slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
Разработка системного коммутатора для микропроцессора « MCST-4R »

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 17

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


  • 156 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
slide1
Выполнил:

Студент 415 группы МФТИ

Щербина Н.А.

Научный руководитель:

Черепанов С.А.

Разработка системного коммутатора для микропроцессора «MCST-4R»

Дипломнаяработа

ЗАО «МЦСТ», 2010г.

slide2
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

slide3
Основные требования
  • 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
slide4
Задачи СК
  • Обслуживание абонентов согласно политике приоритетов
  • Максимальная загрузка выходных портов
  • Обеспечение независимости пакетных потоков между различными парами абонентов
  • Обеспечение независимости потоков командных пакетов различного типа
slide5
Маршрут проектирования

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

slide6
Выбор архитектуры коммутатора

Решение задачи независимости потоков данных между различными парами абонентов

cross point buffers
Cross-Point Buffersархитектура
  • 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
slide8
Структура СК
  • 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

slide9
Организация внутренних очередей

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
slide10
Алгоритм работы арбитра(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

slide11
Алгоритм работы арбитра(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

slide12
Алгоритм работы арбитра(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

slide13
Система тестирования
  • 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
slide14
Система тестирования
  • 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
slide15
Измерения производительности

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%

slide16
Результаты
  • 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!)

ad