Диссертация (1144013), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Зависимость пропускной способности и средней задержки заявки отинтенсивности обработки приемным устройством.Ситуация похожа на вариант с предыдущим контроллером. Рост задержки вначалевызывает увеличение задержки заявки и увеличение количества заявок, потомколичество заявок становится предельно допустимым в системе и это вызывает падениепропускной способности, и дальнейшее увеличение времени обработки заявки. Это, всвою очередь, влечет уменьшение пропускной способности.Размер буфера напрямую зависит от количества заявок в системе, которое, в своюочередь, зависит от интенсивности отправки заявок.
Как можно заметить – при сниженииинтенсивности обработки сильно возрастает средняя задержка передачи заявки.Количество заявок в системе составляет 56 штук.Размер буфера рассчитывается, учитывая количество заявок в системе (Рисунок51).103Количество заявок в системе60504030201024,0424,6325,2525,9126,6027,3228,0928,9029,7630,6731,6532,6833,7834,9736,2337,5939,0640,6542,3744,2546,3048,5451,0253,7656,8260,2464,1068,4973,5379,3786,2194,340Интенсивность, 1e-3Рисунок 51. Количество заявок в зависимости от интенсивности передачи данныхКак видно из графика, что и подтверждается физическим моделированием – принебольшой интенсивности физический буфер можно уменьшить, тем самым сэкономивна блоках памяти. При этом если снизить пропускную способность на 10%, буферкредитования можно уменьшить на 80%, о чем и свидетельствует модель и физическаяреализация.
Данное решение было запатентовано.Дальнейшее улучшение временных и частотных характеристик для данногоконтроллера оказалось невозможным, что показало моделирование при увеличениидлины кабеля и частоты. Так как следующий проект был основан на частотах от 1,0625ГГц до 5,325 ГГц, а длина кабеля варьировалась от 50 до 150 метров – встал вопроспередачи данных с использованием GigaSpaceWire. Результаты моделированияпоказали абсолютную неэффективность данного блока при возросших частотах. Нарисунке 52 показана пропускная способность при минимальном кабеле в 50 метров. Каквидно из модели – пропускная способность драматично падает при возрастаниичастоты.104Пропускная способность, Мбит/c4000,003500,003000,002500,002000,001500,001000,00500,0062576590510451185132514651605174518852025216523052445258527252865300531453285342535653705384539854125426544054545468548254965510552450,00Частота передачи, МгцПосчитанная пропускная способностьПредполагаемая пропускная способностьРисунок 52.
Пропускная способность в зависимости от частоты передачиОднако, при расчете зависимости от длины кабеля получились совершеннонеудовлетворительные характеристики (Рисунок 53)2600Пропускная способность, Мбит/c2400220020001800160014001200100080060040020050535659626568717477808386899295981011041071101131161191221251281311341371401431461490Длина кабеля, м1062,5 Мгц3125 Мгц5325 МгцРисунок 53.
Пропускная способность сетевого контроллера в зависимости отдлиныКак показало данное исследование – пропускная способность нового контроллерасовершенно не будет удовлетворять условию поставленного технического задания.Исследование показало несовершенство текущей системы кредитования инеприменимость ее к данному блоку, что было подтверждено на физическом макете.105Что, в свою очередь потребовало дополнительного исследования и формированияновой версии контроллера.Версия 2Как показало исследование первой версии сетевого контроллера – существенноеснижение пропускной способности обусловлено недостатками первой версии на высокихскоростях. Основной недостаток был выявлен в системе кредитования данного блока.Из-за того, что максимальное число символов данных не могло быть более 56 из-засистемы управления потоком – это вызвало сильное снижение пропускной способности.Соответственно, для решения данной проблемы была переработана системакредитования.
Символы данных остались неизменными, как и их длины.В данном блоке используется относительная система кредитования для блокаGigaSpaceWire второй версии, которая позволяет передавать одновременно не более512 символов данных или концов пакета. Символ кредитования кредитует 32 символаданных или концов пакета. Модифицированная модель представляется следующимобразом:отпр пост(100⎧общ = пост +++ 20 +1⎪−пост⎪отпр пост(100⎪++ 10 +⎪общ = пост + 1(1 − 10−⎪пост⎪отпр пост(100⎪общ = пост +++ 10 +1(1−10⎪−пост⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩+ 200 + 100 + 100 + 100 + 100 )1++1(1 − 10 )(1 − 10 − 20 )−отпр+ 200 + 100 + 100 + 100 + 100 )1++1− 20 − 10 )(1 − 10 − 20 − 10 − 10 )−отпр+ 200 + 100 + 100 + 100 + 100 )1++1− 20 − 10 )(1 − 10 − 20 − 10 − 10 )−отпр общ + общ ≤ 51211 < max;пост отпр11 < max;пост отпр10 + 20 + 10 + 10 + 10 + 10 < 1 +≤ 32Количество заявок будет рассчитывать по формуле Литта, и, соответственно,пропускная способность по формуле 41.Для данного исследования мы будем использовать следующие характеристикидля исследования длина кабеля – 100 метров, частота передачи 1,0625 ГГц.
Данныехарактеристики были выбраны из расчета предложенного физического макета.Для однонаправленного режима пропускная способность показана на рисунке 54.Из этого рисунка видно, что корреляция пропускной способности на модели и вфизическом решении очень высокая. Так же можно увидеть, что проблема кредитованияисчезла, что подтверждает количество заявок в системе (Рисунок 54). Количество непревышает 512, что позволяет успешно кредитовать данные. При прошломкредитовании, даже в случае однонаправленного режима (когда отсутствуют другиезаявки) – максимальная пропускная способность была равна 780 Мбит в секунду.106900,00450823,44400300821,26600,00250500,00200400,00150300,00Количество символов350700,00100200,0050100,00028,5729,2029,8530,5331,2532,0032,7933,6134,4835,4036,3637,3838,4639,6040,8242,1143,4844,9446,5148,1950,0051,9554,0556,3458,8261,5464,5267,8071,4375,4780,0085,1190,91Пропускная способность, Мбит/c800,00Интенсивность отправки, 1e-3На основе моделиНа основе физической реализацииКоличество заявок в системеРисунок 54.
Сопоставление физической пропускной способности и рассчитаннойна основе модели для однонаправленного режима.Для дуплексного режима также сильно изменились цифры по пропускнойспособности, задержке и заявкам в системе (Рисунок 55).450790,00798,50690,00400350640,00590,00300540,00794490,00440,00250200390,00340,00150Количество заявокПропускная способность, Мбит/с740,00290,00100240,00190,0050140,00020,0020,5121,0521,6222,2222,8623,5324,2425,0025,8126,6727,5928,5729,6330,7732,0033,3334,7836,3638,1040,0042,1144,4447,0650,0053,3357,1461,5466,6772,7380,0088,8990,00Интенсивность, 1e-3На основе моделированияНа основе физической реализацииКоличество заявокРисунок 55.
Пропускная способность канала и количество заявок в дуплексномрежиме от интенсивности заявок данных107Как видно из графиков – система кредитования стала эффективнее иприблизилась к однонаправленному режиму из-за сокращения символов кредитованияв канале. Средняя задержка увеличилась, но в относительных цифрах битовыхинтервалов (Рисунок 56).16001400Задержка, bt1200100080060040020024,9425,4826,0426,6327,2527,8928,5729,2830,0330,8231,6532,5233,4434,4235,4636,5637,7438,9940,3241,7543,2944,9446,7348,6650,7653,0555,5658,3161,3564,7268,4972,7377,5282,9989,290Интенсивность, 1е-3ДанныеМетка времениДанные (физически рассчитанная)Рисунок 56. Зависимость задержки заявок от их интенсивностиЗадержка меток времени больше практически в два раза, что объясняется времяее отправки.
По количеству заявок и, соответственно, времени отправки. Среднее времяотправки в реальной модели практически неотличимо на всей интенсивности исоставляет 175 битовых интервалов. Задержка получилась чуть больше рассчитаннойиз-за дополнительных статических задержек в физической модели.30020015010050050,0050,7651,5552,3653,1954,0554,9555,8756,8257,8058,8259,8860,9862,1163,2964,5265,7967,1168,4969,9371,4372,9974,6376,3478,1280,0081,9784,0386,2188,5090,9193,46Количество заявок250Интенсивность, 1e-3Рисунок 57. Количество заявок в системе от их интенсивности10844004200400038003600340032003000280026002400220020001800160014001200100080060040020005053565962656871747780838689929598101104107110113116119122125128131134137140143146149Пропускная способность, Мбит/cГрафик на рисунке 57 показывает, что размер буфера при хорошей работеприемного устройства можно делать меньше максимального числа в 512 заявок, так каких количество меньше данного числа.Если сравнивать характеристики GigaSpaceWire v.1 и GigaSpaceWire v.2, тонеобходимо отметить существенную разницу в пропускной способности (Рисунок 58).Длина кабеля, м1062,5 Мгц (v.
1)1062,5 Мгц (v. 2)3125 Мгц (v. 1)3125 Мгц (v. 2)5325 Мгц (v. 1)5325 Мгц (v. 2)Рисунок 58. Пропускная способность данных на разных длинах для различныхчастот GigaSpaceWire v.1 и v.2.Как говорилось ранее - первая версия GigaSpaceWire не может передавать данныес предельной пропускной способностью ввиду ограничения системы управленияпотоком.
Вторая версия GigaSpaceWire не имеет таких недостатков.Для данного контроллера были проведены исследования в соответствии спостроенной моделью в главе 2. Результаты подтверждаются физической реализациейкак для однонаправленного (передача полезных данных в одну сторону), так и длядуплексного (передача полезных данных в обе стороны) режимов. Рассчитанызаявленные величины для данного блока. Так же моделирование показало, что длинаканала связи в данном случае – в сетевых контроллерах канального уровня для сетейSpaceWire, практически не оказывает влияния на задержки и размеры буфера, поэтомувлияние этого параметра на такие контроллеры исключается.
В то же времяинтенсивность отправки меток времени сильно влияют на пропускную способностьданных, что означает, что их частое присутствие в системе нежелательно. Сильноевлияние на время задержки и пропускную способность влияет приемная часть, что былопоказано в результате анализа. Дополнительно отметим, что параметры, определенныетеоретически, хорошо коррелируются с практическими данными.109РезультатыДля данного контроллера были проведены исследования в соответствии спостроенной моделью в главе 2. Результаты подтверждаются физической реализациейкак для однонаправленного, так и для дуплексного режимов. Рассчитаны заявленныевеличины для данного блока.Результаты исследования GigaSpaceWire легли в основу патента на полезнуюмодель номер 126162 (устройство коммуникационного интерфейса для сети SpaceWire)и последующей реализации изобретения с патентным номером 2483351 (устройствокоммуникационного интерфейса для сети SpaceWire), а так же легли в основу патентана полезную модель номер 127213 (коммуникационное устройство для гальваническойразвязки DS-линка) и последующей реализации изобретения с патентным номером2485580 (коммуникационное устройство для гальванической развязки DS-линка).3.4 Исследование сетевого контроллера SpaceFibreКак писалось в обзоре, стандарт SpaceFibre [109] представляет собойвысокоскоростной канал, специально разработанный для бортового оборудованиякосмического аппарата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
