Στο σχήμα 1.2 φαίνεται ένα αρκετά αφηρημένο διάγραμμα του ATLAS I. Το σώμα των κυττάρων αποθηκεύεται στον κοινόχρηστο ενταμιευτή. Αυτός ο ενταμιευτής είναι υλοποιημένος σύμφωνα με την οργάνωση μνήμης κατά pipeline τρόπο, η οποία προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα [KVE95]. Ο pipelined ενταμιευτής μπορεί να ξεκινήσει μία λειτουργία (διάβασμα ή γράψιμο) σε ένα κύτταρο ανά κύκλο ρολογιού. Αυτό το γεγονός καθορίζει τον ελάχιστο αριθμό κύκλων ρολογιού ανά το διάστημα χρόνου ενός κυττάρου : απαιτούνται τουλάχιστον 16 κύκλοι για την εξυπηρέτηση 16 εισόδων, συν 16 για τις 16 εξόδους, συν ένα επιπλέον κύκλο περιστασιακά για τη θύρα διαχείρισης. Το διάστημα χρόνου ενός κυττάρου είναι λίγο παραπάνω από 700 ns για ρυθμό δεδομένων 622 Mbits/sec πάνω στο σύνδεσμο. O ATLAS I συνεπώς χρονίζεται με ένα ρολόι συχνότητας περίπου 50 MHz, έτσι ώστε να υπάρχουν τουλάχιστον 33 κύκλοι ρολογιού ανά το χρόνο διάρκειας ενός κυττάρου. Από την άλλη πλευρά η τεχνολογία κατασκευής προσφέρεται για λειτουργία κυκλωμάτων σε μεγάλες ταχύτητες, έτσι ώστε να υπάρχει ένα σημαντικό περιθώριο ασφάλειας στην ταχύτητα του πυρήνα του ATLAS I (σχεδιάζουμε τα κυκλώματα να λειτουργούν με κύκλο ρολογιού 12 ns σε χειρότερη περίπτωση, κεφάλαιο 3).
Figure 1.2: Απλοποιημένο διάγραμμα του ATLAS I
Το τμήμα ελέγχου του ATLAS I παίρνει αποφάσεις δρομολόγησης, μεταφράζει τους
αριθμούς σύνδεσης ATM (VP, VC), χρονοπρογραμματίζει τη χρήση της μνήμης του
ενταμιευτή και της εξυπηρέτησης των συνδέσμων, και διαχειρίζεται τις ουρές
των κυττάρων και τις πιστώσεις. Αυτό το τμήμα ελέγχου λειτουργεί πάνω στις
επικεφαλίδες των κυττάρων, στις διευθύνσεις του ενταμιευτή και στους
αναγνωριστές των πιστώσεων, δίχως να είναι ανάγκη να βλέπει καθόλου το
σώμα των κυττάρων. Ο ATLAS I χρησιμοποιεί μία μοναδική μονάδα ελέγχου, η οποία
είναι κοινόχρηστη στο χρόνο από όλους τους συνδέσμους. Η επιλογή αυτή έναντι
μιας ``κατανεμημένης'' αρχιτεκτονικής έγινε για τους
ακόλουθους λόγους :
Ο κεντρικός ελεγκτής βεβαίως πρέπει να έχει υψηλότερο μέσο ρυθμό λειτουργίας από κάθε ένα ξεχωριστά ελεγκτή στην περίπτωση της κατανεμημένης αρχιτεκτονικής. Ο μέγιστος όμως ρυθμός είναι ο ίδιος. Έτσι, η σχεδίαση του κεντρικοποιημένου ελεγκτή αποτελεί μία πρόκληση, είναι όμως εφικτή όπως αποδεικνύεται σε αυτήν την εργασία.
Figure 1.3: Διάγραμμα του πυρήνα του μεταγωγέα ATLAS I
Για να ικανοποιηθεί ο μέγιστος ρυθμός λειτουργίας του μεταγωγέα, η μονάδα ελέγχου
του ATLAS I πρέπει να χειρίζεται αφίξεις και αναχωρήσεις κυττάρων με ρυθμό
μίας ανά κύκλο ρολογιού. Για να επιτευχθεί αυτό η μονάδα δουλεύει με pipelined
τρόπο. Ο ρυθμός αφικνούμενων πιστώσεων στη χειρότερη περίπτωση σε μακρύ χρονικό
διάστημα είναι μία ανά το χρονικό διάστημα που διαρκεί ένα κύτταρο και ανά σύνδεσμο
εισόδου. Εντούτοις, ο στιγμιαίος ρυθμός πιστώσεων μπορεί να φτάσει μέχρι τα
16 ανά τη χρονική διάρκεια ενός κυττάρου. Αυτό προκαλεί τεράστια πολυπλοκότητα,
οπότε ο ATLAS I περιορίζει το ρυθμό αφίξεων πιστώσεων σε οποιοδήποτε σύνδεσμο
σε δύο ανά τη χρονική διάρκεια ενός κυττάρου.
Έτσι το τμήμα ελέγχου πρέπει να είναι ικανό να διαχειρίζεται μέχρι 32 πιστώσεις
(2x16 σύνδεσμοι) ανά τη χρονική διάρκεια ενός κυττάρου.
Οι εισερχόμενες πιστώσεις διαχειρίζονται από μία δεύτερη παράλληλη pipeline,
με ρυθμό μίας ανά κύκλο ρολογιού. Οι δύο pipelines της μονάδας ελέγχου
ξεκινούν με μία φάση διαιτησίας, που επιλέγει έναν από τους εισερχόμενους
συνδέσμους που ζητούν εξυπηρέτηση. Η pipeline των κυττάρων συνεχίζει στη βαθμίδα
όπου γίνεται η δρομολόγηση/μετάφραση, ενώ παράλληλα ο χρονοπρογραμματιστής
αποφασίζει αν θα εξυπηρετήσει μία έξοδο ή μία είσοδο. Οι επόμενες βαθμίδες έχουν
να κάνουν με τη διαχείριση των ουρών και θα εξηγηθούν στο κεφάλαιο 2.
Το σχήμα 1.3 δείχνει ένα αφηρημένο διάγραμμα του πυρήνα του μεταγωγέα. Τα σκιασμένα κουτιά αποτελούν τη μονάδα ελέγχου, από τα οποία τα σκουρόχρωμα σχεδιάστηκαν σε full-custom CMOS VLSI.