بخشی از مقاله
چکیده
در شبکه های مش مهم ترین توپولوژی، شبکه های درون تراشه ای است که انعطاف پذیری لازم را برای اتصالات داخلی فراهم می آورد.در این پژوهش معماری مبتنی بر مسیریابی درخت برای شبکه درون تراشه ای با فراخوانی قطاری را مورد بررسی قرار گرفته است که این مکانیزم برای رهایی سازی از بن بست و افزایش کارایی می تواند موثر باشد.دو رویکرد را که مورد بررسی قرار میدهیم رویکرد ترتیبی و میانبر نخست است که هدف رسیدن بسته به مقصد است.
نتایج آزمایشات نشان میدهد که روش میانبر نخست دارای کارایی بهتری نسبت به روش ترتیبی است. در روش دیگر از درخت تعبیه شده برای مش که هدف رسیدن به عملکرد بالا ارتباطی بر روی تراشه است استفاده می شود. نکته مهم این روش این است که اگر قطعات معیوب در شبکه وجود داشته باشد تا زمانی که شبکه متصل باشد بسته از طریق نگاشت دوباره به درخت تحویل داده می شود.
کلمات کلیدی: الگوریتم مسیر یابی، داوری افقی ،سیستم های روی تراشه، شبکه های روی تراشه،توپولوژی مش .
مقدمه
در چند سال گذشته روش های طراحی سیستم بر روی تراشه دچار تحولات اساسی شده است. بر طبق قانون مور منابع پردازشی موجود بر روی تراشه هر دو سال باید دو برابر شوند.اما این روند در چندین سال گذشته کمی کمتر از این قانون بوده و برای اندازه تراشه ثابت هر سه سال دو برابر می شود.از آنجایی که با رشد فناوری نیازمند افزایش فرکانس کاری هستیم که بتوانیم عملیات های مختلف با سرعت بیشتری انجام دهیم.
اما افزایش این مورد خود چالش های متعددی را به همراه خواهد داشت. یکی از مشکلات اصلی طراحی سیستم های بروی تراشه در آینده از عدم توسعه پذیری و تاخیر سیم های سراسری ناشی می شود. سیم ها سیگنال ها را در سطح چیپ جا به جا میکنند.اما معمولا تاخیر های آنها کاهش همپایی پیشرفت تکنولوژی نیست. بیشترین راه حل های مطرح شده در دهه 90 برای ساختار ارتباطی سیستم بر روی تراشه بر پایه طراحی سفارشی و ترکیب موردی ارتباط مستقیم و باس میان ماژول می باشد.
معماری همچون رسانه مشترک بر پایه داوری توانست تا حدودی مشکل توسعه پذیری را برطرف کنند.اما به دلایلی بازدهی سیستم را کاهش می داد. در کل این ایده ها جواب گوی پیشرفت تکنولوژی و افزایش تعداد اجزای موجود در طراحی سیستم های روی تراشه نبوده است. برای حل این مشکلات از شبکه کامپیوتری الگو برداری شده است.در سیستم های روی تراشه از IP1 که در شبکه های کامپیوتری وجود داشته الهام گرفته شده است و مورد استفاده قرار گرفته است.IPها در SOC1 می توانند شامل ده یا چند صد مقیاس باشند.
یکی از چالش زیر ساخت مناسب برای ارتباط میان IP هسته است. ما در SOC بسته داریم و هدف این است که بسته را به مقصد برسانیم که هزینه کمتر داشته باشد و کارایی بالا ارائه دهند. برای تبادل داده از سوچئینگ بسته استفاده میکنیم. البته مسیریابی بسته ها بسیار مشکل و وابسته به اندازه SOC است.یکی از مسائل مهم در طراحی شبکه هاپ درون تراشه ای و آزاد سازی بن بست ها در مسیریابی است.
توپولوژی شبکه دارای دو ساختار منظم و نامنظم است.از معماری توپولوژی می توان به مش ، مش قطری و غیره اشاره کرد.توجه کنید اگر لینک ارتباطی معیوب باشد دیگر نوع توپولوژی مهم نخواهد بود. در این پژوهش دو روش برای آزاد سازی بن بست یا مسدود بودن لینک ها مورد بررسی قرار می گیرند.
طراحی داوری قطاری برای سوئیچ ها
درابتدا مسیر یابی بر روی درخت را برای شبکه های نامنظم بررسی می کنیم. به تعداد گره دلخواه همراه با یک توپولوژی نامنظم شبکه نامنظم می گویند. در این طراحی از توپولوژی مش استفاده شده است که دارای یال و گره است هر گره یک هسته IP و یک سوئیچ دارد و یال ها جهت ارتباط بین گره های همسایه هستند. در شکل زیر 16 تا گره وجود دارد و در شکل مقابل یال های پر رنگ لینک های ارتباطی و بقیه را به عنوان میانبر در نظر گرفته ایم.فرض می کنیم هر سوئیچ دارای یک هسته است سوئیچ دارای بافر می باشد جهت اینکه اگر بسته با لینک های معیوب یا مسدود مواجه شود ذخیره گردد تا مسیر مورد نظر یافت شود هر سوئیچ دارای پورت ورودی و خروجی است.
نمایش به صورت توپولوژی مش
در اینجا ما گره ها را برچسب گذاری میکنیم.گره ریشه 0000و گره فرزند 1000و 2000 و به همین شکل تا به آخر با این رویه برچسب گذاری را انجام می دهیم. هدفی که وجود دارد رسیدن بسته به مقصد است که باصرفه بودن و یا کاهش کارایی را نداشته باشد است. در اینجا هر گره یک هاپ است پس اگر بتوانیم تعداد هاپ در مسیر را کاهش دهیم میتوانیم کارایی را افزایش دهیم. میانبر می توانند این امر را تسهیل ببخشند و مشکلات ازدحام اطراف ریشه را کاهش دهند. البته این امر را باید در نظر داشت که میانبر همیشه کوتاه ترین مسیر نیست.
شمای درخت پیاده سازی شده با میانبرها
سوئیچ ها در مسیر قطاراز ماژول سخت افزاری مسیریاب برای محاسبه فاصله بین دو مسیری درخت از همسایه به مقصد یک بسته استفاده می کنند. در این روش هر نوع که دارای ID است و گره همسایه باید بتواند ID ها را در سویچ ها ذخیره کنند تا فاصله را محاسبه کنند. هر سویچ دارای بافر است و برای بافرها نیازمند سیستم های صف بندی هستیم که باید پیاده سازی شود. هنگامی که یک بسته وارد می شود با دو درخواست مواجه می شود اولی لینک اصلی درخت است و دومی لینک میانبر است. المان تصمیم گیری به میانبر اولویت بالاتری می دهد.
طراحی داوری تیر افقی برای سویچ قطار
چنانچه اولویت دهنده به پورت ورودی اولویت بالاتری اعمال کنند، پورت ورودی بعدی در سیکل بعدی به اولویت بالاتری خواهد رسید در غیر این صورت به اولویت های باقی مانده می رسد. در اینجا یک نشانه وجود دارد که اولویت حلقه نشانه که پورت ورودی آن یک باشد دارای اولویت و دیگری صفر می شود. در ترتیبی اولویت عبور نشانه در تمامی حلقه یکبار در هر سیکل کلاک است و داور هر مدار در ورودی چک میکنند و از آن که دارای اولویت بالاتری است شروع می شود. میانبر در اینجا داری اولویت بالاتری نسبت به لینک درخت است. یکی از مشکلات ترتیبی بالا بودن اولویت لینک درخت و میانبر دارای اولویت پایین بودن است.
