Разработка контроллера межсистемной коммутации для перспективных систем на основе МЦСТ-4R

Недостатки контроллера в
модуле МЦСТ-4R
Искажения сигнала frame вызывают критические ситуации, не покрытые CRC
Буфер повтора с таймером удаляет пакеты раньше получения вторичного запроса на повтор
Наличие Sequence Number удлиняет пакет и сокращает пропускную способность
Store&Forward Flow Control – полная промежуточная буферизация пакетов при получении увеличивает задержки

Постановка задачи
Спроектировать контроллер, удовлетворяющий следующим требованиям:
Отсутствие сигнала frame
Более совершенная схема восстановления
Исключение Sequence Number из структуры пакета
Уменьшение задержек
Совместимость с предыдущими реализациями МЦСТ-4R

Соответствие МЦСТ-4R
Постановка задачи
маршрутный
физический
Пакеты 4 типов
23 бит
57 бит
80 бит
539 бит
Параллельная передача 36 битных фитов
канальный
Разработка нового контроллера канального уровня удовлетворяющего поставленным требованиям
Функции:
Прием и передача
Преобразование единиц данных
Управление потоком
Обеспечение надежности передачи
VC0
VC1, VC2
VC3
Сетевые уровни

Store&Forward Cut-through
Уменьшение задержек
Протокол контроллера
Общий принцип передачи пакетов
Разбиение больших пакетов на части с возможностью сквозной пересылки частей пакета приемнику без предварительной буферизации пакета в целом

Кредитование
Подтверждения получения данных
Sequence Number, не передаваемый с каждым флитом
Повторная отправка сообщений при ошибке
CRC для детектирования ошибок
Протокол контроллера
Процедуры управления потоком

Протокол контроллера
Флиты 72 бита:
Типы пакетов Кредиты
Формат протокольных единиц данных

Распределение пакетов по 60 битам в payload
9
23 битные по 2.5
57 битные по 1
80 битные в 2
539 битные в 9
Протокол контроллера
Формат протокольных единиц данных

Структура контроллера

коммутатор
Структура контроллера
Кодирование флита
Повтор
Управление потоком
Управление повтором
Флит управления потоком
Отправить флит управления потоком
Декодирование флита
Физический уровень
буферы

Схема восстановления

Схема восстановления

Типы контрольных флитов

Распределение задержек на модельной нагрузке для разных типов пакетов

Результаты
Разработано Verilog-описание нового контроллера обеспечивающего
Отсутствие сигнала frame – флиты одного размера
Эффективная схема восстановления – обеспечение полной защиты всем данным
Отсутствие Sequence Number в каждом флите – увеличение пропускной способности
Применение Cut-through вместо Store&Forward – уменьшение задержек
Проведены тесты, подтверждающие работоспособность
Измерены задержки в тестах на модели нагрузки
Площадь синтезированного контроллера 0,25мм2