Системный коммутатор для микропроцессора МЦСТ-4R

В настоящее время компанией ЗАО «МЦСТ» проектируются микросхема МЦСТ-4R и NUMA-кластер на ее основе в составе четырех процессорных модулей, связанных друг с другом высокоскоростными LVDS-каналами.

Микросхема представляет собой систему на кристалле (СНК), которая, помимо 4-х процессорных ядер с общей кэш-памятью второго уровня, включает контроллер доступа к памяти и оборудование распределенного чипсета. В него входят четыре внешних двунаправленных последовательных интерфейса (линка), три из которых служат для связи с процессорами других модулей кластера, а четвертый, подключающий подсистему ввода/вывода, – для связи с южным мостом (IO-линк). Межпроцессорный линк имеет ширину 17 бит и пропускную способность 1 Гбит/с в одном направлении; IO-линк – 8 бит и 500 Мбит/с, соответственно. Подключение каждого линка к процессорной части микросхемы обеспечивается через контроллер межпроцессорной коммуникации и системный коммутатор (СК), который является частью распределенной коммутационной среды, объединяющей процессорные модули.

Эта статья посвящена разработке СК. Основные задачи проектирования устройства заключались в определении:

общего принципа буферизации данных – рассмотрены основные архитектуры коммутаторов и выделена одна, наиболее подходящая для реализации в микросхеме МЦСТ-4R;
схемы организации очередей пакетов – разобран использованный в СК принцип виртуальных каналов;
механизма арбитража потоков данных – приведены методика построения распределенного арбитра и алгоритм работы одного из управляющих устройств СК.

Наряду с этим, важной проблемой разработки коммутационного оборудования такого рода является организация тестирования. Так как верификация его модулей в составе всей системы возможна только на последних стадиях разработки rtl-модели СНК, изменение алгоритмов функционирования проектируемой аппаратуры в случае некорректной (либо неоптимальной в плане производительности) ее работы – очень трудоемкий процесс. К этому можно добавить длительное время разбора ошибочных ситуаций, обычно свойственное отладке отдельного устройства в составе всей системы. Поэтому не менее важной и трудоемкой задачей, чем непосредственная разработка rtl-модели коммутационного оборудования, является осуществление его автономного тестирования на наличие логических ошибок и на производительность.

Подробнее... Загрузить файл

Содержание:

Введение
1. Функции и задачи системного коммутатора
2. Принципы буферизации пакетов в системном коммутаторе
3. Общая структура системного коммутатора
4. Механизм виртуальных каналов в системном коммутаторе
5. Методика верификации и тестирования для оценки производительности коммутационной среды
Заключение
Литература