專利名稱：多端口以太網(wǎng)交換裝置及數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)交換裝置及數(shù)據(jù)傳輸方法，尤其涉及一種具有轉(zhuǎn)發(fā)與存儲(chǔ)分離結(jié)構(gòu)的多端口以太網(wǎng)交換裝置及數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)交換芯片的功能是提供多個(gè)以太網(wǎng)端口間的二層或二層以上的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，如果是二層轉(zhuǎn)發(fā)，則轉(zhuǎn)發(fā)行為應(yīng)該嚴(yán)格按照IEEE 802.3(國(guó)際電子電氣工程師協(xié)會(huì)定義的關(guān)于以太局域網(wǎng)的協(xié)議)協(xié)議定義的方式實(shí)施，如果是二層以上的轉(zhuǎn)發(fā)，則應(yīng)按照IP協(xié)議定義的方式實(shí)施。以太網(wǎng)交換芯片是以太網(wǎng)交換設(shè)備的核心器件，決定了以太網(wǎng)交換機(jī)的性能和功能。
以太網(wǎng)交換最重要的指標(biāo)在于系統(tǒng)性能，也就是端口間線速交換的能力。所謂線速交換，指的是同速率以太網(wǎng)端口間一對(duì)一發(fā)送報(bào)文情況下，所有端口都可以以滿速率發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，不出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)幀的丟失和延遲。以太網(wǎng)的速度從10M提升到100M、1G、10G，要求交換芯片必須能同步提升性能以滿足線速處理要求。
以太網(wǎng)交換的另一項(xiàng)重要指標(biāo)是業(yè)務(wù)處理能力。與早期以太網(wǎng)僅用于計(jì)算機(jī)設(shè)備間的簡(jiǎn)單通訊不同，現(xiàn)在的以太網(wǎng)要求提供諸如用戶管理、服務(wù)質(zhì)量、安全管理、流量管制等諸多業(yè)務(wù)能力，因而要求以太網(wǎng)交換芯片能提供復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理能力。
以太網(wǎng)交換芯片一般基于“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”方式。所謂“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”，是指以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀交換時(shí)，先將數(shù)據(jù)幀完整接收下來(lái)，保存在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，經(jīng)過(guò)正確性校驗(yàn)和轉(zhuǎn)發(fā)處理后，才將數(shù)據(jù)幀從內(nèi)部存儲(chǔ)器發(fā)送到以太網(wǎng)上。與之相對(duì)的轉(zhuǎn)發(fā)方式為“直通”，只要接收到足夠的數(shù)據(jù)幀頭信息，就開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)處理，并將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到以太網(wǎng)上，此時(shí)數(shù)據(jù)幀可能還未接收完畢，處于“邊接收邊發(fā)送”的狀態(tài)?！爸蓖ā狈绞降膬?yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)延遲小，問(wèn)題是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀也會(huì)被發(fā)送，因而較少被使用。
以太網(wǎng)交換過(guò)程通?；凇肮蚕砭彺妗狈绞健！肮蚕砭彺妗敝傅氖?，所有端口接收的數(shù)據(jù)幀都集中保存到一個(gè)公用存儲(chǔ)器中，需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，從該存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)幀發(fā)送即可。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個(gè)缺陷的一種多端口以太網(wǎng)交換裝置(該處理裝置為芯片)，采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和共享緩存的工作方式，其特征在于，具有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程與數(shù)據(jù)存取過(guò)程分離的結(jié)構(gòu)。
其中，該處理裝置包括數(shù)據(jù)通路，用于將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀不作任何業(yè)務(wù)處理就保存到一外部存儲(chǔ)器中，并響應(yīng)于控制通路的控制，將數(shù)據(jù)幀讀出，進(jìn)行必要的處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
控制通路，采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，用于對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理，控制數(shù)據(jù)通路對(duì)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程。
其中，該數(shù)據(jù)通路包括
接收端以太網(wǎng)媒體控制器，用于從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀。
接收端先入先出型存儲(chǔ)器，用于暫存接收端以太網(wǎng)媒體控制器接收的數(shù)據(jù)幀，并且對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行切分。
輸入端數(shù)據(jù)通路模塊，在設(shè)計(jì)上是一個(gè)可進(jìn)行數(shù)據(jù)插入的多路選一開(kāi)關(guān)，將選中的數(shù)據(jù)幀從接收端先入先出型存儲(chǔ)器中讀出并完成數(shù)據(jù)插入后發(fā)送到輸出總線上。
外部存儲(chǔ)器接口控制器，與輸入端數(shù)據(jù)通路模塊和輸出端數(shù)據(jù)通路模塊連接，用于控制數(shù)據(jù)存入和讀出外部存儲(chǔ)器的過(guò)程。
輸出端數(shù)據(jù)通路模塊，對(duì)即將輸出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行必要的修改、插入、或刪除操作，然后將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中。
發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，暫存來(lái)自輸出端數(shù)據(jù)通路模塊的、即將發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。
發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器，與發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器連接，將處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
其中，控制通路包括輸入端輪詢及控制模塊，用于對(duì)接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)進(jìn)行輪詢和控制，并控制輸入端數(shù)據(jù)通路模塊和數(shù)據(jù)幀頭緩存，使其將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到外部存儲(chǔ)器中。
數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器，用于儲(chǔ)存來(lái)自輸入端輪詢及控制模塊的數(shù)據(jù)幀控制信息。
數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器，接收所述數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)幀頭緩存中的數(shù)據(jù)幀控制信息，完成轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理。
輸出隊(duì)列及調(diào)度器，用于為每個(gè)端口的多個(gè)輸出隊(duì)列中的每個(gè)隊(duì)列提供調(diào)度服務(wù)，輸出隊(duì)列及調(diào)度器接收來(lái)自數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器的數(shù)據(jù)幀控制信息，控制緩存管理器進(jìn)行釋放操作并且響應(yīng)于輸出端輪詢及控制模塊的調(diào)度申請(qǐng)將數(shù)據(jù)幀控制信息輸出到輸出端輪詢及控制模塊。
輸出端輪詢及控制模塊，用于輪詢發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)，向所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器發(fā)出調(diào)度申請(qǐng)，根據(jù)調(diào)度出的數(shù)據(jù)幀控制信息控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊及所述外部存儲(chǔ)器接口控制器將數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器讀出并發(fā)送到所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，并向緩存管理器提交維護(hù)信息。
緩存管理器，用于維護(hù)外部存儲(chǔ)器的使用。
數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器由多個(gè)業(yè)務(wù)處理單元構(gòu)成，形成多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。
其中，輸入端輪詢及控制模塊包括輸入端輪詢模塊，用于接收來(lái)自所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口號(hào)。
輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊，接收來(lái)自輸入端輪詢模塊輪詢出的待處理端口中的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)數(shù)據(jù)幀是新數(shù)據(jù)幀時(shí)，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊向緩存管理器申請(qǐng)可用的外部緩存，并維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，將新數(shù)據(jù)幀頭緩存控制信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)幀頭緩存中；當(dāng)數(shù)據(jù)幀不是新數(shù)據(jù)幀時(shí)，直接檢查和維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，狀態(tài)檢查和維護(hù)的輸出結(jié)果為數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部緩存的地址，如果待處理端口是數(shù)據(jù)幀尾，則需將幀尾指示信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)幀頭緩存中。
數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的新數(shù)據(jù)幀頭緩存控制信號(hào)，控制所述數(shù)據(jù)通路將數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀頭緩存。
輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的寫(xiě)入外部緩存的地址信息，控制所述數(shù)據(jù)通路將選中的所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器輸出總線。
輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊，用于接收來(lái)自輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的信號(hào)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)幀尾時(shí)，將端口狀態(tài)信息中的有關(guān)信息構(gòu)造為數(shù)據(jù)幀控制信息，并將生成的數(shù)據(jù)幀控制信息輸出到數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器中。
其中，輸出隊(duì)列及調(diào)度器包括輸出隊(duì)列服務(wù)器，用于提供服務(wù)等級(jí)，將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器與數(shù)據(jù)輸出通路隔開(kāi)。輸出隊(duì)列服務(wù)器在功能上是一個(gè)先入先出型存儲(chǔ)器。
調(diào)度器，根據(jù)所述輸出端輪詢及控制模塊的請(qǐng)求從端口隊(duì)列中輸出一個(gè)數(shù)據(jù)幀。
其中，輸出端輪詢及控制模塊包括輸出端輪詢模塊，用于接收所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口號(hào)。
輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊，接收來(lái)自輸出端輪詢模塊輪詢出的待處理端口中的數(shù)據(jù)幀，檢查和維護(hù)端口的數(shù)據(jù)幀發(fā)送狀態(tài)，并且判斷數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀發(fā)送已經(jīng)完畢則向緩存管理器提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作，如果返回的數(shù)據(jù)幀表明數(shù)據(jù)幀因某種原因已被標(biāo)記為丟棄，則輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊使用保存在數(shù)據(jù)幀控制信息中的緩存單元地址向緩存管理器提出釋放中請(qǐng)，緩存管理器對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作。
輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊，接收來(lái)自所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊的地址信號(hào)，控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊從所述外部存儲(chǔ)器接口控制器讀出數(shù)據(jù)，并控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)幀的修改，修改后的數(shù)據(jù)被控制寫(xiě)入到所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中。
一種多端口以太網(wǎng)交換裝置的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)傳輸方法包括以下步驟步驟202，控制通路控制數(shù)據(jù)通路將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀不經(jīng)過(guò)任何業(yè)務(wù)處理就儲(chǔ)存到外部存儲(chǔ)器中。
步驟204，所述控制通路采用多級(jí)流水線方式對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理。
步驟206，所述控制通路根據(jù)業(yè)務(wù)處理流水線對(duì)數(shù)據(jù)幀的處理結(jié)果，控制所述數(shù)據(jù)通路讀出儲(chǔ)存在所述外部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)幀，對(duì)其進(jìn)行必要的處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
其中，步驟202包括以下步驟
步驟202a，接收端以太網(wǎng)媒體控制器從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀，并將接收的數(shù)據(jù)幀傳送到接收端先入先出型存儲(chǔ)器中。
步驟202b，接收端先入先出型存儲(chǔ)器在暫存數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行切分。
步驟202c，輸入端輪詢及控制模塊對(duì)端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器不斷進(jìn)行輪詢，輪詢出一個(gè)已接收到數(shù)據(jù)幀的端口，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀緩存單元地址維護(hù)和業(yè)務(wù)處理準(zhǔn)備。
步驟202d，將接收端先入先出型存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過(guò)輸入端數(shù)據(jù)通路模塊及外部存儲(chǔ)器接口控制器寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器中。
其中，步驟206包括以下步驟步驟206a，輸出端輪詢及控制模塊不斷輪詢發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，直到發(fā)現(xiàn)有端口有一個(gè)或多個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊空間。
步驟206b，檢查端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，則向輸出隊(duì)列及調(diào)度器申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并使用數(shù)據(jù)幀控制信息中的外部緩存地址將數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器中讀出；如果數(shù)據(jù)幀還沒(méi)有發(fā)送完畢，則使用端口狀態(tài)中的地址信息將數(shù)據(jù)幀從所述外部存儲(chǔ)器中讀出。
步驟206c，輸出端數(shù)據(jù)通路模塊在輸出端輪詢及控制模塊的控制下對(duì)讀出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理，并將其寫(xiě)入發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器。
步驟206d，輸出端輪詢及控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存單元地址進(jìn)行維護(hù)，發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
其中，輸入端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程為步驟402，輸入端輪詢模塊對(duì)所有端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)進(jìn)行輪詢，輪詢出某個(gè)已經(jīng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)塊的接收端先入先出型存儲(chǔ)器。
步驟404，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊判斷接收到的數(shù)據(jù)幀是否是新數(shù)據(jù)幀。
步驟406，如果是新數(shù)據(jù)幀，向緩存管理器申請(qǐng)可用的外部緩存地址。
步驟408，如果是新數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊將一控制信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)幀頭緩存，將新數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀頭緩存中。
步驟410，輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊控制接收端先入先出型存儲(chǔ)器和輸入端數(shù)據(jù)通路模塊以及外部存儲(chǔ)器接口控制器將接收到的數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器中。
步驟412，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊維護(hù)端口數(shù)據(jù)的寫(xiě)入信息和狀態(tài)。
步驟414，接收端以太網(wǎng)媒體控制器判斷是否是數(shù)據(jù)幀尾，并將該信息通過(guò)指定信息位傳送給輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊。
步驟416，如果是數(shù)據(jù)幀尾，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊調(diào)整端口信息。
步驟418，輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊生成數(shù)據(jù)幀控制信息并將其寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器中。
步驟420，接收端先入先出型存儲(chǔ)器處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
輸入端數(shù)據(jù)輪詢及控制模塊采用多級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)，即將端口分成多個(gè)組，每個(gè)組內(nèi)各自進(jìn)行輪詢，再對(duì)所有組的輪詢結(jié)果進(jìn)行組間輪詢，選擇出每次需要處理的接收端先入先出型存儲(chǔ)器端口。
其中，輸出端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程為步驟602，輸出端輪詢模塊輪詢出至少有一個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊的發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器。
步驟604，輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊判斷該端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢。
步驟606，如果端口的幀已經(jīng)發(fā)送完畢，那么輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊向輸出隊(duì)列及調(diào)度器申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
步驟608，輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊控制輸出端數(shù)據(jù)通路模塊和發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，將數(shù)據(jù)塊從外部存儲(chǔ)器中讀出，進(jìn)行必要的處理然后寫(xiě)入發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中。
步驟610，輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊維護(hù)端口的幀發(fā)送狀態(tài)。
步驟612，發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程與存儲(chǔ)過(guò)程分離，利于實(shí)現(xiàn)高性能、高業(yè)務(wù)能力要求的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程處理復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理流程，使用多級(jí)流水線實(shí)現(xiàn)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。存儲(chǔ)過(guò)程使用高速率的數(shù)據(jù)保存和讀取通道構(gòu)造，使用成本低廉的外部動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器即可支持高性能、高帶寬要求，不會(huì)擠壓轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的靈活處理能力。
對(duì)于每個(gè)待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)幀，不經(jīng)過(guò)任何轉(zhuǎn)發(fā)處理就進(jìn)行存儲(chǔ)器操作，簡(jiǎn)化了對(duì)緩存管理的要求，尤其是多播緩存管理，加強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了芯片成本。


通過(guò)參考附圖，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變的更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的多端口以太網(wǎng)交換裝置的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的多端口以太網(wǎng)交換裝置的數(shù)據(jù)傳輸方法的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的輸入端輪詢及控制模塊的邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的輸入端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的輸出端輪詢及控制模塊的邏輯結(jié)構(gòu)圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的輸出端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的多端口以太網(wǎng)交換裝置的框圖，該處理裝置為芯片。圖中除外部存儲(chǔ)器130以外的其余部分構(gòu)成了本設(shè)計(jì)方案，外部存儲(chǔ)器130使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的DDR SDRAM，在提供高性能的同時(shí)降低整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)。本發(fā)明的高性能以太網(wǎng)交換裝置由數(shù)據(jù)通路和控制通路構(gòu)成。圖中，細(xì)實(shí)線表示控制信息或業(yè)務(wù)處理信息，細(xì)實(shí)線相連的單元構(gòu)成控制通路，完成行為控制及業(yè)務(wù)處理功能。粗實(shí)線表示數(shù)據(jù)信息，其相連的單元構(gòu)成數(shù)據(jù)通路，完成數(shù)據(jù)保存和發(fā)送功能。
數(shù)據(jù)通路包括接收端以太網(wǎng)媒體控制器(RxMAC)102、接收端先入先出型存儲(chǔ)器(RxFIFO)104、輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110、外部存儲(chǔ)器接口控制器112、輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114、發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器(TxFIFO)108、發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器(TxMAC)106，其功能為在控制通路的控制下，將RxMAC 102從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀保存到外部存儲(chǔ)器(DDR SDRAM)130中，在控制通路的控制下，將數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器130中讀出并修改幀格式后從TxMAC 106發(fā)出到網(wǎng)絡(luò)上。
控制通路包括輸入端輪詢及控制模塊116、數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器118、數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120、輸出隊(duì)列及調(diào)度器122、輸出端輪詢及控制模塊124、緩存管理器126，其功能為控制數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器130的過(guò)程，然后對(duì)輸入的數(shù)據(jù)完成業(yè)務(wù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)決策，完成輸出隊(duì)列調(diào)度后，控制待發(fā)數(shù)據(jù)讀出外部存儲(chǔ)器130并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)為4個(gè)1G以太網(wǎng)端口和24個(gè)100M以太網(wǎng)端口的交換，以下設(shè)計(jì)說(shuō)明中的所有設(shè)計(jì)參數(shù)以該設(shè)計(jì)規(guī)格為目標(biāo)。如果支持更多或更少數(shù)量以太網(wǎng)端口的交換，可能需要對(duì)部分設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整參數(shù)不會(huì)對(duì)本發(fā)明有實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。
RxMAC102和TxMAC106分別是MAC(以太網(wǎng)媒體控制器)的接收部分和發(fā)送部分，MAC的功能在IEEE 802.3協(xié)議中定義，是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀處理單元，用于從以太網(wǎng)鏈路上接收或發(fā)送數(shù)據(jù)幀。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還需要在MAC上外接以太網(wǎng)物理層芯片才能真正和以太網(wǎng)通訊。為簡(jiǎn)化整體設(shè)備的造價(jià)，也可以將以太網(wǎng)物理層芯片集成到以太網(wǎng)交換芯片內(nèi)部，這僅僅是集成度的提高，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。本方案外接多個(gè)以太網(wǎng)端口時(shí)，則芯片內(nèi)應(yīng)包含相應(yīng)數(shù)量的MAC。
RxFIFO 104用于暫存RxMAC 102接收到的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)幀被保存到外部存儲(chǔ)器130時(shí)需要切分成固定長(zhǎng)度，如128字節(jié)，因此RxFIFO 104在暫存數(shù)據(jù)的同時(shí)也完成數(shù)據(jù)幀的切分，每128字節(jié)切分為一塊，不足128字節(jié)的報(bào)文或數(shù)據(jù)幀尾也分為一塊，切分過(guò)程通過(guò)按數(shù)據(jù)塊讀出的方式實(shí)現(xiàn)。由于芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度遠(yuǎn)高于RxMAC 102接收數(shù)據(jù)的速度且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以128字節(jié)塊為單位衡量，RxFIFO 104僅需設(shè)計(jì)為2個(gè)128字節(jié)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，最多不超過(guò)3個(gè)128字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，即可支持全速率數(shù)據(jù)接收，無(wú)需考慮待處理的數(shù)據(jù)幀總長(zhǎng)度。另外，為了適應(yīng)輸入速度低，讀出速度高的特點(diǎn)，該RxFIFO 104可以設(shè)計(jì)為輸入位寬和輸出位寬不同，如RxMAC 102寫(xiě)入RxFIFO 104的位寬為32bit，而輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110讀取的位寬為64bit或128bit，從而減少RxMAC 102側(cè)的總線位寬，減少芯片面積。
輸入端輪詢及控制模塊116的功能是輪詢所有RxFIFO 104中數(shù)據(jù)接收的狀況，為每個(gè)數(shù)據(jù)幀申請(qǐng)可用的外部緩存，控制輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110將數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入申請(qǐng)到的緩存中，當(dāng)每個(gè)數(shù)據(jù)幀保存完畢時(shí)，將數(shù)據(jù)幀頭和數(shù)據(jù)幀的保存位置等控制信息通過(guò)數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器118發(fā)送給數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。
輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110的功能是在輸入端輪詢及控制模塊116的控制下，將選中的RxFIFO 104的數(shù)據(jù)讀出發(fā)送到外部存儲(chǔ)器130的輸出總線上，如果是新數(shù)據(jù)幀，同時(shí)將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相關(guān)端口的數(shù)據(jù)幀頭緩存中。另外，該單元具有數(shù)據(jù)插入功能，可在輸入數(shù)據(jù)被送到外部存儲(chǔ)器130前插入預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，用于輸入數(shù)據(jù)幀的格式統(tǒng)一化操作，方便業(yè)務(wù)處理。輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110在設(shè)計(jì)上主要是一個(gè)可進(jìn)行數(shù)據(jù)插入的多路選一開(kāi)關(guān)。
數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120是由多個(gè)業(yè)務(wù)處理單元構(gòu)成的多級(jí)流水線，用于完成以太網(wǎng)交換需要支持的二層轉(zhuǎn)發(fā)、IP轉(zhuǎn)發(fā)、安全處理等業(yè)務(wù)功能。詳細(xì)的業(yè)務(wù)處理過(guò)程與本發(fā)明無(wú)關(guān)，本文不再討論。
數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120通過(guò)數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器118和輸入端輪詢及控制模塊116以及數(shù)據(jù)幀頭緩存與輸入端數(shù)據(jù)接收過(guò)程連接，通過(guò)輸出隊(duì)列及調(diào)度器122和輸出端輪詢及控制模塊124與輸出端數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程銜接，由于輸出隊(duì)列及調(diào)度器122的速率隔離作用，使得數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120在結(jié)構(gòu)上完全獨(dú)立于數(shù)據(jù)輸入輸出過(guò)程。另外，數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120只使用數(shù)據(jù)幀頭信息及輸入端口等信息即可決定數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)，因而數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器120的流水線的調(diào)整不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收速度產(chǎn)生限制。這樣，無(wú)論業(yè)務(wù)處理過(guò)程如何變化，只要調(diào)整業(yè)務(wù)處理流水線的設(shè)計(jì)保證流水線全速運(yùn)行，即可保證芯片系統(tǒng)提供全速率處理能力。同樣，如果以太網(wǎng)端口增加或端口速率提高，則可以分別提高數(shù)據(jù)通路的性能和業(yè)務(wù)處理流水線的性能，兩者不構(gòu)成互相制約關(guān)系。
輸出隊(duì)列及調(diào)度器122的功能是為每個(gè)端口提供多個(gè)隊(duì)列以便輸出到該端口的數(shù)據(jù)幀可以依次被發(fā)送。輸出隊(duì)列的配置結(jié)構(gòu)、擁塞控制算法、調(diào)度輸出算法等是決定以太網(wǎng)交換芯片提供的服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵，其詳細(xì)定義和處理過(guò)程與本發(fā)明無(wú)關(guān)，本文不再討論。
輸出隊(duì)列服務(wù)器在功能上是一個(gè)先入先出型存儲(chǔ)器，將業(yè)務(wù)處理流水線與數(shù)據(jù)輸出過(guò)程隔離，詳細(xì)的隊(duì)列實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明無(wú)關(guān)，本文不再討論。
調(diào)度器的功能是響應(yīng)輸出端輪詢及控制模塊124對(duì)各端口的申請(qǐng)，從該端口的多個(gè)輸出隊(duì)列中選擇出待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。為了提高調(diào)度器的響應(yīng)速度，調(diào)度器使用了“預(yù)調(diào)度”結(jié)構(gòu)。所謂“預(yù)調(diào)度”，是指調(diào)度器預(yù)先為所有端口調(diào)度出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)輸出端輪詢及控制模塊124提出端口的調(diào)度申請(qǐng)時(shí)即可立刻提供調(diào)度結(jié)果，在輸出數(shù)據(jù)過(guò)程使用該調(diào)度結(jié)果的同時(shí)，調(diào)度器可完成該端口的下一個(gè)數(shù)據(jù)的調(diào)度，以便響應(yīng)下一次對(duì)本端口的調(diào)度申請(qǐng)。通過(guò)“預(yù)調(diào)度”結(jié)構(gòu)，使得輸出端輪詢和隊(duì)列調(diào)度可以并行操作，降低了對(duì)調(diào)度器的處理速度要求。
輸出端輪詢及控制模塊124的功能是輪詢TxFIFO 108的狀態(tài)，輪詢出至少有一個(gè)數(shù)據(jù)塊空閑的TxFIFO 108，則向調(diào)度器申請(qǐng)端口的待發(fā)數(shù)據(jù)幀信息，獲得返回信息后，根據(jù)其中的外部緩存地址從外部緩存128中讀出數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容，指示輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114完成最后修改后，寫(xiě)入到TxFIFO 108中。如果待發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)塊大小，則需要多次輪詢?cè)摱丝诓⑦M(jìn)行多次發(fā)送操作。
TxFIFO 108用于暫存即將發(fā)送的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，雖然數(shù)據(jù)幀是切分成固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊保存在外部存儲(chǔ)器中，并且輸出過(guò)程也是以數(shù)據(jù)塊為單位讀取到TxFIFO 108中，但在TxFIFO 108中每一個(gè)數(shù)據(jù)塊是連續(xù)存放的，TxMAC 106只需要依次連續(xù)發(fā)送即可，數(shù)據(jù)塊的切分不會(huì)對(duì)發(fā)送產(chǎn)生任何影響。由于芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取速度遠(yuǎn)高于TxMAC 106發(fā)送數(shù)據(jù)的速度，TxFIFO 108僅需設(shè)計(jì)為2個(gè)128字節(jié)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度，最多不超過(guò)3個(gè)128字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，即可支持全速率數(shù)據(jù)發(fā)送，無(wú)需考慮待處理的數(shù)據(jù)幀總長(zhǎng)度，這將可以減少芯片面積。同樣，為了適應(yīng)輸入速度要求高，讀出速度要求低的特點(diǎn)，TxFIFO 108也可以設(shè)計(jì)為輸入位寬和輸出位寬不同，如TxMAC 106側(cè)為32bit，輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114側(cè)為64bit或128bit，以減少RxMAC 102側(cè)的總線位寬，減少芯片面積。
外部存儲(chǔ)器接口控制器112接收輸入端輪詢及控制模塊116的寫(xiě)外部存儲(chǔ)器申請(qǐng)，將輸入數(shù)據(jù)通路模塊110發(fā)送到外部存儲(chǔ)器輸入總線上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器130中，并接收輸出端輪詢及控制模塊124的讀外部存儲(chǔ)器申請(qǐng)，將外部存儲(chǔ)器130中的數(shù)據(jù)通過(guò)外部存儲(chǔ)器輸出總線發(fā)送到輸出數(shù)據(jù)通路模塊114，每次讀寫(xiě)操作為1～128字節(jié)。
由于DDR SDRAM 130訪問(wèn)需要預(yù)充電、激活等操作才能進(jìn)行讀寫(xiě)操作，想要獲得高帶寬訪問(wèn)能力必須謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)訪問(wèn)時(shí)序。外部存儲(chǔ)器接口控制器使用了專利算法協(xié)調(diào)讀寫(xiě)申請(qǐng)，設(shè)置訪問(wèn)時(shí)序，為數(shù)據(jù)緩存過(guò)程提供足夠的存儲(chǔ)器帶寬支持。由于該專利內(nèi)容不影響本發(fā)明涉及的技術(shù)方案，本文不對(duì)該專利進(jìn)行詳細(xì)描述，具體內(nèi)容請(qǐng)參考有關(guān)專利設(shè)計(jì)文檔。
緩存管理器126的功能是維護(hù)數(shù)據(jù)幀緩存，也就是維護(hù)外部存儲(chǔ)器130的使用。本實(shí)施例使用了按128字節(jié)數(shù)據(jù)塊為單元進(jìn)行讀寫(xiě)，但按照最長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀維護(hù)數(shù)據(jù)幀緩存的方法，具體內(nèi)容為將所有外部存儲(chǔ)器130按最長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀字節(jié)為單位進(jìn)行劃分，如2048字節(jié)，稱為緩存單元，每個(gè)緩存單元以一個(gè)地址表示，可直接對(duì)應(yīng)到外部存儲(chǔ)器地址。對(duì)每個(gè)新進(jìn)入的數(shù)據(jù)幀，都分配一個(gè)緩存，無(wú)論真正的數(shù)據(jù)占用了多少內(nèi)容，空閑字節(jié)都不能給其他數(shù)據(jù)幀使用，數(shù)據(jù)幀在內(nèi)部處理時(shí)都始終攜帶緩存單元地址和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度，這樣在數(shù)據(jù)幀輸出時(shí)使用這兩個(gè)信息就可以正確的讀出外部存儲(chǔ)器130中的數(shù)據(jù)。使用這種方法，緩存管理器只需對(duì)每個(gè)緩存單元進(jìn)行維護(hù)即可，一個(gè)數(shù)據(jù)幀只會(huì)使用一個(gè)緩存單元，從而減少了緩存管理器需要操作的數(shù)據(jù)量，從而以粗粒度的使用低價(jià)外部存儲(chǔ)器的方式換取了芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)量的大幅減少，并且簡(jiǎn)化了芯片算法開(kāi)銷。
如前，以128字節(jié)為單元進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的過(guò)程完全在輸入端和輸出端輪詢及控制模塊124中完成，緩存管理器不再需要介入，減少了緩存管理器的設(shè)計(jì)要求。
緩存管理的過(guò)程包括緩存分配和緩存回收兩個(gè)過(guò)程。緩存分配發(fā)生在數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中，由輸入端輪詢及控制模塊116提出分配申請(qǐng)，緩存管理器126收到中請(qǐng)后返回一個(gè)未用的緩存單元地址即可。緩存回收發(fā)生在隊(duì)列和數(shù)據(jù)輸出過(guò)程中，輸出隊(duì)列發(fā)送完畢或如果發(fā)生了擁塞需要丟棄數(shù)據(jù)幀，此時(shí)由輸出隊(duì)列及調(diào)度器122用緩存單元地址向緩存管理器126提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器126對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作。業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致一些數(shù)據(jù)幀因業(yè)務(wù)原因被丟棄，所有丟棄數(shù)據(jù)幀的緩存釋放申請(qǐng)可由輸出端輪詢及控制模塊124使用保存在數(shù)據(jù)幀控制信息中的緩存單元地址向緩存管理器126申請(qǐng)，由緩存管理器126進(jìn)行釋放操作。
緩存管理過(guò)程中需要區(qū)別單播和多播兩種情況。單播是“單入單出”的數(shù)據(jù)幀，多播是“單入多出”的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，多播只有一份拷貝存放在外部存儲(chǔ)器130中，需要進(jìn)行多次輸出時(shí)則對(duì)這份拷貝進(jìn)行多次讀操作。為統(tǒng)一單播和多播轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的緩存管理，緩存管理算法中使用了“數(shù)據(jù)幀引用計(jì)數(shù)器”的方法，為每個(gè)數(shù)據(jù)幀單元地址設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，新數(shù)據(jù)幀進(jìn)行緩存申請(qǐng)時(shí)，先為分配的緩存單元配置一個(gè)最大值的計(jì)數(shù)器，當(dāng)業(yè)務(wù)處理單元完成輸出隊(duì)列的入隊(duì)操作后，即可以知道每個(gè)數(shù)據(jù)幀的實(shí)際復(fù)制份數(shù)，單播為一份，多播為一份或多份，緩存管理器126根據(jù)輸出隊(duì)列及調(diào)度器112發(fā)送的數(shù)據(jù)幀復(fù)制狀況更新緩存單元的計(jì)數(shù)器，以精確反映數(shù)據(jù)幀的復(fù)制數(shù)量，當(dāng)數(shù)據(jù)幀從數(shù)據(jù)輸出通路發(fā)送時(shí)，每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀就對(duì)相應(yīng)緩存單元的計(jì)數(shù)器進(jìn)行減操作，只有當(dāng)已用數(shù)據(jù)幀單元的計(jì)數(shù)器減為零時(shí)，才表示這個(gè)單元的所有多播數(shù)據(jù)幀都被發(fā)送完畢，該緩存單元可被回收用于新數(shù)據(jù)幀。
需要說(shuō)明的是，使用何種緩存管理方法并非本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)，任何能提供緩存分配和回收機(jī)制的方法都可以支撐本發(fā)明的核心方案，以上進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明僅僅是為了使本發(fā)明的闡述更加清晰和完整。
對(duì)于每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)幀，首先由RxMAC 102接收并保存到RxFIFO 104中。輸入端輪詢及控制模塊116不斷輪詢各端口的RxFIFO 104接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，只要發(fā)現(xiàn)有端口收到了一個(gè)完整數(shù)據(jù)塊，則進(jìn)行輸入緩存操作。輸入緩存操作首先要向緩存管理器126申請(qǐng)緩存單元，也就是外部存儲(chǔ)器地址，獲得地址后通過(guò)外部存儲(chǔ)器輸入總線將RxFIFO 104中的數(shù)據(jù)通過(guò)輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110及外部存儲(chǔ)器接口控制器112寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器130中，對(duì)于超過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀頭以后的數(shù)據(jù)塊不再需要申請(qǐng)新的存儲(chǔ)器地址，只需由輸入端輪詢及控制模塊116自動(dòng)進(jìn)行地址運(yùn)算即可獲得外部存儲(chǔ)地址。
對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀，都要將數(shù)據(jù)幀頭以一定字節(jié)長(zhǎng)度的信息保存在為每端口設(shè)置的數(shù)據(jù)幀頭緩存中，連同數(shù)據(jù)幀全部保存完畢后由輸入端輪詢及控制模塊116提供的控制信息一起，交由數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務(wù)處理，經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)處理后可獲得數(shù)據(jù)幀的輸出端口和數(shù)據(jù)幀修改控制信息。所有這些信息組成輸出數(shù)據(jù)幀控制信息，包括緩存單元地址、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)幀輸出端口、數(shù)據(jù)幀輸出修改指令等，作為一個(gè)數(shù)據(jù)幀控制包進(jìn)入輸出隊(duì)列，等待從輸出端口發(fā)送出去。單播數(shù)據(jù)幀僅被送入一個(gè)輸出端口隊(duì)列，多播數(shù)據(jù)幀會(huì)被送入一個(gè)或多個(gè)輸出端口隊(duì)列。數(shù)據(jù)幀送入輸出端口隊(duì)列的統(tǒng)計(jì)信息由輸出隊(duì)列及調(diào)度器122發(fā)送給緩存管理器126，以便進(jìn)行緩存單元使用計(jì)數(shù)維護(hù)。
在輸出側(cè)，輸出端輪詢及控制模塊124不斷輪詢TxFIFO 108發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，只要發(fā)現(xiàn)有端口有一個(gè)或多個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊空間，就向輸出隊(duì)列及調(diào)度器122發(fā)送調(diào)度申請(qǐng)。如果輸出端口對(duì)應(yīng)的輸出隊(duì)列中有待發(fā)送數(shù)據(jù)，輸出隊(duì)列及調(diào)度器122將返回其數(shù)據(jù)幀控制信息，輸出端輪詢及控制模塊124對(duì)該控制信息進(jìn)行解析，用存儲(chǔ)器地址信息向外部存儲(chǔ)器接口控制器發(fā)出讀申請(qǐng)，用數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度信息控制多次讀過(guò)程，用輸出修改指令控制輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114進(jìn)行數(shù)據(jù)幀修改，即可完成數(shù)據(jù)從外部存儲(chǔ)器130讀出并經(jīng)過(guò)外部存儲(chǔ)器輸出總線和輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114發(fā)送到TxFIFO108，并且完成必須的數(shù)據(jù)幀修改的過(guò)程。每完成一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，輸出端輪詢及控制模塊124都向緩存管理器126發(fā)送一個(gè)釋放申請(qǐng)，如果來(lái)自調(diào)度器的是需要直接丟棄的數(shù)據(jù)幀，則不進(jìn)行任何輸出操作，直接向緩存管理器發(fā)送一個(gè)釋放申請(qǐng)。
發(fā)送到TxFIFO 108中的數(shù)據(jù)由TxMAC 106發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，即完成數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的多端口以太網(wǎng)交換裝置的運(yùn)行方法的框圖。該多端口以太網(wǎng)交換芯片的運(yùn)行方法是采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和共享緩存的方式進(jìn)行的，包括以下步驟步驟202，控制通路控制數(shù)據(jù)通路將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀不經(jīng)過(guò)任何業(yè)務(wù)處理就儲(chǔ)存在外部存儲(chǔ)器130中。
步驟204，控制通路采用多級(jí)流水線方式對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理。
步驟206，控制通路根據(jù)業(yè)務(wù)處理流水線對(duì)數(shù)據(jù)幀的處理結(jié)果，控制數(shù)據(jù)通路讀出儲(chǔ)存在外部存儲(chǔ)器130中的數(shù)據(jù)幀，對(duì)其進(jìn)行必要的修改后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
其中，步驟202包括以下步驟步驟202a，接收端以太網(wǎng)媒體控制器102從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀，并將接收的數(shù)據(jù)幀傳送到接收端先入先出型存儲(chǔ)器104中。
步驟202b，接收端先入先出型存儲(chǔ)器104在暫存數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行切分。
步驟202c，輸入端輪詢及控制模塊110對(duì)端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器104不斷進(jìn)行輪詢，輪詢出一個(gè)已接收到數(shù)據(jù)幀的端口，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀緩存單元地址維護(hù)和業(yè)務(wù)處理準(zhǔn)備。
步驟202d，將接收端先入先出型存儲(chǔ)器104中的數(shù)據(jù)通過(guò)輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110及外部存儲(chǔ)器接口控制器112寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器130中。
其中，步驟206包括以下步驟步驟206a，輸出端輪詢及控制模塊124不斷輪詢發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，直到發(fā)現(xiàn)有端口有一個(gè)或多個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊空間。
步驟206b，檢查該端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，則向輸出隊(duì)列及調(diào)度器122申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并使用數(shù)據(jù)幀控制信息中的外部緩存地址將數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器130中讀出；如果數(shù)據(jù)幀還沒(méi)有發(fā)送完畢，則使用端口狀態(tài)中的地址信息將數(shù)據(jù)幀從所述外部存儲(chǔ)器中讀出。
步驟206c，輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114在輸出端輪詢及控制模塊124的控制下對(duì)讀出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行修改，并將其寫(xiě)入發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108。
步驟206d，輸出端輪詢及控制模塊114對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存單元地址進(jìn)行維護(hù)，發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器106將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的輸入端輪詢及控制模塊的邏輯結(jié)構(gòu)圖。其中，輸入端輪詢及控制模塊包括輸入端輪詢模塊302，用于接收來(lái)自所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器104的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口。
輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊304，接收來(lái)自所述輸入端輪詢模塊302的待處理端口，待處理端口中是新幀時(shí)向所述緩存管理器126申請(qǐng)可用外部緩存并維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，不是新幀時(shí)直接檢查和維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，狀態(tài)檢查和維護(hù)的輸出結(jié)果為數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部緩存的地址，如果待處理端口中是新幀，需輸出新幀頭緩存控制信號(hào)，如果待處理端口是幀尾需輸出幀尾指示信號(hào)。
數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊306，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊304的新幀頭緩存控制信號(hào)，控制所述數(shù)據(jù)通路將數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀頭緩存128。
輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊308，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊304的寫(xiě)入外部緩存的地址信息，控制所述數(shù)據(jù)通路將選中的所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器104中的數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器輸出總線；以及輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊310，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊304的幀尾指示信號(hào)后，將端口狀態(tài)信息中的有關(guān)信息構(gòu)造為數(shù)據(jù)幀控制信息，輸出到所述數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器118中。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的輸入端輪詢及控制模塊的工作過(guò)程流程圖。輸入端輪詢及控制模塊的工作過(guò)程包括以下步驟步驟402，輸入端輪詢模塊302對(duì)所有端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器104的狀態(tài)進(jìn)行輪詢，輪詢出某個(gè)已經(jīng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)塊的接收端先入先出型存儲(chǔ)器104。
步驟404，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊304判斷接收到的數(shù)據(jù)幀是否是新數(shù)據(jù)幀。
步驟406，如果是新數(shù)據(jù)幀，向緩存管理器126申請(qǐng)可用的外部緩存地址。
步驟408，如果是新數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊306將一控制信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)幀頭緩存，將新數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀頭緩存128中。
步驟410，輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊控制接收端先入先出型存儲(chǔ)器和輸入端數(shù)據(jù)通路模塊以及外部存儲(chǔ)器接口控制器將接收到的數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器130中。
步驟412，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊維護(hù)端口數(shù)據(jù)的寫(xiě)入信息和狀態(tài)。
步驟414，接收端以太網(wǎng)媒體控制器102判斷是否是數(shù)據(jù)幀尾，并將該信息通過(guò)指定信息位傳送給輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊。
步驟416，如果是數(shù)據(jù)幀尾，輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊調(diào)整端口信息。
步驟418，輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊310生成數(shù)據(jù)幀控制信息并將其寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器118中。
步驟420，接收端先入先出型存儲(chǔ)器104處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
在數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部緩存的過(guò)程中，輸入端輪詢及控制模塊116向待操作的RxFIFO發(fā)送讀指令，指令輸入端數(shù)據(jù)通路模塊110接收該RxFIFO 104的輸出，向外部存儲(chǔ)器接口發(fā)送寫(xiě)申請(qǐng)，即可完成數(shù)據(jù)從RxFIFO 104讀出并寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器130的數(shù)據(jù)保存過(guò)程。
如果輸入端口數(shù)量較少，RxFIFO數(shù)量少，輸入端輪詢及控制模塊可以采用單級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)，即每次都檢查所有端口RxFIFO的狀態(tài)，選擇出接收到完整數(shù)據(jù)塊的端口，然后進(jìn)行有關(guān)處理。如果輸入端口數(shù)量較多，RxFIFO數(shù)量大，輸入端數(shù)據(jù)輪詢及控制模塊可以采用多級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)，即將端口分成多個(gè)組，每個(gè)組內(nèi)各自進(jìn)行輪詢，再對(duì)所有組的輪詢結(jié)果進(jìn)行組間輪詢，選擇出每次需要處理的RxFIFO端口。采用多級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)的目的是盡可能快的從所有RxFIFO中迅速找到需要處理的RxFIFO，如果只采用單級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)而RxFIFO數(shù)量很多，直接從中找出待處理的RxFIFO需要消耗芯片面積和較長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的輸出端輪詢及控制模塊的邏輯結(jié)構(gòu)圖。其中，輸出端輪詢及控制模塊包括輸出端輪詢模塊502，用于接收所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口。
輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504，接收來(lái)自所述輸出端輪詢模塊的待處理端口，待處理端口若已完成一個(gè)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送則向所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器122提出數(shù)據(jù)幀申請(qǐng)，所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器122返回調(diào)度出的數(shù)據(jù)幀信息給所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊用以維護(hù)端口發(fā)送狀態(tài)信息，待處理端口的數(shù)據(jù)幀若未發(fā)送完畢則直接檢查和維護(hù)端口的數(shù)據(jù)幀發(fā)送狀態(tài)，狀態(tài)檢查和維護(hù)的輸出結(jié)果為用于從外部緩存讀取數(shù)據(jù)的地址，狀態(tài)檢查和維護(hù)還用于判斷數(shù)據(jù)幀是否已發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢則所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504使用保存在數(shù)據(jù)幀控制信息中的緩存單元地址向所述緩存管理器126提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器126對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作，如果前述輸出隊(duì)列及調(diào)度器122返回的數(shù)據(jù)幀表明數(shù)據(jù)幀因某種原因已被標(biāo)記為丟棄，則所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504使用保存在數(shù)據(jù)幀控制信息中的緩存單元地址向所述緩存管理器126提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器126對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作。
輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊506，接收來(lái)自所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504的地址信號(hào)，控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114從所述外部存儲(chǔ)器接口控制器讀出數(shù)據(jù)，并控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)幀的修改，修改后的數(shù)據(jù)被控制寫(xiě)入到所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108中。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的輸出端輪詢及控制模塊的工作過(guò)程流程圖。輸出端輪詢及控制模塊的工作過(guò)程包括以下步驟步驟602，輸出端輪詢模塊502輪詢出至少有一個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊的發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器104。
步驟604，輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504判斷該端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢。
步驟606，如果端口的幀已經(jīng)發(fā)送完畢，那么輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊向輸出隊(duì)列及調(diào)度器122申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
步驟608，輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊506控制輸出端數(shù)據(jù)通路模塊和發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108，將數(shù)據(jù)塊從外部存儲(chǔ)器130中讀出、修改，并寫(xiě)入發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108中。
步驟610，輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊504維護(hù)端口的幀發(fā)送狀態(tài)。
步驟612，發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器108處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
在數(shù)據(jù)讀出外部緩存過(guò)程中，輸出端輪詢及控制模塊124向外部存儲(chǔ)器接口發(fā)送讀申請(qǐng)，指示輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114接收該TxFIFO 108的輸入，向待操作的TxFIFO 108發(fā)送寫(xiě)指令，即可完成數(shù)據(jù)從RxFIFO 104讀出并寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器130的數(shù)據(jù)保存過(guò)程。另外，在進(jìn)行上述操作的過(guò)程中，輸出端輪詢及控制模塊124可向輸出端數(shù)據(jù)通路模塊114發(fā)送數(shù)據(jù)修改指令，以完成對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的修改。
與輸入端輪詢及控制模塊類似，輸出端輪詢及控制模塊可以采用單級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)，也可以采用多級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)以提高輪詢速度并減少芯片面積消耗。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多端口以太網(wǎng)交換裝置，采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和共享緩存的工作方式，其特征在于，所述交換裝置具有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程與數(shù)據(jù)存取過(guò)程分離的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)通路，用于將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀不作任何業(yè)務(wù)處理就保存到一外部存儲(chǔ)器中，并響應(yīng)于控制通路的控制，將數(shù)據(jù)幀讀出，進(jìn)行處理后發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)；以及控制通路，采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，用于對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理，控制所述數(shù)據(jù)通路對(duì)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通路包括接收端以太網(wǎng)媒體控制器，用于從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀；接收端先入先出型存儲(chǔ)器，用于暫存所述接收端以太網(wǎng)媒體控制器接收的數(shù)據(jù)幀，并且對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行切分；輸入端數(shù)據(jù)通路模塊，用于將選中的數(shù)據(jù)幀從所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器中讀出并完成數(shù)據(jù)插入后發(fā)送到外部存儲(chǔ)器輸出總線上；外部存儲(chǔ)器接口控制器，與所述輸入端數(shù)據(jù)通路模塊和輸出端數(shù)據(jù)通路模塊連接，用于控制數(shù)據(jù)存入和讀出外部存儲(chǔ)器的過(guò)程；輸出端數(shù)據(jù)通路模塊，對(duì)即將輸出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行必要的修改、插入、或刪除操作，然后將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中；發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，用于暫存來(lái)自所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊的、即將發(fā)送的數(shù)據(jù)幀；以及發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器，與所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器連接，用于將處理后的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述輸入端數(shù)據(jù)通路模塊在設(shè)計(jì)上是多路選一開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述控制通路包括輸入端輪詢及控制模塊，用于對(duì)接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)進(jìn)行輪詢和控制，并控制所述輸入端數(shù)據(jù)通路模塊和數(shù)據(jù)幀頭緩存，使其將接收的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到所述外部存儲(chǔ)器中；數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器，用于儲(chǔ)存來(lái)自所述輸入端輪詢及控制模塊的數(shù)據(jù)幀控制信息；數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器，接收所述數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)幀頭緩存中的數(shù)據(jù)幀，完成轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理；輸出隊(duì)列及調(diào)度器，用于為每個(gè)端口的多個(gè)輸出隊(duì)列中的每個(gè)隊(duì)列提供調(diào)度服務(wù)，所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器接收來(lái)自所述數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器的數(shù)據(jù)幀控制信息，控制緩存管理器釋放緩存，并且將所述數(shù)據(jù)幀控制信息發(fā)送到所述輸出端輪詢及控制模塊；輸出端輪詢及控制模塊，用于輪詢發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)，向所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器發(fā)出調(diào)度申請(qǐng)，根據(jù)調(diào)度出的數(shù)據(jù)幀控制信息，控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊及所述外部存儲(chǔ)器接口控制器將數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器讀出并發(fā)送到所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，并向緩存管理器提交維護(hù)信息；以及緩存管理器，用于維護(hù)外部存儲(chǔ)器的使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器由多個(gè)業(yè)務(wù)處理單元構(gòu)成，形成多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述輸入端輪詢及控制模塊包括輸入端輪詢模塊，用于接收來(lái)自所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口號(hào)；輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊，接收來(lái)自所述輸入端輪詢模塊輪詢出的待處理端口的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)所述數(shù)據(jù)幀是新數(shù)據(jù)幀時(shí)，所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊向所述緩存管理器申請(qǐng)可用的外部緩存，并維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，將新數(shù)據(jù)幀頭緩存控制信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)幀頭緩存中；當(dāng)所述數(shù)據(jù)幀不是新數(shù)據(jù)幀時(shí)，直接檢查和維護(hù)端口數(shù)據(jù)寫(xiě)入狀態(tài)信息，狀態(tài)檢查和維護(hù)的輸出結(jié)果為數(shù)據(jù)寫(xiě)入外部緩存的地址，如果是數(shù)據(jù)幀尾，則將幀尾指示信號(hào)輸出到所述數(shù)據(jù)幀頭緩存中；數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的新數(shù)據(jù)幀頭緩存控制信號(hào)，控制所述數(shù)據(jù)通路將數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀頭緩存；輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的寫(xiě)入外部緩存的地址信息，控制所述數(shù)據(jù)通路將選中的所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器輸出總線；以及輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊，接收來(lái)自所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊的幀尾指示信號(hào)后，將端口狀態(tài)信息中的有關(guān)信息構(gòu)造為數(shù)據(jù)幀控制信息，輸出到所述數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器包括輸出隊(duì)列服務(wù)器，用于提供服務(wù)等級(jí)，將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)及業(yè)務(wù)處理器與數(shù)據(jù)輸出通路隔開(kāi)；以及調(diào)度器，根據(jù)所述輸出端輪詢及控制模塊的請(qǐng)求從端口隊(duì)列中輸出一個(gè)數(shù)據(jù)幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述輸出隊(duì)列服務(wù)器在功能上是先入先出型存儲(chǔ)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于，所述調(diào)度器采用預(yù)調(diào)度結(jié)構(gòu)，預(yù)先為每個(gè)端口調(diào)度出一個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)輸出端輪詢及控制模塊提出端口的調(diào)度申請(qǐng)時(shí)，可以立刻提供調(diào)度結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多端口以太網(wǎng)交換裝置，其特征在于所述輸出端輪詢及控制模塊包括輸出端輪詢模塊，用于接收所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)信息，完成對(duì)所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器狀態(tài)的輪詢，選擇出待處理的端口號(hào)；輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊，接收來(lái)自所述輸出端輪詢模塊輪詢的待處理端口的數(shù)據(jù)幀，檢查和維護(hù)端口的數(shù)據(jù)幀發(fā)送狀態(tài)，并且判斷數(shù)據(jù)幀是否已發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢則向所述緩存管理器提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作，如果返回的數(shù)據(jù)幀表明數(shù)據(jù)幀因某種原因已被標(biāo)記為丟棄，則所述狀態(tài)維護(hù)模塊使用保存在數(shù)據(jù)幀控制信息中的緩存單元地址向所述緩存管理器提出釋放申請(qǐng)，緩存管理器對(duì)相應(yīng)緩存單元的控制信息進(jìn)行釋放操作；以及輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊，接收來(lái)自所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊的地址信號(hào)，控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊從所述外部存儲(chǔ)器接口控制器讀出數(shù)據(jù)，并控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)幀的處理，處理后的數(shù)據(jù)被寫(xiě)入到所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中。
12.一種多端口以太網(wǎng)交換裝置的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述運(yùn)行方法包括以下步驟步驟202，所述控制通路將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀儲(chǔ)存在外部存儲(chǔ)器中；以及步驟204，所述控制通路采用多級(jí)流水線方式對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理；以及步驟206，所述控制通路根據(jù)處理結(jié)果，控制所述數(shù)據(jù)通路讀出儲(chǔ)存在所述外部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)幀，對(duì)所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行必要處理后將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述步驟202包括以下步驟步驟202a，所述接收端以太網(wǎng)媒體控制器從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀，并將接收的數(shù)據(jù)幀傳送到所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器中；步驟202b，所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器在暫存數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，將數(shù)據(jù)幀進(jìn)行切分；步驟202c，所述輸入端輪詢及控制模塊對(duì)端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器進(jìn)行輪詢，輪詢出已接收到數(shù)據(jù)幀的端口，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀緩存單元地址維護(hù)和業(yè)務(wù)處理準(zhǔn)備；以及步驟202d，將所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過(guò)所述輸入端數(shù)據(jù)通路模塊及所述外部存儲(chǔ)器接口控制器寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述步驟206包括以下步驟步驟206a，所述輸出端輪詢及控制模塊不斷輪詢所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，直到發(fā)現(xiàn)有端口有一個(gè)或多個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊空間；步驟206b，檢查所述端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢，如果數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，則向所述輸出隊(duì)列及調(diào)度器申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并使用數(shù)據(jù)幀控制信息中的外部緩存地址將新的數(shù)據(jù)幀從外部存儲(chǔ)器中讀出；如果所述數(shù)據(jù)幀還沒(méi)有發(fā)送完畢，則使用端口狀態(tài)中的地址信息將所述數(shù)據(jù)幀從所述外部存儲(chǔ)器中讀出；步驟206c，所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊在所述輸出端輪詢及控制模塊的控制下對(duì)讀出的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行修改，并將其寫(xiě)入所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器；步驟206d，所述輸出端輪詢及控制模塊對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存單元地址進(jìn)行維護(hù)，所述發(fā)送端以太網(wǎng)媒體控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述輸入端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程為步驟402，所述輸入端輪詢模塊對(duì)所有端口的接收端先入先出型存儲(chǔ)器的狀態(tài)進(jìn)行輪詢，輪詢出某個(gè)已經(jīng)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)塊的接收端先入先出型存儲(chǔ)器；步驟404，所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊判斷接收到的數(shù)據(jù)幀是否是新數(shù)據(jù)幀；步驟406，如果是新數(shù)據(jù)幀，向所述緩存管理器申請(qǐng)可用的外部緩存地址；步驟408，如果是新數(shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀頭緩存寫(xiě)入控制模塊將一控制信號(hào)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)幀頭緩存，將新數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)幀頭寫(xiě)入所述數(shù)據(jù)幀頭緩存中；步驟410，所述輸入端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制模塊控制所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器和所述輸入端數(shù)據(jù)通路模塊以及所述外部存儲(chǔ)器接口控制器將接收到的數(shù)據(jù)塊寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器中；步驟412，所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊維護(hù)端口數(shù)據(jù)的寫(xiě)入信息和狀態(tài)；步驟414，接收端以太網(wǎng)媒體控制器判斷是否是數(shù)據(jù)幀尾，并將該信息通過(guò)指定信息位傳送給輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊；步驟416，如果是數(shù)據(jù)幀尾，所述輸入端狀態(tài)維護(hù)模塊調(diào)整端口信息；步驟418，所述輸入端數(shù)據(jù)幀控制信息生成模塊生成數(shù)據(jù)幀控制信息并將其寫(xiě)入數(shù)據(jù)幀信息先入先出型存儲(chǔ)器中；以及步驟420，所述接收端先入先出型存儲(chǔ)器處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，所述輸入端數(shù)據(jù)輪詢及控制模塊采用多級(jí)輪詢結(jié)構(gòu)，即將端口分成多個(gè)組，每個(gè)組內(nèi)各自進(jìn)行輪詢，再對(duì)所有組的輪詢結(jié)果進(jìn)行組間輪詢，選擇出每次需要處理的接收端先入先出型存儲(chǔ)器端口號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述輸出端輪詢及控制模塊進(jìn)行輪詢及處理的過(guò)程為步驟602，所述輸出端輪詢模塊輪詢出至少有一個(gè)空閑數(shù)據(jù)塊的發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器；步驟604，所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊判斷該端口的數(shù)據(jù)幀是否已經(jīng)發(fā)送完畢；步驟606，如果所述端口的數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送完畢，那么所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊向輸出隊(duì)列及調(diào)度器申請(qǐng)新的待發(fā)送數(shù)據(jù)幀；步驟608，所述輸出端數(shù)據(jù)幀讀出及修改控制模塊控制所述輸出端數(shù)據(jù)通路模塊和所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器，將數(shù)據(jù)塊從外部存儲(chǔ)器中讀出、修改，并寫(xiě)入發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器中；步驟610，所述輸出端狀態(tài)維護(hù)模塊維護(hù)端口的幀發(fā)送狀態(tài)；以及步驟612，所述發(fā)送端先入先出型存儲(chǔ)器處理結(jié)束，進(jìn)行下一次輪詢及處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多端口以太網(wǎng)交換裝置及數(shù)據(jù)傳輸方法，該處理裝置基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和共享緩存的方式，其特征在于，該交換裝置具有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程與數(shù)據(jù)存取過(guò)程分離的結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)通路，用于將從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)幀不作任何業(yè)務(wù)處理就保存到一外部存儲(chǔ)器中，并響應(yīng)于控制通路的控制，將數(shù)據(jù)幀讀出，進(jìn)行必要的處理后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)；以及控制通路，采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，用于對(duì)數(shù)據(jù)幀控制信息進(jìn)行處理，控制所述數(shù)據(jù)通路對(duì)數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過(guò)程。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1859275SQ200510036218
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者林郁, 梅柳波, 林暉, 崔靖杰 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司