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viernes, 16 de diciembre de 2011
NOC - NETWORKS ON CHIP
QUÉ ES LA TECNOLOGÍA NOC
Es un enfoque para el diseño del subsistema de comunicación entre
los núcleos de propiedad intelectual en un System-on-a-Chip (SoC). NOC pueden
abarcar dominios de reloj síncronas y asíncronas o usar la lógica unclocked
asíncrona. NoC se aplica la teoría de redes y métodos de comunicación on-chip y
trae mejoras notables en bus convencional y las interconexiones travesaño. NoC
mejora la escalabilidad de SoC, y la eficiencia energética de SoC complejos en
comparación con otros diseños.
Las prestaciones de un
diseño SoC dependen en gran medida de la infraestructura de interconexión que
implemente. En este contexto surge como una solución a los desafíos de
interconexión presentes en los nuevos diseños de tipo SoC. Para un diseño
concreto, el alto número de posibles soluciones basadas en NoCs incrementa la
complejidad de analizar el espacio de diseño y de elegir la NoC óptima.
CUÁL ES LA ARQUITECTURA BASE
La avanzada Network on chip emplea a nivel del sistema de las técnicas de
la red para resolver el transporte OnChip de tráfico y problemas de
gestión. Las limitaciones de bus síncrono conducir a una segmentación del
sistema y las arquitecturas de bus por niveles o capas.
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Figura 1: bus síncrono tradicional
La NOC es una red homogénea y escalable matriz de
conmutación, este switch fabric constituye el núcleo de la tecnología NoC y
medios de transporte de usos múltiples paquetes de datos dentro del complejo,
cargado de IP SoC. Las características clave de esta arquitectura son:
·
Arquitectura en capas y escalable
·
Flexible y definida por el usuario topología de la red.
·
Punto-a-punto y una aplicación a nivel mundial asíncrono (GALS)
localmente síncrona separar los bloques IP
Figura 2: RED NOC
Capas NoC
Bloques IP comunicarse a través de la NOC usando un esquema de comunicación
conocida como la Operación, Transporte,
y las capas físicas
Figura 3: Arteris NoC capas
CÓMO Y EN QUE NIVELES TRABAJA ESTA
ARQUITECTURA
·
Capa de operación
La capa de
transacción define las primitivas de comunicación a disposición de los bloques
IP interconectadas. Unidades Especiales de la interfaz de NOC (nius), ubicado
en la periferia del NOC, proporcionar servicios de capa de transacción a los
bloques de IP con las que están vinculados. La capa de transacción define cómo
se intercambia información entre Nius. Por ejemplo, una transacción NoC se hace
típicamente de una solicitud de un NIU maestro a un esclavo NIU, y una
respuesta del esclavo al maestro. Sin embargo, la capa de transacción deja a
los detalles de implementación del intercambio con el transporte y la capa
física. Nius que cerrar la NoC a un protocolo externo (como AHB) traducir las
transacciones entre los dos protocolos, seguimiento de estado de la transacción
a ambos lados. También pone en práctica las operaciones especiales que permiten
la comunicación de banda lateral entre los bloques IP.
·
Capa de transporte
La capa de
transporte define las reglas que se aplican en forma de paquetes se enrutan a
través de la matriz de conmutación. Muy poco de la información contenida en el
paquete (normalmente, dentro de la primera celda del paquete, conocido como
celda de encabezado) es necesaria para el transporte en realidad. El formato
del paquete es muy flexible y se adapta fácilmente a los cambios a nivel de
transacción sin afectar el nivel de transporte. Por ejemplo, los paquetes
pueden incluir byte, permite la información de paridad, o la información del
usuario en función de los requisitos de aplicación efectivos, sin alterar el
transporte de paquetes, ni el transporte físico.
Una sola NoC
normalmente utiliza un formato de paquete fijo que coincide con el conjunto
completo de requerimientos de aplicación. Sin embargo, varios comités olímpicos
nacionales en diferentes formatos de paquetes se pueden enlazar con las
unidades de traducción.
La capa de
transporte puede ser optimizado para las necesidades de aplicación. Por
ejemplo, el manejo de paquetes agujero de gusano se reduce la latencia y
almacenamiento, pero podría conducir a un menor rendimiento del sistema al
cruzar las fronteras locales el rendimiento, mientras que el almacenamiento y
el manejo hacia delante tiene las características opuestas.
·
Capa física
La capa física
define cómo los paquetes se encuentran físicamente transmitidos a través de una
interfaz, al igual que Ethernet define 10Mb / s, 1 Gb / s, etc interfaces
físicas Como se explicó anteriormente, el protocolo de capas permite que varios
tipos de interfaces físicas puedan convivir sin afectar las capas superiores.
Así, los enlaces entre conmutadores NoC puede ser optimizado con respecto al
ancho de banda, el costo, la integridad de datos, e incluso fuera del chip
capacidades, sin afectar el transporte y las capas de la transacción. Además,
Arteris ha definido una interfaz física especial que permite a los
independientes endurecimiento de núcleos físicos, y luego la conexión de los núcleos
juntos, independientemente de cada una velocidad de reloj central y la
distancia física dentro de los núcleos (dentro de límites razonables
garantizando la integridad de la señal).
Un resumen de la
asignación de las capas de protocolo en las unidades de diseño NoC se ilustra
en la siguiente figura
Figura 4. Mapa de capas
PROTOCOLOS
Los protocolos se
refieren a la estrategia de mover los datos a través de la NOC. Definimos el
cambio como el mero transporte de datos, mientras que el enrutamiento es la
inteligencia
detrás de él, es decir, se determina la ruta de transporte de datos.
detrás de él, es decir, se determina la ruta de transporte de datos.
El protocolo define el uso de los recursos disponibles, y por lo tanto la
implementación del nodo
refleja las opciones de diseño basado en los términos que figuran. En la figura se puede observar la identificación de los componentes principales de cualquier ruta nodo, cambiar, routing y la unidad de arbitraje, y el controlador de enlace.
refleja las opciones de diseño basado en los términos que figuran. En la figura se puede observar la identificación de los componentes principales de cualquier ruta nodo, cambiar, routing y la unidad de arbitraje, y el controlador de enlace.
El interruptor conecta los buffers de entrada para los buffers de salida,
mientras que la colocación y la unidad de arbitraje implementan el algoritmo
que determina estas conexiones. En un sistema de control central, el control de
enrutamiento sería común para todos los nodos, y una estrategia podría ser elegida
que garantiza la no contención de tráfico. Por lo tanto ninguna unidad de
arbitraje sería necesario.
Este esquema puede ser empleado en un NOC en la que todos los nodos tienen
un sentido común de tiempo que se presenta en Millberg. Aquí el NoC NOSTRUM
implementa un tiempo explícito mecanismo de multiplexación por división de que
los autores denominan Redes Disjuntas Temporales (TDN). Los paquetes que no
pueden entrar en conflicto si se encuentran en TDNs diferentes.
Los protocolos de adaptación puede potencialmente acelerar la entrega de
paquetes individuales, el protocolo determinista es superior a la de adaptación
desde una perspectiva global. La razón es que los protocolos de adaptación tienden a
concentrar el tráfico en el centro de la red, lo que resulta en aumento de la
congestión allí.
La amplia mayoría de la investigación NoC se basa en redes de conmutación de paquetes. Además, la mayoría son con base en retardo ya que la sobrecarga de la cuenta de mantenimiento de los paquetes de transmisión y retransmisión de paquetes perdidos es alta.
Las estrategias de
transmisión más comunes son los de almacenamiento y reenvío, agujero de gusano.
EJEMPLOS DE REDES BASADAS EN NOC
·
Procesamiento de
paquetes en el dominio de (Inter) la creación de redes es una tarea exigente. Los requisitos de rendimiento y
flexibilidad de los equipos de
procesamiento de paquetes, así como en el aumento de la seguridad y
disponibilidad permanente. En
la actualidad, importantes fuerzas impulsoras de la Internet son las nuevas
tecnologías, el creciente número de usuarios de Internet y número de ofertas de
líneas de transmisión. Por lo tanto, sólo las soluciones de
hardware ofrecen un rendimiento suficiente para la clasificación de paquetes,
la manipulación y envío. Debido a su flexibilidad,
se utiliza FPGAs como plataforma de destino.
MATMUNI es una solución
de procesamiento de paquetes. Actualmente
está diseñado para un Xilinx Virtex-4 FPGA plataforma FX20. MATMUNI? S submódulos funcionales ofrecen mecanismos de
traducción de direcciones de acceso al medio de control (MAT), gestión del
tráfico (TM) y una etiqueta de multiprotocolo de conmutación de usuario a la
interfaz de red (MPLS-UNI).
·
Topologías
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- La aplicación específica de redes en chip proporciona mejoras sustanciales en la potencia, rendimiento y costo en comparación con regular topología de las redes en chip, son más rápidas en términos absolutos y más eficientes. En aplicaciones específicas utilizan 39% menos de energía.
- Una red en el chip NOC, incluye procesadores integrados, routers, controladores de comunicación de memoria y controladores de interfaz de red, cada bloque ip adapta a un router a través de la memoria de controlador de comunicaciones y una red a través del controlador de interfaz.
- La complejidad de las interconexiones basadas en NOC tienen una clara ventaja sobre los buses tradicionales en parámetros como frecuencia, rendimiento, latencia.
- http://es.zettapedia.com/red-on-chip.htm
- http://www.scientificjournals.org/journals2009/articles/1423.pdf
- http://eecourses.technion.ac.il/049036/Cidon%20Nocs%20Key-29-4-07.pdf
- http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=1372657&isnumber=30006
ELABORADO POR
GABRIELA ALVARO
ANDRÉS CHANGO
lunes, 14 de noviembre de 2011
SUB CAPAS DE NIVEL DE ENLACE
MAC (CONTROL DE ACCESO AL MEDIO)
DEFINICIÓN:
La
subcapa de control de acceso al medio es la responsable de determinar cómo se a
de transportar los datos a través del cable físico. Ésta es la parte de la capa
de vínculo de datos que se comunica hacia abajo con la capa física.
PROTOCOLOS:
SERVICIOS OFRECIDOS A LAS CAPAS:
La subcapa MAC brinda dos servicios:
Ø
Servicio
de datos MAC
Ø
Administrador
de servicios MAC
PROTOCOLOS:
Según
la forma de acceso al medio, los protocolos MAC pueden ser:
- Determinísticos: En los que cada host espera su turno para transmitir. Un ejemplo de este tipo de protocolos determinísticos es Token Ring, en el que por la red circula una especie de paquete especial de datos, denominado token, que da derecho al host que lo posée a transmitir datos, mientras que los demás deben esperar a que quede el token libre.
FIG 1.
- No Determinísticos: Que se basan en el sistema de "escuchar y transmitir". Un ejemplo de este tipo de protocolos es el usado en las LAN Ethernet, en las que cada host "escucha" el medio para ver cuando no hay ningún host transmitiendo, momento en el que transmite sus datos.
FIG 2.
FUNCIONES:
- Direccionamiento físico
- Topología de la red
- Disciplina de la línea
- Notificación de errores
- Distribución ordenada de tramas
- Control óptimo de flujo.
La subcapa MAC brinda dos servicios:
Ø
Servicio
de datos MAC
Habilita la transmisión y recepción de
unidades de datos de protocolo MAC a través de la capa física.
Ø
Administrador
de servicios MAC
Sirve de interface entre la subcapa
MAC y el dispositivo. El administrador de servicios MAC es muy simple y
versátil para las aplicaciones para las que fue orientada.
APLICACIÓN:
802.11
Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS):
Utiliza
79 canales de 1MHz de ancho comenzando en el límite inferior de los 2.4 Ghz. Es
bueno en largas distancias y relativamente insensible a la interferencia de
radio. Su principal desventaja es su bajo ancho de banda
________________________________
LLC (CONTROL DE ENLACE LÓGICO)
DEFINICIÓN:
La
subcapa de control de enlace lógico es la responsable de la identificación
lógica de los distintos tipos de protocolos y el encapsulado posterior de los
mismos para ser transmitidos a través de la red. Un identificador de código de
tipo o punto de acceso al servicio (SAP) es el encargado de realizar la
identificación lógica.
PROTOCOLOS:
Hay
dos tipos de tramas LLC: Punto de acceso al servicio (SAP) y Protocolo de
acceso a subred (SNAP). El tipo de trama que utilice el sistema depende de la
aplicación que se encuentre en ejecución en el mismo. Algunas aplicaciones se
definen mediante un SAP ID, mientras que otras utilizan un código de tipo.
FUNCIONES:
- Agrupar los bits a transmitir en forma de tramas (enmarcar)
- Se ocupa de los errores de transmisión
- Regula el flujo de las tramas (control de flujo)
- Administra la capa de enlaces (gestión)
- Traduce las tramas de las redes heterogéneas Y los Servicios que Ofrece
- Sin conexión y sin reconocimiento
- Sin conexión y con reconocimiento
- Orientado a la conexión
SERVICIOS QUE LA SUBCAPA LLC OFRECE A LA CAPA DE RED:
Ø Servicio en modo conexión (CONS, Connection Oriented Network Service)
Es un servicio que
establece una conexión entre las estaciones del enlace, y que garantiza la
entrega de las unidades de datos que fluyen a través de dicha conexión
(servicio confiable). El servicio de conexión le garantiza al receptor la
entrega en secuencia de las unidades de datos y la protección contra pérdidas y
duplicados. Con ese fin dispone de los mecanismos necesarios para controlar el
flujo y corregir los errores.
Ø Servicio no orientado a conexión (CLNS, Connection Less Network Service)
No establece una
conexión previa entre las estaciones, por lo que cada trama intercambiada es
independiente de todas las demás (de las enviadas antes y después). Cada trama
es individualmente autónoma y autosuficiente ante el receptor. Es un servicio
que tiene utilidad cuando el establecimiento de una conexión implica retrasos
que son inaceptables para el funcionamiento del sistema (control distribuido).
El servicio de enlace sin conexión puede ser con o sin confirmación.
APLICACIONES:
X.25 y LAPB
Una
subcapa LLC fue un componente clave en el paquete de principios swtiching redes
como X.25
redes con el LAPB
protocolo de capa de enlace de datos, donde el control de flujo y manejo de
errores se llevaron a cabo en un nodo a nodo de la moda, lo que significa que
si un error se detectado en un marco, el marco fue retransmitido a partir de un
interruptor a la siguiente vez. Este apretón de manos amplio entre los nodos de
las redes hizo lento.
CAPTURA:
Ø IrLAP
La capa IrLAP (Infrared Link Access
Protocol, Protocolo de Acceso al Enlace Infrarrojo) se utiliza para el
descubrimiento de dispositivos dentro del rango y el establecimiento de
conexiones confiables entre ellos. Es la segunda capa de las especificaciones
IrDA, entre IrPHY e IrLMP y representa la capa de Enlace de Datos del modelo de
referencia OSI.
FIG 3.
Sus especificaciones más importantes
son: Control de acceso Establecimiento de una conexión bidireccional confiable
Negociación de los roles primario/secundario de los dispositivos En IrLAP la
comunicación de los dispositivos se divide en dispositivos primarios y uno o
más dispositivos secundarios. El dispositivo primario controla a los
secundarios. Al dispositivo secundario se le permite enviar sólo si el primario
se lo solicita.
Las conexiones IrLAP están etiquetadas
por el par de las direcciones (32-bits) de los dispositivos envueltos en la
conexión. En el siguiente establecimiento de conexión, una dirección de
conexión de 7-bits temporal es usada en los paquetes como un alias para esa dirección
de dispositivos concatenada.
IrLAP define un esquema de
descubrimiento de dispositivo con ranuras de tasa fija que permiten establecer
el contacto inicial. Los parámetros de comunicación críticos tales como la tasa
de conexión de datos, el máximo tamaño del paquete, el mínimo y máximo
intervalo de tiempo, se negocian durante el establecimiento de la conexión.
Siguiendo con el establecimiento de la conexión IrLAP, dos dispositivos
comprometidos en la comunicación estiman la región espacial que ambos iluminan,
literalmente la unión de dos conos solapados de 1m cada uno, con medio ángulo
de 15 grados mínimo.
IrLAP provee un mecanismo básico de
descubrimiento de dispositivos. Funcionalmente, el resultado de invocar el
proceso de descubrimiento IrLAP es una lista de registros que codifican:
Dirección del dispositivo: Un identificador de 32-bits semi-permanente del
dispositivo descubierto. NickName (Apodo): Un pequeño nombre del dispositivo
descubierto que puede ser presentado en las interfaces de usuario para ayudarlo
en la selección. Hints (Pistas): Una máscara de bits dando pistas (no oficial)
de los servicios que pueden estar disponibles en el dispositivo descubierto.
Esto puede ser usado para ordenar consultas en el IAS para establecer
concienzudamente la presencia o ausencia de un servicio en particular.
FIG 4.
lunes, 26 de septiembre de 2011
MODELO OSI Y TCP/IP
MODELO OSI Y TCP/IP
APLICACIONES DE CADA MODELO
Las aplicaciones TCP/IP están basadas en el concepto cliente/servidor y las interfaces entre ambos componentes están definidas, por lo que es posible la comunicación entre clientes y servidores proporcionados por diferentes suministradores o que se ejecutan en máquinas de diferente arquitectura o con diferentes sistemas operativos.
Modelo TCP/IP: está diseñado para enrutar, también tiene un grado muy elevado de fiabilidad, es adecuado para redes grandes y medianas como por ejemplo una red empresarial.
Se utiliza para conectarse a Internet y a los servidores web, así como por ejemplo
ISP son las siglas de( Internet Service Provider) Proveedor de Servicios de Internet, una compañía que proporciona acceso a Internet. Por una cuota mensual, el proveedor del servicio te da un paquete de software, un nombre de usuario, una contraseña y un número de teléfono de acceso. A través de un módem (a veces proporcionado también por el ISP), puedes entonces entrar a Internet y navegar por el World Wide Web, el USENET, y enviar y recibir correo electrónico
Modelo OSI: Es una red VSAT proporciona una conexión entre distintos terminales usuarios remotos y un ordenador anfitrión. Permiten el establecimiento de enlaces entre un gran número de estaciones remotas con antenas de pequeño tamaño, con una estación central normalmente llamada hub.
Figura 1
PROTOCOLOS QUE FUNCIONAN EN CADA CAPA Y EN QUE APLICACIONES SE USAN.
Conjunto de Protocolos del modelo OSI
Figura 2
Capa de Aplicación
FTP (File Transfer Protocol). Se utiliza para transferencia de archivos.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Es una aplicación para el correo electrónico.
TELNET (Emulación de terminal): Telnet tiene la capacidad de acceder de forma remota a otro computador. Permite que el usuario se conecte a un host de Internet y ejecute comandos. El cliente de Telnet recibe el nombre de host local. El servidor de Telnet recibe el nombre de host remoto..
RPC (Remote Procedure Call). Permite llamadas a procedimientos situados remotamente. Se utilizan las llamadas a RPC como si fuesen procedimientos locales.
SNMP (Simple Network Management Protocol). Se trata de una aplicación para el control de la red.
NFS (Network File System). Permite la utilización de archivos distribuidos porlos programas de la red.
DNS (Sistema de denominación de dominio): es un sistema que se utiliza en Internet para convertir los nombres de los dominios y de sus nodos de red publicados abiertamente en direcciones IP.
Protocolos de la capa de Transporte:
- TCP (Transmision Control Protocol): Es un protocolo orientado a conexión, full-duplex que provee un circuito virtual totalmente confiable para la transmisión de información entre dos aplicaciones. TCP garantiza que la información enviada llegue hasta su destino sin errores y en el mismo orden en que fue enviada.
- UDP (User Datagram Protocol): Es un protocolo no orientado a conexión full duplex y como tal no garantiza que la transferencia de datos sea libre de errores, tampoco garantiza el orden de llegada de los paquetes transmitidos. La principal ventaja del UDP sobre el TCP es el rendimiento; algunas de las aplicaciones que utilizan el UDP son TFTP, NFS, SNMP y SMTP.
Protocolos de Capa de Red:
- IGMP El protocolo de redse utiliza para intercambiar información acerca del estado de pertenencia entre enrutadores IP que admiten la multidifusion y miembros de grupos de multidifusión
- ICMP es Protocolo de Mensajes de Control de Internet , es el sub protocolo de control y notificación de errores del Protocolo Internet(IP).
- ARP son las siglas en inglés de Address Resolution Protocol (Protocolo de resolución de direcciones), es un protocolo de nivel de enlace responsable de encontrar la dirección hardware (Ethernet MAC) que corresponde a una determinada dirección IP
- RARP es un protocolo estándar específico de red. Su status es electivo.La resolución de direcciones inversa se lleva a cabo de la misma manera que la resolución de direcciones de ARP. El mismo formato de paquete se usa para ARP.
- Proxy ARP: Cuando un nodo en la red “A” requiere comunicarse con otro nodo en la red “B”, necesita localizar su dirección física, sin embargo como los nodos se encuentran en redes distintas, es el enrutador quien se encarga de efectuar el cálculo de la dirección. En tal sentido, la dirección física entregada al nodo en la red “A” corresponde al enrutador conectado a esa red.
Protocolos de la capa de enlace:
- MAC .- protocolos MAC (del inglés Medium Access Control) son un conjunto de algoritmos y métodos de comprobación encargados de regular el uso del medio físico por los distintos dispositivos que lo comparten.
- LLC.- Control de enlace lógico LLC ("Logical Link Control") define la forma en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando servicio a las capas superiores.
POR QUE UTILIZAR PROTOCOLOS UDP EN LUGAR DE TCP?
- Transferencia de datos muy rápida
- Cantidad de Información
·
Debido a que los paquetes para enviar tienen un tamaño máximo, cuanta más información añada el protocolo para su gestión, menos información que proviene de la aplicación podrá contener ese paquete (el segmento TCP tiene una sobrecarga de 20 bytes en cada segmento, mientras que UDP solo añade 8 bytes). Al utilizar protocolos UDP un servidor dedicado a una aplicación particular es capaz de soportar a más clientes activos que cuando utiliza protocolo TCP.
INDIQUE LOS TIPOS DE CABECERAS QUE INCLUYE DOS CAPAS DEL MODELO OSI (MUESTRE LA TRAMA)
Cada capa tiene una cabecera que ayuda a la transmisión de datos de una capa a otra como se muestra en la figura.
Figura 3
Donde:
• APDU: Unidad de datos en la capa de aplicación (Capa 7).
• PPDU: Unidad de datos en la capa de presentación (Capa 6).
• SPDU: Unidad de datos en la capa de sesión (Capa 5).
• TPDU:
◦ Segmento Unidad de datos en la capa de transporte (Capa 4).
◦ Paquete: Unidad de datos en el nivel de red (Capa 3).
◦ Trama: Unidad de datos en la capa de enlace (Capa 2).
◦ Bits: Unidad de datos en la capa física (Capa 1).
Los datos son entregados en el extremo emisor a la capa de aplicación, la cual le agrega la cabecera de aplicación AH y la entrega a la capa de presentación. Ésta, que ignora que parte de los datos corresponde a los verdaderos datos del usuario y cual es cabecera, transforma lo recibido de acuerdo a su función, agrega una cabecera de presentación PH y pasa el resultado a la capa de sesión. El proceso se repite hasta alcanzar la capa física donde efectivamente se transmiten una secuencia de bits a la máquina receptora. En ella los datos van ascendiendo de capa en capa y se les van quitando las cabeceras a la vez que van transformando los datos de acuerdo a su función.
Capa de Transporte
TCP (Protocolo de control de transmisión) es el método usado por el protocolo IP para enviar datos a través de la red. Mientras IP cuida del manejo del envío de los datos, TCP cuida el trato individual de cada uno de ellos para el correcto enrutamiento de los mismos a través de Internet.
Figura 4
Capa de Red
El protocolo de IP (Internet Protocol) es la base fundamental de Internet. Hace posible enviar datos de la fuente al destino. El nivel de transporte parte el flujo de datos en datagramas. Durante su transmisión se puede partir un datagrama en fragmentos que se montan de nuevo en el destino.
Figura 5
VIDEO
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