文档介绍：核心路由器高速交换子系统设计与实现摘要飞速发展。人们对网络的日渐依赖使得如何获得快速、高效、准确的网络通信成为科研人员追逐研究的热点。本文主要围绕互联网中高速交换作为核心路由器中的关键技术,高速交换系统经历了从共享到空分交换结构的多个历史过程。传统的共享结构容易成为系统的“瓶颈”,而替代了传统交换结构的极大地增加了系统的吞吐量,输出队列鞫人惴ㄊ迪执恿髁抗芾低车浇换煌现场可编程门阵列器件因其开发周期短、成本低、设计灵公司的可编程门器件实现。分析了核心路由器体系的发展趋势。对多种交换结构进行分析比较,以突出空分交换交换结构在目前路由器中的重要地位。最后简略地介绍本文所做的主要工作。芯片所采用的包括惴ㄔ谀诘亩嘀侄恿械鞫人惴ǖ男阅芊治龊头在第三章里阐述了现场可编程逻辑阵列的发展、分类及特性,着重说明了本系统所采用的器件的结构特性,介绍了所用的信息技术是世纪发展最为迅猛的重要技术,由此带来了互联网的系统研究的成果并结合具体的应用实现展开讨论。提高了系统性能。本系统采用空分交换结构,利用槟的子交换功能。活、可靠性好、集成度高等优势成为设备厂商的首选。本系统采用本文一共由五个章节组成。第一章从网络核心路由器的结构入手,第二章系统地介绍了核心路由器的高速交换结构。深入阐述了空分交换结构中的关键技术:定长交换、变长交换,输入队列、输出队列、虚拟输出队列晗柑致哿薈慕峁埂⑻匦约捌真结果。硬件开发语言第四章结合开发流程详细阐述高速交换子系统芯片的设计流程,其中重点描述了模块的划分,设计难点以及系统出入接口的仿
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真结果。第五章重点介绍设计后期的系统优化、布局布线、加载以及板级调试。关键字俨靡觳絍摘要
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第一章绪论核心路由器体系结构ㄐ帕髁康难杆僭龀は蚵酚善鞯纳杓铺岢隽诵碌奶粽健R环矫妫孀殴獯技术的发展,鞲闪绰匪俾实奶岣撸酚善鞅匦氩欢系靥岣吣诓拷换荒芰Γ毫硪方面,为了支持不断涌现的新应用,如电话,路由器必须提供一定的保证。为了适应姆⒄梗缟璞干搪叫瞥霾捎么蠊婺<傻缏方斜ㄎ淖7的核心路由器。核心路由器主要用在和企业级骨干网上,支持多种局域网连接和各种速率等级的疭广域连接。高速交换是核心路由器的关键技术,以交叉连接交换为代表的空分交换技术代替了传统的共享存储交换技术,提高了交换系统吞吐率,进而提高了核心路由器的交换能力。随着易于硬件实现的高效队列调度算法研究的不断发展,使得基于交换结构的高性能路由器的商业实现成为可能核心路由器结构可以描述为如图所示,路由器的执行功能主要划分为两类。汗芾砟?锽:输入模块菏涑瞿?选路功能:这些操作执行于通过路由器的每个报文,包括:转发决策、背板和输出链路的调度,这些操作在高性能路由器中第‘章绪论背板图路由器的一般结构
体系结构的发展趋势通常由硬件实现。控制δ埽赫庑┕δ鼙坏饔玫钠德氏喽越系停ǔS扇砑迪帧2僮靼括:与相邻路由器的路由器表交换、系统配置和管理等。由上面的描述可以看出,因为部分的功能被频繁调用,所以提高路由器交换能力的关键是要提高δ艿闹葱兴俣取木咛遄槌砂ǎ·转发决策:当一个报文到达输入端口时,首先根据它的目的地址查询转发表。如果在表中发现了这个地址,表项中下一跳的刂贩在报文首部,并将报文的值减⒉⒅匦录扑惚ㄍ返男Q楹汀●背板:随后,报文通过背扳转交给输出端口,被交给背板的时候,报文可能需要排队等待。而如果队列满了,报文有可能被丢弃或被其它报文先级高的婊弧输出链路调度:报文到达输出口的时候,受制于输出端口的输出能力也要排队。当前大多数的路由器在输出端口采用或策略,但在一些高端路由器中将根据流量、优先级区分报文的类型,并考虑报文离开的时间以满足枨蟆路由器体系结构的设计方案一直受制于成本、端口数且、性能和可采用的技术等因素,这也是高端路由器和低端路由器的区别所在。路由器的第一个发展趋势是功能的硬件实现。近几年,技术的发展使得原来软件执行的功能可以大规模地集成在硬件中实现。这种集成不仅仅是能够低成本地实现原先的功能,而且对整个系统的性能都有很大的提高。第二个趋势是并行性,并行技术可以获得高性能,原先单一高性能运算单元的功能可以由多个低成本的单元完成。第三个趋势就是摆脱共享总线的模式。共享总线的性能限制主要体现在两个线路卡阃每次只有一个信息包可以通过总线。当总线带宽小于端口和涌谒俾首芎偷氖候,就造成了共享总线执行功能之间的“瓶颈”,影响系统性能。而如果多个信息包可以同时传送,性能可以显著提高。这就是以交叉开关为代表的空分交换结构越来越多地代替共享总线脑颉T诮徊婵9亟换籆峁怪校喔鱿呗房ǹ梢员舜送时通信,大大增加了系统吞吐量。北京邮电大学硕二畚模汉诵穆酚善鞲