SpW-part1 (Технология SpaceWire для параллельный систем и бортовых распределенных комплексов), страница 4

Подобныйрежим коммутации пакетов называют маршрутизирующей ком&мутацией, а маршрутизатор – маршрутизирующим коммутато&ром (routing switch).Заголовок пакета как бы "прорезает" канал внутри коммута&тора, по которому остальные символы пакета проходят узелмаршрутизатора насквозь, прямо с входного порта в выходной.Аналогия с червяком (worm), который прогрызает яблоко на&сквозь, протягивая за головой свое тело, и определили назва&ние "червячная маршрутизация". Этот метод обеспечивает ма&лые задержки прохождения пакета через маршрутизатор, обу&словленные только временем приема заголовка пакета (какправило, одного символа). Кроме того, в коммутаторе стано&вится ненужной буферная память пакетов, что существенноснижает аппаратные затраты и энергопотребление при его реа&лизации в СБИС.Методы адресацииМеханизм маршрутизации пакета в коммутаторе SpaceWire ба&зируется на одном из трех методов адресации узла назначения:путевой, логической, регионально&логической.71ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2006МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКАLA логический адресLA | Порт...43 | 0163 | 03...4Маршрутизатор R41LA | Порт...43 | 0363 | 04...4Маршрутизатор R112323LA | Порт...43 | 0463 | 04...44Маршрутизатор R2123LA | Порт...43 | 0463 | 02...Маршрутизатор R3123Узел N1Узел N2Узел N3Узел N4Узел N5Узел N6Узел N7Узел N7Узел N9LA 41LA 42LA 43LA 129LA 130LA 131LA 64LA 63LA 62Рис.14.

Маршрутизация при логической адресацииПри логической адресации каждому узлу&абоненту при&сваивается уникальный номер (логический адрес LA). Когда ис&точник посылает пакет приемнику, он вставляет логический ад&рес приемника в заголовок пакета. В маршрутизаторах хранят&ся таблицы маршрутизации, связывающие логические адресас номерами выходных портов (рис.14). На основании этой таб&лицы маршрутизатор и определяет номер выходного портадля поступившего пакета. Значения логических адресов долж&ны находиться в диапазоне от 32 до 255 (всего 224 логическихадреса), поскольку они должны отличаться от физических но&меров выходных портов и задаваться одним байтом.

Адрес 255зарезервирован для системных задач и не должен использо&ваться. При передаче пакетов через маршрутизатор при логи&ческой маршрутизации адреса не удаляются.Логическая адресация выгодна в относительно небольшихсетях с ограниченным числом быстрых маршрутизаторов(до 244). В этом методе задача маршрутизации переложена сузла&источника (как в путевой адресации) на маршрутизирую&щие коммутаторы.

Они должны хранить в своей памяти табли&цы маршрутизации. Логическая адресация, в общем случае,требует некоторого администрирования коммуникационной се&ти — формирования таблиц маршрутизации, их загрузки в мар&шрутизаторы и обновления при логической реконфигурациисистемы. В простых системах можно обойтись и без этого –LA1104Router R41 2 3Регион 1LA1094Router R11 2 3N1LA 41N2LA 42LA1654Router R21 2 3N3LA 43заданная таблица маршрутизации может загружаться из ППЗУпри старте системы.Уменьшить размер таблиц маршрутизации при логическойадресации позволяет механизм выделения интервалов(Interval labelling).

Он подразумевает, что все множество ис&пользуемых логических адресов разбивается на последова&тельные же группы (интервалы): 32–35, 35–50, 51–56 и т.д.Каждой такой группе (а не отдельному логическому адресу)в таблице маршрутизации соответсвует определенный выход&ной порт.Региональнологическая адресация является комбина&цией логической адресации и структуризации сети на области(regions) (рис.15). Внутри одной области используется обычнаялогическая адресация. Если источник и получатель принадле&жат разным областям, используются несколько логических ад&ресов (адрес региона и логический адрес в регионе) и меха&низм их удаления при прохождении маршрутизаторов на грани&це областей.

В примере на рис.15 логический адрес 109 при&своен точке перехода из region 1 в region 2. В таблице мар&шрутизации в Router 4 логическому адресу 109 соот&ветствует выходной порт 3; там же будет помечено, что порт3 – переход в другой регион адресации.

Прохождение пакета<109><163>< данные ><EOP> будет своего рода комбина&цией процедуры путевой и логической адресации: по адресу109 (первый байт заголовка) будет определен выходнойпорт 3 для дальнейшей трансляции пакета и выяснено, что этопереход в другой регион адресации. Router 4 отбрасывает пер&вый символ любого пакета, пересылаемого в выходной порт 3,и далее пакет пойдет в виде <163><данные><EOP>. Такогорода методы адресации хороши в кластерных структурах. Коли&чество узлов в сети при регионально&логической адресации неограничено [10].Для увеличения пропускной способности сети SpaceWire иповышения ее надежности может использоваться групповаяадаптивная маршрутизация.

Она позволяет передавать па&кеты по сети через альтернативные каналы, связывающие ком&N4LA 129N5LA 130Регион 24Router R31 2 3N6LA 131N1LA 164N2N3LA 163 LA 162Рис.15. Маршрутизация при регионально7логической адресацииЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/200672ционных символов, минимизируя задержку доставки управляю&щей информации независимо от загруженности коммуникаци&онной сети, вплоть до передачи управляющих кодов через за&блокированные данными каналы.УЗЕЛ1УЗЕЛУЗЕЛ27138МаршрутизаторX654287МаршрутизаторY63УЗЕЛ4УЗЕЛСинхронизация времениРазработчики стандарта SpaceWire учли важность синхрониза&ции времени в системе КБО. Поэтому для поддержания едино&го системного времени в сети введен специальный управляю&щий код – маркер времени (рис.17) (не было в IEEE1355&1995).Он используется для поддержания единого системного време&ни в сети и передачи изохронных флагов управления.

Маркервремени образован символом ESC и символом данных, 6 млад&ших разрядов в символе данных (Т0&Т5) содержат код времени,два старших – признаки маркера времени (00).5Рис.16. Групповая адаптивная маршрутизация SpaceWireмутаторы SpaceWire (рис.16). Для передачи данных можно ис&пользовать любой свободный канал. SpaceWire позволяет со&единять соседние элементы сети (узлы и маршрутизаторы)неограниченным числом каналов, тем самым создавая избы&точность коммутационной сети для увеличения отказоустойчи&вости информационно&вычислительных систем и КБО в целом.Механизм групповой адаптивной маршрутизации позволяеттакже масштабировать пропускную способность сети SpaceWireпо числу каналов.T6 T7ESCP11110 T0 T1 T2 T3 T4 T5LSB00MSBРис.17.

Маркер времениУПРАВЛЯЮЩИЕ КОДЫУправляющие коды, определенные на символьном уровне сте&ка протоколов SpaceWire, позволяют организовывать специаль&ные дисциплины передачи по каналам информации разного ви&да. При этом управляющие коды "врезаются" в поток информа&В сети один из узлов назначается мастером времени. По ко&мандам хост&устройства его контроллер линка формирует мар&керы времени, каждый раз с увеличенным на 1 (по модулю 64)временным кодом, и передает его в сеть.

Специальные дисци&плины обеспечивают его трансляцию по всей сети, препятствуя73ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2006МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКАпередаче ошибочных маркеров времени (например, повторнойАдреса назначенияПоле данныхСимвол конца пакетатрансляции маркера времени через узел при кольцевой струк&туре сети).Маркеры времени имеют высший приоритет и передаютсяPIDДанныеКонтрольная суммасразу после завершения трансляции текущего символа. Общаязадержка их распространения по сети зависит от заданной ско& Рис.19.

Идентификатор протокола транспортного уровнярости обмена, числа промежуточных узлов сети и задержек прикладных систем распределенного комплекса целевого обо&в промежуточных узлах (определяется схемотехникой коммута& рудования, прямо используя для передачи информации серви&тора).

В большинстве реально применяемых конфигураций се& сы сетевого уровня SpaceWire – доставку пакетов от узла&ис&ти задержка доставки маркера времени до любого узла&або& точника к узлу&адресату. Отсутствие ограничений на длинупакета позволяет упаковывать в один пакет многие виды сооб&нента не превышает 1 мкс (типично 0,2–0,5 мкс).щений, реально применяемые в КБО, и доставлять их от источ&ника к приемнику, пользуясь только встроенными механизмамиРаспределенные прерыванияНе менее важная системная функция, особенно для параллель& коммуникационной сети SpaceWire. Пользователь может выби&ных систем и распределенных комплексов обработки информа& рать и какие&либо существующие протоколы транспортногоции и управления – это система распространения прерываний уровня (например, TCP, UDP и др.) для реализации поверх ком&(сигналов) по модулям параллельной вычислительной сети или муникационной сети SpaceWire.Тем не менее, развитие стандарта SpaceWire продолжается,распределенного комплекса с минимальными задержками.В готовящейся к утверждению новой редакции стандарта в том числе и "вверх" по стеку протоколов.

Транспортный уро&SpaceWire расширена поддержка системных функций. Вводят& вень для сетей SpaceWire будет определен второй частью стан&ся еще два управляющих кода: код прерывания (Interrupt code) дарта SpaceWire. Part 2 (2007 г.), которая разрабатывается ме&ждународной рабочей группой SpaceWire WG.

Расширенныйи код подтверждения (Poll code) (рис.18).стандарт позволит использовать в сетях SpaceWire множестворазличных протоколов транспортного уровня. Для этого вводит&Код прерыванияESCT6 T7Interruptcodeся идентификатор транспортного протокола – байтовое полеP 1 1 1 1 0 I0 I1 I2 I3 I4 I5 1 0PID (Protocol IDentification) (рис.19).