As the line-rate of the Ethernet becomes 1Gbps and more than that, the demand for the high-performance switch is increasing. Further more, the bursty traffic pattern of multimedia data demands the switches to have larger memory capacity. Therefore, DRAM, especially embedded-DRAM, is emerging as a good candidate to replace SRAM buffers.
The performance analyses of various kinds of switches have been reported. However, they assumed that the bandwidth of the memory is constant. When the DRAM is used as a memory, however, the bandwidth depends on the access pattern. Therefore, to evaluate the performance of the embedded DRAM shared-memory switch, the characteristics of DRAM must be concerned.
In this work, the DRAM is applied as a shared-memory. And the performance analysis of the shared-memory switch is performed when the various control schemes are applied. The dedicated policies for the address issuing and service port selection are proposed and the performance of the switch with the dedicated polices is simulated.
As a result, the maximum throughput of the 8 port shared-memory switch with embedded-DRAM showed 0.82 with fully offered-load, and that is 15% degradation compared with that of SRAM`s. The capacity of shared-memory was 2Mbit with completely sharing. The input packet arrival is assumed to follow Poisson distribution. The real world sampling data is adopted for the input packet size distribution.
1997년 이후 Gigabit Ethernet의 탄생으로 더욱 고성능의 네트웍 스위치가 필요로 하게 되었고, 멀티미디어 데이터의 등장으로 전송되는 패킷의 크기는 점점 커지고 있다. 이러한 경향은 스위치에 내장되어 있는 메모리의 크기를 더욱 증가시킬 것을 요구하고 있다. 이에 기존의 SRAM으로는 구현하기 힘든 대용량의 메모리를 DRAM을 이용하여 해결하려는 노력이 일어나고 있다. 또한 스위치는 높은 bandwidth를 요구하므로 embedded DRAM을 이용하려는 것이 그 추세이다.
그러나, 기존의 packet switch들은 주로 SRAM을 사용하고 있을 뿐 아니라, packet switch에 대한 성능분석은 주로 SRAM을 가정하고 이루어진 것들이어서, embedded DRAM을 이용한 shared-memory 스위치에 대해서는 그 성능을 예측 할 수 없다.
본 논문에서는 embedded DRAM을 이용한 shared-memory 스위치를 modeling하여 그 성능을 분석하였다. Memory address issuing 방식과 service port selection 방식을 DRAM에 적합한 방식을 제안하여 성능분석을 한 결과, embedded DRAM을 이용한 shared-memory 스위치가 SRAM을 사용한 것과 비교하여 15%정도의 throughput 감소가 있었다. 이는 DRAM이 SRAM에 비해 5분의 1 이하의 면적을 차지하는 것을 고려할 때 희망적인 성능이라고 할 수 있다. 더욱이 입력 패킷의 크기가 클 경우 (1500byte) 3% 정도의 성능저하만을 보여, Gigabit Ethernet과 같이 bursty한 traffic이 많은 application에 잘 적용될 수 있음을 알 수 있었다.
