適用於多處理機系統之疊流式單邊縱橫交換鍵效能分析及實現

Abstract

在本篇論文中，我們提出了一個架構在共享記憶體多處理機系統上的疊流式單邊縱 橫交換鍵。疊流式單邊縱橫交換鍵走出單邊縱橫交換鍵、單邊縱橫仲裁器、以及疊 流式介面三大部分所組成。疊流式介面控制了疊流式協定中仲裁、請求、窺探、回 應和資料共五個階段的進行，它是我們提出的架構中最主要的部分。單邊縱橫交換 鍵接收來自處理機之疊流式介面的匯流排配置請求，以控制單邊縱橫交換鍵來達成 處理機和記憶體模組之問的連結。我們比較了疊流式、傳統式、改良式和漣漪式四 種單邊縱橫交換鍵的產出量。實驗數據顯示8x8 疊流式單邊縱橫交換鍵的最大產出 量( 其對應的等待時間 )是其他三種交換鍵的4.8 倍(0.55 倍) 。在隨意故障模式 下，我們也估算出四種交換鍵的等待時間，以及為了維持不阻塞需加入多少匯流排 。此外，我們使用Verilog 硬體描述語文別及Xilinx的FPGA( 現場可程式邏輯陣列閘 )分別描述及實現了一個4x4 疊流式單邊縱橫交換鍵。Verilog 模擬的結果驗證了 我們的疊流式設計功能。疊流式單邊縱橫交換鍵的成本效益( 產出量/ 面積 )是傳 統式的3.5 倍及改良式或漣漪式的2.8 倍。本研究的貢獻是設計出一個高產量及具 成本效益的疊流式單邊縱橫交換鍵以配合高效能的處理機，從而消除效能瓶頸。