專利名稱：一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，該方法適用于所有需要使用查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器場合的邏輯IC或ASIC芯片電路設(shè)計，包括但不局限于報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)、ATM交換或ATM信元重組等應(yīng)用領(lǐng)域。屬于邏輯IC或ASIC芯片的電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
目前，根據(jù)需要查找的地址范圍的大小與保存的中間狀態(tài)信息的多少，通常有如下三種方案供選擇使用(1)如果需要查找的地址范圍很小，或者保存中間狀態(tài)信息時所需要的存儲容量很小，那么，該查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器可以利用邏輯IC或ASIC芯片內(nèi)部自身的存儲器實現(xiàn)，其源地址作為存儲器的物理地址，從該地址讀出的存儲器單元數(shù)據(jù)就是需要轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址或中間狀態(tài)信息。
(2)如果需要查找的地址范圍較大，或者在保存中間狀態(tài)信息時所需要的存儲容量較大，利用邏輯IC或ASIC芯片內(nèi)部的存儲器實現(xiàn)起來比較困難或者成本太高時，一般是在邏輯IC或ASIC芯片外部單獨配置存儲器作為查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器。
(3)如果需要查找的地址范圍非常大，配置一般的存儲器實現(xiàn)起來成本太高或者不可能實現(xiàn)，如查找的地址范圍為32位、64位等，則還需要配置內(nèi)容尋址存儲器(CAM)作為查找表存儲器，該方法就不是以源地址作為存儲器的物理地址去讀存儲器中的數(shù)據(jù)，而是直接將源地址和存儲器中存儲單元的內(nèi)容進(jìn)行匹配查找。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，在涉及到報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)、ATM信元交換或ATM信元重組類的應(yīng)用場合的邏輯IC或ASIC芯片電路設(shè)計中，需要用大容量數(shù)據(jù)存儲器來暫存報文數(shù)據(jù)，并且通常是把該數(shù)據(jù)存儲器劃分為若干個存儲容量相同的緩沖區(qū)，使每個緩沖區(qū)可以存放一個報文，由于緩沖區(qū)的容量一般都是設(shè)置為2的整數(shù)次方，且其中的每個緩沖區(qū)的存儲容量應(yīng)大于最大報文數(shù)據(jù)的長度，這樣就會因為緩沖區(qū)的存儲容量大小和最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差異，在每個緩沖區(qū)內(nèi)都存在有一塊閑置的存儲區(qū)域，即存儲器碎片，這些存儲器碎片零散但有規(guī)則地分布在整個存儲器中，在正常工作情況下是永遠(yuǎn)不會被訪問到的；其特征在于該方法是把所述的數(shù)據(jù)存儲器中的這些在存儲正常報文時不會使用到的閑置的、零碎的存儲區(qū)域，通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器使用，同時不會降低該數(shù)據(jù)存儲器允許存儲報文的數(shù)量。
包括有下列步驟(1)因為存儲器是分塊使用的，首先將存儲器劃分為若干個存儲容量相同的緩沖區(qū)，使每個緩沖區(qū)可以存放一個最長的報文；(2)統(tǒng)計存儲器碎片的數(shù)量多少和空間大小由于其中的每個緩沖區(qū)的存儲容量必須大于最大報文數(shù)據(jù)的長度，且緩沖區(qū)的容量一般都是設(shè)置為2的整數(shù)次方，這樣就會因為緩沖區(qū)的存儲容量大小和最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差異，在每個緩沖區(qū)內(nèi)都存在有一塊閑置的存儲區(qū)域，即存儲器碎片，該存儲器碎片在正常工作情況下是永遠(yuǎn)不會被訪問到的，整個存儲器內(nèi)規(guī)則地分布著若干個這樣的存儲器碎片，其數(shù)量和緩沖區(qū)數(shù)量相等，而每個存儲器碎片的存儲空間大小則都是緩沖區(qū)的存儲容量與最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差；(3)將所述的每個緩沖區(qū)低位地址的存儲空間用于存放報文，而將剩余的高位地址的碎片存儲空間通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器使用，用于保存查找表信息或報文暫存重組過程中的中間狀態(tài)信息；所述的地址映射關(guān)系是將該數(shù)據(jù)存儲器的物理地址(AddN)與報文的源地址(N)建立相應(yīng)的對照檢索途徑，以便能夠從報文的源地址得到存放該報文轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址或中間狀態(tài)信息的存儲器物理地址。
上述第(3)步驟中，每個緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)存放的地址空間可以是在低位地址空間，也可以是在高位地址空間；當(dāng)數(shù)據(jù)存放的地址空間是在緩沖區(qū)高位地址空間時，存儲器碎片就位于其低位地址空間。
本發(fā)明的特點是充分利用數(shù)據(jù)存儲器的使用特性，巧妙地將查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器映射到數(shù)據(jù)存儲器中的閑置無用的存儲空間-存儲器碎片之中，從而有效地充分利用數(shù)據(jù)存儲器的整個存儲空間，不再需要在外部專門為此配置存儲器芯片，同時也不會降低該數(shù)據(jù)存儲器存儲報文的數(shù)量，還簡化了單板的硬件電路設(shè)計，降低了成本。
圖2是利用本發(fā)明方法的另一實施例的數(shù)據(jù)存儲器地址分配示意圖。
(2)因為存儲器是分塊使用的，所以要把該數(shù)據(jù)存儲器劃分為若干個存儲容量相同的緩沖區(qū)，使這些緩沖區(qū)的數(shù)目大于或等于需要存放的報文的數(shù)目，以便在每個緩沖區(qū)可以存放一個報文。
(3)由于其中的每個緩沖區(qū)的存儲容量必須大于最大報文數(shù)據(jù)的長度，且緩沖區(qū)的容量一般都是設(shè)置為2的整數(shù)次方，這樣就會因為緩沖區(qū)的存儲容量大小和最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差異，使得每個緩沖區(qū)內(nèi)都存在有一塊閑置的存儲區(qū)域，即存儲器碎片，該存儲器碎片在正常工作情況下是永遠(yuǎn)不會被訪問到的。例如報文的最大長度為900字節(jié)，則緩沖區(qū)的容量一般就設(shè)置為1024(210)字節(jié)，這樣在邏輯電路內(nèi)部保存各個緩沖區(qū)的首地址而使用的存儲器資源最少，對于緩沖區(qū)的使用和管理都比較方便；因為各個緩沖區(qū)首地址的低位地址固定為“0”，邏輯電路內(nèi)部保存各個緩沖區(qū)的首地址時就不需要保存低位地址，只需要保存高位地址，在使用時直接在低位地址添加‘0’即可得到各緩沖區(qū)的首地址。由于報文數(shù)據(jù)的存儲都要求連續(xù)的緩沖區(qū)，無法利用這些存儲器碎片；但是查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器都不需要連續(xù)的緩沖區(qū)，或者要求連續(xù)緩沖區(qū)的區(qū)域非常小，完全可以把數(shù)據(jù)存儲器中這些正常報文存儲不會用到的碎片存儲空間通過巧妙的地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器使用，同時也不會降低數(shù)據(jù)存儲器允許存儲報文的數(shù)量。本發(fā)明的關(guān)鍵是將所述的每個緩沖區(qū)低位地址的存儲空間用于存放報文，而將剩余的高位地址的碎片存儲空間通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器使用，用于保存查找表信息或報文暫存重組過程中的中間狀態(tài)信息。
當(dāng)然，每個緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)存放的地址空間也可以是在高位地址空間，而當(dāng)數(shù)據(jù)存放的地址空間是在存儲器的高位地址空間時，則存儲器碎片就位于其低位地址空間；照樣可以將剩余的低位地址的碎片存儲空間通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器使用。
(4)建立對應(yīng)的地址映射關(guān)系，即在該數(shù)據(jù)存儲器的物理地址(AddN)與報文的源地址(N)之間建立相應(yīng)的對照檢索途徑，以便能夠從該物理地址的存儲器單元中讀出報文轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址或中間狀態(tài)信息。
需要注意的是，在存儲正常報文數(shù)據(jù)的過程中必須嚴(yán)格控制其寫入訪問的存儲器地址絕對不能越界，否則，就會出現(xiàn)將報文數(shù)據(jù)誤寫到查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器之中的嚴(yán)重差錯。
參見

圖1，其是利用本發(fā)明方法的一個報文轉(zhuǎn)發(fā)電路實施例中，數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部存儲空間劃分以后的一2K字節(jié)地址(高位地址為0 000 000)的分配示意圖，該數(shù)據(jù)存儲器的容量為1M字節(jié)(bytes)，位寬為32比特(bits)，按照每個緩沖區(qū)是2K字節(jié)進(jìn)行劃分，共有512個緩沖區(qū)。由于以太網(wǎng)報文的最大長度為1514字節(jié)，所以2K字節(jié)的緩沖區(qū)中實際存放數(shù)據(jù)的空間小于1536字節(jié)，這樣就可以將每個緩沖區(qū)的低1536字節(jié)的存儲空間用于存放報文，其剩余的高512字節(jié)就是所述的存儲器碎片，該存儲器碎片在正常工作情況下是永遠(yuǎn)不會被訪問到的；而本發(fā)明的關(guān)鍵就是通過建立地址映射關(guān)系把該高512字節(jié)的存儲器碎片當(dāng)作查找表存儲器使用，用于保存查找表信息。
圖1展示了該2K字節(jié)緩沖區(qū)的碎片存儲區(qū)域可保存128條查找表信息，對于整個存儲器而言，共有512個這樣的區(qū)域，總共可以保存65536條查找表信息。
在該實施例中，存儲器的物理地址(AddN)為18bits，報文源地址(N)為16bits，報文源地址和存儲器的物理地址的映射關(guān)系為AddN＝N(157)&“11”&N(60)參見圖2，其是利用本發(fā)明方法的另一個實施例-ATM信元重組的電路設(shè)計中，數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部存儲空間劃分以后的一2K字節(jié)地址(高位地址為000 000)的分配示意圖，該數(shù)據(jù)存儲器容量為512K字節(jié)(bytes)，位寬為32比特(bit)，按照2K字節(jié)一個緩沖區(qū)共劃分為256個緩沖區(qū)。由于以太網(wǎng)報文的最大長度為1514字節(jié)，所以2K字節(jié)的緩沖區(qū)中實際存放數(shù)據(jù)的空間小于1536字節(jié)，這樣就可以將每個緩沖區(qū)的低1536字節(jié)的存儲空間用于存放報文，而剩余的存儲器碎片-高512字節(jié)則用作中間狀態(tài)存儲器保存報文重組過程中的中間狀態(tài)信息。本實施例中需要保存的中間狀態(tài)信息有緩沖區(qū)有效標(biāo)志V(1bit)，報文長度計數(shù)值CNT(14bit)，存儲器地址MEM(17bit)，奇偶校驗計算的中間值CRC(32bit)，因此，每條中間狀態(tài)信息為8字節(jié)，需要占用2個存儲器物理地址。
圖2展示了該2K字節(jié)緩沖區(qū)的碎片存儲區(qū)域可以保存64條中間狀態(tài)信息，對于整個存儲器而言，共有256個這樣的區(qū)域，總共可以保存16384條中間狀態(tài)信息。
在該實施例中，存儲器的物理地址(AddN)為17bits，所用的虛通路標(biāo)識VCI值的查找有效位(N)為14bits，每條中間狀態(tài)信息需要占用2個存儲器物理地址，VCI值的查找有效位(N)和存儲器物理地址的映射關(guān)系為AddN(0)＝N(136)&“11”&N(50)&‘0’AddN(1)＝N(136)&“11”&N(50)&‘1’本發(fā)明的方法已經(jīng)通過申請人的實踐驗證，實現(xiàn)了預(yù)期的發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1.一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，在涉及到報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)、ATM信元交換或ATM信元重組類的應(yīng)用場合的邏輯IC或ASIC芯片電路設(shè)計中，需要用大容量數(shù)據(jù)存儲器來暫存報文數(shù)據(jù)，在存儲報文數(shù)據(jù)過程中，在該數(shù)據(jù)存儲器中產(chǎn)生一些零散地分布在整個存儲器中的閑置存儲區(qū)域，即存儲器碎片，在正常工作情況下，這些存儲器碎片是永遠(yuǎn)不會被訪問到的；其特征在于該方法是把所述的數(shù)據(jù)存儲器中的這些在存儲正常報文時不會使用到的閑置的、零碎的存儲區(qū)域，通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器使用，同時不會降低該數(shù)據(jù)存儲器允許存儲報文的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，其特征在于包括有下列步驟(1)因為存儲器是分塊使用的，首先將存儲器劃分為若干個存儲容量相同的緩沖區(qū)，使每個緩沖區(qū)可以存放一個最長的報文；(2)統(tǒng)計存儲器碎片的數(shù)量多少和空間大小由于存儲器中的每個緩沖區(qū)的存儲容量必須大于最大報文數(shù)據(jù)的長度，且緩沖區(qū)的容量一般都是設(shè)置為2的整數(shù)次方，這樣就會因為緩沖區(qū)的存儲容量大小和最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差異，在每個緩沖區(qū)內(nèi)都存在有一塊閑置的存儲區(qū)域，即存儲器碎片，該存儲器碎片在正常工作情況下是永遠(yuǎn)不會被訪問到的，整個存儲器內(nèi)規(guī)則地分布著若干個這樣的存儲器碎片，其數(shù)量和緩沖區(qū)數(shù)量相等，而每個存儲器碎片的存儲空間大小則都是緩沖區(qū)的存儲容量與最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差；(3)將所述的每個緩沖區(qū)低位地址的存儲空間用于存放報文，而將剩余的高位地址的碎片存儲空間通過地址映射關(guān)系當(dāng)作查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器使用，用于保存查找表信息或報文暫存重組過程中的中間狀態(tài)信息；所述的地址映射關(guān)系是將該數(shù)據(jù)存儲器的物理地址(AddN)與報文的源地址(N)建立相應(yīng)的對照檢索途徑，以便能夠從報文的源地址得到存放該報文轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址或中間狀態(tài)信息的物理地址。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，其特征在于上述第(3)步驟中，每個緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)存放的地址空間可以是在低位地址空間，也可以是在高位地址空間；當(dāng)數(shù)據(jù)存放的地址空間是在緩沖區(qū)的高位地址空間時，存儲器碎片就位于其低位地址空間。
全文摘要
一種節(jié)省查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器的電路實現(xiàn)方法，在報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)、ATM交換或ATM信元重組等應(yīng)用場合的邏輯IC或ASIC芯片設(shè)計中，除了要用大容量數(shù)據(jù)存儲器暫存報文數(shù)據(jù)外，還經(jīng)常用到查找表存儲器和中間狀態(tài)存儲器，以便能通過報文(或ATM信元)的源地址查找到需要轉(zhuǎn)發(fā)的目的地址和暫存重組過程中的中間信息。由于每個緩沖區(qū)的存儲容量大小和最大報文數(shù)據(jù)長度之間的差異，在每個緩沖區(qū)內(nèi)都有一塊閑置的存儲區(qū)域，即存儲器碎片，該方法是將查找表存儲器或中間狀態(tài)存儲器映射到該數(shù)據(jù)存儲器的閑置存儲單元，不再需要在外部特地單獨配置存儲器芯片，既有效利用了數(shù)據(jù)存儲器，又不會降低數(shù)據(jù)存儲器存儲報文的數(shù)量，還簡化單板設(shè)計，降低了成本。
文檔編號H04L12/54GK1422049SQ01135089
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者涂君, 雷春 申請人:華為技術(shù)有限公司