交換技術(shù)考試ATM交換網(wǎng)絡(luò)的信元緩存策略

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　　6.4.5 ATM交換網(wǎng)絡(luò)的信元緩存策略
從前面各種單級網(wǎng)和多級網(wǎng)的介紹中可以知道，ATM交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與信元緩存器的設(shè)置是不可分割的。設(shè)置緩存器的主要目的是解決輸出沖突問題。共享總線結(jié)構(gòu)采用輸出緩存，基于Crossbar的結(jié)構(gòu)采用輸人緩存或交叉接點緩存，共享存儲器結(jié)構(gòu)采用共享緩存等。本節(jié)將圍繞ATM交換網(wǎng)絡(luò)的緩存器設(shè)置問題進行專門的討論。
1.輸入緩存
輸人緩存，又稱為輸人排隊，是在交換網(wǎng)絡(luò)的毎個輸人端設(shè)置信元緩存器，如圖6-21所示。

輸人緩存一般采用簡單的先進先出（FhtInFirstOut,FIFO)的排隊規(guī)則?？梢钥吹剑谌我鈺r隙各個非空輸人隊列的隊首信元將競爭輸出端口。如果各個隊首信元的輸出端口號都不相同，那么它們都能通過交換網(wǎng)絡(luò)傳送到出線；但若兩個或兩個以上的隊首信元的輸出端口號相同，則就發(fā)生了競爭。競爭的結(jié)果，在一個時隙只能有一個隊首信元輸出到目的端口，其余在競爭中失敗的隊首信元暫時停留在輸人緩存器的隊首位置，等待下一輪（下一時隙）的競爭和輸出。
輸人緩存方式存在排頭（Headofline,H0L)阻塞現(xiàn)象。所謂H0L阻塞，是指在發(fā)生出線競爭時，由于競爭失敗的信元排在隊列的頭部，而使排在后面的去往空閑出線的信元也不能被傳送這樣一種現(xiàn)象。圖6-21所示給出了一個說明H0L阻塞的示例，緩存器內(nèi)的數(shù)字表示該信元的目的端口號。入線1與人線2緩存器中的隊首信元均要傳送到出線2,產(chǎn)生了競爭；假定人線1在競爭中獲勝，其認首信元送到出線2,人線2在競爭中失敗，隊首信元仍然留在緩存中等待下一輪的機會。人線3和人線4的排頭信元分別送往出線4和出線1。此時，出線3在該時隙內(nèi)空閑，無信元傳送，而在人線2輸人隊列中的第2個信元是要到出線3的，由于其排頭信元在競爭中失敗以及FIFO規(guī)則，因此不能傳送，這就發(fā)生了HOL阻塞現(xiàn)象。

HOL阻塞效應(yīng)會使交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率降低。理論分析表明，在隨機的均勻業(yè)務(wù)流模型下，當(dāng)人線數(shù)/V很大時，采用FIFO規(guī)則的輸人緩存方式的交換網(wǎng)絡(luò)，其最大吞吐率為0.586。
為了提高輸入緩存方式的吞吐率，可以對輸人緩存的隊列設(shè)置和排隊規(guī)則加以改進，當(dāng)然這會增加硬件和控制的復(fù)雜性。典型的改進方法是在每條人線處設(shè)置N個FIFO隊列，每個隊列對應(yīng)于1個輸出端口，如圖6-22所示。這樣，對于AfxAf的交換網(wǎng)絡(luò)，要有妒個緩存器。

在每個時隙，每條出線仍只能輸出1個信元，但可以按照輪詢的方法來選擇況個隊列中的信元輸出。從各個緩存器控制信元輸出的搡作稱為信元調(diào)度。輪詢只是一種調(diào)度規(guī)則，還可能有其他多種調(diào)度規(guī)則。顯然，圖6-22所示的緩存方式，也可以看成/V重輸出緩存，因為每條出線可與作個緩存器相連。所以這種方式?jīng)]有排頭阻塞問題，吞吐率可接近于1。

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