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      基于描述符的輸出調(diào)度IP核的設(shè)計與實現(xiàn)

      2014-09-15 00:53:53趙國鴻胡勇庭孫志剛
      計算機工程與科學(xué) 2014年3期
      關(guān)鍵詞:處理單元描述符隊列

      趙國鴻,胡勇庭,李 韜,孫志剛

      (國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機學(xué)院,湖南 長沙 410073)

      基于描述符的輸出調(diào)度IP核的設(shè)計與實現(xiàn)

      趙國鴻,胡勇庭,李 韜,孫志剛

      (國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機學(xué)院,湖南 長沙 410073)

      輸出調(diào)度是實現(xiàn)QoS支持的重要技術(shù)?;趫笪牡妮敵稣{(diào)度技術(shù)由于實現(xiàn)簡單等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種QoS部件的設(shè)計與實現(xiàn)中。然而,基于報文的輸出調(diào)度由于需要緩存大量待調(diào)度報文,因此增加了設(shè)備的芯片面積和實現(xiàn)成本。針對上述問題,提出了一種基于描述符的輸出調(diào)度技術(shù),通過對攜帶報文長度信息的描述符進(jìn)行調(diào)度,在保證系統(tǒng)性能的前提下,可有效降低輸出調(diào)度的存儲空間需求。還介紹了基于此種輸出調(diào)度算法的IP核設(shè)計與實現(xiàn),介紹了模塊的外部接口、參數(shù)配置以及內(nèi)部處理流程。最后,通過實驗驗證了此IP核的可行性。

      QoS;輸出調(diào)度;描述符;IP核

      1 引言

      近年來互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展,不僅需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理速率不斷提升,而且要求網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備提供必需的服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service)保證。服務(wù)質(zhì)量[1,2]QoS是指網(wǎng)絡(luò)能夠提供有保證的、可預(yù)測的數(shù)據(jù)服務(wù)。輸出調(diào)度是QoS的一項最基本技術(shù),輸出調(diào)度技術(shù)可以按照用戶實際需要分配硬件資源,在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時區(qū)分服務(wù)不同的用戶。目前對輸出調(diào)度算法的研究比較成熟,最早的輸出調(diào)度方法是先來先服務(wù)FCFS(First Come First Served)的方式,后來為了區(qū)別不同的優(yōu)先級用戶又出現(xiàn)了嚴(yán)格優(yōu)先級隊列PQ(Priority Queue)調(diào)度算法,由于PQ算法對用戶并不公平,低優(yōu)先級的隊列可能長時間無法占用到硬件資源,因此出現(xiàn)了基于輪循的DRR[3]算法以及基于虛擬時鐘[4]的WFQ[5]算法;為了完善WFQ算法,出現(xiàn)了W2FQ[6]算法,為了公平調(diào)度不同流對多種資源的需求,又出現(xiàn)了DRFQ[7]算法。

      目前,大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都采用了基于報文的輸出調(diào)度方式,這種方式實現(xiàn)簡單、高效。報文在處理單元處理完畢后被發(fā)送到輸出調(diào)度部件,經(jīng)過調(diào)度后輸出到網(wǎng)絡(luò)接口。在網(wǎng)絡(luò)中存在突發(fā)流量時,調(diào)度部件需要緩存大量報文,而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備芯片上的存儲空間比較受限,增加外部存儲將會導(dǎo)致芯片面積與成本的大幅提高。存儲資源的大量占用是基于報文的輸出調(diào)度方法的最大缺點。

      針對以上問題,本文提出了一種基于描述符的輸出調(diào)度技術(shù),在不降低設(shè)備處理性能的基礎(chǔ)上大幅減少了存儲資源的消耗。由于輸出調(diào)度廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中,因此為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)成本以及難度,本文還利用這種基于描述符的輸出調(diào)度技術(shù)設(shè)計了一個輸出調(diào)度IP核[8,9]。用戶可以配置不同的參數(shù),使輸出調(diào)度IP核實現(xiàn)不同的功能。本文第2節(jié)從理論上分析基于描述符的輸出調(diào)度的優(yōu)點;第3節(jié)介紹輸出調(diào)度IP核的接口信息以及參數(shù)配置;第4節(jié)介紹IP核內(nèi)部的工作流程;第5節(jié)給出實驗結(jié)果以及分析;第6節(jié)為結(jié)束語。

      2 基于描述符的輸出調(diào)度設(shè)計

      2.1 主要思想

      如圖1所示,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中基于報文的輸出調(diào)度方式通常包括以下基本流程:

      (1) 處理單元讀取主存中的報文進(jìn)行處理。

      (2) 處理單元將處理完成的報文描述符發(fā)送到存取控制單元。

      (3) 存取控制單元根據(jù)接收的描述符構(gòu)造讀請求,從主存儲器中讀取出待調(diào)度報文。

      (4) 輸出調(diào)度器對待調(diào)度報文進(jìn)行調(diào)度。

      (5) 將調(diào)度后的報文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。

      Figure 1 Procedure of packet-based output scheduling圖1 基于報文的調(diào)度輸出流程

      針對目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中報文調(diào)度時存儲資源消耗較大的問題,基于描述符的報文輸出調(diào)度流程如圖2所示,可以分為以下幾個步驟:

      (1) 處理單元讀取主存中的報文進(jìn)行處理。

      (2) 輸出調(diào)度器接收來自處理單元的報文描述符,對報文描述符進(jìn)行調(diào)度。

      (3) 輸出調(diào)度器將調(diào)度后的報文描述符發(fā)送到存取控制單元。

      (4) 存取控制單元根據(jù)接收的描述符構(gòu)造讀請求,從主存儲器中讀取出待調(diào)度報文。

      (5) 將調(diào)度后的報文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。

      Figure 2 Procedure of descriptor-based output scheduling圖2 基于描述符的調(diào)度輸出流程

      2.2 理論分析

      本節(jié)將著重于分析基于描述符的輸出調(diào)度方式在存儲資源消耗以及系統(tǒng)性能方面的特點。

      2.2.1 存儲資源消耗

      調(diào)度輸出器中所使用的緩存空間如圖3所示,存儲空間可以分為輸入隊列以及輸出隊列。多個輸入隊列中攜帶的多條流調(diào)度輸出到輸出隊列中。

      Figure 3 Architecture of output scheduler圖3 輸出調(diào)度器結(jié)構(gòu)圖

      如果考慮用描述符的方式,一般以太網(wǎng)報文的大小從64字節(jié)至1500字節(jié)不等,我們?nèi)?00字節(jié)作為平均值,而一個描述符只需要8個字節(jié)就可以存儲報文在I/O操作以及隊列調(diào)度時所需各種摘要信息,這樣原本250 Mb的存儲空間采用描述符的方式壓縮后只需要2.5 Mb。

      假設(shè)輸出調(diào)度器中的隊列數(shù)量為m,每個隊列中存儲的報文個數(shù)為k,輸出調(diào)度器的總存儲空間為B,報文的長度取平均值800字節(jié)。如果采用基于報文的調(diào)度方式,則B=800*k*m;如果采用基于描述符的調(diào)度方式,描述符的長度為8 B,則B=8*k*m?;趫笪呐c基于描述符的調(diào)度方式在存儲空間上的對比如圖4所示。

      Figure 4 Storage contrast圖4 存儲空間對比圖

      可見,描述符輸出調(diào)度方式與直接調(diào)度報文相比,可節(jié)省大量存儲空間。

      2.2.2 處理性能分析

      本小節(jié)將著重分析基于報文的輸出調(diào)度方式與基于描述符的輸出調(diào)度方式在處理性能上的差異。相關(guān)參數(shù)如表1所示。

      Table 1 Analysis parameters instruction

      (1)基于報文的輸出調(diào)度方式。

      若采用直接對報文進(jìn)行輸出調(diào)度的方式,各階段性能分析如下:

      ①提取報文,包括:

      a處理單元通告存取控制單元所需處理的發(fā)送描述符的基地址及個數(shù),根據(jù)描述符的基地址和長度,存取控制單元啟動一次DMA讀請求描述符操作,存取控制單元向報文I/O引擎發(fā)送報文描述符。

      b 存取控制單元向主存發(fā)送報文讀請求。

      c 系統(tǒng)向存取控制單元返回報文。

      ②輸出調(diào)度器中的入隊操作,將報文根據(jù)其所屬流的不同優(yōu)先級插入不同隊列中,所需時間記為Tpkt_in_queue。

      ③輸出調(diào)度器中的出隊操作,不同隊列中的報文調(diào)度后輸出,所需時間記為Tpkt_out_queue。

      記報文I/O的速率為Si/o,則Si/o等于總線帶寬除以每個報文在發(fā)送過程中占用的實際位數(shù),因此:

      整個系統(tǒng)的處理速率為:

      min{Si/o,1/Tpkt_in_queue,1/Tpkt_out_queue}

      (2)基于描述符的輸出調(diào)度方式。

      若采用基于描述符的輸出調(diào)度,相關(guān)性能分析如下:

      ①處理單元通告存取控制單元所需處理的發(fā)送描述符的基地址及個數(shù),根據(jù)描述符的基地址和長度,存取控制單元啟動一次DMA讀請求描述符操作,處理單元向存取控制單元發(fā)送報文描述符。

      ②輸出調(diào)度器中的入隊操作,將描述符根據(jù)其所屬流的不同優(yōu)先級插入不同隊列中,所需時間記為Tdesp_in_queue。

      ③輸出調(diào)度器中的出隊操作,不同隊列中的報文調(diào)度后輸出,所需時間記為Tdesp_out_queue。

      ④輸出調(diào)度器利用報文描述符向主存發(fā)送報文讀請求。

      ⑤處理單元向存取控制單元返回報文。

      基于描述符的調(diào)度方式與基于報文的調(diào)度方式相比,報文I/O的傳輸速率不變,整個系統(tǒng)的處理速率為:

      min{Si/o,1/Tdesp_in_queue,1/Tdesp_out_queue}

      由于報文長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于報文描述符的長度,因此在輸出調(diào)度器內(nèi)部的入隊以及出隊操作時,基于描述符的輸出調(diào)度方式在從主存中讀取數(shù)據(jù)以及向主存中寫入數(shù)據(jù)時的延遲都會較小,即:

      Tdesp_in_queue

      Tdesp_out_queue

      由于在大部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備調(diào)度輸出的時候,通常情況下報文I/O的傳輸速率或處理單元的處理速率是限制系統(tǒng)性能的重要因素,而調(diào)度模塊的處理速率相比快很多,因此兩種處理方式在處理速率上是近乎相等的。

      而對于相同大小的輸入緩沖隊列,由于基于描述符的方式可以存放更多的報文,調(diào)度模塊可以更好地緩存突發(fā)流量,減少丟包現(xiàn)象的發(fā)生。額外緩存下來的報文會在模塊相對空閑的時候被調(diào)度輸出,這樣在系統(tǒng)遭遇突發(fā)流量的時候可以提高系統(tǒng)吞吐率。

      3 接口設(shè)計以及參數(shù)配置

      在實例化輸出調(diào)度IP核時,會通過參數(shù)傳遞的方式對輸出調(diào)度IP核支持的隊列數(shù)目以及每個隊列中緩存的描述符個數(shù)進(jìn)行初始化。

      輸出調(diào)度IP核的外部接口如圖5所示,其中,輸出調(diào)度IP核與處理單元和存取控制單元用FIFO連接,輸出調(diào)度IP核接收來自處理單元的描述符,經(jīng)調(diào)度處理后發(fā)送到存取控制單元,存取控制單元從主存中取出報文發(fā)送。圖中的txdesRAM用于緩存報文描述符;headRAM用于存儲不同優(yōu)先級隊列頭部報文描述符在txdesRAM中的存儲位置;tailRAM則用于存儲不同優(yōu)先級隊列尾部報文描述符在txdesRAM中的存儲位置;管理模塊負(fù)責(zé)配置此輸出調(diào)度IP核可能用到的參數(shù)。

      Figure 5 Interface of output scheduling IP core圖5 輸出調(diào)度IP核接口圖

      輸出調(diào)度IP核與txdesRAM、tailRAM以及headRAM的接口為Alter的RAM。IP核的標(biāo)準(zhǔn)接口與處理單元和存取控制單元的接口為兩個FIFO接口。在與管理單元的接口中,test信號是檢測信號,在IP核出現(xiàn)故障時檢測其內(nèi)部狀態(tài),test信號由IP核內(nèi)部重要狀態(tài)寄存器以及子模塊狀態(tài)機運轉(zhuǎn)中的當(dāng)前狀態(tài)拼接而成。queue_wren為寫有效信號,該信號置1時,寫入的隊列發(fā)送額度有效。queue_id為欲配置的隊列編號。queue_q表示為隊列配置的發(fā)送額度。scheduling_mode信號用于調(diào)節(jié)輸出調(diào)度模塊的輸出調(diào)度算法選擇,其中00代表嚴(yán)格優(yōu)先級算法,01代表輪循算法,10代表差額輪循算法,11為保留位。

      在輸出調(diào)度IP核工作之前,會先根據(jù)接收的管理模塊的配置信息為每個隊列分別設(shè)置發(fā)送額度,對txdes RAM的存儲空間進(jìn)行分配,對head RAM以及tail RAM中的內(nèi)容進(jìn)行初始化。

      4 處理流程

      本IP核支持嚴(yán)格優(yōu)先級調(diào)度算法(PQ)、輪循調(diào)度算法(RR)以及差額輪詢(DRR)輸出調(diào)度算法。嚴(yán)格優(yōu)先級調(diào)度算法(PQ)即根據(jù)隊列的不同優(yōu)先級,采取高優(yōu)先級隊列先輸出、低優(yōu)先級隊列后輸出的算法。輪循算法調(diào)度(RR)即每個隊列輸出一個報文后輪循下一個隊列輸出。差額輪詢調(diào)度算法(DRR)為每個隊列設(shè)置不同的發(fā)送額度Qi,并為每個隊列設(shè)置差額計數(shù)器DCi。系統(tǒng)每次輸出前會順序輪詢不同隊列,每次輪詢到一個隊列,會將該隊列的差額與發(fā)送額度相加,得到新的差額值。隊列每發(fā)送出去一個報文,差額值會減去報文長度,當(dāng)剩余差額值小于待發(fā)送報文長度時,則隊列無法輸出,輪詢下一個隊列。IP核主要的狀態(tài)存儲器包括:

      Queue_num[i]:用于存儲優(yōu)先級為i的隊列的描述符個數(shù)。

      Queue_state:記錄所有隊列的當(dāng)前發(fā)送狀態(tài),第i位對應(yīng)優(yōu)先級為i的隊列,對應(yīng)位為1代表隊列有描述符需要調(diào)度輸出,為0代表無描述符需要調(diào)度輸出。

      輸出調(diào)度IP核可以分為接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)兩個子模塊。

      4.1 接收數(shù)據(jù)

      接收一個報文描述符,根據(jù)描述符中的優(yōu)先級信息獲取描述符需要插入的隊列號。利用Queue_num[i]判斷對應(yīng)隊列是否已滿,若已滿,則丟棄該報文描述符。若對應(yīng)隊列還有剩余存儲位置,則根據(jù)描述符中所包含的報文優(yōu)先級信息訪問tail RAM,獲取報文描述符在txdes RAM中的存儲位置,將報文描述符寫入到txdes RAM中,對tail RAM存儲的隊列尾部存儲位置內(nèi)容進(jìn)行更新,將Queue_num[i]加1,Queue_state指定位置寫1。接收、處理一個報文描述符的流程如圖6所示。

      Figure 6 Flowchart of receiving data圖6 接收數(shù)據(jù)流程圖

      根據(jù)接收數(shù)據(jù)的處理流程,接收數(shù)據(jù)模塊的狀態(tài)機如圖7所示。

      Figure 7 State machine of receiving data圖7 接收數(shù)據(jù)模塊狀態(tài)機

      receive_initial:初始化tail RAM以及txdes RAM,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到receive_idle。

      receive_idle:若連接fifo中有數(shù)據(jù),則從FIFO中取出一個數(shù)據(jù),狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到receive_readtail;若無數(shù)據(jù),則狀態(tài)跳轉(zhuǎn)回receive_idle。

      receive_readtail:根據(jù)隊列優(yōu)先級讀取tailtable中的值。

      receive_stalone:讀取RAM空轉(zhuǎn)的第一個周期。

      receive_staltwo:讀取RAM空轉(zhuǎn)的第二個周期。

      receive_insert:根據(jù)從tailtable中讀取的數(shù)據(jù)將描述符插入到txdestable對應(yīng)位置中。

      4.2 發(fā)送數(shù)據(jù)

      根據(jù)隊列狀態(tài)寄存器Queue_state判斷要輸出的隊列,判斷方法如下:假設(shè)共有m條隊列,編號由1至m,上一次輪詢發(fā)送的隊列編號為m,若采用的是DRR或者RR算法,則將Queue_state循環(huán)向右移動x位,而后由低位向高位找出第一個為1的數(shù)據(jù)位,設(shè)為y,則此次需要輪詢發(fā)送的隊列編號i=(x+y)%m。而若采用的是PQ算法,則由高位到低位選取第一個為1的數(shù)據(jù)位作為輸出的隊列號。

      獲取發(fā)送隊列編號i后,將隊列的剩余差額DCi加上隊列的發(fā)送額度Qi(若不是采取DRR算法,則省略此步),根據(jù)編號i訪問head RAM獲取隊列頭部報文描述符在txdes RAM中的存儲位置,訪問txdes RAM獲取待發(fā)送的報文描述符。若采取的不是DRR算法,則更新狀態(tài)信息,Queue_num[i]減1,若Queue_num[i]等于0,則將Queue_state的對應(yīng)位置0,將head RAM的第i位加1,輸出報文描述符,重新選擇下一個輸出隊列進(jìn)行輸出;若采用的是DRR算法,則用報文描述符中攜帶的報文長度信息與差額DCi進(jìn)行比較,若長度信息大于DCi,則輪詢下一個隊列;若長度信息小于DCi,則將此報文描述符發(fā)送出去,并將DCi減去報文長度,Queue_num[i]減1,若Queue_num[i]等于0,還須將Queue_state的第i位置為0,而后繼續(xù)輸出次隊列的數(shù)據(jù),直到剩余差額DCi小于待發(fā)送報文長度。發(fā)送數(shù)據(jù)時的流程圖如圖8所示。

      Figure 8 Flowchart of sending data圖8 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖

      根據(jù)圖8的處理流程,發(fā)送數(shù)據(jù)模塊的狀態(tài)機如圖9所示,其狀態(tài)描述如下:

      send_initial:初始化head RAM,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_idle。

      send_idle:讀取Queue_state,若其為0,代表無隊列可以輸出,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)回send_idle;若Queue_state不為0,且使用的調(diào)度算法為DRR或者RR算法,則將Queue_state循環(huán)向右移位,移動位數(shù)如4.2節(jié)所述。

      send_match:根據(jù)Queue_state選擇輸出隊列號,并讀取對應(yīng)的head_RAM值。

      send_stalone:讀RAM表空轉(zhuǎn)的第一個周期,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_staltwo。

      send_staltwo:讀RAM表空轉(zhuǎn)的第二個周期,若申請讀RAM的是send_match狀態(tài),則狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_rdhead;若讀RAM的是send_rdhead或send_output狀態(tài),則狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_output。

      send_rdhead:根據(jù)從head RAM中讀取出的head位置讀取txdes RAM相應(yīng)位置,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_stalone。

      Figure 10 Diagram of signal tap圖10 signal tap示意圖

      send_output:若選取的是RR或PQ算法,則將報文描述符輸出,修改Queue_num以及Queue_state寄存器,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_stalthree。若采取的是DRR算法,則需要根據(jù)DCi與待發(fā)送報文的長度進(jìn)行比較,如果DCi大于待發(fā)送報文長度,但是發(fā)送出當(dāng)前描述符后隊列中無剩余報文描述符,則將報文描述符發(fā)送并修改狀態(tài)寄存器Queue_num以及Queue_state后,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_stalthree;若DCi小于待發(fā)送報文長度,則不發(fā)送報文描述符,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_stalthree。如果DCi大于報文長度,則將描述符輸出,修改Queue_num以及Queue_state寄存器,讀取隊列的下一個報文描述符進(jìn)行輸出判定,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到send_stalone。

      send_stalthree:空轉(zhuǎn)一個時鐘周期,否則send_idle狀態(tài)里對Queue_state寄存器的移位操作會發(fā)生錯誤,狀態(tài)跳轉(zhuǎn)回send_idle。

      Figure 9 State machine of sending data圖9 發(fā)送數(shù)據(jù)模塊狀態(tài)機

      5 實驗結(jié)果與分析

      我們使用Altera FPGA[11](現(xiàn)場可編程門陣,Stratix IV EP4SGX180KF40C2)實現(xiàn)了基于描述符的輸出調(diào)度IP軟核,通過使用QuartusII硬件編程工具對代碼進(jìn)行分析,綜合分析其所占用的邏輯資源情況,如表2所示。

      Table 2 Logic resource consume of descriptor-based output scheduling IP core

      圖10給出了系統(tǒng)運行時QuartusII中的signal tap圖,其中numqueue對應(yīng)隊列中報文描述符的個數(shù),tdma_des_wr表示輸出FIFO的寫信號,當(dāng)該信號置高時,報文被調(diào)度輸出。

      6 結(jié)束語

      針對基于報文的輸出調(diào)度方式占用存儲空間大的缺點,本文提出了一種基于描述符的報文輸出調(diào)度方式,給出了這種報文處理模式的基本流程,并通過理論分析證明基于描述符的輸出調(diào)度方式可以在大量降低存儲空間需求的同時,保證系統(tǒng)的性能。在此基礎(chǔ)上,對輸出調(diào)度IP核進(jìn)行了設(shè)計實現(xiàn)。該IP可以通過參數(shù)配置多種常用輸出調(diào)度算法,基于FPGA的實驗驗證了所設(shè)計實現(xiàn)的基于描述符的輸出調(diào)度IP核在實際應(yīng)用中的功能正確性和可行性。

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      附中文參考文獻(xiàn):

      [11] 王誠,蔡海寧,吳繼華.Altera FPGA/CPLD設(shè)計[M]. 北京:人民郵電出版社,2005.

      ZHAO Guo-hong,born in 1965,research fellow,his research interests include network communication, and routing and switching.

      胡勇庭(1989-),男,黑龍江牡丹江人,碩士生,研究方向為網(wǎng)絡(luò)處理器、路由與交換。E-mail:yongtinghu@163.com

      HU Yong-ting,born in 1989,MS candidate,his research interests include network processor, and routing and switching.

      李韜(1983-),男,安徽蕭縣人,博士,助理研究員,研究方向為網(wǎng)絡(luò)處理器和網(wǎng)絡(luò)通信。E-mail:Taoli.nudt@gmail.com

      LI Tao,born in 1983,PhD,assistant researcher,his research interests include network processor, and network communication.

      孫志剛(1973-),男,江蘇東海人,博士,研究員,研究方向為下一代網(wǎng)絡(luò)和高性能互連。E-mail:sunzhigang@263.com

      SUN Zhi-gang,born in 1973,PhD,research fellow,his research interests include next generation network,and high performance interconnection.

      Design and implementation of output scheduling IP core based on packet descriptor

      ZHAO Guo-hong,HU Yong-ting,LI Tao,SUN Zhi-gang
      (College of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China)

      Output scheduling is an important QoS technique. The packet-based output scheduling technique is widely used for QoS component due to its simplicity. However, large on-chip packet buffer required by the technique increases the chip area and production cost. Aiming at the problem, a novel output scheduling technique based on packet descriptor is proposed. The descriptor-based output scheduling technique can reduce storage space requirements without degrading system performance. The design and implementation of the output scheduling IP core based on this descriptor-based technique is also introduced, including the external interface of the IP core, the parameter configuration and the internal processing procedure. The experiments carried out on FPGA demonstrate the feasibility of the IP core.

      QoS;output scheduling;descriptor;IP core

      2013-07-05;

      2013-10-16

      國家973計劃資助項目(2009CB320503);國家863計劃資助項目(2011AA01A10,2011AA01A103,2013AA013505);國家自然科學(xué)基金資助項目(61202483)

      1007-130X(2014)03-0426-07

      TP393.02

      A

      10.3969/j.issn.1007-130X.2014.03.009

      趙國鴻(1965-),男,湖南婁底人,研究員,研究方向為網(wǎng)絡(luò)通信、路由與交換。E-mail:ghzhao@nudt.edu.cn

      通信地址:410073 湖南省長沙市國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機學(xué)院662教研室

      Address:Section 662,College of Computer,National University of Defense Technology,Changsha 410073,Hunan,P.R.China

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