Method of parallel-pipeline-parallel packet commutation in multiprocessor

Abstract

Рассмотрена задача повышения скорости работы и пропускной способности коммуникационной среды мультипроцессора при использовании коммутационных устройств с входными FIFO-буферами и выходной матрицей регистров. Предложен метод коммутации пакетов в мультипроцессорах, новизна которого заключается в параллельно-конвейерной загрузке пакетов в матрицу регистров из входных буферов без ожидания выдачи всех ранее загруженных пакетов. Рассмотрена структурная модель коммутационного устройства, реализующего разработанный метод. Сформулирован алгоритм обработки пакетов коммутационным устройством, основанный на представлении множества пакетов, находящихся в матрице регистров в каждом такте работы устройства, графом совместности, отражающим возможность одновременной выдачи пакетов на выходы. Представлено правило взвешивания вершин графа совместности, учитывающее время нахождения пакетов в матрице регистров. Показано, что выбор множества пакетов, подлежащих выдаче, можно свести к выделению клики графа совместности, обладающей наибольшим весом, что позволяет минимизировать время обработки пакетов. Выведена формула для оценки среднего времени прохождения пакета через матрицу регистров коммутационного устройства при использовании разработанного метода. Исследованы зависимости указанного времени от числа входов/выходов устройства, выполнен их сравнительный анализ для предлагаемого метода и метода параллельнопоследовательной коммутации пакетов. Показано, что разработанный метод позволяет снизить среднее время прохождения пакета через матрицу регистров более чем на 41 % во всех практически значимых случаях.