片上資源的虛擬化使各個(gè)核心能夠共享訪問(wèn)權(quán)；這種共享的訪問(wèn)權(quán)對(duì)應(yīng)用是透明的。每個(gè)應(yīng)用都可以把一個(gè)資源看作像自己獨(dú)有一樣，而一個(gè)虛擬化管理器用于匯總共享的所有權(quán)（由所分配的帶寬量所測(cè)定）。對(duì)資源的虛擬訪問(wèn)和共享訪問(wèn)都需要一個(gè)隊(duì)列管理器和一個(gè)流量管理器。各應(yīng)用使用一個(gè)或多個(gè)隊(duì)列，緩存對(duì)某個(gè)資源的訪問(wèn)。虛擬化為隊(duì)列增加事件或事務(wù)，當(dāng)資源可用時(shí)將它們從隊(duì)列中拉出。隊(duì)列包含了一個(gè)指向緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)的緩存描述符（buffer descriptor），并且實(shí)現(xiàn)隊(duì)列可以有多種方式，具體取決于應(yīng)用的需求。一只SoC所支持的隊(duì)列數(shù)是不定的，從數(shù)百個(gè)到數(shù)萬(wàn)個(gè)，可滿足各種應(yīng)用的需求。

隊(duì)列管理器可刷新隊(duì)列的狀態(tài)，即：隊(duì)列大小、頭指針、尾指針，以及起始地址，并且維護(hù)填充水平與閾值，包括全滿（full）、將滿（almoST full）、將空（almost empty）和全空（empty）。隊(duì)列管理器還為每個(gè)隊(duì)列提供完全的內(nèi)存管理，包括空閑池的緩沖分配與回收，以及當(dāng)某個(gè)隊(duì)列中增加事件時(shí)的訪問(wèn)權(quán)檢查（圖2）。多個(gè)請(qǐng)求者可以同時(shí)為一個(gè)或多個(gè)隊(duì)列增加描述符，也能在等待某項(xiàng)服務(wù)的多個(gè)隊(duì)列中做出選擇。

對(duì)于指向相同資源的多個(gè)隊(duì)列，管理器作為可用帶寬的仲裁器。此任務(wù)不僅是在共享某個(gè)資源的各應(yīng)用之間，也包括一個(gè)應(yīng)用可能必須使能QoS（服務(wù)質(zhì)量）的多個(gè)隊(duì)列之間。

流量管理采用監(jiān)管與整形機(jī)制，測(cè)量并控制指定給某個(gè)流或一組流的帶寬數(shù)。監(jiān)管機(jī)制用于控制流量管理器為某個(gè)隊(duì)列增加事件的速率，而整形機(jī)制則是流量管理器從隊(duì)列中去除事件的速率。為了獲得最佳的控制，以及管理隊(duì)列優(yōu)先權(quán)的能力，必須在每個(gè)隊(duì)列基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)監(jiān)管與整形。流量管理器亦根據(jù)一個(gè)預(yù)設(shè)的服務(wù)算法，將多個(gè)隊(duì)列映射到單一的共享資源。

有了隊(duì)列和流量管理，就可以提供可靠的端至端QoS。這種方案允許多個(gè)路徑共享一個(gè)資源，而不會(huì)對(duì)帶寬的預(yù)訂產(chǎn)生負(fù)面影響。精細(xì)粒度QoS支持SLA（服務(wù)水平協(xié)議），保證了在每個(gè)流量基礎(chǔ)上的最小、平均和最大帶寬。開發(fā)人員可以實(shí)現(xiàn)隊(duì)列水平的流量標(biāo)記與度量，以防止出現(xiàn)擁塞。擁塞的早期通知使隊(duì)列管理器能夠采用正確的措施，通過(guò)向流量資源的反饋，去除對(duì)可能丟棄數(shù)據(jù)包的不必要處理，或理想情況下，能完全避免擁塞。
舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)基于隊(duì)列與流量管理的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序能防止任何一個(gè)處理器不公平地獨(dú)占端口帶寬。它還能確保帶寬分配以及最大的延時(shí)約束，而與其它隊(duì)列狀態(tài)無(wú)關(guān)。驅(qū)動(dòng)程序支持對(duì)仲裁方法的選擇（例如：嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)或帶權(quán)重的輪叫），有助于實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)時(shí)服務(wù)，如視頻流。最后，多個(gè)資源還可以共享以太網(wǎng)端口，而不會(huì)對(duì)帶寬預(yù)訂產(chǎn)生負(fù)面影響。像IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）轉(zhuǎn)發(fā)這類任務(wù)很容易可靠地實(shí)現(xiàn)，而對(duì)延時(shí)敏感的應(yīng)用（如音視頻的發(fā)送）則受益于確定且可靠的端口管理。另外，當(dāng)用硬件實(shí)現(xiàn)了隊(duì)列和流量管理時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序幾乎無(wú)需軟件開銷，就可以維持端至端的QoS。

2 虛擬化層

早期的多核SoC與初期的網(wǎng)絡(luò)處理器類似，都將虛擬化資源的全部工作留給了開發(fā)人員。應(yīng)用在某種程度上必須判斷出自己在與其它應(yīng)用共享某個(gè)資源。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用使用某個(gè)共享資源時(shí)，它必須以某種與其它應(yīng)用共存的方式這樣做。操作系統(tǒng)也需要支持虛擬化。

圖2.基于硬件的虛擬化卸下了應(yīng)用處理器的隊(duì)列管理負(fù)擔(dān)，包括刷新隊(duì)列狀態(tài)，維持填充水平和閾值，分配與重新分配緩沖區(qū)，以及當(dāng)應(yīng)用要訪問(wèn)某隊(duì)列時(shí)，確認(rèn)其訪問(wèn)權(quán)限。