5234

5234

تحليل ميزان اثرگذاري جنبه‌هاي ساختاري حافظه نهان بر كارايي پردازنده شبكه

كارشناسي ارشد

معماري كامپيوتر

اسفند 1383

1383

دكتر احمد اكبري

دكتر مهدي دهقان

16

نظر به اين كه امروزه در شبكه بسته‌ها نياز به پردازش‌هاي بيشتر و پيچيده‌تري به صورت روزافزون پيدا مي‌كنند، احتياج به يك منبع پردازش در شبكه ضروري مي‌نمايد تا در گره بر حسب نياز بسته را پردازش نمايد. براي اين منظور چند راه حل وجود دارد، از جمله آنها پردازنده‌هاي همه‌منظوره، پردازند‌هاي خاص‌منظوره و پردازنده شبكه مي‌باشد. پردازنده همه‌منظوره به علت داشتن دستورالعمل‌هاي وسيع، منعطف و بخاطر بلا استفاده بودن بسياري از آنها، داراي كارايي پائيني مي‌باشد. همچنين پردازنده خاص منظوره درعين سرعت بالا، انعطاف پذير نمي‌باشد. در صورتي كه پردازنده شبكه مزاياي اين دو گروه پردازنده را دارا است، دستورالعمل‌هاي آن براي پردازش بسته بهينه شده است. منبع پردازش شبكه و بطور خاص‌ پردازنده شبكه از دو جهت قابل بررسي است، يكي از جنبه شبكه‌اي آن كه عبارت است از نحوه استفاده اين پردازنده‌ها در شبكه و ديگري به لحاظ معماري و اينكه براي تامين نيازهاي شبكه چه تغييرات و پيشرفت‌هايي در معماري آن بايد انجام شود تا به نتيجه بهتري در كارايي براي پردازش كاربردهاي متداول شبكه دست پيدا كنيم. در مدلي كه براي معماري پردازنده شبكه ارائه شده، پردازنده به عنوان پايه پردازشي موتور پردازش، در پردازش بسته‌ها نقش ايفا مي‌نمايد. با توجه به مدل، بيشترين سهم در پارامترهاي كارايي پردازنده، مربوط به ساختار مي‌باشد. در ارزيابي پردازنده نياز به افزارسنج مي‌باشد اما به دليل تفاوت در كاربردها بين پردازنده (كه از ابزار استفاده مي‌شود) و پردازنده شبكه، از اقزارسنج متفاوتي به اسم استفاده نموديم. اين افزارسنج كاربردهاي شبكه را به دو دسته كاربردهاي پردازش محتوا و كاربردهاي پردازش سرآيند دسته‌بندي كرده است. در اين پايان نامه به تغيير ساختار براي رسيدن به كارايي بالا در پردازش‌هاي متداول پرداختيم. در تحليل رفتار پردازنده شبكه در قبال افزارسنج از شبيه‌سازي استفاده كرديم. سناريو بكار رفته در ارزيابي كارايي پردازنده شبكه با استفاده از شبيه‌ساز چنين بوده است: ابتدا پارامترهايي چون اندازه ، سياست ، مجموعه انجمني را در يك سطحي و دو سطحي تغيير داديم. اين تغييرات به طور جداگانه بر روي داده و دستورالعمل اعمال شد. سپس به تغيير تعداد واحدهاي محاسبه و منطق، واحد ضرب‌كننده و تقسيم‌كننده، تعداد درگاه حافظه و تغيير در ساختار پيش‌بيني انشعاب، پرداختيم. ميزان تاثير تغييرات فوق دربهبود نرخ ، بهبود كارايي و بيشتر شدن ميزان اجراي لوله‌اي دستورالعمل‌ها با استفاده از شبيه‌سازي اندازه‌گيري شد. ضمن تحليل مشاهدات و علل آن از جمله نوع كاربرد و اندازه هسته اجرايي و داده‌اي كه به عنوان ورودي دريافت مي‌كند، ساختاري را به عنوان تركيب بهينه پردازنده شبكه براي پردازش چنين كاربردهايي، استنتاج كرديم. با لحاظ كردن سطح دوم براي داده و دستورالعمل به صورت يكپارچه، كارايي حدود 20 درصد بهبود يافت، در حالي كه بيشترين بهره از سطح دوم را كاربردهاي پردازش محتوا مي‌بردند. مقادير بدست آمده براي نشان مي‌دهد پردازنده شبكه در اندازه‌هاي بسيار كوچكتر و پيچيدگي بسيار كمتري نسبت به هاي كنوني مي‌تواند كارايي بالايي را در پردازش كاربردهاي متداول شبكه ارائه دهد.