基于SRAM的核心路由器交換矩陣輸入端口設計
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2 VOQ虛擬輸出隊列設計
影響Crossbar交換效率的因素主要是輸入排除鏈頭阻塞問題和調度算法的選擇。輸入排隊鏈頭阻塞問題的解決方案就是采用給每個輸入到輸出建立一個虛擬緩沖隊列的輸入排隊交換內核的體系結構，基本思想是每一個輸入端口在其輸入緩沖器中為每一個輸出端口保存一個先進先出(FIFO)隊列。對于8×8的交換結構，共有8×8個VOQ。到達輸入端口的信元按照它的輸出端口，置入相應的VOQ隊列中。在每個交換時隙，調度器調度所有VOQ，使得每一個輸出端口只有一個VOQ接受服務，然后發(fā)送其最前端的分組，不僅消除了由FIFO隊列造成的鏈頭阻塞，更不用考慮設置加速比問題，VOQ的具體結構如圖2所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/153526.htm
VOQ方式將目的輸出端口不同的信元放在不同的隊列中緩存，因此發(fā)往不同輸出端口的信元相互不存在HOL阻塞。在某些調度算法下，VOQ方式可100％獲得交換開關的利用率。目前Cisco GSR12000，BBNMGR等路由器都采用VOQ方式組織輸入隊列。消除HOL阻塞后，交換開關仍存在另外兩種阻塞，即輸入端口阻塞和輸出端口阻塞。由同一輸入端口不同VOQ隊列中的信元競爭輸入端口而產生的阻塞稱為輸入端口阻塞，由不同輸入端口的信元競爭同一輸出端口而產生的阻塞稱為輸出端口阻塞。調度器根據各輸入端口VOQ隊列的狀態(tài)決定Crossbar內部的拓撲關系，從而解決上述兩種阻塞。系統主要由交換陣列、調度器、輸入控制器、輸出控制器和SRAM組成。輸入控制器從線卡接收信元，根據其目的端口號將其存入雙端口SRAM中，每個輸入端口共8個隊列，分別存放發(fā)往不同輸出端口的信元。輸入端口控制器根據隊列的空滿情況向調度器發(fā)出請求。調度器根據各輸入端口的請求公平地分配輸出端口，并將調度結果傳送到Crossbar交換陣列和各輸入／輸出控制器。輸入端口控制器接收到調度結果后，從相應的VOQ隊列取出一個信元送交換陣列交換。同時輸出端口控制器根據調度結果，將接收的信元放入相應的輸出端口寄存器中。若輸出接口控制器檢測到寄存器中有重組完畢的報文，將報文發(fā)往相應的線卡中。
3 輸入端口設計
調度算法的選擇和輸入排隊鏈頭阻塞問題是影響交換矩陣交換速率的關鍵因素。i-SLIP調度算法的硬件實現比較簡單，并且支持優(yōu)先級調度，可以很好地滿足調度的要求。輸入端口VOQ隊列的設計則可以很好的解決鏈頭阻塞問題，由于輸入端口在交換芯片中占據了很大的面積，所以將報文緩沖區(qū)移到片外可以顯著地降低交換芯片的面積，輸入端口的設計如圖3所示。
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