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(wèn)題和調度算法的選擇。輸入排隊鏈頭阻塞問(wèn)題的解決方案就是采用給每個(gè)輸入到輸出建立一個(gè)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(gè)輸入端口在其輸入緩沖器中為每一個(gè)輸出端口保存一個(gè)先進(jìn)先出(FIFO)隊列。對于8×8的交換結構，共有8×8個(gè)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(gè)交換時(shí)隙，調度器調度所有VOQ，使得每一個(gè)輸出端口只有一個(gè)VOQ接受服務(wù)，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(wèn)題，VOQ的具體結構如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(chǎn)生的阻塞稱(chēng)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(chǎn)生的阻塞稱(chēng)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(guān)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(xiàn)卡接收信元，根據其目的端口號將其存入雙端口SRAM中，每個(gè)輸入端口共8個(gè)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(mǎn)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(gè)信元送交換陣列交換。同時(shí)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(xiàn)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(wèn)題是影響交換矩陣交換速率的關(guān)鍵因素。i-SLIP調度算法的硬件實(shí)現比較簡(jiǎn)單，并且支持優(yōu)先級調度，可以很好地滿(mǎn)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(wèn)題，由于輸入端口在交換芯片中占據了很大的面積，所以將報文緩沖區移到片外可以顯著(zhù)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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