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PULSE的体系结构方案解决电子分组交换网络中“长尾延迟”问题

2020-06-08 15:54 次阅读

数据中心内的数据流量及其支持的服务正在迅速增长。就Google而言,其数据中心的带宽需求每年大约翻番。为此,在硬件方面已经取得了很大的进步。交换机Tomahawk 4刚达到25.6兆位/秒。收发器技术最近又突破了400G。

到2021年,所有数据中心流量的大约95%将来自云端,并且在云应用中,大多数数据包都在500字节以下。随着尺寸变小,您需要更快地切换以匹配。不幸的是,网络仍在等待延迟方面挣扎。

随着数据中心系统的扩展,使用中的电子分组交换网络会遇到“长尾延迟”,通常会达到数百毫秒甚至更长,比中位数值延迟值高几个数量级。详细说来,正常情况下,每100名用户中有1名的等待时间达到峰值并不是问题,但是当1%的用户变成数千名用户时,这将成为一个真正的问题。

最近发布的名为PULSE的体系结构提供了创新的解决方案。本杰明(Benjamin)等人设计了一种由分布式硬件调度程序控制的光电路交换网络。在MATLAB上建模时,该架构的平均延迟约为1微秒,尾部延迟约为5微秒。当考虑到调整开销时,它的吞吐量是惊人的每秒25.6Pb,尽管瞬时节点到节点的限制是100Gbps。

这是通过网络的一些关键功能来完成的。使用了平行星形耦合器,它允许光线从任何端口均等地传输到所有其他连接的端口。每个机架有64个节点,总共有64个机架,每个节点都有多个收发器以方便子网。每个收发器都通过不同的星形耦合器将其节点连接到不同的子网。

在数据传输期间,发射器和接收器被调谐到相同的时隙和波长。因此,对于每个耦合器,在同一机架中都有一个对应的节点调度程序,用于处理源-目标机架对。此外,请求会提前几个时期(周期持续时间)发送到调度程序。创新的调度算法为每个电路周期计算一个新的波长。该架构的关键特征是其纳秒级电路的重新配置速度。

由于子网是完全独立的,因此这种独特的设置允许重复使用波长。结果,该网络可以支持超过25万个频道。此外,该系统允许100%的波长使用。此架构不需要缓冲、寻址和网络内交换。但是,它确实需要极快的过滤、调度、数据恢复、可调波长切换和同步。在这种布局下,节点可以有效地共享资源,并使瓶颈最小化。

令人惊讶的发现之一是,相对于当前的网络架构,其成本约为5美元 / Gbps,实际上具有很高的成本效益。为此,该网络每位仅消耗82皮焦耳。收发器的成本在下降,这将进一步使PULSE等系统受益。此外,在数据中心刷新周期内,仅需要升级终端节点收发器,从而可以节省更多成本。

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发表于 07-31 12:02 189次 阅读
NCV59744 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声
44是双轨极低压差稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型的贴壁电压为115 mV。在满载电流下。这些器件具有陶瓷和其他低ESR输出电容的稳定性。该系列包含可调输出电压版本,输出电压低至0.8 V.内部保护功能包括内置热关断和输出电流限制保护。提供用户可编程的软启动和电源良好引脚。 NCV59744采用QFN20-5x5-0.65P封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060...
发表于 07-30 18:02 297次 阅读
NCV59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声
49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCV59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 Wettable Flank 否 是 否 特性 优势 120mV Typ。完全3A负载下降 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 低输入电压应用的出色解决方案 25uVrms的输出噪声 噪音的理想选择敏感应用 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好输出 使用任何类型的输出电容器稳定 应用 终端产品 汽车 网络和电信 工业 低电压,高电流FPGA,DSP电...
发表于 07-30 15:02 269次 阅读
NCP59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨
49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCP59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCP59744 NCP59748 NCP59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90.0 90.0 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 可润湿的侧翼 否 否 否 特性 优势 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 适用于低输入电压应用的出色解决方案离子 在完整的3.0 A负载下120 mV典型的压差。 最大限度地减少调节器的功率损失 120mV Typ。辍学@ 3A 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 25uVrms的输出噪音 噪声敏感应用的理想选择 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好的产出 任何类型的输出都是稳定...
发表于 07-30 07:02 472次 阅读
NCV8187 1.2A LDO稳压器 低压差 低噪声 电源良好输出
7是一款1.2 A LDO稳压器,具有低静态电流消耗(在整个温度范围内典型值为30μA),低压差,低输出噪声和非常好的PSRR。该稳压器集成了多种保护功能,如热关断,软启动,限流以及电源良好输出信号,便于MCU接口。 特性 优势 Low Vin 1.5 V 适用于DCDC的1.8V电压轨 超低噪声15μV rms 非常适合噪声敏感应用 1 kHz时PSRR高达75 dB 高功率输入纹波抑制,非常适合功耗敏感器件 低V out 从0.8 V 适用于低压申请 电力良好信号 Perfe ct用于铁路监测和/或排序 提供DFN6 2x2 mm和DFN8 3x3mm封装 可润湿侧面(针边电镀)改善热阻 150C工作结温 通过扩展实现更高的功率温度 应用 终端产品 RF,PLL,VCO和时钟电源 图像传感器电源 负载点 通信系统和信息娱乐 RF收发器 摄像头模块 Internet连接共享(ICS)网关服务器应用程序 MQB模块化架构 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 373次 阅读
BCM8727 双通道10-GbE SFI-to-XAUI™带EDC的收发器
双通道10-GbE SFI-to-XAUI™集成了支持SFP +线卡应用的电子色散补偿(EDC)均衡器的收发器。 BCM8727是一款多速率PHY,适用于SMF,MMF或铜双轴应用,可连接限幅和线性基于SFP +和SFP模块。 BCM8727完全符合10-GbE IEEE 802.3aq标准,并支持1000BASE-X用于1-GbE操作。 BCM8727采用全DSP高速前端开发,为线卡设计人员提供最高性能和最大灵活性。片上微控制器实现DSP内核的控制算法。 特性 双通道SFI到XAUI收发器 集成微控制器具有宽动态范围的AGC 单参考时钟输入允许使用低成本156.25 MHz振荡器 支持低成本SFP +铜双轴达15米...
发表于 07-04 10:24 401次 阅读
BCM8727 双通道10-GbE SFI-to-XAUI™带EDC的收发器
BCM8725 双10千兆以太网XFI到XAUI和交易; LAN / WAN收发器
以太网/光纤通道/ SONET LAN / WAN PHY,是一个完全集成的双通道串行化/反序列化(9.953 Gb / s / 10.3125 Gb / s / 10.5188 Gb / s )接口设备执行10 Gb串行以太网协调子层(RS)接口的扩展功能。   对于WAN应用,具有灵活时钟模式的WIS兼容成帧器允许传输WAN上的以太网流量。片上时钟合成由PMD和XAUI&trade的高频,低抖动锁相环执行;输出重定时器。通过直接与其各自的输入数据流同步,在设备上执行单独的PMD和XAUI时钟恢复。提供弹性缓冲区以允许PMD和XAUI接口在异步配置中操作。参考时钟输入仅需要外部155.52 MHz / 156.25 MHz / 159.38 MHz振荡器。 功能 两个完全独立的通道 引脚兼容BCM8724 符合或超过IEEE 802.3ae 支持XFP / XFI和SFP +接口...
发表于 07-04 10:23 276次 阅读
BCM8725 双10千兆以太网XFI到XAUI和交易; LAN / WAN收发器
BCM8724 双10千兆以太网XFI到XAUI和交易;收发器
完全集成的双序列化/反序列化(10.3125 Gb / s)接口设备,为10千兆位串行以太网协调子层(RS)接口执行扩展功能。   XGXS,PCS和PMA功能包括8B / 10B编码,64B / 66B编码,SerDes,时钟倍增单元(CMU)以及时钟和数据恢复(CDR)。片上时钟合成由PMD和XAUI&trade的高频,低抖动锁相环执行;输出重定时器。通过直接与其各自的输入数据流同步,在设备上执行单独的PMD和XAUI时钟恢复。提供弹性缓冲区以允许XAUI和PMD接口在异步配置中运行。参考时钟输入仅需要外部156.25 MHz振荡器。 功能 双XFI至XAUI 10 GbE收发器 完全集成CMU,CDR,SerDes,限幅放大器和EyeOpener™ 符合或超过IEEE 802.3ae 支持XFP / XFI和SFP +接口...
发表于 07-04 10:22 371次 阅读
BCM8724 双10千兆以太网XFI到XAUI和交易;收发器
BCM54285 Octal-Port QSGMII铜缆/光纤千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
完全集成的八通道千兆位收发器,支持节能以太网和交易; (EEE),同步以太网和IEEE 1588v2。   MDI双绞线收发器由8个三速10/100 / 1000BASE-T以太网收发器或8个QSGMII组成到光纤(100BASE-FX,1000BASE-X或SGMII-Slave)接口。在铜缆模式下,PHY执行10BASE-T,100BASE-TX,1000BASE-T和标准5类UTP电缆的所有物理层功能。在QSGMII到光纤模式下,PHY执行100BASE-FX,1000BASE-X和SGMII-Slave的所有物理层功能。有关文档和支持,请访问Broadcom社区 功能 QSGMII界面  支持符合IEEE 802.3标准的铜线接口:1000BASE-T ,100BASE-TX,10BASE-T  支持这些光纤线路接口:1000BASE-X,100BASE-FX,SGMII-Slave 符合IEEE 802.3az标准(能源高效以太网):支持本地EEE MAC;使用AutogrEEEn®支持不推荐用于新设计的非EEE MAC;模式   SyncE,IEEE 1588v2 PTP和ITU-T Y.1731延迟测量支持...
发表于 07-04 10:11 666次 阅读
BCM54285 Octal-Port QSGMII铜缆/光纤千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
BCM54282 Octal-Port QSGMII铜缆千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
完全集成的八通道千兆位收发器,支持节能以太网和交易; (EEE),同步以太网和IEEE 1588v2。  MDI双绞线收发器由8个三速10/100 / 1000BASE-T以太网收发器组成。在铜缆模式下,PHY执行10BASE-T,100BASE-TX,1000BASE-T和标准5类UTP电缆的所有物理层功能。 BCM54282旨在符合QSGMII行业标准。有关文档和支持,请访问Broadcom社区  功能 QSGMII界面 支持符合IEEE 802.3标准的铜线接口:1000BASE-T,100BASE-TX,10BASE-T  IEEE 802.3az兼容(节能以太网):支持本机EEE MAC;使用AutogrEEEn®支持不推荐用于新设计的非EEE MAC;模式 SyncE,IEEE 1588v2 PTP和ITU-T Y.1731延迟测量支持...
发表于 07-04 10:10 287次 阅读
BCM54282 Octal-Port QSGMII铜缆千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
BCM54240 四端口SGMII铜缆/光纤千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
完全集成的四千兆位收发器,支持节能以太网和交易; (EEE),同步以太网和IEEE 1588v2。  MDI双绞线收发器由四个三速10/100 / 1000BASE-T以太网收发器或四个SGMII到光纤( 100BASE-FX,1000BASE-X或SGMII-Slave接口。在铜缆模式下,PHY执行10BASE-T,100BASE-TX,1000BASE-T和标准5类UTP电缆的所有物理层功能。当处于SGMII到光纤模式时,PHY执行100BASEFX,1000BASE-X和SGMII-Slave的所有PHY功能。  功能 SGMII接口 支持符合IEEE 802.3标准的铜线接口:1000BASE-T,100BASE-TX,10BASE-T 支持以下光纤线路接口:1000BASE-X,100BASE -FX,SGMII-Slave 集成双绞线终端电阻 IEEE 802.3az兼容(节能以太网):支持本机EEE MAC,支持不推荐用于新设计非EEE MAC使用AutogrEEEn®模式   SyncE,IEEE 1588v2 PTP和ITU-T Y.1731延迟测量支持...
发表于 07-04 10:10 571次 阅读
BCM54240 四端口SGMII铜缆/光纤千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
BCM54280 八端口SGMII铜缆千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
完全集成的八通道千兆位收发器,支持节能以太网和交易; (EEE),同步以太网和IEEE 1588v2。   MDI双绞线收发器由8个三速10/100 / 1000BASE-T以太网收发器组成。在铜缆模式下,PHY执行10BASE-T,100BASE-TX,1000BASE-T和标准5类UTP电缆的所有物理层功能。 BCM54280的设计符合SGMII行业标准。 功能 SGMII接口  支持符合IEEE 802.3标准的铜线接口:1000BASE-T,100BASE-TX,10BASE-T   IEEE 802.3az兼容(节能以太网):支持本机EEE MAC;使用AutogrEEEn®支持不推荐用于新设计的非EEE MAC; mod   SyncE,IEEE 1588v2 PTP和ITU-T Y.1731延迟测量支持...
发表于 07-04 10:10 377次 阅读
BCM54280 八端口SGMII铜缆千兆/ IEEE1588v2以太网收发器
BCM1104 千兆IP电话芯片
IP电话芯片使制造商能够构建具有硬件安全性和卓越语音质量的IP电话。   芯片也是集成了千兆以太网(10/100/1000 Mb / s)交换机和两个快速以太网(10/100 Mb / s)收发器,可以选择性地开发传统的快速以太网IP电话设计,而无需额外增加外部收发器的成本。通过添加外部千兆以太网收发器,制造商可以轻松升级其设计以创建千兆以太网IP电话型号。 功能 BCM1104是下一代芯片,集成硬件安全性,高级服务质量(QoS)技术和千兆以太网(GbE)交换机 基于具有增强DSP功能的RISC架构,为中端IP电话提供优化的性能水平 的BroadSAFE&安培;贸易;带有用于AES加密和SHA-1身份验证算法的硬件加速的安全模块 灵活的外设接口架构可以连接无线局域网,蓝牙和视频设备而无需胶合逻辑 应用程序 IP电话 VoIP住宅终端适配器 IP PBX系统...
发表于 07-04 09:51 335次 阅读
BCM1104 千兆IP电话芯片