串行 RapidIO 與萬兆位以太網(wǎng)
在不影響性能的前提下實現(xiàn)可靠性
可靠性是RapidIO的閃光點。內(nèi)置在硬件中的確認(rèn)設(shè)計防止了數(shù)據(jù)包丟失并保證了數(shù)據(jù)包的傳送。保證可靠的數(shù)據(jù)包傳送的機制是在物理層以純硬件方式實現(xiàn)的。在硬件中實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的傳送對于系統(tǒng)的性能具有重大的積極影響。因為無須軟件干預(yù)就能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的傳送,事務(wù)就不會因為軟件例程而引入延遲。對于10GE標(biāo)準(zhǔn)而言,物理層只是盡最大努力去管理數(shù)據(jù)包的傳送(也就是說,可能存在丟包)。要確保數(shù)據(jù)包傳送成功,需要交由TCP層處理,在TCP層中,可靠的傳送機制可能是在軟件中實現(xiàn)的。
訪問軟件層需要花費寶貴的時間,消耗處理資源且對系統(tǒng)性能不利。10GE設(shè)計中的這種軟件干預(yù)可能引入超過10μs的系統(tǒng)延遲。相反,S-RIO的系統(tǒng)延遲只有約1μs。10GE系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)包重傳則更為復(fù)雜,可能會消耗數(shù)十微妙。而對于S-RIO設(shè)計而言,數(shù)據(jù)包重傳是透明的,完全由硬件來處理,只需不到1μs即可完成。同時,依賴軟件來確保數(shù)據(jù)包的傳送會造成不確定的系統(tǒng)延遲。根據(jù)在數(shù)據(jù)包到達(dá)時正在運行的軟件例程的不同,完成數(shù)據(jù)包傳送操作所需要的時間在一定程度上是不可預(yù)測的。10GE依靠軟件來確保數(shù)據(jù)包的傳送,所以對于那些希望獲得較短而確定的延遲的系統(tǒng)而言,不是一個好的選擇。
考慮系統(tǒng)成本,而不僅僅是設(shè)備成本
為了運行用于實現(xiàn)協(xié)議棧的軟件,10GE需要用到處理器。這種對軟件棧的管理工作增加了處理開銷,降低了系統(tǒng)效率。以太網(wǎng)可能會耗費15%~30%的處理性能用于軟件棧的管理。對于100美元的處理器而言,這就等于是每臺處理器15~30美元的看不到的系統(tǒng)互連成本。在RapidIO系統(tǒng)中,協(xié)議會盡量減少對軟件的依賴性,從而降低處理器的負(fù)荷,同時節(jié)省下來的開支可用于更快的處理器上,從而以更低的成本實現(xiàn)性能更高的系統(tǒng)。
系統(tǒng)功耗
既然處理RapidIO協(xié)議所需的處理器負(fù)荷降低了,系統(tǒng)功耗也將隨之降低。因為用于協(xié)議管理的數(shù)千兆赫茲處理器的使用量減少了,所以系統(tǒng)的功耗能夠保持在最低值。因此,它還能降低熱管理成本并降低系統(tǒng)復(fù)雜度。在10GE系統(tǒng)中,對處理資源較多的使用量會造成更高的系統(tǒng)功耗。
可擴展性提供了具有競爭力的優(yōu)勢
無線基礎(chǔ)設(shè)施市場中的競爭是很激烈的。因為供應(yīng)商們彼此之間爭著要在每條線路卡上提供更多的用戶,所以建立可擴展的系統(tǒng)就是至關(guān)重要的。系統(tǒng)設(shè)計人員必須設(shè)計出一種架構(gòu),使其只需經(jīng)過簡單修改就能夠適應(yīng)性能的變化。RapidIO系統(tǒng)使用相同的寄存器組,就能夠輕松地從最低速率擴展到最高速率??捎玫亩丝谒俾适?、2、2.5、4、5、8、10、16和20Gb/s。相反,為了使以太網(wǎng)從1Gb速率升級到10Gb帶寬,則需要一組新的寄存器,并且要對系統(tǒng)軟件進(jìn)行大量的更改。10GE生態(tài)系統(tǒng)所缺少的另一個重要部件是小端口數(shù)交換機。大多數(shù)設(shè)備要面對的都是擁有眾多1GE端口卻只有2個10GE端口的大端口數(shù)底板或聚合設(shè)備。
S-RIO的優(yōu)點包括:延遲小且確定,系統(tǒng)處理器負(fù)荷較低,可靠性高,處理器與協(xié)議管理軟件之間的耦合度低。這些優(yōu)點使得S-RIO成為了無線應(yīng)用的默認(rèn)協(xié)議選擇。盡管10GE是無線基帶應(yīng)用的一種可行的選擇,但因其自身的劣勢,通常會被設(shè)計人員舍棄。通過使用RapidIO,設(shè)計人員能夠建立可擴展的系統(tǒng),盡量提高性能,同時盡量降低功耗與成本,并且能夠在高度競爭的市場上縮短完成時間。
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