Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti mustaqil ish

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

MUSTAQIL ISH.

Mavzu: Tarmoq protsessorlar va ularning muhim jihatlari.

BAJARDI: 831-18-GURUH TALABASI

Mardanov Jasur.

TEKSHIRDI:

TOSHKENT - 2020

Tarmoq protsessorlar va ularning muhim jihatlari.

Tarmoq protsessoridan mavjud bo'lmagan aloqa protsessorining asosiy xususiyatlari umumiy maqsad yadrosining yuqori "haqiqiy ishlash darajasi" ni o'z ichiga oladi; Ma'lumotlar darajasida va boshqarish darajasidagi vazifalarda umumiy maqsadlar uchun yadrodan yuqori darajada samarali foydalanish; Ma'lumotlar samolyotiga maxsus ishlov berish va umumiy maqsadlar uchun protsessor uskunalari uchun bitta umumiy saqlash maydoni; va NP asosidagi echimga qaraganda kamroq quvvat, bo'sh joy va xarajatlarni taklif qiladigan soddalashtirilgan apparatni amalga oshirish.

Ma'lumotlar darajasining ishlashi

Aloqa ilovasi ketma-ket trafikni - oqimlarni, hujayralarni yoki paketlarni - bitta aloqa portidan boshqasiga o'zgartiradi va yo'naltiradi. Ma'lumot darajasi funktsiyalari trafik oqimining tezligi uchun juda muhimdir. Boshqarish darajasi tizim uchun trafikni yo'naltirish uchun bevosita talab qilinmaydigan texnik xizmatlarni o'z ichiga oladi. Boshqarish darajasi funktsiyalari odatda ma'lumotlar darajasi funktsiyalariga nisbatan pastroq ustuvorlik bilan bajarilishi mumkin.

Ma'lumotlar darajasining turli qatlamlari turli xil funktsiyalarga ega. Media Access Control (MAC) jismoniy tarmoqqa kabel / tolali / media ulanishni boshqaradi. U ketma-ket parallel ravishda konversiyani amalga oshiradi, media sinxronizatsiyasini topadi va boshqaradi va ma'lumotlar trafigini tizim xotirasiga o'tkazadi.

Ma'lumotni tahlil qilish darajasi ma'lumotlar blokidan yo'naltirish yoki tasniflash ma'lumotlarini ajratadi va uni tasniflash funktsiyasiga o'tkazadi. Ushbu daraja kiruvchi ma'lumot bilan nima qilishni belgilaydi. Bunga ma'lumotlar boshqarishni boshqarish ma'lumotlari, ustuvorlik va filtrlash mavjudligini aniqlash porti kiradi.

Transformatsiya sathi olingan ma'lumotlar blokini chiqish portiga yuborilgan vositada yuborilishi mumkin bo'lgan birlikka o'zgartiradi. Bu ko'pincha manba / maqsadli maydonlarning yangilanishini va CRC hisoblashini o'z ichiga oladi. Agar ma'lumotlar turli xil media-interfeysli portlar o'rtasida uzatilishi kerak bo'lsa, yanada kengroq o'zgartirish talab qilinishi mumkin.

Trafikni boshqarish ustunlik yoki tiqilishni boshqarish sxemasini amalga oshirish uchun ishlatiladi. Topologiyani boshqarish barcha tarmoq ulanishlari va xaritalash haqida ma'lumot yaratadi va saqlaydi, shuningdek tasniflash funktsiyasi tomonidan ishlatiladigan qidirish jadvallarini yaratilishini va boshqarilishini ta'minlaydi.

Signal qatlami yuqori darajadagi ulanishlarni boshqarish va tiklashni amalga oshiradi.

Tarmoq menejmenti tarmoqning umumiy holati va holati haqida ma'lumotni yaratadi va etkazadi. Tartib-qoida darajasi tarmoq haqida qo'shimcha ma'lumot va boshqaruvni ta'minlaydi, masalan. B. Ta'minot, hisob-kitob va xavfsizlik.

Dasturlashtiriladigan ma'lumotlar qatlami echimlarining afzal xususiyatlari

Ma'lumotlar darajasining funktsional imkoniyatlarini amalga oshirish uchun jihozlardan dasturiy ta'minotgacha bo'lgan juda ko'p turli xil kremniy yondoshuvlar mavjud. Uskuna-markazlashtirilgan yondashuvlar maksimal ishlash va / yoki minimal xarajatlarga nisbatan moslashuvchanlikni qabul qiladigan ASIC, FPGA va ASSP-larni o'z ichiga oladi. Ushbu yondashuvlar kamdan-kam hollarda o'rnatilgan tizim dizaynida qo'llaniladi, chunki ular maxsus tizim ilovalari uchun ishlab chiqilgan. O'rnatilgan taxta sotuvchilari odatda apparat-markaziy echimlarni taklif qilmaydi.

Shu bilan birga, ishlab chiqaruvchilarga tegishli tajriba va ishlab chiqarish resurslari bilan bozorga differentsiatsiyalangan mahsulotlarni olib kirishga imkon beradigan ko'plab dasturlashtirilgan silikon karton darajasidagi echimlar mavjud. Ushbu karta echimlari uchun asosiy protsessor variantlari tarmoq protsessorlari va o'rnatilgan umumiy maqsadli protsessor yadrolari bo'lgan aloqa protsessorlari hisoblanadi.

Ushbu ikkita variantdan, aloqa protsessorlariga asoslangan echimlar bir nechta sabablarga ko'ra bozorni ko'proq qabul qildi. Bularga standart umumiy maqsadli protsessor dasturlash modeli, oddiy aralashtirish nazorati va ma'lumotlar darajasidagi funktsional imkoniyatlar, dasturlarni xaritada tuzishda moslashuvchanlik va apparat dizaynini osonroq va samaraliroq amalga oshirish kiradi.

Aloqa protsessorlari umumiy protsessorlarni dasturlash uchun standart modeldan foydalanganligi sababli, ishlab chiquvchilar standart operatsion tizimlar ostida ishlaydigan standart dasturlash tillarini, shuningdek standart rivojlanish muhiti, disk raskadrovka / simulyatsiya vositalari va operatsion tizimning texnik xususiyatlaridan foydalanishlari mumkin.

Biroq, tarmoq protsessoriga yondashish muhandislardan bozorga chiqish vaqtini ko'paytiradigan ma'lumotlarga maxsus ishlov berish resurslaridan foydalanish uchun ko'plab dasturiy ko'nikmalarni o'rganishni talab qiladi. Ko'p hollarda, tarmoq protsessorlarini sotuvchilar qurilma ishlab chiqaruvchilari uchun dasturlashlari kerak. Qurilma ishlab chiquvchilari ushbu yondashuvni rad etishlari kerak, chunki bu ularning muhandislik qobiliyatlarini oshirish va mahsulotlarni farqlash qobiliyatini pasaytirish uchun hech narsa qilmaydi, chunki tarmoq protsessor ishlab chiqaruvchisi kodi barcha foydalanuvchilar uchun mavjud.

Aloqa protsessorlari boshqarish va ma'lumotlar darajasi funktsiyalarini aralashtirishga yordam beradi. Bunga javoban, tarmoq protsessorining yondoshuvi boshqaruv va ma'lumotlar tekisligining funktsiyalarini bajaradigan apparat elementlari o'rtasida qattiq me'moriy mehnat taqsimotini kuchaytiradi. Ko'pgina hollarda, bu funktsiyalar bir-biri bilan chambarchas bog'liq va tarmoq protsessorining yondashuvi samaradorlikni pasaytiradigan boshqarish / ma'lumotlar samolyotining funktsional imkoniyatlarini g'ayritabiiy taqsimlashga majbur qilishi mumkin.

Aloqa protsessoridagi umumiy maqsad yadrosi odatda boshqarish samolyotining funktsiyalarini bajaradi va ma'lumotlar tekisligi funktsiyalarini bajarishi mumkin, shuning uchun boshqarish va ma'lumotlar tekisligi funktsiyalarini qattiq bog'lashni talab qiladigan echimni ishlab chiqish osonroq. Istisno yo'llarni davolash bunga yorqin misoldir. Paket protsessorlarida mavjud bo'lgan juda kam kodli xotira tufayli, tarmoq protsessorlariga asoslangan ko'pgina dasturlar uni boshqaruv protsessoriga o'tkazadi. Aloqa protsessorlariga asoslangan yechim yordamida istisno yo'l funktsiyalari "oddiy" yo'l kodlari tartibiga osonlikcha qo'shilishi mumkin.

Ishlash maqsadlariga erishish uchun barcha tarmoq protsessorlarini amalga oshirishda bir nechta paket protsessorlari talab qilinadi. Ushbu arxitektura ma'lumotlar samolyotining barcha funktsiyalari paketli protsessorlar o'rtasida taqsimlanishini talab qiladi. Agar mahsulot funktsional imkoniyatlari talablari o'zgarsa, yangi funktsional imkoniyatlarni ta'minlash uchun ushbu manbalarni sezilarli ravishda qayta taqsimlash talab qilinishi mumkin. Bu, ayniqsa, quvur liniyasi bilan paketli protsessor me'morchiligi uchun to'g'ri keladi. Xususiyatlarning o'zgarishiga misollar qatorida yangi protokolni qo'llab-quvvatlash uchun mahsulotni kengaytirish va tizimni istisno qilish va mahsulotni loyihalash siklida chuqur tushunilgan tiklanish sharoitlarini boshqarish funktsiyalarini kiritish kiradi.

Aloqa protsessorlari resurslarni intensiv taqsimlashni talab qilmaydi. Umumiy funktsional protsessorga yangi funktsiyalarni qo'shish, mavjud kodga ozgina ta'sir ko'rsatadigan yoki umuman ta'sir ko'rsatmaydigan yangi dasturiy ta'minot funktsiyasini yozishni o'z ichiga oladi. Hatto xato va istisno holatlari, odatda mavjud koddagi holatni aniqlash uchun kod qo'shib, keyin modulli, o'z-o'zidan ishlaydigan tartibni yozish orqali hal qilinishi mumkin.

Ko'p tarmoq protsessorlarini amalga oshirish tashqi qo'llab-quvvatlashni talab qiladi, masalan. B. Tasniflash modullari, transport menejerlari va ommaviy axborot vositalariga kirishni boshqarish vositalari. Aloqa protsessorida ushbu funktsiyalar umumiy maqsadli yadro yoki integratsiyalangan funktsional bloklar tomonidan amalga oshiriladi. Tarmoq protsessorlariga asoslangan tizim ichida paketli va umumiy maqsadli protsessorlar o'rtasida qattiq bo'linish mavjud (2-rasm). Hech bo'lmaganda, barcha amaliy tarmoq protsessorlariga asoslangan echimlar boshqarish darajasini boshqarish uchun alohida umumiy maqsadga ega protsessorni va ehtimol istisno yo'lni qayta ishlashni talab qiladi. Tarmoq protsessorlari "sim tezligi yoki büst" usulida qurilganligi sababli, tamponli xotira shaklida qo'shimcha xotira, odatda SDRAM va tasniflash uchun maxsus xotira, SRAM yoki CAM talab qilinadi. Bu umumiy maqsadlarni boshqarish uchun protsessor uchun zarur bo'lgan xotiraga qo'shimcha ravishda.

Aloqa protsessorlari faqat bitta tizim bo'shlig'iga muhtoj. Keshlashni samarali ishlatib, kam kutish vaqtini talab qiladigan funktsiyalar bir nechta saqlash tizimlarining qo'shilgan murakkablikisiz joylashtirilishi mumkin. Paket protsessorlari tomonidan bajarilishi juda murakkab bo'lgan vazifalarni bajarish uchun bir nechta, turli xil saqlash tizimlariga ehtiyoj borligi va murvatlarni qo'llab-quvvatlashga ehtiyoj borligi sababli, tarmoq protsessorlariga asoslangan dizayn odatda taqqoslashda juda ko'p sonli chiplarni tayinlaydi. aloqa protsessorlariga asoslangan. Qo'shimcha chiplar qimmatbaho joylarni, elektr energiyasini va xarajatlarni sarflaydi.

Tarmoq protsessorlari va aloqa protsessorlari yondoshuvlarini farqlang

Tarmoq protsessorlarini bozorda cheklanganligi sababli, ba'zi kremniy etkazib beruvchilar tarmoq protsessorlariga asoslangan echimlarni taklif qilmoqdalar, ammo ular aloqa protsessorlari sifatida sotilishi mumkin. Ikkala turdagi qurilmalar bitta yoki bir nechta o'rnatilgan paketli protsessorlar bilan birga o'rnatilgan umumiy maqsadli protsessor yadrosiga ega bo'lishi mumkin. Biroq, yondashuv hanuzgacha umumiy protsessor ma'lumotlarning tekisligi funktsiyalarini bajarish uchun samarali foydalanilmasa, tarmoq protsessorlariga bo'lgan yondashuvdir.

Tarmoq protsessoriga yondoshishda umumiy maqsadli protsessor asosan boshqarish darajasi funktsiyalarini bajaradi. Aloqa protsessoriga yondashuv past darajadagi chipli paketlarni qayta ishlash qobiliyatiga ega bo'lishi mumkin, ammo bu ma'lumotlar darajasidagi barcha funktsiyalarni bajarishi yoki bajarmasligi mumkin. Buning o'rniga, qism umumiy maqsadli protsessor ma'lumotlar samolyotining ko'p funktsiyalarini samarali bajarishi uchun qurilgan. Asosiy arxitektura farqi shundaki, tarmoq protsessori tizim ichida xotira-soxta paketli xotira uzatishni talab qiladi (3-rasm). Biroq, bitta xotira tizimiga ega bo'lgan aloqa protsessori ushbu xotirani uzatish bosqichiga muhtoj emas (4-rasm).

Umumiy maqsadli protsessorlardan maksimal darajadagi ma'lumotlar ishlashini chiqarib oling

Aloqa protsessorlari 20 yil davomida sanoatning ustuni bo'lib kelgan va ma'lumotlar qatlamlarini qayta ishlashda, masalan, foydalanishda qo'llaniladi. B. marshrutizatorlar, ovozli shlyuzlar, simsiz infratuzilmalar (shlyuzlar va tayanch stantsiyalar), DSLAM va telefoniya qurilmalari uchun. Aloqa protsessorlarining g'ayrioddiy moslashuvchanligi ishlab chiqaruvchilarga qurilmalarning innovatsion echimlarini amalga oshirishga va ko'pincha butunlay yangi mahsulot va bozor segmentlarini aniqlashga imkon beradi. Vaqt o'tishi bilan, haqiqiy dizaynga ega bo'lgan jamoaviy tajriba, aloqa tizimlarini ishlab chiqaruvchilarning ma'lumotlar darajasida ishlash talablariga javob beradigan aloqa protsessorlarini ishlab chiqishni shakllantirdi.

Dizaynning muhim usuli - bu keshlardan foydalanish. Zamonaviy umumiy maqsadli protsessorlar kamida bitta keshlash darajasiga ega. Kesh yadroga ma'lumotlar uzatish yo'llarini marshrutlash uchun muhim bo'lgan kod va ma'lumotlarga tezda kirishga imkon beradi va yadro trafikni qayta ishlash vaqtini kamaytiradi. Katta hajmdagi keshlar ko'proq kod va ma'lumotlarni yadroda mahalliy saqlashga imkon beradi. Ba'zi kesh arxitekturalari yordamida ma'lum xotira joylari keshda qulflanishi mumkin. Odatda, bu xususiyat keshni yuklash uchun ma'lumot darajasi kodining "normal" yo'lini bajarish va keyin qulfni qo'llash orqali faollashadi. Ko'proq qulflash variantlari va blokirovka qilinadigan qismlarning kamroq aniqligi ma'lumotlar darajasining kodi dizayneriga yanada moslashuvchanlikni beradi.

I / O interfeyslari tizim ustasi asboblari sifatida namoyish etilganligi sababli, tashqi ustalar tomonidan kiradigan ma'lumotlarning haqiqiyligini ta'minlash uchun mustahkamlikni saqlash - bu muhim masaladir. Ba'zi bir aloqa protsessorlari uchun tizim dasturlari buni e'tiborga olishlari kerak, ular ma'lumotlar oqimini qayta ishlash jarayonida qimmatbaho protsessor tsikllarini olishlari mumkin. Uskuna tomonidan saqlangan kesh kooperatsion aloqasi protsessorlari ushbu potentsial "yomon" dasturiy ta'minotni yo'q qiladi va ma'lumot oqimini qayta ishlash paytida ushbu dasturiy ta'minotni ishga tushirish zaruratini bartaraf qilib, ish faoliyatini yaxshilaydi.

Ba'zi bir aloqa protsessorlari keshni ajratish ("stash-keshlash" deb nomlanadi) ni qo'llab-quvvatlaydi. Ishlab chiquvchilar ma'lumotlarning samolyotlarini qayta ishlashning ko'p qismi protokol ma'lumotlar blokining (PDU) odatda boshlanishi yoki sarlavhasining ozgina qismini talab qilishidan foydalanishlari mumkin. I / O bloki shunday qabul qilinganki, PDU-ning oldindan belgilangan qismi keshga majbur qilinadigan qilib sozlangan. Bu dastur PDU-ni qayta ishlashni boshlaganda, kerakli ma'lumot allaqachon keshda bo'lishini ta'minlaydi. Bu protsessor PDU-ni qanday ishlashi va o'zgartirilishini aniqlashi kerak bo'lgan kechikishni pasaytiradi. Ushbu xususiyat ma'lumotlar qatlamining ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi.

Yana bir e'tibor paketlarni qayta ishlash manbalaridan foydalanish hisoblanadi. Ba'zi bir aloqa protsessorlarida bitta yoki bir nechta paketli ishlov berish yadrosi mavjud. Ushbu yadrolar odatda MAC qatlamining funktsional imkoniyatlarini qayta ishlaydi, chunki umumiy maqsaddagi protsessor bu vazifani samarali bajara olmaydi. Aloqa protsessoridagi MAC funktsional interfeysi odatda umumiy maqsadli protsessor tomonidan foydalanuvchiga qulay, trafik oqimi uchun yuborish va qabul qilish tamponlarini boshqarish va sozlash uchun sozlanadigan parametrlar to'plami orqali faol ishlaydi. Mediya interfeysi va protsessor xotirasi bo'shlig'i o'rtasida ma'lumot uzatish uchun minimal umumiy protsessor ustama talab qilinadi. Ba'zi bir aloqa protsessorlari umumiy maqsadlardagi protsessor aralashuvisiz marshrutlash imkoniyatiga ega, bu esa dizaynerga tizim protsessorini ham, ham umumiy maqsadli protsessorni trafikni tizim orqali yo'naltirish uchun foydalanishga imkon beradi.

Yuqori unumdorlik bilan ishlaydigan aloqa protsessorlari, shuningdek, ma'lumotlar darajasida maxsus apparat tezlashuv funktsiyalariga ega bo'lishi mumkin. Ushbu bloklar muayyan funktsiyalarga yo'naltirilgan va odatda MAC misolida bo'lgani kabi parametrlarni ishga tushirish va / yoki ring buferini boshqarish uchun oddiy usullardan foydalaniladi. Bundan farqli o'laroq, tarmoq protsessorlari shunga o'xshash funktsiyalarga erishish uchun maxsus dasturlash yoki qayta dasturlashni talab qiladi. Tezlashtirish xususiyatlari shifrlash / autentifikatsiya, CRC-ni tekshirish va generatsiyalash, trafikni boshqarish / navbatni qo'llab-quvvatlash, tarkibni qayta ishlash va tasniflarni qayta ishlashni o'z ichiga oladi.

Aloqa protsessorlari oddiy dasturlash va keng ma'lumot bazasi, shuningdek, aloqa protsessorlariga asoslangan echim bilan bog'liq bo'lgan deyarli cheksiz moslashuvchanlik tufayli tarmoq protsessorlariga nisbatan katta bozor ustunligiga ega. Ular bir necha yillardan beri dasturlashtiriladigan ma'lumotlar darajasidagi dasturlarda muvaffaqiyatli ishlatilib kelinmoqda va ushbu dasturlarning ishlash talablariga javob berish uchun rivojlanmoqda.