3維torus交換網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)據(jù)交換的性能日益成為當(dāng)前數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。為了提高交換的效率，提升通信網(wǎng)絡(luò)的性能，通信網(wǎng)中的交換設(shè)備應(yīng)具有大容量、易擴(kuò)展以及高可靠性等特點(diǎn)。為了達(dá)到這些特點(diǎn)，需要在交換設(shè)備的核心部件——交換結(jié)構(gòu)方面有所突破。多維互連網(wǎng)絡(luò)正好滿足上述的要求，并且在多處理器系統(tǒng)和并行計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)有多年比較成熟的研究，因此有希望在大容量數(shù)據(jù)交換領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文的核心內(nèi)容就是對(duì)應(yīng)用于數(shù)據(jù)交換的多維互連網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究，討論其功能需求和結(jié)構(gòu)上的特

2、點(diǎn)，并且提出一種工程實(shí)現(xiàn)的方案。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了數(shù)據(jù)交換和多處理器系統(tǒng)兩種應(yīng)用的相似性和不同之處，并結(jié)合數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展歷程，簡(jiǎn)要探討了“移植”的可行性。關(guān)于多維互連網(wǎng)絡(luò)，有一些關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)過發(fā)展已相對(duì)成熟，如蟲孔路由、虛通道技術(shù)等，可以作為節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。此外，數(shù)據(jù)在多維互連網(wǎng)絡(luò)中傳送時(shí)，路由和資源調(diào)度是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)所應(yīng)完成的主要功能。本文分別介紹了相關(guān)的技術(shù)和原理，為開展節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做好鋪墊。 多維交換網(wǎng)絡(luò)的

3、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要是由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜退С值慕粨Q技術(shù)決定的。依據(jù)多維數(shù)據(jù)交換的基本功能需求，本文提出了一種基于3維toms結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒉捎孟x孔路由并結(jié)合虛通道技術(shù)的交換網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的維序路由算法和對(duì)節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行合理的調(diào)度。在這一結(jié)構(gòu)框架下，節(jié)點(diǎn)被劃分成數(shù)據(jù)平面和控制平面兩個(gè)部分，分別處理數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)，這使節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)更加清晰，功能更加明確。 接著，本文對(duì)節(jié)點(diǎn)的各種工作細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。提出了基于時(shí)隙的工作模式，

4、將數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)以類似時(shí)分復(fù)用的方式在一條通信鏈路上交替?zhèn)鬏?；制定了?jié)點(diǎn)所處理的數(shù)據(jù)格式，對(duì)各個(gè)字段的功能進(jìn)行了定義；詳細(xì)描述了節(jié)點(diǎn)的工作流程，從而明確了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)；提出了一種有效的流量控制機(jī)制，以便在交換網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)分組級(jí)和微片級(jí)的流量控制。這些細(xì)節(jié)都是研究節(jié)點(diǎn)的具體實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。 然后，本文采用自頂向下的硬件設(shè)計(jì)方法研究了節(jié)點(diǎn)的各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)之前對(duì)節(jié)點(diǎn)工作細(xì)節(jié)的分析和總結(jié)，節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能模塊所應(yīng)具