<<
>>

3.7. Оценка средней загрузки матрицы регистров

Последний эксперимент на основе PPP Switch Simulator и Visual QChart Simulator был направлен на оценку средней загрузки матрицы регистров при ис­пользовании ПКП-коммутации ρppp (mean RM load, см.

рис. 3.3). Информация о средней загрузке МР позволяет определить реальную эффективность использова­ния внутренней буферной памяти КУ при различной интенсивности входящих по­токов пакетов. Условия проведения имитационного моделирования соответство­вали предыдущему эксперименту.

На рис. 3.19 изображены графики зависимости загрузки ρpppот интенсивно­сти потоков пакетов на входах КУ (параметра p) при нескольких фиксированных значениях n(поскольку статистические погрешности составили менее 1%, планки погрешностей на рис. 3.19 условно не показаны). Из рис. 3.19 видно, что макси­мум средней загрузки МР имеет место при p ≥ 0.7 ÷ 0.8, т.е. на границе насыще­ния КУ, когда интенсивность потока пакетов достигает пропускной способности

устройства. При этом с увеличением nзагрузка МР падает; соответственно, эф­фективность использования внутреннего буфера снижается. Так, при n = 5 мак­симум Ppppсоставляет примерно 0.314 (МР загружена в среднем на 31.4%), при n = 15 - около 0.147 (МР загружена в среднем на 14.7%), а при n = 25 - приблизи­тельно 0.103 (МР загружена в среднем на 10.3%).

Рисунок 3.19. Графики зависимости средней загрузки матрицы регистров ПКП КУ Ppppот параметраpраспределения Бернулли при n∈{5,10,15,20,25}

Представляет интерес сравнение максимума средней загрузки МР ρpppс теоретическим пределом ρmax, полученным в разделе 2 (см. рис. 2.7). Сопоставляя зависимости на рис. 3.19 (при p = 1) и рис. 2.7 (верхний график), находим:

Таким образом, средняя загрузка МР, несмотря на «более плотное» запол­нение матрицы вследствие конвейеризации обработки пакетов, оказывается суще­ственно ниже теоретически достижимой.

Это позволяет сделать вывод о том, что потенциальные возможности матрицы регистров в части повышения пропускной способности ПКП КУ используются не полностью, что объясняется ограничения­ми коммутации входных очередей и МР.

В то же время, сравнивая максимум средней загрузки МР ρpppс теоретиче­ским пределом ρmax, соответствующим КУ без конвейеризации (см. рис. 2.7), можно установить, что параллельно-конвейерная диспетчеризация дает ощути­мый эффект при любых практически значимых п. Сопоставляя зависимости на рис. 3.19 (при p = 1) и рис. 2.7 (нижний график), находим:

Выводы

1. Имитационное моделирование разработанного коммутационного устройства показывает, что его пропускная способность составляет не менее 0.78 для всех практически значимых случаев (п ≥ 5) и, таким образом, превышает про­пускную способность КУ с входными FIFO-буферами без буферизованного вы­ходного переключателя не менее, чем на 21.9%. При п = 20 преимущество ПКП КУ составляет около 36.7%.

2. Установлено, что применение разработанного метода обеспечивает со­кращение среднего времени прохождения пакетов через коммутационное устрой­

ство до 5 раз и повышение пропускной способности устройства на 1.2-3.8% по сравнению с известными коммутаторами с буферизованным переключателем при больших значениях интенсивности входящих потоков пакетов, что позволяет су­щественно снизить коммуникационные издержки при реализации параллельных программ в мультипроцессорах, требующих постоянного межпроцессорного об­мена данными.

3. Исследование пропускной способности ПКП КУ при больших значениях n (n >> 25) демонстрирует ее дальнейший рост и приближение к 1, что объясняет­ся постепенным уменьшением вероятности возникновения блокировки пакетов в головных регистрах входных очередей (HOL blocking). Так, при n = 100 указанная вероятность не превышает 0.04, при n = 500 составляет не более 0.013, а при n = 1000 - не выше 0,0081.

В результате уже при n ≈ 190 пропускная способность разработанного устройства становится выше 0.9 при условии равномерности вхо­дящего трафика.

4. Проведенные машинные эксперименты показывают, что в достаточно широком диапазоне значений интенсивности входящих потоков пакетов (p ≤ 0.7) полное время прохождения пакета через КУ практически не зависит от числа вхо- дов/выходов устройства nи составляет не более 8 ÷ 9 микротактов. При работе синхрогенератора КУ на частоте 1 ГГц указанное время составило бы не более 8 ÷ 9 нс.

5. Сопоставление результатов имитационного моделирования с теоретиче­скими оценками верхних границ быстродействия КУ, полученными в предыду­щем разделе, подтверждает характер зависимостей быстродействия от числа вхо- дов/выходов устройства n. Как и ожидалось, средние оценки быстродействия КУ оказались ниже соответствующих теоретических границ. Это различие 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.

6. Исследование загрузки матрицы регистров КУ показывает, что разрабо­танный метод позволяет значительно повысить среднюю загрузку МР. В то же

время установлено, что средняя загрузка МР оказывается существенно ниже тео­ретических предельных оценок. Таким образом, потенциальные возможности матрицы регистров в части повышения пропускной способности ПКП КУ далеко не исчерпаны, что объясняется ограничениями коммутации входных очередей и МР.

4.

<< | >>
Источник: Мохаммед Ажмаль Джамиль Абдо. МЕТОД, АЛГОРИТМ И УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ С ПАРАЛЛЕЛЬНО-КОНВЕЙЕРНОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ ПАКЕТОВ В МАТРИЧНЫХ МУЛЬТИПРОЦЕССОРАХ. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. КУРСК - 2019. 2019

Еще по теме 3.7. Оценка средней загрузки матрицы регистров:

  1. Оценка эффективности использования матрицы регистров коммутационного устройства
  2. Определение порядка выдачи пакетов из матрицы регистров
  3. Оценка достоверности предложенного расчетного аппарата
  4. Оценка быстродействия коммутационного устройства при использовании параллельно-конвейерной диспетчеризации пакетов
  5. Оценка аппаратной сложности коммутационного устройства
  6. Истоки теории оценки опционов
  7. Микрополе «Общая эстетическая оценка»
  8. Оценка полного времени прохождения пакетов через коммутационное устройство
  9. Оценка эффективности методов несовершенного хеджирования опционных позиций на российском фондовом рынке
  10. МЕТОД И АЛГОРИТМ КОММУТАЦИИ С ПАРАЛЛЕЛЬНО­КОНВЕЙЕРНОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ ПАКЕТОВ. СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬ КОММУТАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА
  11. Исследование быстродействия коммутационного устройства
  12. Особенности программной реализации имитационного моделирования коммутационного устройства
  13. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КОММУТАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА С ПАРАЛЛЕЛЬНО-КОНВЕЙЕРНОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЕЙ ПАКЕТОВ
  14. ЗАКЛЮЧЕНИЕ