Исследование быстродействия коммутационного устройства

Третий машинный эксперимент с использованием PPP Switch Simulator и Visual QChart Simulator был нацелен на оценку скоростных характеристик комму­тирующей части КУ (матрицы регистров с входными и выходными коммутирую­щими элементами) и определение на их основе быстродействия устройства.

На рис. 3.13, 3.14, 3.15, 3.16 и 3.17 изображены графики зависимостей быст­родействия C_PPP, C_PSот интенсивности потоков пакетов на входах КУ (параметра р) при n = 5, n = 10, n = 15, n = 20 и n = 25 соответственно. Статистические по­грешности, составляющие при α = 0.02 менее 1%, на данных рисунках условно не показаны.

Полученные зависимости показывают, что примерно при р = 0.3 ÷ 0.4 быст­родействие КУ без конвейеризации стабилизируется и перестает изменяться с дальнейшим повышением р. Такая же особенность свойственна и ПКП- устройству, однако рост его быстродействия прекращается при р = 0.7 ÷ 0.8. Та­кой характер зависимостей объясняется насыщением КУ по пропускной способ­ности вблизи значений р = 0.3 ÷ 0.4 и р = 0.7 ÷ 0.8 соответственно, из-за которого ограничивается загрузка матрицы регистров и, следовательно, число пакетов, спо­собных пройти через МР в единицу времени.

Из рис. 3.13-3.17 также видно, что применение параллельно-конвейерной диспетчеризации с учетом времени обработки пакетов имеет более ощутимое преимущество по быстродействию при высоких значениях р и n.

при n = 5 и p = 0.3 согласно рис. 3.13 имеем V_ps ≈ 1.45, V_ppp ≈ 1.59 (преимущество ПКП КУ составляет около 9.7%), а при n = 5и p = 0.7 - V_ps ≈ 1.45, V_ppp ≈ 2.19 (преимущество ПКП КУ - более 51%). При n = 15 и p = 0.3 согласно рис. 3.15 по­лучаем V_ps ≈ 2.0, V_ppp ≈ 2.96 (преимущество ПКП КУ составляет около 48%), а при n = 15 и p = 0.7 - V_ps ≈ 2.04, V_ppp ≈ 4.64 (преимущество ПКП КУ - свыше 2.27 раз). Отметим, что при предельно малой интенсивности потоков пакетов (p ≤ 0.1) конвейеризация обработки пакетов не дает эффекта.

Представляет интерес исследование среднего быстродействия КУ при нали­чии (V_p^ιpp^x) и отсутствии (V_p¹S^ax) конвейеризации, которое достигается при p = 1.

Рисунок 3.13. Графики зависимости быстродействия КУ V_ppp , V_ps

от параметра pраспределения Бернулли для n = 5

Рисунок 3.14. Графики зависимости быстродействия КУ K_ppp , K_ps

от параметра pраспределения Бернулли для n = 10

K_ppp , K_ps(пакетов / такт ретрансляции)

Рисунок 3.15. Графики зависимости быстродействия КУ K_ppp , K_ps

от параметра pраспределения Бернулли для n = 15

Рисунок 3.16. Графики зависимости быстродействия КУ K_ppp, K_ps

от параметраpраспределения Бернулли для n = 20

Рисунок 3.17.

от параметраpраспределения Бернулли для n = 25

На рис. 3.18 представлены графики зависимости величин Tppp^xи K“^axот числа входов/выходов устройства nдля практически значимых случаев (статисти­ческие погрешности составляют менее 1% и поэтому условно не показаны). Со­гласно рис. 3.18 минимальное преимущество, которое достигается использовани­ем конвейеризацией КУ, обеспечивается при n = 5 и равно около 59.3%. При n = 10, n = 15, n = 20, n = 25 преимущество составляет соответственно 2.01, 2.41, 2.74, 3.04 раз.

Рисунок 3.18. Графики зависимости среднего быстродействия КУ

от числа его входов/выходов

Сопоставляя результаты имитационного моделирования (рис. 3.18) с теоре­тическими верхними границами, полученными в разделе 2 (см. рис. 2.9), видим, что среднее быстродействие КУ оказывается значительно ниже пиковых значе­ний. Например, для ПКП КУ при n = 5 верхняя граница быстродействия равна пакетов / такт ретрансляции, а среднее быстродействие при p = 1 состав- пакетов / такт ретрансляции;

пакетов / такт ретрансляции; припакетов / такт ре­

трансляции.

Аналогичная ситуация характерна для устройства при отсутствии конвей­ерного режима обработки пакетов. При n = 5 верхняя граница быстродействия со- связано с тем, что размещение множества пакетов в МР фактически отличается от равновероятного и повышается вероятность появления «плохих» вариантов раз­мещения, для которых характерно большое число пакетов в одной строке матри­цы.