4 Mô phỏng và đánh giá hiệu quả của bộ điều khiển tần số điện áp
2.2 Cơ chế định tuyến
• Lưu trữ và chuyển tiếp (SAF: Store-And-Forward): Lưu trữ và chuyển tiếp là cơ chế truyền thông mà theo đó toàn bộ gói tin được truyền từ nút mạng này đến nút mạng tiếp theo (Hình 2.2(a)). Do vậy, cơ chế này đòi hỏi bộ định tuyến phải có một bộ đệm đủ lớn để lưu trữ toàn bộ gói tin. Khi kích thước gói tin lớn thì không gian bộ đệm cần thiết sẽ phải tăng theo. Chúng ta biết rằng không gian thực thi bộ nhớ trên vi mạch cũng như công suất tiêu thụ của bộ nhớ là rất lớn, do đó kích thước của các bộ đệm phải là con số giới hạn. Ngoài ra, trễ đáp ứng của các gói tin tăng lên tại các nút mạng và các flit của gói tin phải được nhận bởi nút mạng hiện tại trước khi được gửi tới nút mạng tiếp theo. Trễ đáp ứng toàn bộ của một kênh truyền thông sẽ là tích của thời gian truyền một gói tin giữa hai nút mạng với số lượng nút mạng mà gói tin ấy đi qua khi được truyền từ nguồn tới đích.
• Virtual Cut-Through (VCT): Cơ chế truyền thông này được đề xuất với mục đích giảm độ trễ đáp ứng của các gói tin tại từng nút mạng. Với cơ chế này, ta có thể bắt đầu việc truyền gói tin đến nút mạng tiếp theo trước khi nhận đầy đủ gói tin tại nút mạng hiện tại như mô tả trong Hình 2.2(b).
Nhược điểm chính của cơ chế này là nút mạng hiện tại phải có khả năng lưu trữ toàn bộ gói tin khi nút mạng tiếp theo không sẵn sàng tiếp nhận gói tin. Do đó, các bộ đệm sử dụng trong cơ chế này cũng có dung lượng giống như các bộ đệm sử dụng trong cơ chế SAF nhưng độ trễ đáp ứng giảm đi đáng kể.
• Wormhole (WH): Với cơ chế truyền thông Wormhole, một flit được truyền từ nút mạng này sang nút mạng tiếp theo khi nút mạng tiếp theo có khả năng lưu
trữ flit đó chứ không nhất thiết phải truyền cả gói tin đầy đủ, xem Hình 2.2(c). Thông thường, mỗi gói tin bao gồm một flit tiêu đề (header flit) và theo sau bởi nhiều flit dữ liệu (data flit). Flit tiêu đề chứa thông tin định tuyến, chuỗi các flit theo sau được truyền đi theo kết nối đã được thiết lập bởi flit tiêu đề. Cơ chế này có ưu điểm là tốn rất ít không gian bộ đệm so với hai cơ chế trên nhờ việc một gói tin có thể được truyền đi một cách dàn trải trên các bộ định tuyến trên được truyền (kích thước bộ đệm được giảm thiểu tối đa). Độ trễ đáp ứng do đó cũng được cải thiện đáng kể. Nhược điểm của cơ chế này là nếu một flit bị chặn (blocked) thì các flit theo sau cũng sẽ bị chặn, dẫn tới ảnh hưởng đến tất cả các nút mạng trong kết nối. Khi đó, các kết nối khác không thể sử dụng bất kỳ nút mạng nào trên đường truyền.
Mạng máy tính thường sử dụng cơ chế truyền thông SAF vì trong mạng máy tính người ta không quan tâm đến kích thước bộ nhớ/bộ đệm. Trong khi đó, mạng trên chip thường sử dụng cơ chế truyền thông Wormhole do có độ trễ đáp ứng thấp và tốn ít không gian bộ đệm.
2.1.2.4 Chiến lược lưu trữ
Mục trước cho thấy trong kỹ thuật chuyển mạch gói các bộ định tuyến phải chứa các phần tử nhớ (các bộ đệm dữ liệu). Việc bố trí các bộ đệm này tại các lối vào hay lối ra của bộ định tuyến phụ thuộc vào các chiến lược khác nhau [71]. Trong mục này, chúng ta sẽ phân biệt bốn chiến lược cơ bản hay được dùng khi thiết kế, xây dựng các mạng trên chip, đó là: hàng đợi lối vào (input queuing), hàng đợi lối ra (output queuing),
hàng đợi lối ra ảo (virtual output queuing), hàng đợi lối vào ưu tiên kênh ảo (virtual channel priority input queuing).
• Hàng đợi lối vào (input queuing): Với chiến lược này, N hàng đợi sẽ được thiết lập tạiN lối vào của bộ định tuyến, như mô tả trong Hình 2.3(a). Bộ phân xử tuần tự sẽ xác định tại thời điểm nào thì lối vào nào được nối với lối ra nào nhằm đảm bảo không có xung đột xảy ra. Tuy nhiên, lưu thông dữ liệu của bộ định tuyến sẽ bão hoà vào khoảng 59% [41] do xảy ra tình trạng tắc nghẽn ở mỗi đầu hàng đợi (head-of-line blocking) khi số lối vào N lớn. Hiện tượng này xảy ra khi một dữ liệu đầu hàng đợi không thể truy cập tới lối ra và cản trở các dữ liệu phía sau nó trong cùng hàng đợi.
• Hàng đợi lối ra (output queuing): Ở chiến lược này, N hàng đợi sẽ được thiết lập tại N lối ra của bộ định tuyến (Hình 2.3(b)). Tất cả các flit đến cùng trong một khe thời gian sẽ được định tuyến trước khe thời gian tiếp theo. Do
(a) Input queuing (b) Output queuing
(c) Virtual output queuing (d) Virtual channel priority input queuing