專利名稱：網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和部件及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如用于把各種類型和能力的信息處理系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)鏈接在一起的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和這樣設(shè)備的各個(gè)部件。具體地說，本發(fā)明涉及可擴(kuò)展交換設(shè)備和用于組裝這樣設(shè)備的部件。本發(fā)明涉及改進(jìn)了的多功能接口設(shè)備和此設(shè)備與其它單元的組合，以提供一種介質(zhì)速度網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。本發(fā)明還涉及提高了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的數(shù)據(jù)流處理能力的、操作這樣設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
下面的描述以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和如用在這種通信網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)和路由器的知識(shí)為前提。具體地說，該描述以熟悉把網(wǎng)絡(luò)操作分成若干層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)模型為前提?；贗SO模型的典型結(jié)構(gòu)從作為讓信號(hào)通過的物理路徑或介質(zhì)的第1層(有時(shí)也標(biāo)成“L1”)開始，向上延伸到第2、3、4等層，直到第7層，所述的最后一層是在與網(wǎng)絡(luò)鏈接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行程序的應(yīng)用層。在本文件中，L1、L2等提法的意思是指網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)層。本公開還以在這樣的網(wǎng)絡(luò)通信中被稱為數(shù)據(jù)包和幀的比特串的基本理解為前提。
在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)世界中，帶寬是關(guān)鍵性資源。受因特網(wǎng)和其它新興應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的增加正過度使用著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的容量。為了跟上步伐，各個(gè)機(jī)構(gòu)正在尋找著更好的技術(shù)和方法，以支持和管理業(yè)務(wù)的增加和語音與數(shù)據(jù)的合并。
當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的顯著增加可以歸因于因特網(wǎng)的普及、遠(yuǎn)程訪問信息的需要的不斷增加、和各種新興應(yīng)用。因特網(wǎng)本身，隨著它在電子商務(wù)方面的爆炸性擴(kuò)張，已經(jīng)使網(wǎng)絡(luò)主干線有時(shí)支持不住了。此外，增加的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量首次超過語音業(yè)務(wù)量也是唯一最重要的原因。對(duì)包括電子郵件、數(shù)據(jù)庫訪問和文件傳輸在內(nèi)的各種遠(yuǎn)程訪問應(yīng)用的需要的不斷增加進(jìn)一步使網(wǎng)絡(luò)不堪重負(fù)。
語音與數(shù)據(jù)的合并在決定未來的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中將起重大作用。當(dāng)前，數(shù)據(jù)在因特網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)上的傳輸是免費(fèi)的。因?yàn)檎Z音通信自然而然地沿著成本最低的路徑走，所以語音將不可避免地與數(shù)據(jù)合并。在這個(gè)日新月異的市場(chǎng)中，像Voice over IP(VoIP-在IP網(wǎng)上傳輸語音)、Voice over ATM(VoATM-在ATM網(wǎng)上傳輸語音)和Voice over Frame Relay(VoFR-在幀中繼網(wǎng)上傳輸語音)那樣的技術(shù)是劃算的可選方案。但是，為了使過渡到這些技術(shù)成為可能，企業(yè)必須保證語音的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，和確定如何對(duì)數(shù)據(jù)線上的語音傳輸收費(fèi)。1996年的電信違規(guī)條例(Telecommunications Deregulation Act)使這種環(huán)境更加復(fù)雜。這種立法將加強(qiáng)選擇的語音協(xié)議ATM與選擇的數(shù)據(jù)協(xié)議IP之間的共生關(guān)系。
隨著新產(chǎn)品和新功能進(jìn)入市場(chǎng)，各個(gè)機(jī)構(gòu)重點(diǎn)關(guān)注的還有整合傳統(tǒng)系統(tǒng)。為了保護(hù)他們?cè)诂F(xiàn)有設(shè)備和軟件方面的投資，各個(gè)機(jī)構(gòu)需要在不中斷他們當(dāng)前運(yùn)行的前提下，使他們過渡到新技術(shù)的解決方案。
消除網(wǎng)絡(luò)瓶頸一直是服務(wù)提供商的首要問題。路由器往往是這些瓶頸的根源。但是，一般來說，網(wǎng)絡(luò)擁塞往往被誤診為帶寬問題，并且通過尋找更大的帶寬的解決方案來尋求解決。今天，制造商們逐步認(rèn)識(shí)到這種做法的難度。他們正逐步轉(zhuǎn)向更有效地管理帶寬資源和提供通常只有在路由器和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器中才找得到的、具有線速度的高級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)。這些服務(wù)包括負(fù)載平衡、QoS、網(wǎng)關(guān)、防火墻、安全性和萬維網(wǎng)高速緩存。
對(duì)于遠(yuǎn)程訪問應(yīng)用來說，性能、按需帶寬、安全性和認(rèn)證排在最高優(yōu)先級(jí)上。對(duì)集成QoS和CoS的需要、集成語音管理和更加成熟的安全性解決方案也將決定未來遠(yuǎn)程訪問網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的設(shè)計(jì)。并且，遠(yuǎn)程訪問將不得不容納數(shù)量不斷增加的物理介質(zhì)，譬如，ISDN、T1、E1、OC-3至0C-48、電纜和xDSL調(diào)制解調(diào)器。
行業(yè)咨詢?nèi)藛T已經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)處理器(在這里也稱為“NP”)定義為能夠執(zhí)行一種或多種如下功能的可編程通信集成電路數(shù)據(jù)包分類--根據(jù)譬如地址或協(xié)議的已知特性來識(shí)別數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包修改--把數(shù)據(jù)包修改成遵從IP、ATM、或其它協(xié)議(例如，對(duì)于IP，更新首標(biāo)中的time-to-live(存活期)字段隊(duì)列/政策管理--反映用于特定應(yīng)用的數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包入列、出列和調(diào)度的設(shè)計(jì)策略數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)--數(shù)據(jù)在交換結(jié)構(gòu)(switch fabric)上的發(fā)送和接收和把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)或路由到適當(dāng)?shù)牡刂繁M管這種定義是早期NP的基本特征的精確描述，但是NP的所有潛在能力和優(yōu)點(diǎn)還有待實(shí)現(xiàn)。通過讓以前由軟件管理的聯(lián)網(wǎng)任務(wù)由硬件來執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)處理器在廣闊的應(yīng)用范圍內(nèi)能夠提高帶寬和解決延遲的問題。另外，通過如并行分布式處理和流水線處理設(shè)計(jì)之類的結(jié)構(gòu)，NP能夠使速度得到提高。這些能力能夠使搜索引擎變得有效，使吞吐量得以提高，和使復(fù)雜的任務(wù)得到迅速執(zhí)行。
人們期待著，網(wǎng)絡(luò)處理器對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來說，就像CPU(中央處理單元)對(duì)于PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))那樣，將成為基本的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件。NP提供的典型能力有實(shí)時(shí)處理、安全性、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)、交換結(jié)構(gòu)、和IP數(shù)據(jù)包處理和學(xué)習(xí)能力。NP面向第二至第五的ISO層，并且被設(shè)計(jì)成優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)特有任務(wù)。
這種處理器模型NP合并了多個(gè)通用處理器和專用邏輯單元。供貨商正轉(zhuǎn)向這種設(shè)計(jì)，以提供能夠以適時(shí)和劃算的方式適應(yīng)變化的可擴(kuò)展、靈活的解決方案。處理器模型NP允許更低級(jí)集成度下的分布式處理，提供更高的吞吐量、靈活性和控制。無需新的ASIC(專用集成電路)設(shè)計(jì)，可編程性就能夠使到新協(xié)議和技術(shù)的過渡變得容易。借助于這樣的處理器模型NP，NEV從降低了的不可償還工程成本和縮短了的進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間中受益。
發(fā)明公開本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種供數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)使用的可擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)，這種可擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)在提高正在傳輸數(shù)據(jù)的處理速度的同時(shí)，能夠使支持能力與一系列潛在需求相適應(yīng)。這個(gè)目的通過提供消除比迄今為止的情況牽涉到更大量數(shù)據(jù)處理的處理單元的工作負(fù)荷的各個(gè)部件和這些部件的組裝件來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括多個(gè)子部件的接口器件或網(wǎng)絡(luò)處理器(這兩個(gè)術(shù)語可互換著使用)，這些子部件集成在單個(gè)基底上，共同起作用，以提供包括第2層、第3層、第4層和第5層的幀的介質(zhì)速率交換。該接口器件可以用作為工作組交換機(jī)提供第一級(jí)能力的獨(dú)立解決方案、為工作組交換機(jī)提供更高級(jí)能力的互連解決方案、或通過與交換結(jié)構(gòu)器件協(xié)作，能力得到進(jìn)一步提高的升級(jí)解決方案。
附圖簡(jiǎn)述上面已經(jīng)說明了本發(fā)明的一些目的，當(dāng)結(jié)合附圖繼續(xù)進(jìn)行說明時(shí)，其它目的也將顯現(xiàn)，其中

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的接口器件的方塊圖；圖1A顯示了MAC(介質(zhì)訪問控制)的方塊圖；圖2A至2D顯示了在不同系統(tǒng)配置中與其它部件互連的接口器件；圖3顯示了封裝導(dǎo)向幀的流向和處理；圖4顯示了內(nèi)部導(dǎo)向幀的流向和處理；圖5顯示了導(dǎo)向信元(cell)的一般性格式；圖6顯示了幀控制信息的格式；圖7顯示了相關(guān)子的格式；圖8顯示了命令控制信息格式；圖9顯示了尋址信息格式；圖10顯示了結(jié)構(gòu)尋址的一般形式；圖11顯示了尋址和島式(Island)編碼的圖表；圖12A顯示了嵌入式處理器組件的方塊圖；圖12B顯示了嵌入式處理器的示意圖；圖12C顯示了GxH處理器的結(jié)構(gòu)；圖13顯示了存儲(chǔ)器組件的方塊圖；圖14顯示了固定匹配(FM)搜索算法的流程圖；圖15顯示了舉例說明不使用直接表和使用直接表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的流向；圖16顯示了諸如Prizma之類的交換系統(tǒng)的方塊圖；圖17顯示了CP的方塊圖；和圖18顯示了EDS-UP、EDS DOWN和EPC中的單芯片網(wǎng)絡(luò)處理器突出功能的方塊圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式雖然從現(xiàn)在開始，通過參照顯示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明作更全面描述，但是，在下列描述的開頭就應(yīng)該明白，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)這里所述的發(fā)明加以修改，而仍然可以取得本發(fā)明的良好結(jié)果。因此，下列的描述應(yīng)該理解為概括性的、以向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員講授為目的的技術(shù)公開，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
這里公開的設(shè)備是可擴(kuò)展(scalable)的，并且能夠互連臺(tái)式或工作組交換機(jī)，把這樣的交換機(jī)聚集成網(wǎng)絡(luò)主干線，和提供主干線交換服務(wù)。該設(shè)備在硬件方面可以支持第2層、第3層、和第4層以上的轉(zhuǎn)發(fā)。設(shè)備的某些形式是為臺(tái)式或工作組交換機(jī)而設(shè)計(jì)的，而其它形式則面向核心主干線交換機(jī)。
用于該設(shè)備的結(jié)構(gòu)是基于接口器件或網(wǎng)絡(luò)處理器硬件子系統(tǒng)和在控制點(diǎn)上運(yùn)行的軟件庫的，在本文件的其它地方將對(duì)它們作更全面描述。接口器件或網(wǎng)絡(luò)處理器子系統(tǒng)是為分析和翻譯L2、L3和L4+協(xié)議頭部而設(shè)計(jì)的高性能幀轉(zhuǎn)發(fā)引擎。這使各種協(xié)議可以利用硬件以更大速度得到交換。接口器件或網(wǎng)絡(luò)處理器子系統(tǒng)提供了通過該設(shè)備(box)的快速路徑，而軟件庫和控制點(diǎn)處理器則提供了維護(hù)快速路徑所需的管理和路由發(fā)現(xiàn)功能。控制點(diǎn)處理器和在上面運(yùn)行的軟件庫一起定義系統(tǒng)的控制點(diǎn)(CP)。CP是運(yùn)行諸如Transparent Bridging(透明橋接)和OSPF(開放最短路徑優(yōu)先)之類的實(shí)際橋接和路由協(xié)議的地方。也可以稱它為系統(tǒng)的慢速路徑。
雖然這里公開的設(shè)備在硬件方面支持多層轉(zhuǎn)發(fā)，但它也可以起到只對(duì)L2的交換機(jī)的作用，那是它以所公開的最簡(jiǎn)單形式進(jìn)行操作的默認(rèn)模式。每個(gè)端口都將被放入允許任何器件與任何其它器件通信的單個(gè)域中。設(shè)備在L2上是可配置的，使系統(tǒng)管理員能夠配置如下的特征把端口數(shù)據(jù)分組到分別的域或干線中，配置虛擬LAN(局域網(wǎng))(VLAN)網(wǎng)段，或進(jìn)行過濾以控制廣播和組播業(yè)務(wù)。
這種可擴(kuò)展設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)。第一，它使系統(tǒng)管理員能夠利用與用于L2相同的硬件和以相同的速度配置IP和IPX業(yè)務(wù)的L3轉(zhuǎn)發(fā)和路由。第二，它消除了利用外部路由器互連校園建筑物的必要性，而同時(shí)提高了性能。第三，它把建筑物的L2/L3服務(wù)的管理簡(jiǎn)化或組合成單個(gè)控制點(diǎn)。最后，它提供了帶有L4+如下功能的增值特征使系統(tǒng)管理員能夠分配不同的業(yè)務(wù)類別，以支持負(fù)有關(guān)鍵性使命的應(yīng)用和用于服務(wù)器之間的負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度器。
利用接口器件或網(wǎng)絡(luò)處理器、控制點(diǎn)(CP)、和可選交換結(jié)構(gòu)器件作為它的基本構(gòu)件塊，該設(shè)備被設(shè)計(jì)成模塊化單元。接口器件最好提供L2/L3/L4+快速路徑轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，而CP則提供維護(hù)快速路徑所需的管理和路由發(fā)現(xiàn)功能?？蛇x交換結(jié)構(gòu)器件用在多于兩個(gè)的接口器件子系統(tǒng)綁在一起的時(shí)候?？蛇x交換結(jié)構(gòu)器件可以是1991年4月16日發(fā)布的、名稱為“用于電路和數(shù)據(jù)包交換業(yè)務(wù)的高速模塊化交換設(shè)備(High Speed Modular SwitchingApparatus for Circuit and Packet Switched Traffic)”的美國專利第5,008,878號(hào)所公開的那樣。
該設(shè)備可以是利用印刷電路板單元組裝的，這里，印刷電路板單元也被稱為“片狀件(blade)”。印刷電路板單元含有安裝在上面的電路單元，并且被接納在配備在設(shè)備機(jī)箱中的連接器中。類似的器件也被稱為“可選卡”。如配備了適當(dāng)?shù)倪B接器和底板電引線，設(shè)備就認(rèn)為片狀件在可變的機(jī)殼或機(jī)箱之間是可以互換的。安裝在所有片狀件上的基本部件是載波(carrier)子系統(tǒng)。從載波子系統(tǒng)開始，可以生產(chǎn)三種類型的片狀件。第一種類型是只有CP的片狀件，它由載波子系統(tǒng)和CP子系統(tǒng)組成。只有CP的片狀件的基本用途是用于主要關(guān)心冗余度的產(chǎn)品。第二種類型是CP+介質(zhì)片狀件，它由載波子系統(tǒng)、CP子系統(tǒng)、和1到3個(gè)介質(zhì)子系統(tǒng)組成。CP+介質(zhì)片狀件的基本用途是用于認(rèn)為端口密度比冗余度更重要的產(chǎn)品。第三種類型是介質(zhì)片狀件，它由載波子系統(tǒng)和1到4個(gè)介質(zhì)子系統(tǒng)組成。介質(zhì)片狀件可以用在任何機(jī)殼中，和所使用的介質(zhì)子系統(tǒng)的類型是可配置的。
片狀件管理將牽涉到故障檢測(cè)、電源管理、新器件檢測(cè)、初始化和配置。這種管理將利用各種寄存器、I/O信號(hào)、和用于在CP和載波子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信的導(dǎo)向信元接口來完成。但是，與機(jī)殼不同，在所有片狀件上務(wù)必存在著可編程器件和存儲(chǔ)器?？删幊痰某潭热Q于片狀件的類型。當(dāng)CP子系統(tǒng)存在于片狀件之上時(shí)，CP和載波子系統(tǒng)兩者都是可編程的。介質(zhì)子系統(tǒng)也是可編程的，但只能間接通過載波子系統(tǒng)。
在功能更強(qiáng)大的產(chǎn)品中，還存在著包含交換結(jié)構(gòu)器件子系統(tǒng)的交換機(jī)片狀件。這種片狀件的管理將牽涉到故障檢測(cè)，電源管理、新器件檢測(cè)、和初始化。這種管理將利用各種寄存器和將被映射成CP子系統(tǒng)的I/O信號(hào)來完成。
在其最簡(jiǎn)單的形式中，由本發(fā)明設(shè)想的交換設(shè)備含有控制點(diǎn)處理器；和與控制點(diǎn)處理器可操作地連接著的接口器件。正如這里所公開的，接口器件(也稱為網(wǎng)絡(luò)處理器)最好是含有如下部件的單一超大規(guī)模集成(VLSI)電路器件或芯片半導(dǎo)體基底；在基底上形成的數(shù)個(gè)接口處理器；在所述基底上形成的內(nèi)部指令存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)接口處理器可訪問的指令；在所述基底上形成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)經(jīng)過所述器件可由所述接口處理器訪問的數(shù)據(jù)；和多個(gè)輸入/輸出端口。在這里，接口處理器有時(shí)也被稱為皮處理器(picoprocessor)或處理單元。配備的端口包括將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連接的至少一個(gè)端口，和在接口處理器的引導(dǎo)下與外部網(wǎng)絡(luò)交換經(jīng)過接口器件的數(shù)據(jù)的至少兩個(gè)其它端口。在引導(dǎo)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)交換輸入/輸出端口之間的交換和數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的流動(dòng)的過程中，控制點(diǎn)通過把要由接口處理器執(zhí)行的指令裝載到指令存儲(chǔ)器中，與接口器件協(xié)作。
可以認(rèn)為，除了被合并到其中的交換機(jī)組件之外，這里所公開的網(wǎng)絡(luò)處理器是具有創(chuàng)造性的。并且認(rèn)為，在這里所述的單元的范圍之內(nèi)，本網(wǎng)絡(luò)處理器還具有在這里未全部討論的其它的發(fā)明。
圖1顯示了接口器件芯片的方塊圖，該接口器件芯片包括基底10和集成在基底上的多個(gè)子部件。這些子部件被安排成上側(cè)配置和下側(cè)配置。正如這里所使用，“上側(cè)”指的是從網(wǎng)絡(luò)入站(inbound)到這里公開的設(shè)備的數(shù)據(jù)流，而“下側(cè)”指的是從設(shè)備出站(outbound)到設(shè)備所服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流遵從各自的配置。因此，存在著上例數(shù)據(jù)流和下側(cè)數(shù)據(jù)流。上側(cè)中的子部件包括Enqueue-Dequeue-Scheduling(入列-出列-調(diào)度)UP(EDS-UP)邏輯單元16、數(shù)個(gè)多路復(fù)用MAC-UP(PPM-UP)14、Switch Data Mover(交換機(jī)數(shù)據(jù)移動(dòng)器)-UP(SDM-UP)18、System Interface(系統(tǒng)接口)(SIF)20、Data Align Serial Link A(數(shù)據(jù)校準(zhǔn)串行鏈路A)(DASLA)22、和DataAlign Serial Link B(數(shù)據(jù)校準(zhǔn)串行鏈路B)(DASLB)24。1999年6月11日提出的、名稱為“用于數(shù)據(jù)通信的高速并行/串行鏈路(High SpeedParallel/Serial Link for Data Communication)”的同時(shí)待審美國專利申請(qǐng)第09/330,968號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)串行鏈路作了更全面描述。雖然這里公開的本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選形式使用了DASL鏈路，但是，本發(fā)明認(rèn)為，也可以應(yīng)用其它形式的鏈路來取得相對(duì)高的數(shù)據(jù)流速率，尤其是在把數(shù)據(jù)流限制在VLSI結(jié)構(gòu)之內(nèi)的地方。
下側(cè)中的子部件包括DASL-A 26、DASL-B 28、SIF 30、SDM-DN 32、EDS-DN34和PPM-DN 36。芯片還包括數(shù)個(gè)內(nèi)部S-RAM、業(yè)務(wù)Mgt調(diào)度器40和嵌入式處理器組(EPC)12。接口器件38通過各自的DMU總線與PMM 14和36耦合。接口38可以是任何適用的L1電路，譬如，以太網(wǎng)物理層(ENET PHY)、ATM成幀器等。接口的類型部分地由芯片與之相連接的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)規(guī)定。數(shù)個(gè)外部D-RAM和S-RAM可供芯片使用。
雖然這里具體公開了相關(guān)交換和路由器件外部的一般數(shù)據(jù)流經(jīng)過如安裝在建筑物中的電線和電纜之類的導(dǎo)線的網(wǎng)絡(luò)，但是本發(fā)明認(rèn)為，這里公開的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及其部件也可以用在無線環(huán)境中。舉例來說，也許，利用已知的硅鍺技術(shù)，介質(zhì)訪問控制(MAC)單元可以由適當(dāng)?shù)纳漕l單元來取代，其結(jié)果是會(huì)擁有把這里所述的單元直接與無線網(wǎng)絡(luò)相鏈接的能力。在適當(dāng)?shù)貞?yīng)用這種技術(shù)的地方，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以把射頻單元集成到這里公開的VLSI結(jié)構(gòu)中?；蛘撸梢园焉漕l單元，或否則的話，把紅外響應(yīng)器件之類的無線響應(yīng)器件與這里所公開的其它單元一起安裝在片狀件上，以實(shí)現(xiàn)可與無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一起使用的交換設(shè)備。
在接口器件中，箭頭顯示了數(shù)據(jù)的一般流向。從以太網(wǎng)MAC接收的幀由EDS-UP放置在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的緩沖器中。這些幀被識(shí)別成正常數(shù)據(jù)幀或系統(tǒng)控制導(dǎo)向幀，并且入列到EPC(圖1)中。EPC包含N個(gè)能夠并行地對(duì)多達(dá)N個(gè)幀進(jìn)行處理的協(xié)議處理器(N＞1)。在十個(gè)協(xié)議處理器的實(shí)施例(圖12B)中，十個(gè)協(xié)議處理器中的兩個(gè)是專用的；一個(gè)用于處理導(dǎo)向幀(通用中央管理器或GCH)，另一個(gè)用于在控制存儲(chǔ)器中建立查找數(shù)據(jù)(通用樹管理器或GTH)。如圖12A所示，EPC還包含把新幀與空閑處理器相匹配的調(diào)度器；維護(hù)幀序列的完成單元；所有十個(gè)處理器共享的公共指令存儲(chǔ)器；確定幀類別的分類器輔助硬件和幫助確定幀的開始指令地址的協(xié)處理器；控制幀緩沖器的讀和寫操作的入口和出口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口；允許十個(gè)處理器共享控制存儲(chǔ)器的控制存儲(chǔ)器判優(yōu)器；萬維網(wǎng)控制、判優(yōu)器和允許調(diào)試程序訪問內(nèi)部接口器件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口，以及其它硬件構(gòu)造。
當(dāng)調(diào)度器適用時(shí)，它把導(dǎo)向幀發(fā)送到GCH處理器。執(zhí)行在導(dǎo)向幀中編碼的操作，譬如，寄存器寫、計(jì)數(shù)器讀、以太網(wǎng)MAC配置改變等。把查找表的變更，譬如，加入MAC或IP條目，傳遞給查找數(shù)據(jù)處理器，供控制存儲(chǔ)器操作，譬如，存儲(chǔ)器讀和寫之用。一些命令，譬如，MIB計(jì)數(shù)器讀，要求建立響應(yīng)幀，并且將其轉(zhuǎn)發(fā)給適當(dāng)接口器件上的適當(dāng)端口。在某些情況中，為接口器件的出口側(cè)編碼導(dǎo)向幀。把這些幀轉(zhuǎn)發(fā)給正被查詢的接口器件的出口側(cè)，該接口器件然后執(zhí)行編碼操作和建立任何適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)幀。
把數(shù)據(jù)幀調(diào)度給下一個(gè)可用的協(xié)議處理器，供進(jìn)行幀查找之用。將幀數(shù)據(jù)與來自分類器輔助硬件(CHA)引擎的結(jié)果一起傳遞給協(xié)議處理器。CHA分析IP或IPX。其結(jié)果確定樹搜索算法和開始公共指令地址(CIA)。支持的樹搜索算法包括固定匹配樹(要求精確匹配的固定大小模式，譬如，第2層以太網(wǎng)MAC表)、最長(zhǎng)前綴匹配樹(要求可變長(zhǎng)度匹配的可變長(zhǎng)度模式，譬如，子網(wǎng)IP轉(zhuǎn)發(fā))、和軟件管理樹(定義范圍或比特掩碼組的兩種模式，譬如，用于過濾規(guī)則)。
查找是借助于樹搜索引擎(TSE)協(xié)處理器進(jìn)行的，它是每個(gè)協(xié)議處理器的一部分。TSE協(xié)處理器進(jìn)行控制存儲(chǔ)器訪問，不需要協(xié)處理器繼續(xù)執(zhí)行?？刂拼鎯?chǔ)器存儲(chǔ)所有的表、計(jì)數(shù)器、和皮碼(picocode)所需的其它數(shù)據(jù)。控制存儲(chǔ)器的操作由控制存儲(chǔ)器判優(yōu)器來管理，控制存儲(chǔ)器判優(yōu)器在十個(gè)處理器組件內(nèi)判優(yōu)存儲(chǔ)器訪問。
幀數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器被訪問。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器包含主數(shù)據(jù)緩沖器(保存多達(dá)八個(gè)16-字節(jié)的幀數(shù)據(jù)段)、高速暫存(scratch pad)數(shù)據(jù)緩沖器(也保存多達(dá)八個(gè)的16-字節(jié)幀數(shù)據(jù)段)、和一些用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作的控制寄存器。一旦發(fā)現(xiàn)匹配，入口幀的變更就可以包括VLAN頭部插入或覆蓋。這種變更不是由接口器件處理器組件來完成的，而是導(dǎo)出硬件標(biāo)志，并且由其它的入口交換機(jī)接口硬件來進(jìn)行變更。其它的幀變更可以通過皮碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器修改保存在入口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的幀內(nèi)容來完成。
在把幀發(fā)送到交換結(jié)構(gòu)器件之前，收集其它數(shù)據(jù)，用于建立交換頭部和幀頭部?？刂茢?shù)據(jù)包括交換信息，譬如，幀的目標(biāo)片狀件，以及有關(guān)入口接口器件的信息，幫助它加速目標(biāo)端口的幀查找、組播或單播操作、和出口幀變更。
當(dāng)完成時(shí)，入列協(xié)處理器建立把幀入列到交換結(jié)構(gòu)中的必要格式，并且把它們發(fā)送到完成單元。完成單元保證從十個(gè)協(xié)處理器到交換結(jié)構(gòu)隊(duì)列的幀順序。當(dāng)把來自交換結(jié)構(gòu)隊(duì)列的幀發(fā)送到Prizma-E交換機(jī)時(shí)，把它們分段成64個(gè)插入了幀頭部字節(jié)和交換頭部字節(jié)的字節(jié)單元。
從交換結(jié)構(gòu)接收的幀由出口EDS(34)放置在出口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件(出口DS)的緩沖器中，并且把其入列到EPC中。幀的一部分由調(diào)度器發(fā)送到空閑協(xié)議處理器，供進(jìn)行幀查找之用。幀數(shù)據(jù)與來自分類器輔助硬件的數(shù)據(jù)一起被調(diào)度到協(xié)議處理器。分類器輔助硬件利用入口接口器件創(chuàng)建的幀控制數(shù)據(jù)，幫助確定開始碼指令地址(CIA)。
出口樹搜索支持與入口搜索所支持的相同的算法。查找是利用TSE協(xié)處理器進(jìn)行的，無需協(xié)議處理器繼續(xù)執(zhí)行。所有控制存儲(chǔ)器操作均由控制存儲(chǔ)器判優(yōu)器管理，它在十個(gè)處理器組件內(nèi)分配存儲(chǔ)器訪問。
出口幀數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器訪問。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器包含主數(shù)據(jù)緩沖器(保存多達(dá)八個(gè)16-字節(jié)的幀數(shù)據(jù)段)、高速暫存數(shù)據(jù)緩沖器(也保存多達(dá)八個(gè)的16-字節(jié)幀數(shù)據(jù)段)、和一些用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作的控制寄存器。成功查找的結(jié)果包含轉(zhuǎn)發(fā)信息，和在某些情況下，還包含幀變更信息。幀變更可以包括VLAN頭部刪除、生存時(shí)間延長(zhǎng)(IPX)或縮短(IP)、IP頭部檢驗(yàn)和重新計(jì)算、以太網(wǎng)幀CRC覆蓋或插入、和MAC DA/SA覆蓋或插入。IP頭部檢驗(yàn)和由檢驗(yàn)和協(xié)處理器準(zhǔn)備。這些變更不是由接口器件處理器組件來完成，而是創(chuàng)建硬件標(biāo)志，并且由PMM出口硬件來進(jìn)行變更。當(dāng)完成時(shí)，入列協(xié)處理器用于幫助建立把幀排在EDS出口隊(duì)列中所需的必要格式，并且把它們發(fā)送到完成單元。完成單元保證從十個(gè)協(xié)議處理器到饋送出口以太網(wǎng)MAC36的EDS出口隊(duì)列的幀順序。
完成的幀最后由PMM出口硬件發(fā)送到以太網(wǎng)MAC，和輸出以太網(wǎng)端口。
被稱為萬維網(wǎng)(Web)的內(nèi)部總線允許訪問內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器和存儲(chǔ)器。萬維網(wǎng)還包括控制指令步的外部接口和用于調(diào)試和診斷的中斷控制。
樹搜索引擎協(xié)處理器提供存儲(chǔ)器范圍檢驗(yàn)，非法存儲(chǔ)器訪問通告，和與協(xié)議處理器執(zhí)行并行地進(jìn)行樹搜索指令(譬如，存儲(chǔ)器讀、寫或讀與寫)操作。
公共指令存儲(chǔ)器由一個(gè)1024×128 RAM和兩組雙512×128 RAM組成。每組雙RAM提供同一皮碼的兩份副本，讓處理器獨(dú)立地訪問同一地址范圍內(nèi)的指令。每個(gè)128-比特字包括四個(gè)32-比特指令，總共提供8192個(gè)指令的范圍。
調(diào)度器控制幀到十個(gè)協(xié)議處理器的傳遞，并且管理中斷和定時(shí)器。
完成單元保證從處理器組件到交換結(jié)構(gòu)和目標(biāo)端口隊(duì)列的幀順序。富(rich)指令組包括條件執(zhí)行，組裝(對(duì)輸入散列關(guān)鍵字)、條件分支、有標(biāo)記和無標(biāo)記操作、前導(dǎo)零的計(jì)數(shù)等。
當(dāng)把幀調(diào)度給協(xié)議處理器時(shí)，分類器輔助硬件引擎分析每個(gè)幀的第2層和第3層協(xié)議頭部，并且與幀一起提供這個(gè)信息。
控制存儲(chǔ)器判優(yōu)器控制控制處理器訪問內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器。
外部控制存儲(chǔ)器選項(xiàng)包括5至7個(gè)DDR DRAM子系統(tǒng)，每個(gè)支持一對(duì)2M×16比特×4組或一對(duì)4M×16比特×4組DDR DRAM。DDR DRAM接口以133MHZ時(shí)鐘頻率和266MHZ數(shù)據(jù)選通脈沖運(yùn)行，支持可配置的CAS延遲和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度?？梢园芽蛇x的133MHZ ZBT SRAM附加在128K×36、2×256K×18或2×512K×18的任何一個(gè)配置中。
出口幀可以存儲(chǔ)在一個(gè)外部數(shù)據(jù)緩沖器(例如，DS0)或兩個(gè)外部數(shù)據(jù)緩沖器(例如，DS0和DS1)中。每個(gè)緩沖器可以由一對(duì)2M×16比特×4組DDR DRAM(存儲(chǔ)多達(dá)256K個(gè)64-字節(jié)幀)或一對(duì)4M×16比特×4組DDR DRAM(存儲(chǔ)多達(dá)512K個(gè)64-字節(jié)幀)組成。對(duì)于2.28Mbps，選擇單個(gè)外部數(shù)據(jù)緩沖器(例如，DS0)，或增加第二個(gè)緩沖器(例如，DS1)，以支持4.57Mbps第2層和第3層交換。增加第二個(gè)緩沖器提高了性能，但不能增大幀容量。外部數(shù)據(jù)緩沖器接口以具有266MHZ數(shù)據(jù)選通脈沖的133MHZ時(shí)鐘頻率運(yùn)行，并且支持可配置的CAS延遲和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。
內(nèi)部控制存儲(chǔ)器包括兩個(gè)512×128比特RAM、兩個(gè)1024×36比特RAM和一個(gè)1024×64比特RAM。
內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件沿著入口方向(UP)提供了多達(dá)2048個(gè)64-字節(jié)幀的緩沖。
固定幀變更包括沿著入口方向的VLAN標(biāo)記插入和VLAN標(biāo)記刪除、生存時(shí)間延長(zhǎng)/縮短(IP，IPx)、以太網(wǎng)CRC覆蓋/插入和沿著出口(DOWN)方向的MAC DA/SA覆蓋/插入。
端口鏡像使得無需利用協(xié)議處理器資源就可以把一個(gè)接收端口和一個(gè)發(fā)送端口復(fù)制到系統(tǒng)指定的觀察端口。經(jīng)鏡像的接口器件端口被配置成附加幀和交換控制數(shù)據(jù)。獨(dú)立的數(shù)據(jù)路徑使直接幀入列到入口交換接口中。
接口器件使四個(gè)以太網(wǎng)宏功能(macro)成為一體，每個(gè)宏功能可以各自被配置成以1千兆比特(Gigabit)或10/100快速以太網(wǎng)模式操作。對(duì)于四個(gè)宏功能的每一個(gè)來說，每個(gè)以太網(wǎng)宏功能支持多達(dá)十個(gè)的10/100 MbpsMAC或一個(gè)1000 Mbps MAC。
圖1A顯示了MAC核心的方塊圖。每個(gè)宏功能包括三個(gè)以太網(wǎng)核心設(shè)計(jì)即，多端口10/100 Mbps MAC核心(Fenet)、1000 Mbps MAC核心(Genet)、和100 Mbps物理編碼子層核心(PCS)。多端口10/100 MAC特征
支持十個(gè)到物理層的串行介質(zhì)獨(dú)立接口能夠管理10 Mbps或100 Mbps介質(zhì)速度、任何速度混合的十個(gè)端口單個(gè)MAC與時(shí)分多路復(fù)用接口一起為所有十個(gè)端口服務(wù)在所有端口上以介質(zhì)速度支持全/半雙工操作支持IEEE(電氣電子工程師學(xué)會(huì))802.3二進(jìn)制指數(shù)補(bǔ)償(backoff)算法1000 Mbps以太網(wǎng)MAC核心特征支持到物理PCS層或直接到物理層的千兆比特介質(zhì)獨(dú)立接口(GMII)借助于PCS核心，支持完全TBI(8b/10b)解決方案以介質(zhì)速度支持全雙工點(diǎn)到點(diǎn)連接支持IBM PCS核心有效字節(jié)信令1000 Mbps以太網(wǎng)物理編碼子層核心特征進(jìn)行8b/10b編碼和解碼支持如IEEE 802.3z定義的PMA(10比特)服務(wù)接口，這個(gè)接口連接在遵從IEEE 802.3z的任何PMA上使從PMA(兩相時(shí)鐘)接收的數(shù)據(jù)與MAC(單相)時(shí)鐘同步支持包括接著兩頁的自協(xié)商(Auto-Negitiation)把在各種標(biāo)準(zhǔn)中定義的兩相時(shí)鐘系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成單相時(shí)鐘把指示包含新數(shù)據(jù)的那些時(shí)鐘周期的信號(hào)提供給MAC對(duì)接收的代碼組(10個(gè)比特)檢驗(yàn)COMMA，并且建立字同步計(jì)算和檢驗(yàn)8b/10b運(yùn)行不均等性圖2A至2D顯示了接口器件芯片的不同配置。這些配置是通過DASL和與交換結(jié)構(gòu)器件的連接簡(jiǎn)化的。每個(gè)DASL包括兩個(gè)信道即，發(fā)送信道和接收信道。
圖2A顯示了單個(gè)接口器件的繞接(wrap)配置。在這種配置中，發(fā)送信道與接收信道繞接。
圖2B顯示了連接兩個(gè)接口器件芯片的配置。每個(gè)接口器件芯片都配備了至少兩個(gè)DASL。在這種配置中，一個(gè)芯片上一個(gè)DASL上的信道與其它芯片上匹配DASL的信道可操作地相連接。每個(gè)芯片上的另一個(gè)DASL被繞接。
圖2C顯示了多個(gè)接口器件與交換結(jié)構(gòu)相連接的配置。雙箭頭表示雙向發(fā)送。
圖2D顯示了主交換機(jī)和備用交換機(jī)與多個(gè)接口器件相連接的配置。如果主交換機(jī)不能使用了，就可以使用備用交換機(jī)。
控制點(diǎn)(CP)包括與每一種配置相連接的系統(tǒng)處理器。除此之外，CP上的系統(tǒng)處理器還向芯片提供初始化和配置服務(wù)。CP可以位于三個(gè)位置的任何一個(gè)之中在接口器件芯片中、在安裝芯片的片狀件上或在片狀件的外部。如果在片狀件的外部，那么，CP可以是遠(yuǎn)程的也就是說，安放在其它地方，并且通過接口器件和CP與之相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)通信。CP的各個(gè)單元顯示在圖17中，包括存儲(chǔ)器單元(高速緩沖存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器、和SDRAM(同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器))、存儲(chǔ)器控制器、PCI總線、和用于底板和用于L1網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的連接器。
圖18顯示了單芯片網(wǎng)絡(luò)處理器和EDS-UP、業(yè)務(wù)管理(MGT)調(diào)度器和EDS-DOWN(DN)提供的功能。U形圖標(biāo)代表隊(duì)列，和始終監(jiān)視隊(duì)列中的內(nèi)容的控制塊(CB)由長(zhǎng)方形圖標(biāo)來表示。
各個(gè)單元、它們各自的功能和交互作用描述如下PMM這是網(wǎng)絡(luò)處理器中包含MAC(FEnet、POS、GEnet)并與外部PHY器件相連接的部分。
UP-PMM這個(gè)邏輯單元從PHY中取出字節(jié)，和將其格式化成FISH(16個(gè)字節(jié))，傳遞給UP-EDS。在PMM中有四個(gè)DMU，每一個(gè)都能夠與1個(gè)GEnet或10個(gè)FEnet器件一起工作。
UP-EDS這個(gè)邏輯單元從UP-PMM中取出FISH，和將它們存儲(chǔ)到UP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件(內(nèi)部RAM)。它能夠一次對(duì)40個(gè)幀進(jìn)行工作，并且，在接收到適當(dāng)字節(jié)數(shù)之后，把幀入列到EPC中。當(dāng)EPC以幀結(jié)束時(shí)，UP-EDS將把幀入列到適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)端口隊(duì)列中，并且開始向UP-SDM發(fā)送幀。UP-EDS負(fù)責(zé)所有的緩沖器和幀管理，并且當(dāng)?shù)経P-SDM的傳輸完成時(shí)，把緩沖器/幀返回給自由存儲(chǔ)池(pool)。
EPC這個(gè)邏輯單元包含皮處理器，并且可以包含嵌入式PowerPC(IBM和Apple公司聯(lián)合生產(chǎn)的個(gè)人臺(tái)式機(jī))。這個(gè)邏輯單元能夠查找?guī)瑯?biāo)題，并且決定應(yīng)該對(duì)幀做些什么(轉(zhuǎn)發(fā)、修改、過濾等)。EPC訪問幾個(gè)查找表，和硬件有助于讓皮處理器跟上網(wǎng)絡(luò)處理器的高帶寬要求。
UP-SDM這個(gè)邏輯單元取出幀，并且把它們格式化成發(fā)送到交換結(jié)構(gòu)的PRIZMA信元。這個(gè)邏輯單元也能夠把VLAN頭部插入幀中。
UP-SIF這個(gè)邏輯單元包含UP-DASL宏功能，并且與外部交換機(jī)I/O相連接。
DN-SIF這個(gè)邏輯單元包含DN-DASL宏功能，并且從外部I/O接收PRIZMA信元。
DN-SDM這個(gè)邏輯單元接收PRIZMA信元，并且預(yù)處理它們，以有助于幀的重新組裝。
DN-EDS這個(gè)邏輯單元取出每個(gè)信元，并且把它們組裝回成幀。信元存儲(chǔ)在外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件中，并且把緩沖器鏈接在一起形成幀。當(dāng)接收到整個(gè)幀時(shí)，把幀入列到EPC中。在EPC以幀結(jié)束之后，讓它入列到調(diào)度器(如果有的話)或目標(biāo)端口隊(duì)列中。然后，通過把幀、任何變更信息、和一些控制信息發(fā)送給DN-PMM，DN-EDS把幀發(fā)送到適當(dāng)?shù)亩丝凇?br> DN-PMM從DN-EDS中取出信息，和把幀格式化成以太網(wǎng)、POS等格式，并且把幀發(fā)送到外部PHY。
SPM這個(gè)邏輯單元用于使網(wǎng)絡(luò)處理器與外部器件(PHY、LED、FLASH等)對(duì)接，但只需要3個(gè)I/O。網(wǎng)絡(luò)處理器利用串行接口與SPM通信，然后，SPM執(zhí)行必要的功能，以管理這些外部器件。UP-SIDE流1)幀到達(dá)PHY2)字節(jié)由UP-PMM接收3)UP-PMM把FISH發(fā)送到UP-EDS(FISH的意思是幀的一部分)4)UP-EDS把FISH存儲(chǔ)到UP-DS5)UP-EDS把頭部發(fā)送到EPC6)EPC處理頭部和把入列信息發(fā)送回到UP-EDS7)UP-EDS繼續(xù)從UP-PMM接收幀的其余部分8)當(dāng)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)已準(zhǔn)備好發(fā)送到交換機(jī)時(shí)，UP-EDS把信息發(fā)送到UP-SDM9)UP-SDM讀取幀數(shù)據(jù)，并且將其格式化成PRIZMA信元10)UP-SDM把信元發(fā)送到UP-SIF11)UP-SIF在DASL串行鏈路上把信元傳輸給PRIZMA12)當(dāng)已經(jīng)取出所有數(shù)據(jù)時(shí)，UP-EDS釋放緩沖器/幀DN-SIDE流1)DN-SIF接收PRIZMA信元2)DN-SDM存儲(chǔ)信元，并且為了重新組裝信息，對(duì)它們進(jìn)行預(yù)處理3)DN-EDS接收信元數(shù)據(jù)和重新組裝信息，并且在下側(cè)把信元鏈接成新幀4)DN-EDS把信元存儲(chǔ)到DN-DS5)當(dāng)已經(jīng)接收到所有數(shù)據(jù)時(shí)，DN-EDS把幀入列到EPC中6)EPC處理頭部，并且把入列信息發(fā)送回到DN-EDS7)DN-EDS把幀入列到調(diào)度器隊(duì)列(如果有的話)或目標(biāo)端口隊(duì)列中8)DN-EDS為這些隊(duì)列服務(wù)，并且把幀信息發(fā)送到PCB9)DN-EDS利用PCB“拆開”幀，讀取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，并且把那個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送到DN-PMM10)DN-PMM格式化數(shù)據(jù)(按照要求，利用變更)，并且把幀發(fā)送到外部PHY11)當(dāng)不再需要緩沖器時(shí)，DN-PMM通知DN-EDS，然后DN-EDS釋放這些資源FRAME控制流1)把頭部從UP-DS或DN-DS發(fā)送到EPC2)EPC在查找表中查找頭部信息，并且接收幀入列信息3)EPC把入列信息發(fā)送回到EDS，并且將幀入列到適當(dāng)?shù)年?duì)列中4)讓信元標(biāo)題和幀頭部與幀數(shù)據(jù)一起發(fā)送，以有助于重新組裝和幀轉(zhuǎn)發(fā)CP控制流1)控制點(diǎn)格式化導(dǎo)向幀，并且把它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)處理器2)網(wǎng)絡(luò)處理器把導(dǎo)向幀入列到GCH皮處理器中3)GCH處理導(dǎo)向幀，并且讀或?qū)懤啄釥柶?Rainier)的請(qǐng)求區(qū)4)GCH把任何表的更新請(qǐng)求傳遞給GTH5)GTH利用出自導(dǎo)向幀的信息更新適當(dāng)?shù)谋?)把確認(rèn)的導(dǎo)向幀發(fā)送回到CP網(wǎng)絡(luò)處理器控制流1)皮處理器可以建立導(dǎo)向幀，把信息發(fā)送給另一個(gè)雷尼爾器或控制點(diǎn)2)把導(dǎo)向幀發(fā)送到適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行處理單個(gè)接口器件提供了多達(dá)40個(gè)快速以太網(wǎng)端口的介質(zhì)速度交換(圖2A)。當(dāng)利用IBM公司的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)同步鏈路(DASL)技術(shù)互連兩個(gè)接口器件時(shí)，支持80個(gè)快速以太網(wǎng)端口(圖2B)。每個(gè)DASL差分對(duì)攜帶440Mbps的數(shù)據(jù)。每組八對(duì)的兩個(gè)組提供了3.5Gbps雙工連接(在每個(gè)方向，8×440Mbps)。如圖2C和2D所示，通過將多個(gè)接口器件與諸如IBM的Prizma-E交換機(jī)之類的交換機(jī)互連，可以建造更大的系統(tǒng)。接口器件提供了兩個(gè)3.5Gbps雙工DASL連接，一個(gè)是主要的，另一個(gè)是輔助的，它們可以用來為本地幀業(yè)務(wù)提供反繞路徑(wrap-backpath)(當(dāng)兩個(gè)接口器件直接連接時(shí)，圖2B)或與冗余交換結(jié)構(gòu)的連接(圖2D，備用交換機(jī))。鑒于上面情況，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)處理器芯片是可擴(kuò)展的，因?yàn)椋粋€(gè)芯片可以用來提供低端系統(tǒng)(具有相對(duì)低的端口密度-譬如說，40個(gè))到高端系統(tǒng)(具有相對(duì)高的端口密度-譬如說，80-n個(gè)端口)。
系統(tǒng)中的一個(gè)接口器件通過多達(dá)十個(gè)的10/100 Mbps快速以太網(wǎng)端口或單個(gè)1000 Mbps以太網(wǎng)端口之一與系統(tǒng)處理器相連接。對(duì)系統(tǒng)處理器的以太網(wǎng)配置位于連接到接口器件的EEPROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)中，并且在初始化期間裝載。系統(tǒng)處理器通過建立，例如特殊的導(dǎo)向幀封裝作為以太網(wǎng)幀或其它介質(zhì)接口，與系統(tǒng)中的所有接口器件(參見圖2)通信。通過DASL鏈路把封裝導(dǎo)向幀轉(zhuǎn)發(fā)到允許系統(tǒng)中的所有接口器件從單點(diǎn)得到控制的其它器件。
導(dǎo)向幀用于在控制點(diǎn)(CP)與嵌入式處理器組件之間和在接口器件內(nèi)通信控制信息。闡述這里所討論的問題的導(dǎo)向信元的現(xiàn)有技術(shù)可以在1998年3月3日發(fā)布的、名稱為“數(shù)據(jù)交換機(jī)的有效硬件/軟件接口(EfficientHardware/Software Interface)”的美國專利第5,724,348號(hào)中找到。
對(duì)于源于CP的導(dǎo)向幀業(yè)務(wù)，CP在它本地存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)緩沖器中構(gòu)造導(dǎo)向幀。CP的器件驅(qū)動(dòng)器把導(dǎo)向幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)處理器的介質(zhì)接口之一。介質(zhì)訪問控制(MAC)硬件恢復(fù)導(dǎo)向幀，并且將其存儲(chǔ)在它的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件(U_DS)存儲(chǔ)器中。導(dǎo)向幀被路由到適當(dāng)?shù)钠瑺罴?，?jīng)過處理，按要求又被路由回到CP。在外部CP與內(nèi)部器件之間傳遞的導(dǎo)向幀被封裝以適合于外部網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議。結(jié)果是，如果外部網(wǎng)絡(luò)包括以太網(wǎng)，導(dǎo)向幀就被封裝成以太網(wǎng)幀等。
以太網(wǎng)封裝提供了在CP與接口器件之間傳輸導(dǎo)向業(yè)務(wù)的手段。接口器件的以太網(wǎng)MAC(Enet MAC)在接收幀時(shí)，不分析目標(biāo)地址(DA)或源地址(SA)。這種分析是由EPC皮碼進(jìn)行的。導(dǎo)向業(yè)務(wù)假設(shè)接口器件還沒有配置成和EPC皮碼還不能分析DA和SA。因此，這些幀固有地自選路徑。但是，Enet MAC的確能分析以太網(wǎng)類型字段，將導(dǎo)向業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)區(qū)分開。導(dǎo)向幀的這個(gè)以太網(wǎng)類型值的值必須與裝載到E_Type_C寄存器中的值相匹配。這個(gè)寄存器是由接口器件的引導(dǎo)皮碼從閃速存儲(chǔ)器裝載的。
CP在它本地存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)緩沖器中構(gòu)造導(dǎo)向幀。以大尾數(shù)方式把CP處理器中32比特寄存器的內(nèi)容存儲(chǔ)在如圖3所示的本地存儲(chǔ)器中。構(gòu)造好導(dǎo)向幀之后，CP的器件驅(qū)動(dòng)器發(fā)送對(duì)于導(dǎo)向信元處理器(GCH)包含DA的以太網(wǎng)幀、對(duì)于CP與全局MAC地址相對(duì)應(yīng)或?qū)τ谔囟ń涌谂cMAC地址相對(duì)應(yīng)的SA、指示導(dǎo)向幀的特定以太網(wǎng)類型字段、和導(dǎo)向幀數(shù)據(jù)。到達(dá)端口的所有以太網(wǎng)幀均由Enet MAC接收和分析。對(duì)于帶有與E_Type_C寄存器的內(nèi)容相匹配的以太網(wǎng)類型值的幀，Enet MAC剝離DA、SA和以太網(wǎng)類型字段，并且把導(dǎo)向幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在U_DS存儲(chǔ)器中。字節(jié)由Enet MAC每次一個(gè)地收集成稱為Fish的16個(gè)字節(jié)的一個(gè)數(shù)據(jù)塊。以大尾數(shù)方式存儲(chǔ)這些字節(jié)，其中導(dǎo)向幀的第一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)在Fish的最高有效字節(jié)位置(字節(jié)0)中。把隨后的字節(jié)存儲(chǔ)在Fish內(nèi)相繼的字節(jié)位置(字節(jié)1、字節(jié)2、……、字節(jié)15)中。然后，從Fish 0位置開始，把這16個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)在U_DS中的緩沖器中。把隨后的Fish存儲(chǔ)在緩沖器內(nèi)相繼的Fish位置(Fish 1、Fish 2、Fish 3等)中。按要求從空存儲(chǔ)池中獲取另外的緩沖器，以存儲(chǔ)導(dǎo)向幀的其余部分。
接口器件10內(nèi)導(dǎo)向業(yè)務(wù)的流向顯示在圖4中。接口器件的Enet MAC功能檢查幀頭部信息，并且確定該幀是導(dǎo)向幀。Enet MAC從導(dǎo)向幀中移去幀頭部，并且把它內(nèi)容的其余部分緩存在接口器件的內(nèi)部U_DS存儲(chǔ)器中。EnetMAC指示要把幀入列到一般控制(GC)隊(duì)列中，由GCH進(jìn)行處理。當(dāng)已經(jīng)到達(dá)導(dǎo)向幀的尾部時(shí)，入列、出列和調(diào)度(EDS)邏輯單元把幀入列到GC隊(duì)列中。
在本地與CP連接的片狀件上的GCH皮碼檢查幀控制信息(參見圖6)，確定導(dǎo)向幀是否是為系統(tǒng)中的其它片狀件準(zhǔn)備的，和導(dǎo)向幀是否要在接口器件的下側(cè)得到執(zhí)行。如果幀是為本地連接的片狀件之外的其它片狀件準(zhǔn)備的，GCH皮碼就用來自導(dǎo)向幀的幀控制信息的TB值更新幀控制塊(FCB)中的TB值，并且指令EDS把幀入列到組播目標(biāo)片狀件幀首(TB_SOF)隊(duì)列中?？紤]到性能的原因，把所有導(dǎo)向業(yè)務(wù)入列到與所指示的目標(biāo)片狀件數(shù)量無關(guān)的組播TB_SOF隊(duì)列中。
如果幀是只為本地連接的片狀件準(zhǔn)備的，GCH皮碼就檢查幀控制信息的上/下(up/down)字段，以確定導(dǎo)向幀是要在接口器件的上側(cè)還是要在它的下側(cè)得到執(zhí)行(參見圖6)。如果導(dǎo)向幀要在接口器件的下側(cè)得到執(zhí)行，GCH皮碼就用來自導(dǎo)向幀的幀控制信息的TB值更新FCB中的TB值，并且指令EDS把幀入列到組播目標(biāo)片狀件幀首(TB_SOF)隊(duì)列中。如果幀控制信息指示，導(dǎo)向幀要在上側(cè)得到執(zhí)行，GCH皮碼就分析導(dǎo)向幀，并且進(jìn)行它所含的導(dǎo)向命令指示的操作。
在處理導(dǎo)向命令之前，皮碼檢驗(yàn)幀控制信息的ack/noack字段的值。如果這個(gè)值是′0′b，那么，在接下來的處理中就丟棄導(dǎo)向幀。導(dǎo)向讀命令不屬于這個(gè)范疇。
如果ack/noack字段的值是′1′b，并且早/遲(early/late)字段的值也是′1′b，那么，在處理導(dǎo)向幀中的任何導(dǎo)向命令之前，皮碼用等于My_TB寄存器的內(nèi)容的、幀控制的TB字段的值，構(gòu)造具有等于Early_Ack導(dǎo)向幀的內(nèi)容的、幀控制的TB字段的值的早確認(rèn)(Early Ack)導(dǎo)向幀。通過用包含在LAN控制點(diǎn)地址(LAN_CP_Addr)寄存器的TB字段中的值更新幀的FCB中的TB值，和指令EDS把幀入列到組播TB_SOF隊(duì)列中，皮碼把早確認(rèn)導(dǎo)向幀路由回到CP。然后，皮碼處理導(dǎo)向幀的導(dǎo)向命令，并且丟棄導(dǎo)向幀。導(dǎo)向讀命令不屬于這個(gè)范疇。
另一方面，如果ack/noack字段的值是′1′b，但早/遲(early/late)字段的值是′0′b，那么，皮碼就把幀控制信息的resp/req字段改變成′1′b，來指示導(dǎo)向幀響應(yīng)，用My_TB寄存器的內(nèi)容取代TB字段，并且處理導(dǎo)向幀內(nèi)的每個(gè)導(dǎo)向命令。在處理導(dǎo)向命令的過程中，皮碼用當(dāng)前導(dǎo)向命令的完成狀態(tài)代碼值更新下一個(gè)導(dǎo)向命令的完成碼字段。通過用與源片狀件相對(duì)應(yīng)的值(CP的LAN_CP_Addr寄存器值)更新FCB中的TB值，和指令EDS把幀入列到組播TB_SOF隊(duì)列中，皮碼把響應(yīng)路由回到信源(source)。
駐留在TB_SOF隊(duì)列中的幀由EDS調(diào)度，供轉(zhuǎn)發(fā)之用。交換機(jī)數(shù)據(jù)移動(dòng)器(SDM)從包含在FCB中的信息中建立交換結(jié)構(gòu)信元頭部和接口器件幀頭部。這些信元經(jīng)過交換結(jié)構(gòu)器件，到達(dá)目標(biāo)片狀件，在目標(biāo)片狀件的D-DS存儲(chǔ)器中把這些信元重新組裝成幀。下側(cè)的SDM識(shí)別幀是否是導(dǎo)向幀，并且向EDS發(fā)送信號(hào)，把幀入列到GC隊(duì)列中。
來自GC隊(duì)列或GT隊(duì)列的壓力刺激皮碼訪問和分析導(dǎo)向幀。首先把到達(dá)下側(cè)的所有導(dǎo)向幀都入列到GC隊(duì)列中。這些幀的幀控制信息的gth/gch值由GCH皮碼檢查。如果gth/gch值是′0′b，把導(dǎo)向幀入列到GT隊(duì)列中。否則，GCH皮碼檢查幀控制信息的resp/req字段，以確定導(dǎo)向幀是否已經(jīng)得到執(zhí)行(excute)。如果resp/req字段具有′1′b的值，那么，表示導(dǎo)向幀已經(jīng)得到執(zhí)行，并將其路由到CP。與CP連接相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)端口值由EPC皮碼保存著。把來自這些目標(biāo)端口隊(duì)列的幀從接口器件發(fā)送回到CP。
如果resp/req字段具有′0′b的值，那么，片狀件相對(duì)于CP來說，可以是本地的，也可以是遠(yuǎn)程的。這可以通過將LAN_CP_Addr寄存器的TB字段的值與我的目標(biāo)片狀件(My_TB)寄存器的內(nèi)容相比較來解決。如果它們相匹配，那么，片狀件相對(duì)于CP來說是本地的，否則，片狀件相對(duì)于CP來說是遠(yuǎn)程的。在每一種情況中，皮碼都檢查幀控制信息的上/下(up/down)字段。如果up/down字段等于′1′b，那么，把幀入列到繞接TP隊(duì)列中，供轉(zhuǎn)發(fā)到U_DS和由上側(cè)的GCH處理之用。否則，皮碼(GCH或Gth)進(jìn)行包含在導(dǎo)向幀中的導(dǎo)向命令所指示的操作。在處理導(dǎo)向命令之前，皮碼檢驗(yàn)幀控制信息的ack/noack字段的值。如果這個(gè)值是′0′b，那么，在接下來的處理中丟棄導(dǎo)向幀。導(dǎo)向讀命令不屬于這個(gè)范疇。
如果ack/noack字段的值是′1′b，并且early/late字段的值也是′1′b，那么，在處理導(dǎo)向幀中的任何導(dǎo)向命令之前，皮碼用等于My_TB寄存器的內(nèi)容的、幀控制信息的TB字段的值，構(gòu)造早確認(rèn)導(dǎo)向幀。如果片狀件相對(duì)于CP是遠(yuǎn)程的，皮碼就把早確認(rèn)導(dǎo)向幀路由到繞接端口。否則，片狀件相對(duì)于CP是本地的，并且將幀路由到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列。在繞接端口把早確認(rèn)導(dǎo)向幀從D_DS移動(dòng)到U_DS和把幀入列到上側(cè)的GC隊(duì)列中，或者把幀從端口隊(duì)列發(fā)送回到CP的同時(shí)，皮碼處理導(dǎo)向命令。對(duì)于反繞回到U_DS的幀，GCH皮碼再次查看這個(gè)幀，但resp/req字段將具有′1′b的值。通過用包含在LAN_CP_Addr寄存器的TB字段中的值更新FCB中的TB值，和指令EDS把幀入列到組播TB_SOF隊(duì)列中，GCH皮碼把幀路由回到CP。駐留在TB_SOF隊(duì)列中的幀由EDS調(diào)度，供轉(zhuǎn)發(fā)之用。SDM從包含在FCB中的信息中建立Prizma信元頭部和接口器件幀頭部。來自這個(gè)幀的信元經(jīng)過Prizma，并且在CP的本地片狀件上被重新組裝成幀。下側(cè)的SDM識(shí)別該幀是導(dǎo)向幀，并且向EDS發(fā)送信號(hào)，把幀入列到GC隊(duì)列中。在GCH皮碼分析幀的時(shí)候，resp/req字段將具有′1′b的值。這意味著，這個(gè)片狀件在本地與CP相連接，和導(dǎo)向幀被路由到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列中。把來自這個(gè)隊(duì)列的幀從接口器件發(fā)送回到CP。
另一方面，如果ack/noack字段的值是′1′b，但early/late字段的值是′0′b，那么，皮碼就把resp/req字段改變成′1′b來指示導(dǎo)向幀響應(yīng)，用My_TB寄存器的內(nèi)容取代TB字段，并且處理導(dǎo)向幀內(nèi)的每個(gè)導(dǎo)向命令。在處理導(dǎo)向命令的過程中，皮碼用當(dāng)前導(dǎo)向命令的完成狀態(tài)代碼值更新下一個(gè)導(dǎo)向命令的完成碼字段。如果片狀件相對(duì)于CP是遠(yuǎn)程的，那么，皮碼就把導(dǎo)向幀路由到繞接端口。否則，片狀件相對(duì)于CP是本地的，幀被路由到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列。繞接端口把導(dǎo)向幀從D_DS移動(dòng)到U_DS和把幀入列到上側(cè)的GC隊(duì)列中，或者把幀從端口隊(duì)列發(fā)送回到CP。對(duì)于反繞回到U_DS的幀，GCH皮碼再次查看這個(gè)幀，但resp/req字段將具有′1′b的值。通過用包含在LAN_CP_Addr寄存器的TB字段中的值更新FCB中的TB字段，和指令EDS把幀入列到組播TB_SOF隊(duì)列中，GCH皮碼把幀路由回到CP。駐留在TB_SOF隊(duì)列中的幀由EDS調(diào)度，供轉(zhuǎn)發(fā)之用。SDM從包含在FCB中的信息中建立Prizma信元頭部和接口器件幀頭部。來自這個(gè)幀的信元經(jīng)過Prizma，并且在CP的本地片狀件的下側(cè)被重新組裝成幀。下側(cè)的SDM識(shí)別該幀是導(dǎo)向幀，并且向EDS發(fā)送信號(hào)，把幀入列到GC隊(duì)列中。在GCH皮碼分析來自D_DS的幀的時(shí)候，resp/req字段具有′1′b的值。這意味著，這個(gè)片狀件在本地與CP相連接，和導(dǎo)向幀被路由到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列中。把來自這個(gè)隊(duì)列的幀從接口器件發(fā)送回到CP。
如果由于某種原因，GCH皮碼遇到具有等于′0000′h(十六進(jìn)制值)的、幀控制信息的TB字段的導(dǎo)向幀，那么，GCH皮碼就把該幀解釋為只為這個(gè)片狀件準(zhǔn)備的，并且因此而動(dòng)作。當(dāng)對(duì)于所有片狀件，My_TB寄存器的值都是′0000′h時(shí)，在初始化期間就需要這種行動(dòng)。通過發(fā)送其幀控制信息具有′0000′h的TB值的導(dǎo)向幀中的寫導(dǎo)向命令，CP將初始化本地連接的片狀件的My_TB寄存器。
EPC內(nèi)的任何皮處理器都可以生成導(dǎo)向幀。這個(gè)幀可以是未經(jīng)請(qǐng)求的導(dǎo)向幀或任何其它形式的導(dǎo)向幀。這種類型的內(nèi)部生成幀以不允許確認(rèn)的方式(即，ack/noack＝′0′b)構(gòu)造?？梢园堰@些幀發(fā)送給同一EPC內(nèi)兩個(gè)皮處理器(GCH或GTH)之一，或一些其它片狀件的GCH或GTH。
也可以把未經(jīng)請(qǐng)求的導(dǎo)向幀發(fā)送到CP。為同一EPC指定的導(dǎo)向幀是利用D_DS中的數(shù)據(jù)緩沖器構(gòu)造的。把這些幀入列到GC或GT隊(duì)列中供處理之用。然后，以常規(guī)方式處理和丟棄這些幀。為本地連接的CP指定的未經(jīng)請(qǐng)求導(dǎo)向幀是利用D_DS中的數(shù)據(jù)緩沖器構(gòu)造的。這些幀以指示它們已經(jīng)被EPC編制過的方式(即，resp/req＝′1′b，和TB＝My_TB)構(gòu)造。把這些幀入列到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列中。把來自這個(gè)隊(duì)列的幀發(fā)送回到CP。
為另一個(gè)片狀件指定的導(dǎo)向幀可以利用D_DS或U_DS中的數(shù)據(jù)緩沖器構(gòu)造。為CP指定的未經(jīng)請(qǐng)求導(dǎo)向幀以指示它們已經(jīng)被EPC編制過的方式(即，resp/req＝′1′b，和TB＝My_TB)構(gòu)造。把利用來自D_DS的緩沖器構(gòu)造的幀入列到繞接端口中。把這些幀移動(dòng)到U_DS，并且把它們?nèi)肓械缴蟼?cè)的GC隊(duì)列中。利用LAN_CP_Addr寄存器中的TB值，把具有′1′b的resp/req值的未經(jīng)請(qǐng)求導(dǎo)向幀路由到CP。否則，GCH皮碼利用導(dǎo)向幀的幀控制信息的TB值路由這些幀。在接收片狀件處，把幀入列到下側(cè)的GC隊(duì)列中。這個(gè)片狀件的GCH執(zhí)行和丟棄幀(resp/req＝′0′b和gth/gch＝′1′)，或者把幀入列到GT隊(duì)列中(resp/req＝′0′b和gth/gch＝′0′)，或者把幀入列到與CP相對(duì)應(yīng)的端口隊(duì)列中(resp/req＝′1′b)。把利用U_DS中的數(shù)據(jù)緩沖器構(gòu)造的幀直接入列到上側(cè)的GC隊(duì)列中。從這一點(diǎn)開始往前，這些幀沿著相同的路由，并且以與利用D_DS數(shù)據(jù)緩沖器構(gòu)造的那些幀相同的方式處理這些幀。圖5顯示了導(dǎo)向幀的一般性格式。
所示的格式是一種邏輯表示，左側(cè)是最高有效字節(jié)，右側(cè)是最低有效字節(jié)。四個(gè)字節(jié)字從頂部的Word 0開始，朝著頁的底部遞增。
由于導(dǎo)向幀必須在CP已經(jīng)配置了接口器件之前得到路由和處理，因此這些幀必須是自路由(self-routing)的。通過查找和分類正常獲得的結(jié)果包含在使芯片無需進(jìn)行查找操作就可以利用這個(gè)信息更新FCB的導(dǎo)向幀的這個(gè)幀控制信息字段中。包含在導(dǎo)向幀中的目標(biāo)片狀件信息由導(dǎo)向幀處理器用來準(zhǔn)備FCB的Leaf Page(葉頁)字段。CP在GCH皮碼往FCB中填充其它字段的同時(shí)，提供目標(biāo)片狀件信息。這個(gè)FCB信息由SDM用來準(zhǔn)備信元和幀標(biāo)題。導(dǎo)向幀的幀控制信息字段的格式顯示在圖6中。
圖6中每個(gè)比特位置上的縮寫說明如下resp/req響應(yīng)和非請(qǐng)求指示符值。這個(gè)字段用來區(qū)分請(qǐng)求(未經(jīng)處理的)和響應(yīng)導(dǎo)向幀0 請(qǐng)求1 響應(yīng)ack/noack確認(rèn)或非確認(rèn)控制值。這個(gè)字段用來控制GCH是(ack)否(noack)確認(rèn)導(dǎo)向幀。沒有得到確認(rèn)的導(dǎo)向幀將不包含任何形式的進(jìn)行讀的導(dǎo)向命令。
0 非確認(rèn)1 確認(rèn)early/late早和晚確認(rèn)控制值。這個(gè)字段用來控制請(qǐng)求的確認(rèn)(ack/noack＝′1′b)發(fā)生在導(dǎo)向幀已經(jīng)被處理之前(early)還是之后(late)。
當(dāng)ack/noack＝′0′b(二進(jìn)制值)時(shí)，忽略這個(gè)字段。
0 在導(dǎo)向幀處理之后確認(rèn)1 在導(dǎo)向幀處理之前確認(rèn)neg/all 否定確認(rèn)或確認(rèn)全部控制值。除非導(dǎo)向命令不能成功地完成，當(dāng)ack/noack字段具有′0′b的值時(shí)，忽略這個(gè)字段。
0 如果ack/noack＝′1′b，確認(rèn)全部導(dǎo)向幀。早或晚確認(rèn)由early/late的值決定。
1 只確認(rèn)沒有成功完成的導(dǎo)向幀。這個(gè)確認(rèn)與ack/noack和early/late的值無關(guān)地進(jìn)行，并且，當(dāng)然是晚確認(rèn)。up/down上或下控制值。這個(gè)值用來控制在上側(cè)還是在下側(cè)處理幀。當(dāng)resp/req是′1′b時(shí)，忽略這個(gè)字段。所有組播導(dǎo)向幀都將具有′0′b的up/down值。另外，要求使用GTH輔助硬件指令的導(dǎo)向命令也將具有′0′b的up/down值。
0 下側(cè)處理1 上側(cè)處理gth/gch 一般樹處理器或?qū)蛐旁幚砥骺刂浦?。這個(gè)值用來把導(dǎo)向幀指向適當(dāng)?shù)钠ぬ幚砥鳌?br> 0 GCH皮處理器1 GTH皮處理器TB 目標(biāo)片狀件值。當(dāng)resp/req是′0′b時(shí)，這個(gè)字段包含Prizma使用的路由信息。每個(gè)比特位置對(duì)應(yīng)于一個(gè)目標(biāo)片狀件。如果這個(gè)值是′0000′h，那么，假設(shè)導(dǎo)向幀是用于這個(gè)片狀件的，并且因此而得到執(zhí)行。在TB字段的一個(gè)或多個(gè)比特位置中′1′b的值指示該信元被路由到相應(yīng)的目標(biāo)片狀件。當(dāng)resp/req是′1′b時(shí)，這個(gè)字段包含相應(yīng)片狀件的My_TB值。
導(dǎo)向幀的Word(字)1包含相關(guān)子值(圖7)。這個(gè)值由CP軟件來指定，將導(dǎo)向幀響應(yīng)與它們的請(qǐng)求相關(guān)聯(lián)。相關(guān)子包括具有所指定的功能的數(shù)個(gè)比特。
每個(gè)導(dǎo)向命令從命令控制信息字段開始。這個(gè)命令控制包含有助于GCH皮碼處理導(dǎo)向幀的信息。這個(gè)信息的格式顯示在圖8中。
長(zhǎng)度值這個(gè)值指示包含在導(dǎo)向幀的控制信息(Cmd字(Word)0)、地址信息(Cmd字1)和操作數(shù)(Cmd字2+)部分中的32比特字的總個(gè)數(shù)。
完成碼值這個(gè)字段由CP來初始化，并且在處理導(dǎo)向命令時(shí)，由GCH皮碼來修改。GCH皮碼把這個(gè)字段用于表示命令表中前置導(dǎo)向命令的完成狀態(tài)。由于所有導(dǎo)向命令表都以結(jié)束分隔符導(dǎo)向命令而告終，因此最后一個(gè)命令的完成狀態(tài)包含在結(jié)束分隔符的完成碼字段中。導(dǎo)向命令類型值(符號(hào)名)符號(hào)名 類型值 類型說明End_Delimiter0000標(biāo)記導(dǎo)向幀序列的結(jié)束Build_TSE_Free_List 0001建立空表Software_Action 0010執(zhí)行軟件動(dòng)作Unsolicited 0011由EPC皮碼初始化的幀Block_Write 0100把數(shù)據(jù)塊寫入連續(xù)地址中Duplicate_Write 0101把復(fù)制數(shù)據(jù)寫入寄存器或存儲(chǔ)器中Read register0110請(qǐng)求和響應(yīng)讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)0111備用Insert_Leaf 1000 把葉子(leaf)插入搜索樹中Update_Leaf 1001 更新搜索樹的葉子Read_Leaf Leaf1010 請(qǐng)求和響應(yīng)讀頁數(shù)據(jù)1011 備用Delete_Leaf 1100 刪除搜索樹的葉子1101-1111 備用包含在導(dǎo)向幀中的尋址信息識(shí)別網(wǎng)絡(luò)處理器的尋址方案內(nèi)的一個(gè)元素。地址信息字段的一般形式顯示在圖9中。
接口器件應(yīng)用32比特尋址方案。這種尋址方案把地址值指定給接口器件的每個(gè)可訪問結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以在處理器的內(nèi)部，或者在處理器的控制下與接口相連接。這些結(jié)構(gòu)中的一些由嵌入式處理器組件(EPC)通過稱為萬維網(wǎng)接口的內(nèi)部接口訪問。這些結(jié)構(gòu)的其余部分通過存儲(chǔ)器控制器接口訪問。在所有情況中，地址的一般形式如圖10所示。
網(wǎng)絡(luò)控制器被細(xì)分成主芯片島(island)。賦予每個(gè)島(island)一個(gè)唯一的島ID值。對(duì)于受那個(gè)芯片島控制的結(jié)構(gòu)，這個(gè)5比特的島ID值形成地址的5個(gè)最高有效比特。編碼的島ID值與芯片島名之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系顯示在圖11中。萬維網(wǎng)地址的第二部分由接下來的23個(gè)最高有效比特組成。這個(gè)地址字段被分段成結(jié)構(gòu)地址部分和單元地址部分。用于每個(gè)段的比特?cái)?shù)可以因島而異。一些島可以只包含少數(shù)幾個(gè)大結(jié)構(gòu)，而另一些島則可以包含許多個(gè)小結(jié)構(gòu)。由于這個(gè)原因，這些地址段沒有固定的大小。結(jié)構(gòu)地址部分用于尋址島內(nèi)的陣列，而單元地址部分用于尋址陣列內(nèi)的單元。地址的其余部分用于調(diào)節(jié)萬維網(wǎng)接口的32比特?cái)?shù)據(jù)總線的限制。這4比特的字地址用于選擇尋址單元的32個(gè)比特段。對(duì)于穿過網(wǎng)絡(luò)控制器的萬維網(wǎng)數(shù)據(jù)總線移動(dòng)比32比特還要寬的結(jié)構(gòu)單元來說，這是必要的。字地址值′0′h指的是結(jié)構(gòu)單元的32個(gè)最高有效位，而隨后的字地址值依次對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)單元的最低有效段。對(duì)于不通過萬維網(wǎng)接口訪問的結(jié)構(gòu)，不需要地址的字地址部分。由于這個(gè)原因，上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件、控制存儲(chǔ)器和下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件利用了地址的所有27個(gè)最低有效位來訪問結(jié)構(gòu)單元。這種格式的另一種例外是有關(guān)SPM接口的地址。在那種情況中，使用所有的27個(gè)比特，并且，沒有一個(gè)單元的寬度大于32個(gè)比特。
嵌入式處理器組(EPC)提供和控制接口器件芯片的可編程性。它包括如下的構(gòu)件(還可以參見圖12A)稱為GxH的N個(gè)處理單元GxH同時(shí)編制存儲(chǔ)在公共指令存儲(chǔ)器中的皮碼。每個(gè)GxH由稱為CLP的處理單元核心組成，它包含一個(gè)3級(jí)流水線、16個(gè)GPR和一個(gè)ALU。每個(gè)GxH還包含幾個(gè)例如樹搜索引擎那樣的協(xié)處理器。
指令存儲(chǔ)器在初始化期間裝載，并且包含轉(zhuǎn)發(fā)幀和管理系統(tǒng)用的皮碼。
調(diào)度器讓幀地址從上下調(diào)度器隊(duì)列中出列。在出列之后，調(diào)度器從上或下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件(DS)中預(yù)先取出幀頭部部分，并且將其存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。一旦GxH變成閑置的，調(diào)度器就把含有像代碼指令地址(CIA)那樣的適當(dāng)控制信息的幀標(biāo)題傳遞給GxH。調(diào)度器還管理定時(shí)器和中斷。
樹搜索存儲(chǔ)器(TSM)判優(yōu)器存在大量適用于每個(gè)GxH的共享內(nèi)部和外部存儲(chǔ)器位置。由于這個(gè)存儲(chǔ)器是共享的，因此判優(yōu)器用來控制對(duì)存儲(chǔ)器的訪問。TSM可以由皮碼直接訪問，例如，可以利用皮碼把老化(aging)表存儲(chǔ)在TSM中。此外，TSE在樹搜索期間也將訪問TSM。
完成單元(CU)完成單元執(zhí)行兩種功能。第一，它將N個(gè)處理單元與UP和Dn EDS(入列、出列和調(diào)度島)對(duì)接。EDS完成入列動(dòng)作將幀地址與稱為FCBPage的適當(dāng)參數(shù)一起入列到發(fā)送隊(duì)列、丟棄隊(duì)列、或調(diào)度器隊(duì)列中。第二，完成單元為幀序列提供保證。由于可能發(fā)生多個(gè)GxH正在處理屬于同一個(gè)流的幀的情況，因此必須采取把這些幀按正確次序入列到上或下發(fā)送隊(duì)列中的防范措施。當(dāng)進(jìn)行幀調(diào)度時(shí)，完成單元使用分類器輔助硬件生成的標(biāo)簽。
分類器輔助硬件對(duì)于上幀(up-frame)，分類器輔助硬件為幀格式的眾所周知的情況提供分類。分類結(jié)果在幀調(diào)度期間，按一個(gè)或多個(gè)寄存器的CIA和內(nèi)容傳遞給GxH。對(duì)于下幀，分類器輔助硬件根據(jù)幀頭部確定CIA。對(duì)于上下幀調(diào)度，分類器輔助硬件生成供完成單元用來維持幀序列的標(biāo)簽。
上下DataStore(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件)接口和判優(yōu)器每個(gè)GxH都可以訪問上下DataStore當(dāng)讀取“more Fish(更多的魚)”時(shí)，提供讀訪問，和當(dāng)把FishPool(魚池)的內(nèi)容寫回到DataStore時(shí)，提供寫訪問。由于存在N個(gè)處理單元，并且每次只有一個(gè)可以訪問上DataStore和每次只有一個(gè)可以訪問下DataStore，因此每個(gè)DataStore需要一個(gè)判優(yōu)器。
WEB判優(yōu)器和WEBWatch(看守)接口WEB判優(yōu)器在訪問WEB的GxH當(dāng)中進(jìn)行判優(yōu)。所有GxH都可以訪問允許訪問接口器件中所有存儲(chǔ)器和寄存器功能的WEB。這使得任何一個(gè)GxH都可以修改或讀取所有配置區(qū)。可以把WEB看作是接口器件存儲(chǔ)器映像。WEBWatch接口提供了利用3根chip-I0引線從芯片的外部對(duì)整個(gè)WEB的訪問。
調(diào)試、中斷和單步控制WEB使GCH或WEBWatch能夠在必要時(shí)，控制在芯片上的每個(gè)GxH。例如，GCH或WEBWatch可以把WEB用于GxH上的單步指令。
像PowerPC那樣的嵌入式通用處理器。
存在四種類型的GxH(圖12B)GDH(一般數(shù)據(jù)處理器)。存在八個(gè)GDH。每個(gè)GDH具有附帶五個(gè)協(xié)處理器(將在下一節(jié)中描述)的全CLP。GDH主要用于轉(zhuǎn)發(fā)幀。
GCH(導(dǎo)向信元管理器)。GCH含有與GDH完全相同的硬件。但是，導(dǎo)向幀只能由GCH處理。如果使GCH還能夠處理數(shù)據(jù)幀(在這種情況下，它起GDH的作用)，那么，它在WEB(CLP_Ena寄存器)上是可編程的。與GDH相比，GCH存在附加的硬件進(jìn)行樹插入和刪除的輔助硬件。GCH用于編制與導(dǎo)向信元有關(guān)的皮碼，執(zhí)行像老化(aging)那樣與芯片和樹處理有關(guān)的皮碼，和與CP和/或另一個(gè)GCH交換控制信息。當(dāng)沒有這樣的任務(wù)要執(zhí)行時(shí)，GCH將執(zhí)行與幀轉(zhuǎn)發(fā)有關(guān)的皮碼，在這種情況下，其行為完全像GDH。
GTH(一般樹處理器)。GTH含有進(jìn)行樹插入、樹刪除和繩索管理的附加輔助硬件。當(dāng)GPQ中沒有幀(包含樹管理命令)時(shí)，GTH將處理數(shù)據(jù)幀。
GPH(一般PwoerPC處理器)。GPH含有與GDH和GTH相比附加的硬件。GPH通過郵箱接口(i/f)與通用處理器對(duì)接。
GxH的個(gè)數(shù)(10個(gè))是“最佳推測(cè)的”。性能評(píng)價(jià)將確定真正需要多少個(gè)GxH。構(gòu)造和結(jié)構(gòu)完全可以朝著更多GxH的方向擴(kuò)展，唯一的限制是硅晶體區(qū)(它還應(yīng)該包括較大的判優(yōu)器和指令存儲(chǔ)器)的大小。
每個(gè)GxH被構(gòu)造成如圖12C所示那樣。除了附帶通用寄存器(GPR)和算術(shù)邏輯單元(ALU)的CLP之外，每個(gè)GxH還包含下列五個(gè)協(xié)處理器(DS)協(xié)處理器接口。到調(diào)度器和到子島的接口，提供了對(duì)上下DataStore的讀寫訪問。DS接口包含所謂的FishPool。
樹搜索引擎協(xié)處理器(TSE)。TSE在樹中進(jìn)行搜索，并且還與樹搜索存儲(chǔ)器(TSM)對(duì)接。
入列協(xié)處理器。與完成單元接口對(duì)接，并且包含F(xiàn)CBPage。這個(gè)協(xié)處理器包含256-比特寄存器，這個(gè)256-比特寄存器附帶皮碼必須用來建立FCBPage的附加輔助硬件，F(xiàn)CBPage包含入列參數(shù)。一旦建立了FCBPage，皮處理器就可以執(zhí)行入列指令，入列指令使這個(gè)協(xié)處理器把FCBPage轉(zhuǎn)發(fā)到完成單元。
WEB接口協(xié)處理器。這個(gè)協(xié)處理器向WEB判優(yōu)器提供接口，并且允許讀寫接口器件WEB。
檢驗(yàn)和協(xié)處理器。生成關(guān)于存儲(chǔ)在FishPool中的幀的檢驗(yàn)和(如下所述)。
處理單元在入口處理和出口處理之間共享。為入口處理與出口處理保留多少帶寬是可編程的。在當(dāng)前的裝置中，存在兩種模式50/50(即，入口和出口獲得相等的帶寬)或66/34(即，入口獲得等于出口兩倍的帶寬)。
處理單元的操作是事件驅(qū)動(dòng)的。也就是說，把幀到達(dá)當(dāng)作一個(gè)事件來對(duì)待，定時(shí)器或中斷的彈出亦如此。盡管存在著優(yōu)先級(jí)(首先是中斷，其次是定時(shí)器事件，最后是幀到達(dá)事件)，但調(diào)度器以相同的方式對(duì)待不同的事件。當(dāng)把一個(gè)事件交給處理單元時(shí)，就把適當(dāng)?shù)男畔⒔o予了處理單元。對(duì)于幀到達(dá)事件，這包括幀頭部部分和來自硬件分類器的信息。對(duì)于定時(shí)器和中斷，這包括代碼入口點(diǎn)和與事件有關(guān)的其它信息。
當(dāng)幀到達(dá)入口側(cè)，并且這個(gè)幀的接收字節(jié)的數(shù)量已經(jīng)超過可編程閾值時(shí)，把幀控制塊的地址寫入GQ中。
當(dāng)在出口側(cè)上已經(jīng)重新組裝了完整的幀時(shí)，把幀地址寫入GQ中。存在四種類型的GQ(并且，對(duì)于每種類型，如圖12B所示，都存在入口型和出口型)GCQ包含必須由GCH處理的幀。
GTQ包含必須由GTH處理的幀。
GPQ包含必須由GPH處理的幀。
GDQ包含可以由任何GDH(或GCH/GTH，當(dāng)能使它們處理數(shù)據(jù)幀時(shí))處理的幀。對(duì)于GDQ，存在許多個(gè)優(yōu)先級(jí)，因而，處理入列到較高優(yōu)先級(jí)GDQ中的幀將先于處理入列到較低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的幀。
一些處理單元可以是專用的。在當(dāng)前的裝置中，存在四種類型的處理單元(GxH)(也可參見圖12B)GDH(一般數(shù)據(jù)處理器)。GDH主要用于轉(zhuǎn)發(fā)幀。
GCH(導(dǎo)向信元處理器)。GCH含有與GDH完全相同的硬件。但是，導(dǎo)向幀只能由GCH處理。如果使GCH還能夠處理數(shù)據(jù)幀(在這種情況下，它起GDH的作用)，那么，它在WEB(CLP_Ena寄存器)上是可編程的。
GTH(一般樹處理器)。GTH含有與GDH/GCH相比附加的硬件進(jìn)行樹插入、樹刪除和繩索管理的輔助硬件。當(dāng)GPQ中沒有幀(包含樹管理命令)時(shí)，GTH將處理數(shù)據(jù)幀。
GPH(一般PwoerPC處管理器)。GPH含有與GDH/GTH相比附加的硬件。GPH通過郵箱接口與嵌入式PwoerPC對(duì)接。
在實(shí)際的裝置中，GCH、GTH和GPH的作用可以在單個(gè)處理單元上實(shí)現(xiàn)。例如，對(duì)于GCH和GPH，一個(gè)裝置可能含有一個(gè)處理單元。對(duì)于GCQ、GTQ和GPQ，情況亦如此。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器的用途是與上DataStore對(duì)接，上DataStore包含已經(jīng)從介質(zhì)接收的幀，和與下DataStore對(duì)接，下DataStore包含從Prizma Atlantic交換機(jī)系統(tǒng)接收的重新組裝幀。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器還在調(diào)度定時(shí)器事件或中斷期間，接收配置信息。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器能夠計(jì)算關(guān)于幀的檢驗(yàn)和。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器包含F(xiàn)ishPool(可以保存8條魚)、暫時(shí)存儲(chǔ)器(可以保存8條魚)、和把FishPool內(nèi)容寫入上或下DataStore中/從上或下DataStore中讀取FishPool內(nèi)容的一些控制寄存器?？梢园袴ishPool看作是用于DataStore的某些類型的工作區(qū)不是直接讀/寫DataStore，而是把較大量的幀數(shù)據(jù)從DataStore讀到FishPool中或把較大量的數(shù)據(jù)從FishPool寫到DataStore中。傳輸?shù)膯挝皇荈ish，它等于16個(gè)字節(jié)。
可以把FishPool看作是可以包含8條魚的存儲(chǔ)器，那是每一個(gè)有128個(gè)比特的8個(gè)字。在CLP處理器構(gòu)造中，F(xiàn)ishPool是128個(gè)字節(jié)的寄存器陣列。FishPool中的每個(gè)字節(jié)含有一個(gè)7-比特字節(jié)的地址(0、...、127)，和訪問是以16-比特或32-比特為基礎(chǔ)的。與所有寄存器陣列一樣，F(xiàn)ishPool擁有循環(huán)尋址方案。也就是說，在FishPool中尋址從位置126開始的一個(gè)字(即，4個(gè)字節(jié))返回字節(jié)126、127、0和1。并且，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器的角度來看，F(xiàn)ishPool中的魚的位置具有3-比特的魚地址。
當(dāng)進(jìn)行幀調(diào)度時(shí)，由調(diào)度器在FishPool中自動(dòng)復(fù)制幀的最前面N條魚。在PortConfigMemory(端口配置存儲(chǔ)器)中，N的值是可編程的。通常，對(duì)于上幀調(diào)度，N等于4，對(duì)于下單播幀調(diào)度，N等于2，對(duì)于下組播幀調(diào)度，N等于4，和對(duì)于中斷和定時(shí)器，N等于0。
皮碼可以從一個(gè)幀中讀取更多的字節(jié)，在這種情況中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)處理器在下一個(gè)魚地址上把幀數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入FishPool，當(dāng)已經(jīng)到達(dá)FishPool的邊界時(shí)，自動(dòng)環(huán)繞到0。此外，皮碼還可以在絕對(duì)地址上讀或?qū)懮?下DataStore。
WEB協(xié)處理器與EPC WEB判優(yōu)器對(duì)接。EPC WEB判優(yōu)器在十個(gè)GxH和WEBWatch之間進(jìn)行判優(yōu)，以成為接口器件WEB接口上的主器件。這使所有的GxH都可以在WEB上進(jìn)行讀寫。
接口器件存儲(chǔ)器組為圖12A所示的嵌入式處理器組(EPC)提供存儲(chǔ)設(shè)施。存儲(chǔ)器組件包括樹搜索存儲(chǔ)器(TSM)判優(yōu)器和數(shù)個(gè)芯片內(nèi)和芯片外存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)樹結(jié)構(gòu)、計(jì)數(shù)器和皮碼進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問所需的任何其它東西。并且，存儲(chǔ)器還用于存儲(chǔ)像空表、隊(duì)列控制塊等那樣，由硬件使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不是為樹分配的或沒有被硬件使用的任何存儲(chǔ)器位置被默認(rèn)為適合于皮碼使用，像計(jì)數(shù)器和老化表之類。
圖13顯示了存儲(chǔ)器組更詳細(xì)的方塊圖。樹搜索存儲(chǔ)器(TSM)判優(yōu)器提供了嵌入式處理器(GxH)與存儲(chǔ)器之間的通信鏈路。存儲(chǔ)器包括5個(gè)芯片內(nèi)SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、1個(gè)芯片外SRAM、和7個(gè)芯片外DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)。TSM判優(yōu)器包括10個(gè)請(qǐng)求控制單元(每一個(gè)與嵌入式處理器GxH之一相連接)和13個(gè)存儲(chǔ)器判優(yōu)器單元，每個(gè)存儲(chǔ)器有一個(gè)存儲(chǔ)器判優(yōu)器單元?？偩€結(jié)構(gòu)以這樣的方式將請(qǐng)求控制單元和判優(yōu)器單元互連，即，使每個(gè)控制單元和與它連接的GxH都可以訪問所有的存儲(chǔ)器。
控制單元包括在嵌入式處理器(GxH)與判優(yōu)器之間駕馭數(shù)據(jù)所需的硬件。
SRAM判優(yōu)器單元，另外還管理數(shù)據(jù)在嵌入式處理器GxH與芯片內(nèi)和芯片外SRAM之間的流動(dòng)。
DRAM判優(yōu)器單元，另外還管理數(shù)據(jù)在嵌入式處理器(GxH)與芯片外DRAM器件之間的流動(dòng)。
每個(gè)存儲(chǔ)器判優(yōu)器包含“后門(back-door)”通路，它通常被芯片的其它部分使用，并且具有最高的訪問優(yōu)先級(jí)。DRAM存儲(chǔ)器可以以如下兩種操作模式運(yùn)行TDM模式。對(duì)DDRAM中四個(gè)存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)器訪問是交替讀“窗”和寫“窗”進(jìn)行的，因而，在讀窗過程中，對(duì)四個(gè)存儲(chǔ)體的任何一個(gè)的訪問是只讀的，和在在寫窗過程中，對(duì)四個(gè)存儲(chǔ)體的任何一個(gè)的訪問是只寫的。把TDM模式用于多個(gè)DDRAM使一些控制信號(hào)可以在DDRAM之間共享，因此，這節(jié)省了一些芯片IO(它是非常稀有資源)。非TDM模式。對(duì)DDRAM中四個(gè)存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)器訪問可以是讀和寫的組合，這必須遵從一些指定的規(guī)則。例如，在訪問窗內(nèi)，你可以在存儲(chǔ)體A中進(jìn)行讀，而在存儲(chǔ)體C中進(jìn)行寫。TSM判優(yōu)器讓N個(gè)請(qǐng)求程序同時(shí)訪問M個(gè)存儲(chǔ)器。當(dāng)多個(gè)請(qǐng)求程序想要訪問同一個(gè)存儲(chǔ)器時(shí)，進(jìn)行循環(huán)判優(yōu)。M個(gè)存儲(chǔ)器可以具有不同的特性。在我們的當(dāng)前裝置中，存在三種存儲(chǔ)器類型內(nèi)部SRAM、外部SRAM和外部DDRAM。M個(gè)存儲(chǔ)器和N個(gè)請(qǐng)求程序是同質(zhì)的任何請(qǐng)求程序都可以訪問任何存儲(chǔ)器。一些存儲(chǔ)器被邏輯地分成多個(gè)子存儲(chǔ)器(像DDRAM中的四個(gè)存儲(chǔ)體那樣)，可以邏輯地同時(shí)訪問它們。M個(gè)存儲(chǔ)器的一部分用作包含內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的控制存儲(chǔ)器，與皮處理器相比，它們具有更高優(yōu)先級(jí)的通路。這還使芯片得到調(diào)試，因?yàn)槠ぬ幚砥骺梢宰x取控制存儲(chǔ)器的內(nèi)容。判優(yōu)器支持讀訪問，寫訪問和讀與寫，從而，在原子操作中，把N-比特整數(shù)加入存儲(chǔ)器的內(nèi)容中。
一般地址方案用于訪問M個(gè)存儲(chǔ)器，致使存儲(chǔ)器中對(duì)象的物理位置是透明的。
樹的概念被樹搜索引擎用來存儲(chǔ)和檢索信息。檢索，即樹搜索，以及插入和刪除是根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行的，關(guān)鍵字是像，例如MAC源地址或IP源地址和IP目標(biāo)地址的并置那樣的比特模式。把信息存儲(chǔ)在稱為葉子(Leaf)的控制塊中，葉子至少包含關(guān)鍵字(正如從后面所看到的，存儲(chǔ)的比特模式實(shí)際上是散列化關(guān)鍵字)。葉子還可以包含像老化信息那樣的附加信息，或用戶信息，用戶信息可以是，例如，像目標(biāo)片狀件和目標(biāo)端口數(shù)那樣的轉(zhuǎn)發(fā)信息。
存在數(shù)種樹類型(FM、LPM和SMT)和相關(guān)的樹類型搜索，即固定匹配、軟件管理樹和最大前綴匹配。在樹搜索期間用于檢驗(yàn)葉子的可選附加準(zhǔn)則是VectorMask(向量屏蔽)。捆綁(roping)、老化和鎖存用于提高搜索性能。
FM樹的搜索算法顯示在圖14中。搜索算法對(duì)包括關(guān)鍵字的輸入?yún)?shù)進(jìn)行運(yùn)算，把關(guān)鍵字散列化，訪問直接表(DT)，在樹中穿過模式搜索控制塊(PSCB)，終止在葉子上(圖14)。存在三種類型的樹，每一種都有自己的搜索算法，它使樹行走按不同的規(guī)則發(fā)生。例如，對(duì)于固定匹配(FM)樹，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是帕特麗夏(Patricia)樹。當(dāng)已經(jīng)找到葉子時(shí)，這個(gè)葉子是可以與輸入關(guān)鍵字相匹配的唯一可能候選者。對(duì)于軟件管理樹(SMT)，可以存在在鏈接表中鏈接的多個(gè)葉子。在這種情況中，用輸入關(guān)鍵字檢驗(yàn)鏈條中的所有葉子，直到已經(jīng)找到匹配或已經(jīng)到達(dá)鏈條盡頭為止。將輸入關(guān)鍵字與存儲(chǔ)在葉子中的模式相比較的所謂“最后比較”操作核實(shí)葉子是否真的與輸入關(guān)鍵字相匹配。當(dāng)已經(jīng)找到葉子和已經(jīng)發(fā)生匹配時(shí)，搜索的結(jié)果將是肯定(OK)的，而在所有其它情況下，將是否定(NO)的。
對(duì)搜索操作的輸入包括下列參數(shù)Key (128個(gè)比特)。必須在搜索(或插入/刪除)之前，利用特殊皮碼指令建立關(guān)鍵字(Key)。只有一個(gè)關(guān)鍵字寄存器。但是，在已經(jīng)開始樹搜索之后，關(guān)鍵字寄存器可以由皮碼用來與進(jìn)行搜索的TSE并行地為下一次搜索建立關(guān)鍵字。這是因?yàn)門SE把關(guān)鍵字(Key)散列化，并且把結(jié)果存儲(chǔ)在內(nèi)部HashedKey寄存器(因此，事實(shí)上，存在2個(gè)Key寄存器)中。KeyLength (7個(gè)比特)。這個(gè)寄存器包含Key以比特為單位的長(zhǎng)度。在建立Key過程中，它由硬件自動(dòng)更新。LUDefIndex (8個(gè)比特)。這是進(jìn)入LUDefTable的索引，LUDefTable包含進(jìn)行搜索的樹的全部定義。后面再對(duì)LUDefTable作詳細(xì)描述。TSRNr (1個(gè)比特)。可以把搜索結(jié)果存儲(chǔ)在第0個(gè)樹搜索結(jié)果區(qū)(TSR0)或TSRl中。這是通過TSRNr規(guī)定的。在TSE進(jìn)行搜索的同時(shí)，皮碼可以訪問其它TSR，以分析以前搜索的結(jié)果。VectorIndex (6個(gè)比特)。對(duì)于使VectorMask起作用的樹(這是在LUDefTable中規(guī)定的)，VectorIndex表示VectorMask中的比特。在搜索結(jié)束時(shí)，返回這個(gè)比特的值，它可以被皮碼使用。
如圖14所示，輸入的Key將被散列化成HashedKey。存在六種可用的固定散列算法(一種“算法”不執(zhí)行散列函數(shù))。這在將使用算法的LUDefTable中規(guī)定?？梢岳每删幊躺⒘泻瘮?shù)來增強(qiáng)靈活性。
散列函數(shù)的輸出總是128-比特的數(shù)，它具有在原來輸入的Key與散列函數(shù)的輸出之間一一對(duì)應(yīng)的特性。正如下面所說明的，這個(gè)特性使在直接表之后開始的樹的深度達(dá)到最小。
如果對(duì)樹來說，顏色也起作用，圖14所示的例子正是這種情況，那么，把16-比特顏色寄存器插在128-比特散列函數(shù)輸出端中。插入正好出現(xiàn)在直接表之后。也就是說，如圖所示，如果直接表包含2N個(gè)條目，那么，把16-比特顏色值插在第N個(gè)比特位置上。散列函數(shù)的輸出與插入的顏色值(當(dāng)起作用時(shí))一起存儲(chǔ)在HashedKey寄存器中。
把散列函數(shù)定義成使它的輸出中的大部分熵存在于最高位中。HashedKey寄存器的N個(gè)最高位用于計(jì)算進(jìn)入直接表(DT)的索引。
搜索從進(jìn)入直接表的訪問開始從直接表讀取DTEntry。用于讀取DTEntry的地址是從HashedKey的N個(gè)最高位中，以及根據(jù)如LUDefTable中定義的樹特性計(jì)算出來的。下面將對(duì)此作詳細(xì)說明?？梢园袲TEntry看作是樹的根。所使用的特定樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)取決于樹類型。這里，只要說對(duì)FM樹使用帕特麗夏樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就足夠了，并且，對(duì)于LPM和SMT樹來說，也只不過是帕特麗夏樹的擴(kuò)展。
利用8條目DT的例子顯示在圖15中?？梢钥闯?，利用DT可以縮短搜索時(shí)間(即，必須訪問的PSCB的數(shù)量)。因此，通過增加DT尺寸，可以在存儲(chǔ)器使用和搜索性能之間作出折衷選擇。
從圖15可以看出，DTEntry可以包含如下信息空。不存在與這個(gè)DTEntry相連接的葉子。
到葉子的指針。存在與這個(gè)DTEntry相連接的單片葉子。
到PSCB的指針。存在與這個(gè)DTEntry相連接的多于一片的葉子。
DTEntry定義樹的根。
美國專利申請(qǐng)第09/312,148號(hào)闡述了用于軟件管理樹的搜索算法和生成樹的算法。
名為“比特選擇算法(Choice Bit Algorithm)”的算法根據(jù)從一組規(guī)則或一個(gè)規(guī)則體系中名為“規(guī)則”的項(xiàng)目中選擇的比特，利用某種度量建立二進(jìn)制搜索樹。我們所有的例子都是用因特網(wǎng)協(xié)議(IP)標(biāo)題的措辭表達(dá)的，但是，也可以用任何類型的固定格式標(biāo)題來代替。
在IP中，每條規(guī)則都與可能利用下列子目建立起來的某些關(guān)鍵字有關(guān)源地址(SA)、目標(biāo)地址(DA)、源端口(SP)、目標(biāo)端口(DP)、和協(xié)議(P)。這些數(shù)據(jù)分別長(zhǎng)為32、32、16、16、和8個(gè)比特，因此，要測(cè)試的關(guān)鍵字由104個(gè)比特組成。比特選擇算法找出104個(gè)比特中某些特別有用的比特。在實(shí)施過程中，測(cè)試少數(shù)幾個(gè)比特就可以從候選者中刪除一個(gè)規(guī)則之外的所有規(guī)則或幾個(gè)規(guī)則之外的所有規(guī)則。對(duì)于某些規(guī)則，利用簡(jiǎn)單比較操作測(cè)試不相等性也是合適的。比特測(cè)試和比較在邏輯上被組織成二進(jìn)制樹。把樹映射到高速測(cè)試比特的硬件有效結(jié)構(gòu)上。這樣的測(cè)試得出關(guān)鍵字可能適配的正好一條規(guī)則或少量規(guī)則(稱為葉鏈)。在前一種情況中，則通過規(guī)則全面地測(cè)試關(guān)鍵字。在后一種情況中，則利用比較和全規(guī)則測(cè)試，按照測(cè)試網(wǎng)格測(cè)試關(guān)鍵字。
規(guī)則組中的每條規(guī)則與規(guī)則是與關(guān)鍵字相適配的最高優(yōu)先級(jí)規(guī)則時(shí)采取的行動(dòng)相聯(lián)系。規(guī)則可以發(fā)生交叉(一個(gè)關(guān)鍵字適配兩條或更多條規(guī)則)。在那種情況中，可以賦予規(guī)則以優(yōu)先級(jí)號(hào)1、2、3、......，以便任何兩條交叉的規(guī)則都具有不同的優(yōu)先級(jí)(如果關(guān)鍵字適配兩條或更多條規(guī)則，管理員必須聲明哪一條規(guī)則起主要作用)。因此，如果在比特測(cè)試和比較之后，然后有多于一條的規(guī)則要測(cè)試，那么，按照優(yōu)先級(jí)的次序測(cè)試這些規(guī)則。把較低的優(yōu)先級(jí)號(hào)指定給優(yōu)先級(jí)較高的規(guī)則。
如果根本沒有找到適配的，那么可以規(guī)定一些默認(rèn)條款。
美國專利第5,787,430號(hào)闡述了最長(zhǎng)前綴匹配方法的搜索算法。該方法要求從所述數(shù)據(jù)庫的節(jié)點(diǎn)(根節(jié)點(diǎn))進(jìn)入；通過依次處理只包括條目中識(shí)別下一個(gè)(子)節(jié)點(diǎn)所需的那些部分的所述搜索變?cè)姆侄危退龅诙溄有畔?，直到窮盡所述分段或到達(dá)沒有所述第二鏈接信息的(葉)節(jié)點(diǎn)為止，確定從一個(gè)節(jié)點(diǎn)穿過所述樹狀數(shù)據(jù)庫到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的搜索路徑；將存儲(chǔ)在所述搜索路徑終結(jié)的節(jié)點(diǎn)中的條目與所述搜索變?cè)啾容^；如果在所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)中，連搜索變?cè)c所述條目之間的至少部分匹配也沒有找到，那么，通過處理所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的所述第一鏈接信息，回溯所述搜索路徑；和重復(fù)前兩個(gè)步驟，直到找到所述至少部分匹配或到達(dá)所述根節(jié)點(diǎn)為止。
圖16顯示了主交換結(jié)構(gòu)器件的實(shí)施例。最好，每個(gè)接口器件芯片含有至少兩個(gè)集成化并行-串行端口，這兩個(gè)集成化并行-串行端口接收并行數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成在串行鏈路上轉(zhuǎn)發(fā)給交換結(jié)構(gòu)器件的高速串行數(shù)據(jù)流。在高速串行鏈路上從交換結(jié)構(gòu)器件接收的數(shù)據(jù)由另一個(gè)DASL轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。在這里將描述名為數(shù)據(jù)校準(zhǔn)串行鏈路(DASL)的串行化器/去串行化器(deserializer)的實(shí)施例。
至少一個(gè)DASL將交換結(jié)構(gòu)器件與串行鏈路對(duì)接。來自串行鏈路的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成傳送到交換結(jié)構(gòu)器件的并行數(shù)據(jù)。同樣，來自交換結(jié)構(gòu)器件的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成傳送到串行鏈路的串行數(shù)據(jù)?？梢园汛墟溌肪奂谝黄穑蕴岣咄掏铝?。
繼續(xù)參照?qǐng)D16，交換系統(tǒng)包括交換結(jié)構(gòu)11、與交換結(jié)構(gòu)輸入端口15(15-1、......、15-k)相連接的輸入交換機(jī)適配器13(13-1、......、13-k)、和在輸出端口19(19-1、......、19-p)上與交換結(jié)構(gòu)相連接的輸出交換機(jī)適配器17(17-1、......、17-p)。
輸入和輸出傳輸鏈路21(21-1、......、21-q)和23(23-1、......、21-r)分別通過線路(鏈路)適配器25(25-1、......、25-q)和27(27-1、......、27-r)與交換系統(tǒng)相連接。傳輸鏈路把電路交換或數(shù)據(jù)包交換業(yè)務(wù)載出或載入諸如工作站、電話機(jī)等之類的附屬單元(命名為WS的鏈路)，載出或載入局域網(wǎng)(命名為L(zhǎng)AN的鏈路)，載出或載入綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)施(命名為ISDN的鏈路)，或載出或載入任何其它的通信系統(tǒng)。并且，可以把處理器直接附接在交換機(jī)適配器13和17上。線路適配器(LA)和交換機(jī)適配器(SA)有公共接口。
在輸入交換機(jī)適配器上，收集來自數(shù)據(jù)包交換和電路交換接口的各種業(yè)務(wù)，并把它們轉(zhuǎn)換成均勻小型數(shù)據(jù)包(具有幾個(gè)可能固定長(zhǎng)度之一)，其頭部包含指定交換機(jī)的所需輸出端口(或輸出鏈路)的路由信息。在下一節(jié)中將給出輸入交換機(jī)適配器中有關(guān)小型數(shù)據(jù)包格式和有關(guān)小型數(shù)據(jù)包生成和輸出交換機(jī)適配器中有關(guān)解包(depacketization)的一些細(xì)節(jié)。
交換結(jié)構(gòu)通過快速自路由互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)把小型數(shù)據(jù)包從任何輸入端口路由到任何輸出端口。自路由網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是這樣的，可以在內(nèi)部沒有任何沖突地同時(shí)路由小型數(shù)據(jù)包。
交換系統(tǒng)的心臟是交換結(jié)構(gòu)。兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式得到了考慮，下面將分別描述它們。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)于每個(gè)輸入端口，交換結(jié)構(gòu)包括一個(gè)自路由二進(jìn)制樹，把各自的輸入端口與所有輸出端口相連接；交換結(jié)構(gòu)總共包括k個(gè)這樣的樹(如果配備了k個(gè)輸入端口的話)。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)于每個(gè)輸出端口，提供附帶輸出RAM的總線結(jié)構(gòu)作為一個(gè)片段(slice)，把所有輸入端口與各自的輸出端口相連接；交換結(jié)構(gòu)總共包括p個(gè)這樣的片段(如果配備了p個(gè)輸出端口的話)。
1999年6月11日提出的美國專利申請(qǐng)第09/330,968號(hào)描述了DASL。DASL接口從CMOS ASIC那樣的并行接口接收數(shù)據(jù)，把來自并行接口的比特劃分成較小數(shù)組的并行比特流。然后，把較小數(shù)組的并行比特流轉(zhuǎn)換成高速串行比特流，通過傳輸介質(zhì)把它輸運(yùn)到其它模塊的接收器。帶有控制阻抗的差分驅(qū)動(dòng)器把數(shù)據(jù)的串行比特流驅(qū)動(dòng)到傳輸介質(zhì)。
DASL實(shí)現(xiàn)了如下的方法把N個(gè)比特并行存在的數(shù)據(jù)流分解成每一個(gè)具有n個(gè)比特的數(shù)個(gè)部分，其中n是N的一個(gè)分解因子；串行化數(shù)據(jù)流的每個(gè)n比特的部分；在數(shù)個(gè)并行信道的相應(yīng)一個(gè)上傳輸每個(gè)串行化部分；和去串行化數(shù)據(jù)流的每個(gè)被傳輸部分，把數(shù)據(jù)流恢復(fù)成N個(gè)比特并行的形式。雖然在上述的某些實(shí)施例中應(yīng)用了DASL，但是，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在網(wǎng)絡(luò)處理器這樣的地方，可以應(yīng)用另外體現(xiàn)這里所公開的本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠渌商娲问健?br> 在已經(jīng)闡述了這里所公開的發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖和說明中，雖然使用了一些具體的術(shù)語，但這只是為了便于描述，而不是為了限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種包括如下單元的設(shè)備控制點(diǎn)處理器；接口器件，通過控制路徑與所述控制點(diǎn)處理器可操作地連接，并且提供高速數(shù)據(jù)路徑，所述接口器件含有半導(dǎo)體基底；在所述基底上形成的多個(gè)接口處理器，所述處理器的數(shù)量至少是五個(gè)；在所述基底上形成的內(nèi)部指令存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述接口處理器可訪問的指令；在所述基底上形成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)經(jīng)過所述器件可由所述接口處理器訪問的數(shù)據(jù)；和在所述基底上形成的多個(gè)輸入/輸出端口；所述輸入/輸出端口的至少一個(gè)將所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連接；所述輸入/輸出端口的其它至少兩個(gè)在所述接口處理器的引導(dǎo)下，以介質(zhì)速度與外部網(wǎng)絡(luò)交換經(jīng)過接口器件的數(shù)據(jù)；在引導(dǎo)數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)交換輸入/輸出端口之間的交換和數(shù)據(jù)通過所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的流動(dòng)的過程中，所述控制點(diǎn)處理器通過把要由所述接口處理器執(zhí)行的指令裝載到所述指令存儲(chǔ)器中，與所述接口器件協(xié)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括第二接口器件，與所述控制點(diǎn)處理器可操作地相連接，并且具有半導(dǎo)體基底；在所述基底上形成的多個(gè)接口處理器，所述處理器的數(shù)量至少是五個(gè)；在所述基底上形成的內(nèi)部指令存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述接口處理器可訪問的指令；在所述基底上形成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)經(jīng)過所述器件可由所述接口處理器訪問的數(shù)據(jù)；和在所述基底上形成的多個(gè)輸入/輸出端口；所述輸入/輸出端口的至少一個(gè)將所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連接；所述輸入/輸出端口的其它至少兩個(gè)在所述接口處理器的引導(dǎo)下，與外部網(wǎng)絡(luò)交換經(jīng)過接口器件的數(shù)據(jù)；在引導(dǎo)數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)交換輸入/輸出端口之間的交換和數(shù)據(jù)通過所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的流動(dòng)的過程中，所述控制點(diǎn)處理器通過把要由所述接口處理器執(zhí)行的指令裝載到所述指令存儲(chǔ)器中，與所述第二接口器件協(xié)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括第二控制點(diǎn)處理器；所述接口器件與所述控制點(diǎn)處理器和所述第二控制點(diǎn)處理器之一可操作地相連接；第二接口器件，與所述控制點(diǎn)處理器和所述第二控制點(diǎn)處理器的另一個(gè)可操作地相連接，并且具有半導(dǎo)體基底；在所述基底上形成的多個(gè)接口處理器，所述處理器的數(shù)量至少是五個(gè)；在所述基底上形成的內(nèi)部指令存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述接口處理器可訪問的指令；在所述基底上形成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)經(jīng)過所述器件可由所述接口處理器訪問的數(shù)據(jù)；和在所述基底上形成的多個(gè)輸入/輸出端口；所述輸入/輸出端口的至少一個(gè)將所述內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連接；所述輸入/輸出端口的其它至少兩個(gè)在所述接口處理器的引導(dǎo)下，與外部網(wǎng)絡(luò)交換經(jīng)過接口器件的數(shù)據(jù)；在引導(dǎo)數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)交換輸入/輸出端口之間的交換和數(shù)據(jù)通過所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的流動(dòng)的過程中，所述其它控制點(diǎn)處理器通過把要由所述接口處理器執(zhí)行的指令裝載到所述指令存儲(chǔ)器中，與所述第二接口器件協(xié)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制點(diǎn)處理器位于離所述接口器件遠(yuǎn)程的地方，并且通過所述兩個(gè)其它輸入/輸出端口與之可操作地相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，還包括印刷電路板器件，和其特征在于安裝在所述印刷電路板器件上的電路單元包括如所述權(quán)利要求1至4之一所述的單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括自路由交換結(jié)構(gòu)器件，與所述接口器件可操作地相連接，并且引導(dǎo)從可識(shí)別地址入站到該設(shè)備的數(shù)據(jù)從該設(shè)備流出站到被識(shí)別地址。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備，還包括機(jī)箱；安裝在機(jī)箱中的背板；和安裝在所述背板上的多個(gè)印刷電路板器件；和其中，在所述印刷電路板器件之一上的電路單元包括如所述權(quán)利要求1至4之一所述的單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制點(diǎn)處理器是在所述半導(dǎo)體基底上形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，在所述印刷電路板器件的第二個(gè)上的電路單元包括另一組如所述權(quán)利要求1至4之一所述的單元。
10.一種包括下列單元的通信裝置控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)；和網(wǎng)絡(luò)處理器，與所述控制點(diǎn)處理器可操作地耦合，并且具有多個(gè)接口處理器；多個(gè)介質(zhì)接口；將介質(zhì)接口與接口處理器相耦合的多個(gè)隊(duì)列寄存器，用于提供數(shù)據(jù)進(jìn)入和離開接口處理器的隊(duì)列通道；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)經(jīng)過所述接口處理器的數(shù)據(jù)；和入列/出列調(diào)度器，對(duì)控制信息作出響應(yīng)，把數(shù)據(jù)從所述存儲(chǔ)器移動(dòng)到所述隊(duì)列通道的所選那一個(gè)；所述控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)含有控制點(diǎn)函數(shù)發(fā)生器，用于在所述網(wǎng)絡(luò)處理器的控制下，生成帶有允許所述控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)訪問寄存器和存儲(chǔ)器的信息的導(dǎo)向幀，和將其轉(zhuǎn)發(fā)到所述多個(gè)介質(zhì)接口之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信器件，其特征在于，導(dǎo)向幀信息至少包括一個(gè)字的幀控制信息、一個(gè)字的軟件相關(guān)性、一個(gè)導(dǎo)向命令和結(jié)束定界符導(dǎo)向命令。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信器件，還包括與所述接口處理器耦合的幀控制塊寄存器，所述幀控制塊寄存器存儲(chǔ)用于把經(jīng)處理的導(dǎo)向幀路由回到控制點(diǎn)函數(shù)發(fā)生器的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信器件，其特征在于，控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)包括總線；與所述總線耦合的判優(yōu)器；與所述總線耦合的CPU；與所述總線耦合的DMA控制器；與所述總線耦合的郵箱和DRAM接口；互連所述CPU和郵箱和DRAM接口的中斷控制器；與接口處理器和所述郵箱和DRAM接口耦合的DRAM判優(yōu)器；和與所述DRAM判優(yōu)器耦合的DRAM控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的通信器件，還至少包括將控制點(diǎn)處理器與郵箱和DRAM接口相耦合的中斷線路和將接口處理器之一與郵箱和DRAM接口互連的通信線路。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信器件，其特征在于，網(wǎng)絡(luò)處理器的各個(gè)部件是制造在公共基底上的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的通信器件，其特征在于，控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)是制造在公共基底上的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的通信器件，其特征在于，控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)是在所述網(wǎng)絡(luò)處理器制造在上面的公共基底的外部；和通信模塊將控制點(diǎn)處理器子系統(tǒng)與多個(gè)介質(zhì)接口的至少一個(gè)互連。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的通信器件，其特征在于，多個(gè)介質(zhì)接口的至少一個(gè)包括第一以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制(MAC)，和通信模塊含有與處理器子系統(tǒng)耦合的第二以太網(wǎng)MAC/PHY；與以太網(wǎng)MAC/PHY耦合的以太網(wǎng)PHY；和將以太網(wǎng)PHY與第一以太網(wǎng)MAC耦合的傳輸介質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的通信器件，還包括將第二以太網(wǎng)MAC/PHY與控制處理器子系統(tǒng)互連的互連器件；和與所述互連器件可操作地連接的存儲(chǔ)器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的通信器件，其特征在于，互連器件包括PCI橋接器。
21.一種包括下列步驟的方法把處理經(jīng)過接口器件的數(shù)據(jù)的指令存儲(chǔ)在指令存儲(chǔ)器中；在多個(gè)接口處理器中執(zhí)行存儲(chǔ)在指令存儲(chǔ)器中的指令；接收以介質(zhì)速度通過輸入端口入站的數(shù)據(jù)流；通過多個(gè)接口處理器通信數(shù)據(jù)流；和根據(jù)指令被接口處理器的執(zhí)行，引導(dǎo)數(shù)據(jù)流以介質(zhì)速度通過輸出端口出站。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括把數(shù)據(jù)流分解成多個(gè)部分，把分解數(shù)據(jù)流的被選部分存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，把分解數(shù)據(jù)流的其它被選部分引向交換結(jié)構(gòu)，供確定出站方向之用。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在引導(dǎo)數(shù)據(jù)流通過輸出端口出站之前，把數(shù)據(jù)流的被存儲(chǔ)部分和其它被選部分重新組合在一起。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，通過多個(gè)接口處理器通信數(shù)據(jù)流的步驟包括把數(shù)據(jù)流分解成數(shù)個(gè)部分，和在并行管理的多個(gè)接口處理器之間分配分解的部分。
25.一種包括下列步驟的方法利用位于控制點(diǎn)處理器中的控制點(diǎn)函數(shù)生成導(dǎo)向幀；利用所述控制點(diǎn)處理器中的器件驅(qū)動(dòng)器把導(dǎo)向幀發(fā)送到與網(wǎng)絡(luò)處理器相聯(lián)系的多個(gè)介質(zhì)接口之一；利用所述介質(zhì)接口中的介質(zhì)訪問控制硬件恢復(fù)導(dǎo)向幀。將經(jīng)恢復(fù)的導(dǎo)向幀存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；和將存儲(chǔ)的導(dǎo)向幀路由到所述導(dǎo)向幀中識(shí)別的實(shí)體(entity)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括下列步驟根據(jù)所述導(dǎo)向幀攜帶的指令，通過所述實(shí)體處理所述導(dǎo)向幀；和如有必要，通過導(dǎo)向幀攜帶的信息，把經(jīng)處理的導(dǎo)向幀路由回到控制點(diǎn)函數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括下列步驟用網(wǎng)絡(luò)路由信息封裝導(dǎo)向幀。
全文摘要
本發(fā)明提供了通過控制點(diǎn)和在半導(dǎo)體基底上形成的多個(gè)接口處理器的協(xié)作，使數(shù)據(jù)流管理和靈活性得到改善的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、這樣設(shè)備的各個(gè)部件、和操作這樣設(shè)備的方法?？刂泣c(diǎn)和接口處理器一起形成在執(zhí)行引導(dǎo)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的指令的過程中，能夠與包括可選交換結(jié)構(gòu)器件的其它單元協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)處理器。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1399738SQ00814241
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者布賴恩·M·巴斯, 瓊·L·卡爾維格納克, 安東尼·M·加洛, 馬科·C·赫迪斯, 斯里德哈·拉奧, 邁克爾·S·西格爾, 布賴恩·A·揚(yáng)曼, 法布賴斯·J·維普蘭肯 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司