计算机研究与发展

作者：付文文,刘汝霖,全巍,姜旭艳,孙志刚,

关键词：时间敏感网络, 交换架构, 最大交换延时, 时分复用, 多流水线, 时隙分配算法,

时间敏感网络（time-sensitivenetworking，TSN）通过时空资源规划保证关键流量传输的实时性和确定性，规划工具在分配时间资源时使用关键帧，在重负载情况下进出芯片的最大交换延时时作为输入参数.为了满足TSN应用的低传输延时要求，TSN芯片设计时需要以最小化最大交换延时为重要目标.当前商用TSN芯片一般采用单流水线交换架构，容易在流水线的入口处发生“完整帧阻塞”问题，导致芯片的最大交换延时难以降低.针对此问题，提出了一种基于时分复用的多流水线交换架构（n-pipelineswitchingarchitecture，nPSA）该架构将“完整帧阻塞”问题优化成“切片阻塞”问题.同时，提出了面向时分复用机制的加权轮询式时隙分配算法（WRRSA）以求解不同端口类型组合下的时隙分配方案.目前nPSA架构和WRRSA算法已经在OpenTSN开源芯片和“枫林一号”ASIC芯片（HX-DS09）中得到应用.实际测试结果显示，长度为64B的关键帧在OpenTSN芯片和“枫林一号”芯片中经历的最大交换延时分别为1648ns和698ns，与基于单流水线架构的TSN交换芯片的理论值相比，延时数值分别降低约88%和95%.

来源：2023年第6期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

查看计算机研究与发展杂志2023年第6期