Исследование пропускной способности коммутационного устройства

Использование PPP Switch Simulator в связке со средой Visual QChart Simu­lator позволило провести серию машинных экспериментов с целью исследования ключевых характеристик параллельно-конвейерно-параллельного КУ и оценки преимуществ разработанного метода коммутации пакетов.

Оценка пропускной способности разработанного КУ проводилась следую­щим образом. Устанавливалась предельная интенсивность потоков пакетов на входах устройства (p = 1), при которой на каждом входе КУ в каждом такте ре­трансляции должен появляться новый пакет. Осуществлялось многократное мо­делирование работы устройства при p = 1 в течение 10000 тактов ретрансляции для значений nв пределах от 5 до 25 с шагом 1 (практически значимые случаи), а также при 100 ≤ n ≤ 1000 с шагом 100 (перспективные случаи). Для каждого зна­чения nэксперимент повторялся к= 13 раз. В процессе моделирования фиксиро­валось число пакетов ν₁, поступивших на входы КУ (packets issued), число паке­тов ν ₂, выданных на выходы КУ (packets processed), и затем вычислялось отно­шение ^νу . Экспериментальная погрешность при этом оценивалась по критерию

Стьюдента при уровне значимости α = 0.02 [17]. При этих же условиях и 5 ≤ n ≤ 25 оценивалась пропускная способность аналогов (с выбором опций «PPU», «PPRR» и «PS» на панели выбора метода диспетчеризации, см. рис. 3.2).

На рис. 3.6 изображены графики зависимости пропускной способности КУ от числа входов/выходов, построенные по результатам имитационного моделиро­вания. Анализ полученных зависимостей показывает, что минимальная пропуск­ная способность разработанного устройства составляет около 0.78 и соответствует n = 5 (случаи n> 25). Это позволило бы границы целесообразного применения сформулиро­ванного метода при построении перспективных КУ.

Для оценки пропускной способности ПКП КУ при n>>25 была проведена дополнительная серия циклов моделирования, в ходе которой осуществлялось ис­следований работы устройства при n = 100,200, ...,1000. Все условия проведения эксперимента были аналогичны описанным выше. На рис. 3.8 изображены графи­ки зависимости пропускной способности КУ от nпри x00 ≤ n ≤ x000, полученные в ходе обработки результатов эксперимента. Поскольку ошибка малой выборки при α = 0.02 составила менее 1%, планки погрешностей на рис. 3.8 условно не показаны. Из рис. 3.8 видно, что при больших nпреимущество разработанного КУ ощутимо выше и увеличивается до 2.5 ÷ 3.2 % перед коммутатором с равноверо­ятной диспетчеризацией (BS-Uniform) и до 3.5 ÷ 3.8 % перед устройством с круго­вой диспетчеризацией (BS-round-robin).

Согласно рис. 3.8, начиная со значений n ≈ x90, пропускная способность разработанного КУ превышает 0.9 и продолжает дальнейший рост. Пропускная способность рассматриваемых аналогов также постепенно увеличивается с ро­стом n, однако несколько медленнее. Увеличение ξ объясняется тем, что при бо­лее высоких значениях nснижается вероятность блокировки пакетов в головных регистрах входных очередей (HOL blocking). Пусть, например, в i-м столбце МР в текущем такте ретрансляции находится r_iпакетов. Тогда вероятность блокировки очередного пакета, находящегося в головном регистре очереди Q_i, и вероятность отсутствия блокировки составят соответственноОчевидно,

что при r_i25) подтвердило дальнейшее снижение вероятности P₁^bl. Так, при n = 100 ее максимальное значение составило примерно 0.04, при n = 500 - приблизитель­но 0.013, а при n = 1000 - около 0,0081. Это позволяет сделать вывод о более вы­сокой целесообразности применения ПКП-устройства при построении коммута­торов с большим числом входов/выходов. Такие коммутаторы характерны для си­стем с многомерной топологией (матричной и не только), которая предполагает большое число соседних узлов. Подобные топологии широко представлены в ли­тературе [49, 50, 59, 65, 82, 85, 98, 100] и имеют хорошие перспективы использо­вания в СБИС ММП при условии решения технологических задач, в частности, отвода тепла [14, 119].

3.5.