Диссертация (1144013), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Пропускная способность при дуплексном режимеКак можно увидеть – очень близкое расположение реальных значений ипосчитанных теоретически. Падение пропускной способности относительнооднонаправленного режима так же не очень значительно.Теперь рассмотрим время задержки, которое критично для заявки первого типа,широковещательного фрейма (Рисунок 63).200,00180,00140,00120,00100,0080,0060,0040,0020,000,0020,0020,0820,1720,2620,3620,4620,5720,6920,8120,9521,1021,2521,4321,6221,8222,0522,3022,5822,9023,2523,6524,1124,6525,2826,0326,9428,0829,5231,4334,0637,9644,3056,4789,46518,06Задержка, wt160,00Задержка (теоретич)Задержка (физич)Рисунок 63.
Задержка широковещательного фрейма116Возрастание задержки в теоретической модели не очень велико до загрузки более90%, после чего задержка возрастает. В реальной модели задержка постоянна, однакокорреляция с реальной моделью высокая.Так как широковещательный фрейм отправляется редко – количество заявок длярасчета буфера для него не важно, поэтому оно не рассматривалось.Теперь рассмотрим время задержки относительно технологии Store-and-Wait. Длярасчета времени задержки в буферах данных и хранения заявок.
Рассмотрим заявкутипа данных (Рисунок 64).650,00Задержка заявки в системе450,00400,00550,00350,00450,00300,00350,00250,00200,00250,00150,00150,00100,0014,2014,0413,8913,7413,5913,4413,3013,1613,0212,8912,7612,6312,5012,3812,2512,1412,0211,9011,7911,6811,5711,4711,3611,2650,0011,1650,00Предполагаемый размер буфера, в словах500,00Интенсивность, 1е-3Рисунок 64. Среднее время задержки и предполагаемый размер буферахранения в словахМожно заметить, что увеличение интенсивности сильно увеличивает буферхранения заявок, что необходимо учитывать при проектировании данного контроллера.РезультатыДля контроллера SpaceFibre был выбран вариант с абсолютным приоритетом.Данный контроллер отличается от других наличием технологии Store and Wait, котораяисследовалась дополнительно.
Данный блок находится в разработке в данный момент.Результаты исследования подтверждались физической реализацией.Результаты данного исследования в данный момент находятся в разработке в«железе» и так же в данный момент происходит разработка самого стандарта передачи.3.5 Выводы по главе 3В данной главе были использованы принципы проектирования сетевогоконтроллера канального уровня, описанные в главе 2.
Для каждого описанногоконтроллера были сформированы основные параметры для расчета характеристик117сетевых контроллеров канального уровня. Для контроллеров SpaceWire, GigaSpaceWireи SpaceFibre были проведены исследования в соответствии с построенной моделью.Проведен теоретический и экспериментальный анализ характеристик сетевогоконтроллера. Результаты исследования подтверждаются физической реализацией какдля однонаправленного, так и для дуплексного режимов работы сетевого контроллера.В качестве результатов теоретического и практического анализа были определеныследующие факты.1)Aнализ сетевых контроллеров показал, что длина канала связи, например,в сетевых контроллерах канального уровня для низко- и среднескоростных сетейSpaceWire, практически не оказывает влияния на задержки и размеры буфера, поэтомувлияние этого параметра на такие контроллеры практически исключается. Такимобразом можно сделать вывод о низком влиянии среды передачи при низких и среднихскоростях передачи.2)Необходимо отметить, что интенсивность отправки высокоприоритетныхсимволов сильно влияют на пропускную способность остальных данных.
Таким образомнеобходимо отметить, что отправка высокоскоростных символов или фреймов данныхсильно снижает пропускную способность других данных.3)Параметрысетевыхконтроллеровканальногоуровнянапримереконтроллеров для сетей SpaceWire, полученные в результате теоретического анализа,хорошо коррелируются с данными, полученных в результате практического измеренияхарактеристик для реализующих их микросхем.4)связиАнализ высокоскоростных сетевых контроллеров показал, что длина каналамогутсущественновлиятьнапропускнуюспособность,чтоибылопроанализировано при исследовании характеристик контроллера GigaSpaceWire.Анализ данного контроллера показал, что без учета этого фактора при проектированиисетевого контроллера, возрастание частоты передачи данных не приводит к увеличениюполезной пропускной способности,5)Увеличениедлиныкабеля,соединяющегосетевыеконтроллерыканального уровня, может привести к ухудшению части характеристик сетевогоконтроллера, таких как задержка.
С другой стороны – увеличение допустимой задержкипередачи позволяет уменьшить частоту передачи, сократить размеры буферов, если эторазрешено в рамках, например, технического задания.6)В рамках анализа модели сетевого контроллера GigaSpaceWire v.1 былапоказана неэффективность управления потоком, специфицированного в GigaSpaceWirev.1. По результатам данного исследования был разработан улучшенный методуправления потоком для протокола канального уровня Gigabit SpaceWire, позволяющийувеличить полезную пропускную способность на некоторых частотах более чем в 3-4раза.1187)Разработаны синтезируемые проекты блоков сетевых контроллеровканального уровня на языке VHDL. С их использованием экспериментально оцененыаппаратныезатраты.Экспериментыподтвердилихорошуюсогласованностьрассчитанных по выведенным формулам значений с экспериментально полученнымивеличинами.119Глава 4.
Внедрение4.1 Реализация существующих моделейРассмотрим построение моделей, описанных в главах 2 и 3 на базе конкретныхреализаций существующих структурных схем. Предлагаемая методика показываетспособ представления существующих структурных схем контроллеров канальногоуровня к моделям, описанных в главе 2.Реализация SpaceWire макроячейкиDS-макроячейка является одной из ключевых реализаций при исследовании(Рисунок 65).DSКодирование иотправкасимвола SpWБлок проверкисчетчиковDSДекодированиеприходящих битCcodeCcode_stbDataБлок выборасимола поприоритетуБлоккредитованияПреобразовательсимволовSpaceWireData_stbМашинасостоянийlinkstartautostartlinkdisableDataБуфер Data(8:0)кредитования Data_stbCcode_stbCcodeРисунок 65.
Структурная схема DS-макроячейкиОсновной задачей данного блока является передача символов SpaceWire наканальном уровне. Из структурной схемы можно увидеть, что только два символа, аименно данные и управляющие коды передаются посредством канала SpaceWire. Вданной схеме можно отметить что частота передачи символов зависит от частотыпередачи бит в канал, что и учитывалось в построенной модели в главе 3.
Даннаямакроячейка в той или иной физической реализации была использована в несколькихпроектах ЭЛВИС, что указано далее в этой главе.Необходимо отметить, что для различных реализаций были использованы разныепараметры, которые потом были использованы в физической реализации.Основной сложностью является преобразование структурной схемы в модель,описанную в главе 2.
Если рассмотреть блок с точки зрения моделирования, описанного120в главе 2, то необходимо разделить структурную схему на области, о которым и будетосуществляться моделирование (Рисунок 66).DSСредапередачиБлокиКодированиеиБлок выбораотправкапоследовательной симола по Блоксимвола SpWприоритетуобработкиБлокБлок формирующиепроверкиБлоки,кредитсчетчиковованиякредитованиеDSДекодированиеприходящих битБлокиПреобразовательсортировкисимволовSpaceWireCcodeCcode_stbвыбораDataData_stbНе участвующиеlinkstart вМашинаautostartмоделированиисостоянийlinkdisableблокиDataБуфер Data(8:0)кредитования БлокData_stbCcode_stbвыдачиCcodeРисунок 66. Разбиение DS-макроячейки на подблоки для моделированияДанного разбиения вполне достаточно для разработки как начальной модели дляисследования, с учетом первоначальных предположительных характеристик, так ипоследующих, в процессе непосредственной разработки, корректирующей начальныерезультаты.
Данные по исследованию модели этой макроячейки были представлены вглаве 3. Данное решение было запатентовано в качестве полезной модели иизобретения.При моделировании данной макроячейки наиболее оптимальные по 3-мхарактеристикам оказались следующие значения:1)частота отправки 100 МГц, размер буфера кредитования 24 байт, задержкапри передаче управляющего кода 1400 наносекунд;2)частота отправки 200 МГц, размер буфера кредитования 32 байта, задержкапри передаче управляющего кода 700 наносекунд;3)частота отправки 400 МГц, размер буфера кредитования 48 байт, задержкапри передаче управляющего кода 300 наносекунд.Как показали последующие реализации – для реализации был использованвариант с передающей частотой в 400 МГц, и размером буфера кредитования в 64байта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
