HoLを伴う入力バッファ型スイッチのスループット算出方法の検討

摘要

入力バッファ型スイッチは，交換処理部においても回線と同じ速度で構成できるメリットが大きく， 古くから研究されまた適用されてきた・そしてポート当たり1つしかキューを持たないHoL（Head of Line Blocking）を伴う基本的な構成ではなく，VbQ（Virtual Output Queue）を備えることでスイッチのスループットは十分な 値（均等ランダムトラヒックに対して99％程度）に達することが知られ，通信の業界等では新たな実装，研究等を見 かけることは少なくなった．しかし近年，バックプレーンバスインタフェースの高速シリアルへの転換が顕著にな っており，インタフェース速度に加えバス性能を高めるためにスイッチ機能の適用が視野に入ってくる．このとき， 特にコスト面から1チップであることが求められVoQの搭載が困難になる一方，スループットは通信向けのように 必ずしも100％は求められないことがあり，HoLを伴う入力バッファ型スイッチが適用可能である．そこでその適 用方法等について改めて検討したが，その中でスループットの算出に閲し，順列組み合わせを用いた簡単な数学で 算術的に計算する方法に至ったのでここに紹介する．これまでシミュレーションによって得られていた実用的な回 線数において，算術的な解を得ることができた．計算結果は参照した論文，筆者の実施したシミュレーション結 果ともよく一致した．%Input-Queued Switch has been studied and implemented because its switch core circuit only has to work at the same speed as an input line. And it is widely known that its throughput reaches sufficient value of 99% on uniformed random traffic by preparing not single queue per port by basic input-queued switch architecture with HoL(Head of Line blocking) but VoQ(Virtual Output Queue) for input queue. So recently, the number of new implementation, research, and etc. have been decreasing. However, in recent years, conversion of back plane bus interface to high-speed serial interface has started, and a switch function is required on it. While it is required that all functions of the switch are implemented on one LSI chip for low price of bus-system, it is not required that the throughput is high, so input-queued switch architecture with HoL can be applied to the LSI. In this time we have a chance to consider an application of switch with HoL, and in its process, we have got a mathematical method to calculate the throughput of switch with HoL, so we introduce it here. The method is by permutation and combination, and we got mathematical results of the real port numbers, e.g. 4, 8 or 16. The results are well in agreement with papers in public and our simulation results.