目前主流的TM接口均为SPI4-P2接口形式,SPI4-P2接口信号速率高,TCCS(Chan nel-to-channel skew,数据通道的抖动,包含时钟的抖动)难以控制,在常规情况下很难做到很高的速率。SPI4-P2接口为达到高速率同时避免TCCS问题在很多情况下都对接收端提出了DPA(动态相位调整)的要求。对于SPI4-P2接口形式可直接采用Altera公司的IP Core实现。Altera的主流FPGA均实现了硬件DPA功能,以Stratix II器件为例,在使能DPA的情况下使用SPI4-P2 IP Core可实现16Gb/s的接口数据速率。
SEG模块为数据切分块,根据交换网的数据结构要求,在上交换网的方向上负责把IP包或数据包切分为固定大小的数据块,方便后期的存储调度以及交换网的操作处理,SEG模块可配合使用SPI4-P2 IP Core来实现。与SEG模块对应的是RSM模块,RSM模块将从交换网下来的数据块重新组合成完整的IP包或数据包。
BM(Buffer Management)模块为缓冲管理模块,管理TM的缓冲单元,完成DRAM的存取操作。外部DRAM的控制部分可使用使用DDR SDRAM IP Core实现。
在BM模块中,BRAM的带宽与PRAM的带宽一般为TM的瓶颈。PRAM的带宽主要受限于访问的次数,而BRAM的带宽受限于接口带宽。例如对于一个10G的TM,BRAM的有效带宽必须保证20G,以接口利用率最差只能达到65%计算(考虑SEG模块切分信元出现的N+1问题),需要保证接口带宽达到30G。使用64位的DRAM接口,接口速率不能低于500MB/s,这样对Datapath模块的设计提出了更高的要求。在实际系统中,BRAM主要使用DDR SDRAM、DDR II SDRAM。
当使用Stratix II FPGA,BRAM使用DDR II SDRAM时,测试表明DDR II SDRAM接口速率可达到800MB/s。在常规使用的情况下,DDR II SDRAM接口速率可保证达到667MB/s。对于一个64位的DRAM接口,接口速率可达到42.7GB/s,完全可以满足一个10G的TM系统。
在10G的TM系统中,片内数据总线的位宽定为128位,系统时钟定为150MHz,BCELL的大小定为64B。在这种情况下,读取操作和写入操作均为4个时钟周期。在满足10G系统的需求下,读取、写入操作周期为7个时钟周期。在前面曾计算过,在满足10G TM系统的情况下,BRAM采用64位 DDR II SDRAM,接口时钟使用250MHz即可满足数据接口的需求。PRAM采用32位ZBT SRAM ,接口时钟使用系统时钟,每个PCELL为64位,每个读、写周期需要6个时钟周期完成。在实际系统中采用Altera FPGA,BM的设计可以满足10G的TM线速工作的需求。
在40G核心网的TM系统中,片内数据总线的位宽为256位,系统时钟采用250MHz(在40GE的系统中可选用200MHz)。采用DDR II SDRAM,接口时钟使用333MHz,则192位的BRAM可以满足40G的TM需求。此时,BCELL可为96B、192B、384B,在这里选用1 92B。当BCELL选用192B时,读取操作和写入操作同样均为6个时钟周期。在满足40G系统的需求下,读取、写入操作周期为9个时钟周期。PRAM采用48位QDR SRAM,接口时钟使用150MHz,每个PCELL为96位,在每个读、写时钟周期内,PRAM最多可被操作5次。在采用Altera FPGA的情况下,BRAM采用192位 DDR II SDRAM,PRAM采用48位QDR SRAM,BM的设计可以满足40G的TM线速工作的需求。