一种基于交换控制字的交换机内部总线结构的制作方法

文档序号:7822490阅读:244来源:国知局
一种基于交换控制字的交换机内部总线结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,该发明在交换数据总线的基础上进行扩展,采用控制信息、状态信息与数据共用数据总线、单向传输,实现不同长度、不同控制要求的交换数据的交换和控制,以及不同状态信息、时间信息的更新和传递。通过交换控制字的扩展,可实现交换机的路由控制、优先级控制、在线配置、在线时间记录和测量,以及错误信息和状态信息的搜集和管理,为不同规模、不同用途的交换机设计提供一种设计方案。
【专利说明】一种基于交换控制字的交换机内部总线结构

【技术领域】
[0001]本发明属于计算机硬件技术,涉及一种基于交换控制字的交换机内部总线架构。

【背景技术】
[0002]交换机最核心的功能是实现数据交换,数据交换通过交换开关或总线完成从输入端口、数据缓冲和输出端口之间数据搬运,如何完成数据交换和控制是交换机设计的难点和重点,传统设计采用交叉开关、共享总线、共享存储在输入端口和输出端口之间建立专门数据通道进行传输。仅传输数据,不传输控制信号和状态信号,互联结构复杂。
[0003]由于交换数据包常常分为定长交换或者变长交换,传统设计就存在下面的缺陷:
[0004]1、变长交换面临交换资源的分配和管理复杂,交换效率低,聚合带宽小;
[0005]2、定长交换又面临交换数据的拆分和交换信元的打包,以及交换信元在输出端口的重新排序和组装等问题。


【发明内容】

[0006]为了解决现有的数据交换和控制存在交换效率低、聚合带宽小、需要重新排序和组装的技术问题,本发明提供一种基于控制字的交换机内部总线结构,通过在原交换数据基础上增加一个交换控制字,实现不同长度、不同交换类型数据包交换以及错误状态信息的传递,为不同用途、不同设计目标的定制交换机设计提供一种有效的解决方案。
[0007]本发明的技术解决方案是:
[0008]一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,其特殊之处在于,包括发送模块、接收模块和时钟电路,所述发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;所述时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;所述交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN、拒绝接收信号SW_ABT和传输时钟信号SW_CLK ;
[0009]所述发送模块:是交换数据的提供者,向接收模块通过交换总线发送数据传输请求信号SW_REQ,接收来自接收模块的数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步;
[0010]所述接收模块:交换数据的接受者,接收来自发送模块的数据传输请求信号sw_REQ ;向发送模块发送数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据。
[0011]一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,其特殊之处在于,包括发送模块、接收模块和时钟电路,所述发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;所述时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;所述交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN和传输时钟信号SW_CLK ;
[0012]接收模块:准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ;接收来自发送模块的数据传输使能信号SW_EN ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据;
[0013]发送模块:接收来自接收模块的数据传输请求信号SW_REQ ;当有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块发送数据传输使能信号SW_EN ;通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步。
[0014]一种交换机内部总线结构工作方法,包括以下步骤:
[0015]一种是发送模块主动向接收模块发起数据传输请求:
[0016]I】发送模块有交换数据需要传输时,向接收模块发送有效的数据传输请求信号Sff.REQ,同时发送模块在传输数据总线SW_DATA上发送交换数据的控制字;
[0017]2】接收模块发送数据传输使能信号SW_EN或拒绝接收信号SW_ABT ;
[0018]当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块,具体执行步骤3】
[0019]当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输,具体执行步骤4】;
[0020]3】启动交换数据传输的过程:
[0021]3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐;
[0022]3.2】向接收模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效;
[0023]3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字;
[0024]3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN ;
[0025]4】取消交换数据传输的过程:
[0026]4.1】发送模块接收到拒绝接收信号SW_ABT为高有效时,抛弃交换数据,取消本次交换数据传输;
[0027]4.2】接收模块取消数据传输使能信号SW_EN。
[0028]步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
[0029]另一种交换机内部总线结构工作方法,包括以下步骤:
[0030]接收模块主动向发送模块发起数据传输请求;
[0031]I】接收模块准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ;
[0032]2】发送模块有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块送数据传输使能信号SW_EN,启动交换数据传输;
[0033]3】启动交换数据传输的过程:
[0034]3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐;
[0035]3.2】发送模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效;
[0036]3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字;
[0037]3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN。
[0038]步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
[0039]本发明的优点是:
[0040]本发明交换帧控制信息与数据共用数据总线进行传输,有利于减少数据总线,控制字与交换数据一起传输,有利于进行分布式设计,适合大规模交换机芯片设计实现,控制简单,不需要额外的控制信号,采用控制字方式,利于控制字的扩展,可根据不同的交换机设计设计不同的交换控制字。

【专利附图】

【附图说明】
[0041]图1是一种基于交换控制字的交换机内部总线架构;
[0042]图2为本发明另一种基于交换控制字的交换机内部总线架构;
[0043]图3是接收交换时序图;
[0044]图4是发送交换时序图。

【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明做进一步详细描述,请参阅图1至图4,
[0046]如图1所示,一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,包括发送模块、接收模块和时钟电路,发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN、拒绝接收信号SW_ABT和传输时钟信号SW_CLK ;
[0047]发送模块:是交换数据的提供者,向接收模块通过交换总线发送数据传输请求信号SW_REQ,接收来自接收模块的数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号Sff.ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步;
[0048]接收模块:交换数据的接受者,接收来自发送模块的数据传输请求信号SW_REQ ;向发送模块发送数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据。
[0049]如图2所示,一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,包括发送模块、接收模块和时钟电路,发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN和传输时钟信号 SW_CLK ;
[0050]接收模块:准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ;接收来自发送模块的数据传输使能信号SW_EN ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据;
[0051]发送模块:接收来自接收模块的数据传输请求信号SW_REQ ;当有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块发送数据传输使能信号SW_EN ;通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步。
[0052]如图3所示,第一种交换机内部总线结构的工作方法,即发送模块主动向接收模块发起数据传输请求:包括以下步骤:
[0053]I】发送模块有交换数据需要传输时,向接收模块发送有效的数据传输请求信号Sff.REQ,同时发送模块在传输数据总线SW_DATA上发送交换数据的控制字;
[0054]2】接收模块发送数据传输使能信号SW_EN或拒绝接收信号SW_ABT ;
[0055]当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块,具体执行步骤3】
[0056]当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输,具体执行步骤4】;
[0057]3】启动交换数据传输的过程:
[0058]3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐;
[0059]3.2】向接收模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效;
[0060]3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字;
[0061]3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN ;
[0062]4】取消交换数据传输的过程:
[0063]4.1】发送模块接收到拒绝接收信号SW_ABT为高有效时,抛弃交换数据,取消本次交换数据传输;
[0064]4.2】接收模块取消数据传输使能信号SW_EN。
[0065]步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
[0066]如图4所示,第二种交换机内部总线结构的工作方法,即接收模块主动向发送模块发起数据传输请求;包括以下步骤:
[0067]I】接收模块准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ;
[0068]2】发送模块有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块送数据传输使能信号SW_EN,启动交换数据传输;
[0069]3】启动交换数据传输的过程:
[0070]3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐;
[0071]3.2】发送模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效;
[0072]3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字;
[0073]3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN。
[0074]步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
【权利要求】
1.一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,其特征在于,包括发送模块、接收模块和时钟电路,所述发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;所述时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;所述交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN、拒绝接收信号SW_ABT和传输时钟信号SW_CLK ; 所述发送模块:是交换数据的提供者,向接收模块通过交换总线发送数据传输请求信号SW_REQ,接收来自接收模块的数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号Sff.ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步; 所述接收模块:交换数据的接受者,接收来自发送模块的数据传输请求信号SW_REQ ;向发送模块发送数据传输使能信号SW_EN和拒绝接收信号SW_ABT ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据。
2.一种基于交换控制字的交换机内部总线结构,其特征在于,包括发送模块、接收模块和时钟电路,所述发送模块与接收模块通过交换总线相互通信;所述时钟电路向发送模块、接收模块提供时钟同步的传输时钟信号SW_CLK ;所述交换总线包括传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV、传输数据总线SW_DATA、传输请求信号SW_REQ、传输使能信号SW_EN和传输时钟信号SW_CLK ; 接收模块:准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ;接收来自发送模块的数据传输使能信号SW_EN ;接收来自发送模块的传输开始信号SW_SOF、传输前进信号Sff.ADV和传输数据总线SW_DATA传输的交换数据; 发送模块:接收来自接收模块的数据传输请求信号SW_REQ ;当有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块发送数据传输使能信号SW_EN ;通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块;上述信号均通过传输时钟信号SW_CLK进行时钟同步。
3.基于权利要求1所述的交换机内部总线结构工作方法,其特征在于,包括以下步骤: 一种是发送模块主动向接收模块发起数据传输请求: I】发送模块有交换数据需要传输时,向接收模块发送有效的数据传输请求信号sw_REQ,同时发送模块在传输数据总线SW_DATA上发送交换数据的控制字; 2】接收模块发送数据传输使能信号SW_EN或拒绝接收信号SW_ABT ; 当使能信号SW_EN有效,拒绝接收信号SW_ABT无效时,通过传输开始信号SW_SOF、传输前进信号SW_ADV和传输数据总线SW_DATA将交换数据传输给接收模块,具体执行步骤3】 当使能信号SW_EN无效,拒绝接收信号SW_ABT有效时,发送模块取消本次交换数据传输,具体执行步骤4】; 3】启动交换数据传输的过程: 3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐; 3.2】向接收模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效; 3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字; 3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN ; 4】取消交换数据传输的过程: 4.1】发送模块接收到拒绝接收信号SW_ABT为高有效时,抛弃交换数据,取消本次交换数据传输; 4.2】接收模块取消数据传输使能信号SW_EN。
4.根据权利要求3所述的交换机内部总线结构的工作方法,其特征在于:步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
5.基于权利要求2所述的交换机内部总线结构工作方法,其特征在于,包括以下步骤: 接收模块主动向发送模块发起数据传输请求; I】接收模块准备就绪时,向发送模块发送数据传输请求信号SW_REQ ; 2】发送模块有交换数据需要传输且数据传输请求信号SW_REQ有效时,向接收模块送数据传输使能信号SW_EN,启动交换数据传输; 3】启动交换数据传输的过程: 3.1】将交换数据按照传输数据总线SW_DATA宽度和在交换数据中的前后顺序编排成传输字交换序列;交换数据中的最后一个传输字不满一个传输数据总线SW_DATA宽度时,以零补齐; 3.2】发送模块传输传输字交换序列中的第一个传输字,传输开始信号SW_SOF和传输前进信号SW_ADV同时为高有效; 3.3】传输其他传输字,在传输过程中,传输前进信号SW_ADV为高有效,直到发送模块传输到最后一个传输字; 3.4】接收模块接收到最后一个传输字时,取消数据传输使能信号SW_EN。
6.根据权利要求5所述的交换机内部总线结构的工作方法,其特征在于:步骤3】还包括:当交换数据传输过程中,发送模块需要插入等待,使传输前进信号SW_ADV同时为无效暂停传输;待交换数据准备好时,继续传输。
【文档编号】H04L12/937GK104486264SQ201410753048
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】田泽, 张荣华, 安博锋, 吴晓成, 李治, 王泉 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所
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