞争的市场上缩短完成时间。


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