Αρχιτεκτονικές Στρώματος Προσαρμογής Και Τεχνικές Διαχείρισης Μνήμης

Abstract

Σε αυτήν την διδακτορική διατριβή παρουσιάζονται αρχιτεκτονικές και υλοποιήσεις στρωμάτων προσαρμογής για τηλεπικοινωνιακά συστήματα ολοκληρωμένα σε πυρίτιο. Οι αρχιτεκτονικές αυτές υλοποιήθηκαν σε γλώσσα περιγραφής υλικού. Επίσης αναλύεται αρχιτεκτονική για γενικό σύστημα που υποστηρίζει ένα αδιευκρίνιστο αριθμό ουρών. Δίνεται έμφαση στην απλότητα της υλοποίησης για ελαχιστοποίηση της επιφάνειας πυριτίου και στην ταχύτητα εκτέλεσης. Στην συνέχεια αναλύονται τεχνικές διαχείρισης μνήμης σε υπολογιστικά συστήματα που χρησιμοποιούν δόμηση LIFO αλλά και σε συστήματα με FIFO. Για την αξιολόγηση των τεχνικών αυτών έχουν γραφεί μία σειρά από προγράμματα που εξομοιώνουν την λειτουργία τους, στην γλώσσα λογισμικού C. Ο εξομοιωτής κίνησης των δεδομένων ακολουθεί το Μαρκοβιανό μοντέλο κίνησης. Τέλος, παρουσιάζονται μία σειρά μετρήσεων που φέρνει σε αντιπαράθεση τις κλασσικές μεθόδους με την τεχνική που αναλύουμε.Η τεχνική της «κατάτμησης των FIFO» είναι μία οικονομική τεχνική η οποία χωρίς να είναι υποδεέστερη των διασυνδεδεμένων λιστών, επιτυγχάνει τον συνδυασμό της απλότητας, οικονομίας σε υλοποίηση. Επίσης απαιτεί λιγότερη μνήμη από τις διασυνδεδεμένες λίστες για την αποθήκευση των δεικτών και των δεδομένων. Ο υψηλός παράγοντας βάθμωσης που την χαρακτηρίζει την καθιστά μία καλή εναλλακτική λύση για την διαχείριση της μνήμης σε οποιοδήποτε υλικό ή λογισμικό σύστημα που χρησιμοποιεί δόμηση FIFO ανεξαρτήτως παραμέτρων του συστήματος όπως ο αριθμός των ουρών. In this thesis, architectures and implementations of atm adaptation layer for telecommunication systems on chip. These architectures were implemented with the VHDL hardware description language. Moreover an architecture exploration of an atm adaptation layer supporting N flows is presented. The main scope of this architecture is to create a simple and fast final circuit.Consecutively, novel memory management techniques are analyzed for systems following the LIFO and FIFO hierarchy of structure. A series of simulators that implement these techniques were written in language C in order to evaluate the performance of each one. The packet simulator obeys the Markovian model of traffic. Finally, the results of the evaluation of all memory management techiniques are presented and compared with the "FIFO segmentation technique"."FIFO segmentation" technique is an economical technique which is only slightly inferior to linked lists technique. However it combines simplicity, and economy in implementation. It also requires less memory than linked lists for storage of pointers. It is characterized by a high degree of scalability because it is applicable for every kind of a software or hardware system that uses FIFO structure, and parameters of systems, such as the number of simultaneous flows, do not impose restrictions to the technique.