专利名称：电气与电子工程师协会1394桥接串行总线网络中的有效超时消息管理的制作方法
技术领域：
本发明涉及高性能串行总线。更具体地说，本发明涉及IEEE(电气与电子工程师协会)1394桥接网络中的超时消息管理。
IEEE 1394是高性能串行总线，它可提供最通用的互连技术。IEEE1394高速串行总线支持100兆比特/秒、200兆比特/秒、或甚至400兆比特/秒的传输速率，这些传输速率可在双绞线上取得。IEEE 1394是串行总线并用于许多应用中，包括但不限于摄像机的视频流、汽车控制和数字音频信号如MIDI(音乐仪器数字接口)信号。
此外，IEEE 1394是低功耗数字接口国际标准，用于将计算、通信和娱乐集成到多媒体应用中。
IEEE 1394的一项重要特征是，它具有灵活的拓扑，支持菊花链和分支以便在整个特定网络中进行通信。
在IEEE 1394网络中，从节点的角度定义了串行总线体系结构。节点是可独立重置的、可识别可寻址实体。每个节点是具有唯一地址的逻辑实体，它包括识别ROM(只读存储器)和控制寄存器。这些控制寄存器是标准化集，可以彼此独立地复位。
IEEE 1394提供异步传输，它是传统的内存映射的负载和存储接口。在异步传输期间，数据请求发往特定地址，具有该地址的实体返回确认。
在IEEE 1394网络中，每条总线上有多达1023个逻辑总线和多达63个节点。如果异步分组发送端和接收端都在同一总线上，则可以根据IEEE草案标准1394-1995获得事务超时值。但是，如果发送端与接收端位于不同总线上，则发送端发送定址到连接接收端的总线的超时请求消息，以获取这两个总线之间远程事务的远程超时秒数、远程超时周期数、最大远程净荷和跳数的值。远程超时秒数、远程超时周期数、最大远程净荷和跳数的值统称为远程超时值。
根据IEEE 1394.1高性能串行总线桥修订1.00的草案标准，在从源总线到目的总线的路径上的每个桥将拦截超时请求消息，并如下更新每个字段超时请求消息将由其通向目的总线的路线上的桥转发。拦截超时请求消息的目的总线上的最终出端口还将根据IEEE1394-1995标准获得的其本地分离超时(SPLIT-TIMEOUT)值加到消息中的远程超时字段中，合成包含以上计算结果的超时响应消息并将其发往消息发送端。
根据IEEE 1394.1草案标准，当总线上有节点向目的总线发送超时请求消息时，即便第一源总线上的其他节点已经获得至目的总线的远程事务的远程事务超时值，每当发起至同一目的总线的超时请求消息时，从源总线到目的总线的路径上的每个桥端口也会转发并处理超时请求消息。
因此，源总线和目的总线之间路径上每个端口对由同一源总线上其他节点到同一目的总线的后续超时请求消息的处理是冗余的，浪费了带宽资源。
由于源总线上的另一节点已经获得目的总线的远程事务超时值，因此需要相同远程事务超时值的节点应该可以从先前已收到这些值的同一总线上的节点获得它们。再次进到路径上的同一桥端口的事务冗余通过允许不必要的事务时间而造成拥塞，因为发送超时请求消息的另一节点必须等待相应的响应。
因此，在本发明的第一方面中，一种有效超时消息管理方法包括(a)由端口实现注册表，所述注册表包含多个用于存储从端口局部总线至同一网络中特定目的总线的相应远程超时值的条目，其中注册表中第N个条目对应于总线标识符N；(b)如果超时响应消息定址到端口的局部总线，则由出端口在途中拦截发往特定寻址节点的超时响应消息，所述超时响应消息包含远程超时值；(c)将步骤(b)中拦截的超时响应消息中包含的远程超时值存储在步骤(a)中实现的注册表中的多个条目中的对应条目中；(d)将步骤(b)中拦截的超时响应消息转发给特定寻址节点；(e)如果从端口的局部总线至所述拦截超时请求消息定址到的目的总线的远程超时值先前已由步骤(c)存储在步骤(a)中所述的注册表中，则由该端口拦截来自最初请求端的超时请求消息；(f)由端口合成含从端口局部总线至目的总线的远程事务的远程超时值的对应的超时响应消息，其中来自步骤(e)的拦截超时请求通过如下步骤之一寻址(i)如果步骤(e)中识别的超时请求消息的所述最初请求端在所述端口的局部总线上，则从注册表中检索远程超时值；以及(ii)如果步骤(e)中识别的超时请求消息的所述最初请求端不在端口的局部总线上，则计算从注册表中检索的远程超时值，其中最大远程净荷值是如下这些信息项之一中的较小最大远程净荷值(1)步骤(b)中拦截的超时响应消息，和(2)对应的注册表条目；其中，分别将拦截的超时请求消息中的远程超时秒数、远程超时周期数和跳数的值加到目的总线的对应注册表条目中；以及(g)将步骤(f)中合成的超时响应消息发往步骤(e)中拦截的超时请求消息的所述最初请求端。
关于步骤(a)，在实施例中，注册表具有1023个条目，但如果本发明用于不同于1394的串行总线中或根据需要，此数可以有所不同。
关于步骤(e)，端口不会将拦截的超时请求消息转发到目的总线，这是不同于常规IEEE 1394标准的过程。
关于步骤(f)-(ii)，将拦截的超时请求消息中的远程超时秒数、远程超时周期数和跳数的值分别加到与目的总线标识符对应的那些注册表条目中。最大远程净荷值设为介于拦截的超时请求消息中的该值和与目的总线标识符对应的注册表条目中存储的该值之间的某个较小值。
(a)中所述的注册表可包括端口的随机存储器。
源总线和目的总线可以通过一个或多个总线桥连接在串行路径中。总线可以包括部分桥接网络，该网络可以是1394桥接网络。
图1显示了根据本发明通过一系列桥端口串行链接的源总线和目的总线的实例。
图2是(a)中所述的、实现于存储区133和143中的注册表的结构示意图。
图3是根据本发明，实现拦截超时响应消息并存储远程事务超时值的过程的流程图。
图4是根据本发明，说明拦截超时请求消息、合成并发送超时响应消息的过程的流程图。
图1显示了IEEE 1394串行总线网络的一个实例，包括第一或源总线100、第二总线110和第三或目的总线120；第一总线100和第二总线110通过桥130连接，第二总线110和第三总线120通过桥140连接。
桥130包括端口131和132，而桥140包括端口141和142。节点150在第一总线100上作为超时请求消息发送端，而节点160在第三总线120上作为超时请求消息寻址节点的目的端。适用本发明的网络配置不受此实例限制。
首先，在获取从源总线100至目的总线120的远程超时值时，节点150向节点160发送超时请求消息。此超时请求消息可以定址到端口142或目的总线120。
超时请求消息将根据IEEE 1394.1桥草案标准加以处理，并被转发到目的总线120上的最终出端口142。
一收到超时请求消息，最终出端口142就会根据P1394.1工作草案(其内容通过引用作为背景资料结合到本文中)计算远程超时值，并向目的总线100上的原超时请求消息发送端150发送含计算的远程超时信息的超时响应消息。
此外，总线110还具有节点155，显示此节点是为了如下说明。在本发明的一个方面中，当节点155朝总线120发送超时请求消息时，超时请求消息将被转发到端口142，而根据IEEE 1394草案标准计算远程超时值。
随后，端口142向总线110上的原超时请求消息请求端155发送含远程超时值的超时响应消息。因为该超时响应消息定址到端口141的局部总线，所以端口141拦截端口142发送的该消息并将该超时响应消息中的从总线110至总线120的远程事务的远程超时值存储在与目的总线120对应的注册表条目中。因此，当总线100上的节点150、151或端口131朝总线120发送超时请求消息时，根据本发明，端口141将拦截该超时请求消息并合成其超时响应消息，该超时响应消息含计算的远程超时值。
如果超时响应消息定址到局部总线100上，源总线100上的端口131将拦截该消息，并将该超时响应消息中找到的远程超时值存储在其内部注册表133(如图2详示)中与目的总线120的总线标识符对应的条目中。
如IEEE 1394.1桥草案标准中所解释的那样，第一入端口将超时响应消息转发给其局部总线上的原始请求端。
存储在注册表133中的从源总线100至目的总线120的远程超时值将一直是有效的，直到源总线100的源总线标识符或目的总线120的目的总线标识符变成无效或在P1394.1工作草案中提到的总线路由状态方面被清除为止。
因此，以上过程可用于拦截超时响应消息并将该消息中找到的远程超时值存入注册表中。下文接着解释拦截超时请求消息和提供合成超时响应消息的过程。
随后，当总线100上的端口131接收由同一源总线100上另一节点151(或可能的节点150)发起的超时请求消息，第一入端口131合成超时响应消息，此消息包含可从其内部注册表133中与目的总线120对应的条目中检索到的远程超时值，因为从源总线100至目的总线120的有效远程超时值已如上所述由入端口131存入注册表中。
随后，总线100上的第一入端口131向超时请求消息请求端151发送此合成超时响应消息，而不是将超时请求消息转发到目的总线120上。
因此，如果入端口131的注册表已将从其局部总线100至目的总线120的远程事务的期望远程超时值存入内部注册表133中，则源总线100上第一入端口131可以合成超时响应消息。
图2显示用于存储从事务的端口的局部总线至各特定总线的事务超时值的注册表的结构细节。虽然注册表可以由与可能的1023条总线对应的1023个条目组成，但表条目数不限于1023，而是可以有所不同。
每个表条目由至少四个字段组成远程超时秒数、远程超时周期数、最大远程净荷和跳数，这些字段与IEEE 1394.1桥草案标准定义的超时消息中的那些字段相同。并且从事务的端口的局部总线至特定目的总线的事务的每个超时值被存入特定目的总线的对应表条目的相同字段中。此注册表133可以由随机存储器或本专业中已知的任何其他类型的存储装置构成。
换言之，根据本要求权利的发明，如果端口是最终出端口，用于转发定址到该端口局部总线的、包含其局部总线和特定远程目的总线之间事务的远程超时值的超时响应消息，则除了按照前述步骤(b)和(c)拦截超时响应消息并将超时响应消息中的远程超时值存入与特定远程目的总线对应的内部注册表条目中以外，根据IEEE1394.1桥草案标准处理超时响应消息。
此外，在存储源总线100和目的总线120之间远程超时值之后，接着，在端口所连接的同一总线上的其他节点，例如节点151和/或可能同一节点150，包括同一总线100上的桥端口131需要从局部总线100至目的总线120的远程超时值时，利用本发明方法，合成包含从以前存入第一入端口131的注册表133中的超时值中检索出的远程超时值的超时响应消息。合成超时响应消息以及直接应答超时请求消息发送端显著减轻了总线100和总线120之间的拥塞，并且因为第二请求节点151节点以比根据IEEE 1394.1桥草案标准的常规方法快得多的速度直接从第一入端口131接收从局部总线到目的总线120的远程超时值而加快了远程超时值的获取。
图1所示的网络配置示意图用于说明而非限制，本专业的普通技术人员清楚，网络配置并不限于此，因为可以串联任意数量的总线。当把本发明应用于1394配置时，应理解，只要根据IEEE 1394标准允许，则可以改变网络配置。例如，源总线和/或目的总线可以连接到更多桥端口和/或在源总线和目的总线之间可以有更多中间总线。
本要求权利的发明还可应用于如下情况中中间总线110上的端口141已按照步骤(b)和(c)将从中间总线110至目的总线120的远程超时值存入与目的总线120对应的内部注册表条目143中。合成消息可包含拦截的消息和对应的注册表条目中的较小的最大远程净荷值。
例如，作为源总线的总线110上的节点155可以针对此事务向目的总线120发送超时请求消息。根据本要求权利的发明，源总线110上的端口141拦截目的总线上端口142发送的对应的超时响应消息，并将从源总线110至目的总线120的远程超时值存入与目的总线120的总线标识符对应的内部注册表条目143中。
如后面对图4中步骤425(ii)所作的说明，当总线110上的端口141接收到源总线100上节点发出的请求从源总线100至目的总线120的远程事务超时值的超时请求消息时，中间总线110上的端口141将拦截该超时请求消息并合成响应。
此处理显著缩短了源总线100上节点的超时请求的周转时间，因为中间总线上端口141检索出存储的超时值并计算总的超时值比在源总线100和目的总线120的节点之间交换超时请求和超时响应快得多。
此方法还释放了串行总线资源，以用于为其他节点服务并减少总的网络事务时间。
图3给出了根据本发明，拦截超时响应消息并将其远程超时值存入内部注册表方面的本方法步骤的概要。
在步骤310中，拦截定址到端口的局部总线的超时响应消息。
在步骤320中，将步骤3 10中拦截的超时响应消息中的远程超时值存入与目的总线标识符对应的注册表中。
在步骤330中，将拦截的超时响应消息转发给原寻址节点。
因此，步骤310-330允许保存远程超时值以供在后续请求中进行检索，从而提高了串行总线协议的效率。
图4对拦截超时请求和合成含远程超时值的相应超时响应消息的过程作了说明。
在步骤410中，超时请求消息的从端口局部总线至超时请求消息定址到的目的总线的远程事务超时值之前已存入端口的注册表中，如果收到这样的超时请求消息，接着将执行步骤415，否则将执行步骤410。
在步骤415中，接收的超时请求消息被端口拦截。随后执行步骤420。
在步骤420中，判断拦截的超时请求消息的源总线标识符是否等于端口的局部总线标识符。如果步骤420的回答肯定，则接着执行步骤425(i)。否则，如果步骤420的回答否定，则接着执行步骤425(ii)。这两个步骤涵盖了请求端可以是来自局部总线的节点或者请求端可以是来自远程源总线的节点的情形。
在步骤425(i)中，用从与目的总线对应的注册表条目中检索出的从端口的源总线至目的总线的远程超时值合成对应的超时响应消息。
或者，在执行步骤425(ii)时合成对应的超时响应消息，其中的超时值是通过如下过程计算得到的将拦截的超时请求消息中的远程超时秒数、远程超时周期数和跳数的值分别加到与目的总线标识符对应的注册表条目中的那些值中。最大远程净荷值设为介于拦截的超时请求消息中的该值和与目的总线标识符对应的注册表条目中存储的该值之间的某个较小值。
在步骤430中，将合成的超时响应消息发往按拦截的超时请求消息中的源标识符识别的原请求端。
以上给出的解释和示意图用于说明而非限制，本专业的普通技术人员应理解，可以作许多在所附权利要求书范围之内和符合本发明精神的小改动。
权利要求
1.一种用于减少源总线和目的总线的节点之间获取远程事务的超时值所需事务时间的方法，所述方法包括(a)由端口(131)实现注册表(133)，所述注册表(133)包含多个用于存储从端口局部总线(100)至同一网络中特定目的总线(120)的相应远程超时值的条目，其中，所述注册表的第N项对应于总线标识符N；(b)如果超时响应消息定址到所述端口的局部总线，则由出端口(131)拦截发往特定寻址节点(150)的超时响应消息，所述超时响应消息包含远程超时值；(c)将步骤(b)中拦截的所述超时响应消息中包含的远程超时值存储在步骤(a)中实现的所述注册表(133)中的所述多个条目中的对应条目中；(d)将步骤(b)中拦截的所述超时响应消息转发给所述特定寻址节点(150)；(e)如果从所述端口的局部总线至所述拦截的超时请求消息定址到的所述目的总线的所述远程超时值先前已由步骤(c)存储在步骤(a)中所述的注册表中，则由端口(131)拦截来自最初请求端(151)的超时请求消息；(f)由所述端口(131)合成含从所述端口的局部总线至所述目的总线的远程事务的所述远程超时值的对应的超时响应消息，其中来自步骤(e)的所述拦截超时请求通过如下步骤之一寻址(i)如果步骤(e)中识别的所述超时请求消息的所述最初请求端在所述端口的局部总线上，则从所述注册表(133)中检索所述远程超时值；以及(ii)如果步骤(e)中识别的所述超时请求消息的所述最初请求端不在所述端口的局部总线上，则计算从所述注册表(133)中检索的所述远程超时值，其中最大远程净荷值是如下两个信息项之一中的较小最大远程净荷值(1)步骤(e)中的所述拦截超时请求消息，和(2)所述对应注册表条目；其中，分别将所述拦截超时请求消息中的远程超时秒数、远程超时周期数和跳数的值加到所述对应注册表条目中；以及(g)将步骤(f)中合成的所述超时响应消息发往步骤(e)中拦截的所述超时请求消息的所述最初请求端(151)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述的注册表(133)的存储区域包括随机存储器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述源总线和目的总线包括通过总线桥(130)连接的串行总线。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，至少一个中间总线(110)连接在所述源总线和所述目的总线之间的串行路径中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述的所述源总线(100)和所述目的总线(120)通过桥接网络连接。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述桥接网络包括电气和电子工程师协会1394桥接网络。
7.一种减少获取源总线和目的总线的节点之间的远程事务的总超时值的事务时间的方法，所述方法包括如下步骤(a)在串行路径中提供源总线(100)和目的总线(120)，所述串行路径具有通过桥(130，140)连接在所述源总线和所述目的总线之间的中间总线；(b)由所述中间总线(110)的端口拦截由所述目的总线(120)的出端口(142)发往所述源总线(100)上特定超时请求节点(150)的超时响应消息；(c)将步骤(b)中拦截的所述超时响应消息中包含的第一远程超时值存储在所述中间总线的所述端口(141)的存储区域(143)中，并将步骤(b)中拦截的所述超时响应消息转发给所述源总线(100)上的所述特定超时请求节点(150)；(d)由所述中间总线(110)的所述端口拦截由所述源总线的所述节点的后继请求节点(151)至所述目的总线(120)的所述节点的节点(160)的后续超时请求消息；(e)所述中间总线的所述端口(141)通过将步骤(c)中存储的第一超时值加到所述源总线(100)和所述中间总线(110)之间的除最大远程净荷值以外的第二远程超时值中，计算从所述源总线至所述目的总线的远程超时值；(f)由所述中间总线的所述端口(141)合成超时响应消息，所述合成超时响应消息包括步骤(e)中计算的所述总超时值；以及(g)将所述合成的超时响应消息转发到步骤(d)中所述源总线的所述后继请求节点(151)，所述后继请求节点(151)发起所述超时请求消息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述最大远程净荷值是所述拦截消息中最大远程净荷值和与所述目的总线对应的注册表条目中最大远程净荷值中的最小者。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述源总线、中间总线和目的总线通过桥接网络连接。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(c)中所述的存储区域(143)是所述中间总线上端口的随机存储器。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括将所述超时响应消息的超时值存储在所述源总线的存储区域中。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述存储区域是入端口的随机存储器。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述源总线和所述目的总线包括电气和电子工程师协会1394桥接网络。
14.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述源总线、所述中间总线和所述目的总线包括电气和电子工程师协会1394桥接网络。
15.一种具有响应时间减少的超时管理系统的串行总线桥接网络，包括具有含注册表(133)的第一端口的源总线(100)；具有桥(140)的至少一条中间总线(110)，所述桥(140)包括含注册表(143)的第二端口(141)；具有出端口(142)的目的总线(120)；多个总线桥(130，140)，用于串联所述源总线(100)、所述至少一个中间总线(110)和所述目的总线(120)；所述源总线(100)的所述第一端口(131)包括用于从相连节点接收超时请求的装置；所述目的总线(120)的所述出端口(142)包括用于接收超时请求消息和发送其中包含超时值的超时响应消息的装置；拦截和存储装置，用于供所述中间总线(110)的所述第二端口(141)拦截所述目的总线(120)的所述出端口(142)发送的所述超时响应消息以及将来自所述目的总线的所述出端口的所述超时响应消息的超时值存入所述中间总线的所述第二端口(141)的所述注册表中；用于拦截和合成的装置，其中，所述中间总线(110)的所述第二端口(141)拦截来自所述源总线(100)上节点的超时请求，并在所述超时请求中的目的总线标识符匹配具有保存在所述中间总线(110)的所述第二端口(141)的所述注册表(133)中的超时值的所述目的总线标识符时，所述第二端口(141)合成含总超时值的超时响应消息，所述总超时值除最大远程净荷值取所述拦截的超时请求消息与对应表条目中的较小最大远程净荷值以外，是通过将所述目的总线(120)和所述中间总线(110)之间的超时值与所述源总线(100)和所述中间总线(110)之间的超时值相加得到的；用于向所述源总线上的所述请求节点发送具有所述总超时值的所述合成超时响应消息的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，用于存储的所述装置包括随机存储器(133，134，143，144)。
全文摘要
一种串行总线桥接网络中的超时消息管理方法和系统包括(a)由端口实现包含多个用于存储从端口局部总线至同一网络中特定目的总线的相应远程超时值的条目的注册表，(b)拦截定址到端口局部总线的超时响应消息，(c)存储步骤(b)中拦截的超时响应消息中所包含的异步事务的远程超时值，(d)将步骤(b)中拦截的超时响应消息转发给原寻址节点；(e)由端口拦截超时请求消息，(f)通过检索或计算操作其中之一合成超时值，(g)向超时请求发送端发送超时值。源总线和目的总线之间可以连有中间总线，并且中间总线还可以拦截并存储超时值以免每次需要超时值时实际联络目的端。一种设备包括用于拦截、检索和合成响应消息的硬件。
文档编号G06F13/40GK1608253SQ02825911
公开日2005年4月20日 申请日期2002年12月9日 优先权日2001年12月27日
发明者K·托古基, T·萨托 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司