一种基于Crossbar结构的分布式共享缓存交换机设计与实现

1

作者 杨乾明 邵靖杰 +5 位作者 曾聘 袁梦 宋卓秦 邓秋严 张剑锋 王勇 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第6期951-957,共7页

交换机的交换结构、缓存方式和多端口读写并存等架构实现方式决定了交换机的性能。随着交换端口数目的增加与端口速率的提升,交换机如何提高多端口数据转发性能是一个值得研究的课题。为满足多端口数据转发、数据交换内部无阻塞的需求,... 交换机的交换结构、缓存方式和多端口读写并存等架构实现方式决定了交换机的性能。随着交换端口数目的增加与端口速率的提升,交换机如何提高多端口数据转发性能是一个值得研究的课题。为满足多端口数据转发、数据交换内部无阻塞的需求,提出一种基于Crossbar结构的分布式共享缓存交换机架构,首先,采用了一种基于Crossbar全相连的输入缓存结构,以满足多端口数据的无阻塞输入需求;其次,在交换结构上创新性地采用了分布式共享缓存方式,以提高数据交换速率;最后,在FPGA开发板上对设计进行了仿真和验证。结果表明,相比传统交换机,提出的分布式共享缓存的多端口交换机架构支持大容量数据转发,能有效提升数据传输带宽。 展开更多

关键词 多端口 交叉开关 分布式共享缓存 读写缓存并行

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基于直接内存访问和动态共享缓冲区的超长向量归约操作硬件卸载结构与方法

2

作者 徐金波 戴艺 翦杰 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第4期571-581,共11页

MPI聚合通信通过将多个计算结点的多个进程组织起来协同完成一系列通信操作,以提高系统性能。其中,超长操作数向量的归约操作在高性能计算和AI计算中应用广泛。提出了一种基于DMA和动态共享缓冲区的超长向量归约操作的硬件卸载结构与方... MPI聚合通信通过将多个计算结点的多个进程组织起来协同完成一系列通信操作,以提高系统性能。其中,超长操作数向量的归约操作在高性能计算和AI计算中应用广泛。提出了一种基于DMA和动态共享缓冲区的超长向量归约操作的硬件卸载结构与方法。通过专用硬件通信序列触发机制,实现聚合通信硬件卸载流程的控制;通过DMA传输协议提升归约操作数的软硬件传输效率;提出片上动态共享缓冲区存储结构,以实现大量操作数的灵活高效缓存;通过部署片上ALU阵列,直接在网络芯片中完成计算。实验结果表明,相对于MPI非卸载方式和“天河”原有卸载方式均有明显的加速效果,尤其是当归约向量长度较大时,加速效果显著提升。 展开更多

关键词 聚合通信 归约 直接内存访问 动态共享缓冲区 硬件卸载

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VBR MPEG-2业务统计复用特性的研究 被引量：1

3

作者 王中 冷晓冰 +1 位作者 付立政 栾贵兴 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第7期61-69,共9页

VBR MPEG-2业务是ATM网络中的重要视频业务类型。本文建立了两个流体流视频复用模型,对其信元丢失率和传输延时特性进行了定性分析,得到了一些重要结论。通过对VBR MPEG-2业务进行复用仿真,验证了这些结论,并对业务源参数、复用缓冲器... VBR MPEG-2业务是ATM网络中的重要视频业务类型。本文建立了两个流体流视频复用模型,对其信元丢失率和传输延时特性进行了定性分析,得到了一些重要结论。通过对VBR MPEG-2业务进行复用仿真,验证了这些结论,并对业务源参数、复用缓冲器容量、业务强度与信元丢失率、传输延时特性之间的关系进行了分析。对ATM交换机和复用器的设计与性能分析具有一定指导意义。 展开更多

关键词 复用特性 VBR MPEG-2业务 独享缓冲器复用 共享缓冲器复用 ATM网络 视频业务

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基于共享缓冲区的数据流处理框架设计与实现 被引量：2

4

作者 何小东 尹海波 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第11期4398-4401,4406,共5页

为解决数据流处理应用程序依赖数据流传输,分布式环境部署困难,应用开发难度大等问题,设计了一种基于共享缓冲区的数据流处理框架。该框架利用共享缓冲区为应用提供数据代理接口,实现数据流推动和分布式处理,并引入可自定义的负载均衡,... 为解决数据流处理应用程序依赖数据流传输,分布式环境部署困难,应用开发难度大等问题,设计了一种基于共享缓冲区的数据流处理框架。该框架利用共享缓冲区为应用提供数据代理接口,实现数据流推动和分布式处理,并引入可自定义的负载均衡,解决了应用对数据流的依赖度和开发部署的难度系数,使其专注数据分析处理,无需关心数据的地理位置,提高了应用系统的稳定性和扩展性。通过在互联网病毒监控系统中应用,验证了该框架在分布式环境下的实时性和灵活性,使其可移植到云计算环境中。 展开更多

关键词 流数据处理 数据处理 共享缓冲 分布式 云计算

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多通道信元重组技术研究和实现 被引量：1

5

作者 戴艺 管剑波 +1 位作者 孙志刚 唐玉华 《计算机工程与科学》 CSCD 2006年第3期43-46,共4页

多通道信元重组是网络设备设计中典型的缓冲区管理操作,广泛用于ATM接口和Crossbar交换网络的设计中。本文基于共享缓冲区结构,提出多通道信元的重组和调度算法。理论分析表明,这种方法具有较小的缓冲区要求和确定的重组延时上限。本文... 多通道信元重组是网络设备设计中典型的缓冲区管理操作,广泛用于ATM接口和Crossbar交换网络的设计中。本文基于共享缓冲区结构,提出多通道信元的重组和调度算法。理论分析表明,这种方法具有较小的缓冲区要求和确定的重组延时上限。本文最后介绍用FPGA实现该结构的方法,该方法已经在核心路由器ATM接口设计中得到成功应用。 展开更多

关键词 多通道 信元重组 共享缓冲区 延时

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支持多优先级的ATM交换机共享缓冲管理方案研究 被引量：1

6

作者 毛珊 易波 夏绍春 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第30期138-141,共4页

缓冲策略是ATM交换单元设计中的重要内容。论文介绍了ATM交换机的几种缓冲管理方案,重点讨论了支持多优先级信元的共享缓冲区的缓冲管理方案,比较了各个方案的优缺点,最后结合部分共享和选择压出方案的特点,提出了一种在重负荷情况下,... 缓冲策略是ATM交换单元设计中的重要内容。论文介绍了ATM交换机的几种缓冲管理方案,重点讨论了支持多优先级信元的共享缓冲区的缓冲管理方案,比较了各个方案的优缺点,最后结合部分共享和选择压出方案的特点,提出了一种在重负荷情况下,适用于多优先级信元、易实现、公平、有效的基于门限压出的共享缓冲管理方案,仿真证明了该方案有效。 展开更多

关键词 异步传输模式 压出方法 缓冲管理 共享缓冲器

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Java语言中的多线程和双缓冲技术 被引量：10

7

作者 宋维维 陈淑珍 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 1998年第12期30-31,68,共3页

详细阐述了Ｊａｖａ语言中的多线程与双缓冲技术的原理及实现机制，对Ｊａｖａ多线程的数据共享与并发控制技术进行了深入的分析。并通过一个实例，分析说明了将多线程与双缓冲技术相结合，共同运用于Ｊａｖａ动画制作的实现技术。

关键词 多线程 双缓冲 JAVA语言 程序设计语言 WWW

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高速路由器中一种有效的组播交换排队机制 被引量：1

8

作者 宋美娜 宋俊德 战晓苏 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期810-817,共8页

许多Internet新业务产生的网络流量都属于组播类型.高速路由器中组播交换队列设计是解决组播数据在复杂网络中有效传输的关键问题之一.理想情况下,为保证服务的公平性及有效性,不应该在排队和调度时对组播和单播人为地进行区分.在二者... 许多Internet新业务产生的网络流量都属于组播类型.高速路由器中组播交换队列设计是解决组播数据在复杂网络中有效传输的关键问题之一.理想情况下,为保证服务的公平性及有效性,不应该在排队和调度时对组播和单播人为地进行区分.在二者共存的情况下,如何进行公平地排队、交换是亟待解决的问题.基于共享存储交换结构,提出了一种有效的组播交换队列设计方案,同时提供了相应的与组播比例和平均扇出相关的缓存管理机制和队列调度算法.仿真结果表明,与在Cisco高端路由器中广泛应用的ESLIP设计方案相比,在输入负载大于80%的重负载环境中,该系统能够获得更低的平均时延和更小的系统丢包率. 展开更多

关键词 路由器 组播 队列 共享存储 缓存管理

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定长光突发下的FDL缓存和调度 被引量：2

9

作者 张劲松 曹明翠 +1 位作者 罗风光 罗志祥 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期153-155,161,共4页

为了改善光突发交换的阻塞性能,分析了定长光突发交换在FDL光缓存的排队和调度,提出了基于中间共享FDL光缓存结构的长队列优先(LQP)调度方案,该方案使交换端口充分共享FDL缓存单元,调度时间短,在模拟仿真中得到较好的阻塞性能结果。

关键词 光突发交换 光纤延时线 共享缓存排队 长队列优先调度 阻塞性能

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基于系统双重风险共担的多项目鼓缓冲设置研究 被引量：5

10

作者 张俊光 万丹 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第2期218-224,共7页

为了提高关键链多项目缓冲管理的效率,首次提出了一种基于多项目双重风险共担的鼓缓冲设置方法。新方法从系统角度分析了多项目不同层级的风险共担作用,以同时落在在子项目关键链和多项目系统关键链上的系统关键活动工期占比为切入点对... 为了提高关键链多项目缓冲管理的效率,首次提出了一种基于多项目双重风险共担的鼓缓冲设置方法。新方法从系统角度分析了多项目不同层级的风险共担作用,以同时落在在子项目关键链和多项目系统关键链上的系统关键活动工期占比为切入点对缓冲进行分层管理,抽取部分项目缓冲集中到系统层面,同时综合考虑风险独立因子以及鼓活动有效产出影响指数对鼓缓冲进行了定量设置。仿真结果表明,本文方法在多项目按时完工率、项目缓冲平均消耗率、系统关键链上鼓活动平均延误百分比、多项目系统总工期和成本这几个绩效方面的表现更优,提高了多项目系统的风险应对能力。 展开更多

关键词 关键链 多项目管理 缓冲管理 风险共担 鼓缓冲

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MPTCP与CMT-SCTP多路径传输协议性能分析 被引量：9

11

作者 符发 周星 +2 位作者 杨雄 Hakim Adhari Erwin P.Rathgeb 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第21期79-82,105,共5页

利用终端的多宿主特性实现多路径传输是因特网协议的一个热点研究问题,MPTCP和CMT-SCTP是目前比较成熟而关键的两个多路径传输协议,但在大规模应用前还需要作大量的性能测试分析研究。在本地测试床环境中,对MPTCP和CMT-SCTP多路径传输... 利用终端的多宿主特性实现多路径传输是因特网协议的一个热点研究问题,MPTCP和CMT-SCTP是目前比较成熟而关键的两个多路径传输协议,但在大规模应用前还需要作大量的性能测试分析研究。在本地测试床环境中,对MPTCP和CMT-SCTP多路径传输实际吞吐量的性能进行对比测试与分析。结果表明MPTCP和CMT-SCTP都能获得吞吐量的提高,但传输调度算法仍然不完善,需要进一步改进。 展开更多

关键词 多路径传输 负载共享 路径管理 拥塞控制 缓存 性能分析

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多场景的MPTCP协议性能分析研究 被引量：7

12

作者 符发 周星 +3 位作者 谭毓银 Thomas Dreibholz Hakim Adhari Erwin P.Rathgeb 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第5期89-93,98,共6页

利用多宿主设备的多个接口实现多路径传输、获取更多的网络吞吐量是因特网协议研究的热点。IETF所关注的MPTCP协议是当前比较成熟、关键的多路径传输协议。为了测试MPTCP在当前已部署的网络环境中的性能,分别在本地测试床、Internet环... 利用多宿主设备的多个接口实现多路径传输、获取更多的网络吞吐量是因特网协议研究的热点。IETF所关注的MPTCP协议是当前比较成熟、关键的多路径传输协议。为了测试MPTCP在当前已部署的网络环境中的性能,分别在本地测试床、Internet环境测试场景和大规模多宿主系统Nor Net测试床中对MPTCP多路径传输实际吞吐量性能进行了测试和分析,测试结果表明MPTCP相对TCP虽能获得吞吐量的提高,但在非相似带宽链路的场景中其性能仍然不完善,其路径管理和传输调度策略仍需要进一步改进。 展开更多

关键词 多路径传输 负载共享 路径管理 拥塞控制 缓存 性能分析

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基于逐段RED的组播拥塞控制机制研究 被引量：1

13

作者 刘克俭 程忠庆 赵云鹏 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期34-37,共4页

提出了一种基于逐段RED的网络层组播拥塞控制机制,并对其有效性进行了数学推证,证明了信息包在不同优先级的转发约束下,STSR拥塞控制模型的缓冲区共享策略发生拥塞的概率小于分用策略,且STSR具有更高的敏感度和更大的网络吞吐量。利用N... 提出了一种基于逐段RED的网络层组播拥塞控制机制,并对其有效性进行了数学推证,证明了信息包在不同优先级的转发约束下,STSR拥塞控制模型的缓冲区共享策略发生拥塞的概率小于分用策略,且STSR具有更高的敏感度和更大的网络吞吐量。利用NS-2对STSR拥塞控制进行了模拟,证明了STSR能保证对TCP流的友好,并实现了较粗粒度下的分布式控制。这一结果的取得对于组播拥塞控制的相关研究具有很大的指导意义。 展开更多

关键词 逐段RED 组播 拥塞控制 缓冲区共享 TCP友好

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光分组交换网络的冲突解决:用光纤延迟线还是波长转换器 被引量：2

14

作者 张治中 曾庆济 +1 位作者 王建新 雒江涛 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第11期1812-1818,共7页

该文研究了光分组网络的冲突处理问题,提出了两种异于传统设计方法的交换结构。研究表明:对于非突发性业务,非简并排列方式的光纤延迟线是成本最低的解决手段;而对于突发业务,将波长转换器和延迟线结合使用是兼顾分组丢弃性能,系统体积... 该文研究了光分组网络的冲突处理问题,提出了两种异于传统设计方法的交换结构。研究表明:对于非突发性业务,非简并排列方式的光纤延迟线是成本最低的解决手段;而对于突发业务,将波长转换器和延迟线结合使用是兼顾分组丢弃性能,系统体积和成本的较好策略,文中基于此给出了系统设计原则,该原则可确保系统节约大量的波长转换器和延迟线,对改善系统的整体性能十分有利。 展开更多

关键词 光分组交换 光缓存 波长转换器 共享 分组丢弃率

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一种新颖的全光分组交换节点结构及其性能分析 被引量：2

15

作者 张治中 雒江涛 +2 位作者 曾庆济 王建新 叶通 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期713-717,共5页

本文提出了一种共享波长转换器和光纤延迟线的全光分组交换结构 ,与传统的设计方法和实验报道相比 ,该结构提供了更灵活的冲突解决措施 .为了获得与在交换系统输入级分别为每个波长信道提供波长转换器相等价的性能 ,本文给出了交换结构... 本文提出了一种共享波长转换器和光纤延迟线的全光分组交换结构 ,与传统的设计方法和实验报道相比 ,该结构提供了更灵活的冲突解决措施 .为了获得与在交换系统输入级分别为每个波长信道提供波长转换器相等价的性能 ,本文给出了交换结构最多所需的转换器数量 .仿真结果表明 ,本文结构是兼顾交换系统体积、成本和性能等三方面较理想的折衷方案 .研究还表明 ,光纤数与每纤的波长数量之积愈大 ,本文结构所节约的转换器和延迟线数量将愈加可观 . 展开更多

关键词 全光分组交换 光缓存 波长转换器 共享 分组丢弃率

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ATM网中具有优先级管理的漏桶监管器性能分析 被引量：3

16

作者 徐树公 黄载禄 《电子科学学刊》 CSCD 1998年第1期87-92,共6页

本文利用推广的流体流方法分析了具有优先级管理的ATM网漏桶监管器(PLB)性能.这种PLB将部分缓冲共享(PBS)的选择丢弃优先级管理策略用于业务监管,对高、低优先级信元区别对待,从而保证高优先级信元的低丢失率。文中针对突发业务分析了... 本文利用推广的流体流方法分析了具有优先级管理的ATM网漏桶监管器(PLB)性能.这种PLB将部分缓冲共享(PBS)的选择丢弃优先级管理策略用于业务监管,对高、低优先级信元区别对待,从而保证高优先级信元的低丢失率。文中针对突发业务分析了此种监管方案的性能.理论计算及仿真实验结果表明了该方案的有效性。通过性能分析可望选取合适的PLB参数进行有效控制。 展开更多

关键词 优先级管理 漏桶监管器 ATM网

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基于DDR2 SDRAM的高速大容量异步FIFO的设计与实现 被引量：14

17

作者 徐欣 周舟 +1 位作者 李楠 孙兆林 《中国测试》 CAS 2009年第6期34-37,共4页

为了解决高速实时系统中海量数据的缓存问题,提出了一种基于DDR2 SDRAM的高速大容量异步FIFO设计方案。首先介绍了DDR2 SDRAM控制器和片上FIFO的原理与实现方法,基于DDR2 SDRAM的高带宽和分时复用技术设计了FIFO控制器的工作机制,最后... 为了解决高速实时系统中海量数据的缓存问题,提出了一种基于DDR2 SDRAM的高速大容量异步FIFO设计方案。首先介绍了DDR2 SDRAM控制器和片上FIFO的原理与实现方法,基于DDR2 SDRAM的高带宽和分时复用技术设计了FIFO控制器的工作机制,最后深入分析了FIFO控制器各部分的工作原理并对其进行了实验。经过测试,基于DDR2 SDRAM的FIFO实现了最高475MHz的总线速率,8～256位的总线位宽,2GB最大数据容量。该FIFO可以解决高速海量数据缓存的问题,在工程应用中有显著的参考价值。 展开更多

关键词 高速海量数据缓存 FIFO存储器 DDR2 SDRAM技术 FPGA技术 分时复用

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OBS边缘节点中突发包组装算法的实现

18

作者 周纪 程亮 胡钢 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期697-700,共4页

研究了最小长度最大汇聚时间算法在现场可编程门阵列中的实现方法。在实现过程中,使用了状态机控制组装流程。在缓存的使用上,提出了共享缓存的做法以节省存储资源,即根据输入数据流的随机性,实际设置的汇聚缓存数目小于总的突发包类型... 研究了最小长度最大汇聚时间算法在现场可编程门阵列中的实现方法。在实现过程中,使用了状态机控制组装流程。在缓存的使用上,提出了共享缓存的做法以节省存储资源,即根据输入数据流的随机性,实际设置的汇聚缓存数目小于总的突发包类型数目。 展开更多

关键词 光突发交换 边缘节点 突发队列 共享缓存

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众核处理器中使用写掩码实现混合写回/写穿透策略 被引量：5

19

作者 林伟 叶笑春 +1 位作者 宋风龙 张浩 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第11期1918-1928,共11页

高速缓存采用写回策略,能极大地节省对片上网络和访存带宽的消耗,这对于片上众核（大于16核）的结构尤为重要.与通常多核系统中基于目录/总线的写无效或写更新协议不同,文中给出了片上实现域一致性存储模型和基于硬件锁的缓存一致性协... 高速缓存采用写回策略,能极大地节省对片上网络和访存带宽的消耗,这对于片上众核（大于16核）的结构尤为重要.与通常多核系统中基于目录/总线的写无效或写更新协议不同,文中给出了片上实现域一致性存储模型和基于硬件锁的缓存一致性协议的方案并提出了在L1高速缓存保存写掩码的方法,用以记录本地更新缓存块的字节位置,解决了写回策略下伪共享带来的缓存一致性问题.文中还进一步提出两种优化掩码存储空间开销的新方法：通过设定程序中较少出现的、长度为1-3字节的写指令为写穿透,在L1中每4字节设置一位写掩码,将写掩码的芯片面积开销压缩到字节粒度的27.9%;设计项数为L1缓存块总数12.5%的多路写掩码缓存,在不损失性能的情况下,将面积开销压缩到字节粒度的17.7%.搭建的众核平台Godson-T采用域一致性存储模型,使用写掩码实现混合写回/写穿透缓存策略（临界区内写穿透,临界区外写回）.实验使用splash2的3个程序和2个生物计算程序进行评估.结果表明,相对于完全写穿透,混合写回策略在32和64线程的配置下普遍获得24%以上的性能提升,性能略优于完全写回,并且采用两种优化空间开销的新方法后性能无损失. 展开更多

关键词 众核 写掩码 写掩码缓存 域一致性 伪共享 写无效 写更新

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互联网背景下共享型领导对团队创造力的促进作用研究:边界行为视角 被引量：9

20

作者 王亮 牛雄鹰 石冠峰 《科技进步与对策》 CSSCI 北大核心 2017年第1期141-146,共6页

互联网改变了人与人之间以及企业与企业之间的关系。创造力成为企业适应互联网时代的关键。基于边界理论视角,尝试从团队层面揭示互联网背景下共享型领导对团队创造力的促进作用。以北京和乌鲁木齐等地的30家企业128个团队共510位成员... 互联网改变了人与人之间以及企业与企业之间的关系。创造力成为企业适应互联网时代的关键。基于边界理论视角,尝试从团队层面揭示互联网背景下共享型领导对团队创造力的促进作用。以北京和乌鲁木齐等地的30家企业128个团队共510位成员为样本,运用结构方程模型对样本数据进行分析,结果表明:共享型领导对团队创造力有显著正向影响;边界强化和边界缓冲行为在共享型领导和团队创造力之间起部分中介作用,尤其是边界跨越行为通过边界强化行为和边界缓冲行为对团队创造力起作用。研究结论为认识互联网时代团队创造力提供了新视角。 展开更多

关键词 互联网背景 共享型领导 创造力 边界跨越 边界强化 边界缓冲

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