Выполнил:
Download
1 / 17

Разработка системного коммутатора для микропроцессора « MCST-4R » - PowerPoint PPT Presentation


  • 153 Views
  • Uploaded on

Выполнил: Студент 415 группы МФТИ Щербина Н.А. Научный руководитель: Черепанов С.А. Разработка системного коммутатора для микропроцессора « MCST-4R ». Дипломная работа. ЗАО «МЦСТ», 2010г. Назначение системного коммутатора (СК) в МЦСТ -4R.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Разработка системного коммутатора для микропроцессора « MCST-4R »' - oma


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Выполнил:

Студент 415 группы МФТИ

Щербина Н.А.

Научный руководитель:

Черепанов С.А.

Разработка системного коммутатора для микропроцессора «MCST-4R»

Дипломнаяработа

ЗАО «МЦСТ», 2010г.


Назначение системного коммутатора (СК) в МЦСТ-4R

  • Обеспечение пакетного обмена между локальными абонентами

    • L2 кэш контроллером

    • контроллером когерентности, CC

    • IO-зондом, HB

  • Поддержка организации 4-х процессорной CC NUMA системы, посредствам обмена через межсистемные LVDS каналы, IP Link

IPCC – контролер канала межсистемного взаимодействия

IOCC– контролер канала ввода/вывода

Host Bridge– IO зонд


Основные требования коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Минимизация времени прохождения пакетов через СК

    • Обработка СК одиночных запросов в локальную память не более 3-х тактов

    • Максимальная задержка прохождения пакетов через СК при рабочей нагрузке (~16%) со стороны L2 – 5 тактов

  • Тактовая частота 1ГГц

  • Площадь не более 1мм2

  • Технология 90нм


Задачи СК коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Обслуживание абонентов согласно политике приоритетов

  • Максимальная загрузка выходных портов

  • Обеспечение независимости пакетных потоков между различными парами абонентов

  • Обеспечение независимости потоков командных пакетов различного типа


Маршрут проектирования коммутатора (СК) в МЦСТ

Решение задачи независимости потоков данных между различными парами абонентов

Решение задачи независимости потоков командных пакетов различных типов

Оптимизация коммутационной логики с целью обеспечения необходимой производительности при минимальных затратах оборудования


Выбор архитектуры коммутатора коммутатора (СК) в МЦСТ

Решение задачи независимости потоков данных между различными парами абонентов


Cross point buffers
Cross-Point Buffers коммутатора (СК) в МЦСТархитектура

  • Достоинства

    • Высокая пропускная способность

    • Простота реализации

    • Решение задачи независимости потоков данных между различными парами абонентов

    • Подробное описание в литературе

  • Недостатки

    • Большое количество требуемого оборудования

    • Неэффективное использование буферного пространства


Структура СК коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Распределение входных буферов соответственно группам абонентов-получателей. Критерий объединения в группы – скорость обработки получаемых запросов.

  • Разбиение общей коммутационной логики на три независимых арбитра

    • арбитр доступа к L2 и CC

    • Арбитр доступа к HB (IO)

    • арбитр доступа к линкам

      Позволяет, не увеличивая длину внутреннего конвейера, достичь требуемой тактовой частоты


Организация внутренних очередей коммутатора (СК) в МЦСТ

Решение задачи независимости потоков командных пакетов различных типов

  • Входной буфер разбивается на три независимые очереди:

    • запросы

    • когерентные запросы

    • ответы

      Конфигурация происходит программным образом путем записи в соответствующие управляющие регистры, с целью обеспечить оптимальное разбиение входных буферов СК непосредственно в готовом кристалле

  • Три внутренних конвейера для каждого типа командных пакетов

  • Арбитр – обеспечивает доступ к общему каналу для передачи данных


Алгоритм работы арбитра коммутатора (СК) в МЦСТ(Входные данные)

Арбитр линков Arb link (4 x 3)

Источники запросов : 0 – L2 , 1 – CC , 2 - IO , 3 – Link.

Абоненты назначения: 0 – Link0, 1 – Link1, 2 - Link2.

Пусть - матрица запросов i-го абонента, i = 0,1,2,3.

Например

Вектор запросов i-го источника вLink1

L2подаёт запрос на отправку

пакета 2-го типа в Link0


Алгоритм работы арбитра коммутатора (СК) в МЦСТ(Матрица запросов)

  • Пусть - вектор возможности абонентапринятьпакеты трех типов ,где j = 0,1,2.

  • Например

  • Можно получить матрицу запросов R, гдеR[i][j] – означает, что i-ый источник

  • передает запрос на отправку какого-либо пакета j-ому абоненту.

  • , где

Link0способен принять пакет 0-го типа


Алгоритм работы арбитра коммутатора (СК) в МЦСТ(Задача назначения)

  • Исходная задача сводится к задаче назначения.

  • Дальнейший выбор типов пакетов осуществляется тремя Round-Robinарбитрами.

Allocator

IOподает запрос на

отправку пакета в Link1

IOполучает грант на

отправку пакета в Link1


Система тестирования коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Формирование входного трафика, задаваемого некоторыми вероятностными параметрами

  • Передача необходимых для измерений данных в полях пакетов, не используемых при штатной работе коммутационной среды

  • Составление статистики прихода пакетов на выходы коммутационной среды


Система тестирования коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Простота реализации

  • Тестирование коммутационной среды как на предмет ошибок, так и на производительность

  • Возможность создания рабочих ситуаций, трудно реализуемых при верификации СК в составе всей системы

  • При жестко фиксированных интерфейсах независимость от внутренней логики функционирования тестируемых модулей


Измерения производительности коммутатора (СК) в МЦСТ

Случай отдельной шины на каждый тип пакета

Время прохождения

Пропускная способность

Пропускная способность, %

Время прохождения, такт

Нагрузка, %

Нагрузка, %

Случай общей шины

Разница в пропускной способности не более 6%


Результаты коммутатора (СК) в МЦСТ

  • Разработан системный коммутатор для микропроцессора «МЦСТ-4R»

    • Проведя анализ известных архитектур коммутаторов, выбрана Cross-point buffers архитектура

    • Разработан механизм организации внутренних очередей

    • Получен алгоритм работы внутренних арбитров

  • Создана rtl-модель системного коммутатора

  • При предварительном синтезе в Design compiler получены следующие физические параметры устройства:

    • Критическая цепь 1.07нс

    • Площадь ~0.7мм2

  • Разработана система автономного тестирования СК

    • При последующей верификации устройства в составе всей системы в нем было обнаружено всего 3 ошибки

  • На тестовом стенде были получены следующие параметры производительности СК

    • Время обработки одиночного запроса к локальным абонентам 3 такта

    • Максимальное время прохождения локального запроса при рабочей нагрузке (16%) - 4 такта.

    • Максимальная пропускная способность локальных каналов >40%.

      (Измерения производились при критическом целевом трафике!)


Спасибо за внимание! коммутатора (СК) в МЦСТ


ad