專利名稱：用于高帶寬總線的端口適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及數(shù)字計算機系統(tǒng)，更具體而言，涉及包括SPI-4總線的數(shù)字計算機。
背景技術(shù)：
該部分中描述的方法可以被執(zhí)行，但是并不是先前已獲知或執(zhí)行的必要方法。因此，除非這里明確指出，否則在該部分中描述的方法不是本申請中權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，也不認(rèn)為因為包括在該部分中而成為現(xiàn)有技術(shù)。
數(shù)字計算機使用輸入/輸出(I/O)總線來在外圍設(shè)備和計算機中央處理單元以及計算機存儲器之間傳送信息。在具有多個分布式處理器和多個分布式存儲器的系統(tǒng)中也需要I/O功能。
多種I/O總線體系結(jié)構(gòu)被用在這種計算機系統(tǒng)中，包括個人計算機接口(PCI)。系統(tǒng)分組接口-4總線是相對較新的高帶寬總線，其通常用在用于計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分組處理系統(tǒng)中，如高速路由器和交換機。SPI4.2總線體系結(jié)構(gòu)的特性在可以從www.oiforum.com/public/impagreements.html獲得的接口規(guī)范中有所描述。在該文件中，術(shù)語“SPI-4”等同于“SPI4.2”，并且包括SPI4.2總線體系結(jié)構(gòu)的變體和等同物。
盡管SPI-4總線提供了用于計算機系統(tǒng)內(nèi)的分組數(shù)據(jù)的高速通信路徑，但是SPI-4總線并不適合于與外部網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備直接通信。將具有SPI-4總線的主機用接口連接到網(wǎng)絡(luò)通常要求提供耦合到其他設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的邏輯或物理端口或接口。某些端口適配器構(gòu)造為服務(wù)適配器，其沒有端口或接口，但是為主機提供了特定種類的分組處理服務(wù)，如壓縮或解壓縮、加密或解密等。
用戶和制造商尤其希望具有可以容納使用不同技術(shù)的端口和接口的主機系統(tǒng)，這些端口和接口例如是以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、G比特以太網(wǎng)、光接口、串行或其他接口。在一種方法中，主機路由器或交換機硬連線到多種不同的端口。然而，如果用戶的端口需求改變，則用戶也不能重配置這種主機。這些用戶和制造商希望具有一種適于改變端口和接口需求的主機系統(tǒng)。
熱交換也可能損壞連接到SPI-4總線的某些器件，如使用互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)的器件。當(dāng)?shù)紺MOS接收器的輸入在CMOS切換區(qū)域內(nèi)時，CMOS器件被暴露于大電流。某些CMOS接收器具有串聯(lián)的兩個場效應(yīng)晶體管(FET)，其中第一FET連接到正電源軌道(rail)，第二FET連接到負(fù)電源軌道。當(dāng)?shù)竭@兩個FET的輸入處于切換區(qū)域內(nèi)時，這兩個FET可能被同時連續(xù)導(dǎo)通，從而創(chuàng)建了直接經(jīng)過CMOS器件的DC電流路徑。這兩個FET的連續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)可能散發(fā)出以損壞CMOS器件的功率量。
當(dāng)輸入被驅(qū)動超過CMOS電源軌道之一時，CMOS器件還會經(jīng)歷鎖存狀況。在鎖存狀況中，CMOS結(jié)構(gòu)中的寄生晶體管散發(fā)出大量的功率，該功率可能損壞CMOS器件。上述的這兩種功率散發(fā)狀況都可能來自于主機接口總線上的熱交換。
Quackenbush等人的美國專利No.5,793,987和美國專利No.6,163,824公開了一種具有分離的PCI本地總線和本地總線的端口適配器以及關(guān)聯(lián)的處理方法。端口適配器是一種提供一個或多個端口的電子器件，被插入到主機系統(tǒng)來向該主機提供附加特征或功能。Quackenbush等人的技術(shù)已用在加州San Jose的思科系統(tǒng)公司的思科7200系列路由器和思科7500系列路由器中的基于PCI總線的端口適配器內(nèi)。然而，Quackenbush等人的技術(shù)并不適于具有SPI-4總線體系結(jié)構(gòu)的主機，這是因為PCI總線和SPI-4總線之間有巨大的技術(shù)差別。例如，PCI總線不能處理從接口高速(如10G比特每秒(Gbps))到達(dá)的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)有端口適配器的另一個缺點是它們不與異種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境無縫地協(xié)同操作。例如，具有多個端口適配器的主機可以利用大量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的任何一種與外部網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備進行通信。結(jié)果，在端口適配器處接收到的數(shù)據(jù)分組可能具有大量不同格式中的任何一種。要求主機系統(tǒng)理解并處理大量的不同分組格式將是復(fù)雜的，并且對新技術(shù)缺乏縮放性。另外，在每種類型的端口適配器和主機系統(tǒng)之間使用通用分組格式是不實際的，這是因為在不同技術(shù)的分組中攜帶的數(shù)據(jù)類型和量都不同。
從而，需要這樣一種端口適配器，其能夠處理特定技術(shù)的特定分組格式，并且以單一的一致分組格式向主機提供數(shù)據(jù)以用于內(nèi)部處理。
基于前述內(nèi)容，在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中明確需要這樣一種端口適配器，其能夠?qū)⒕哂蠸PI-4總線體系結(jié)構(gòu)的主機系統(tǒng)用接口連接到不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的設(shè)備。更寬廣的說，需要這樣一種裝置，其能夠提供從主機的SPI-4總線到外部外圍設(shè)備的可熱插拔的適應(yīng)性接口。


在附圖中以示例方式圖示而非限制方式圖示了本發(fā)明，在附圖中，相似的標(biāo)號指代類似的元件，在附圖中圖1的框示了具有一個或多個端口適配器的主機系統(tǒng)的概圖；圖2的框示了用于SPI-4總線的端口適配器的概圖；圖3是根據(jù)一個實施例的圖2的端口適配器的更詳細(xì)框圖；圖4A是用于基于端口適配器的能力適配主機系統(tǒng)的SPI-4總線的工作行為的處理的流程圖；圖4B的流程示了變換接收的數(shù)據(jù)分組的處理的概圖；圖5是變換后的分組格式的框圖。
具體實施例方式
描述了一種用于高速總線的可熱插拔端口適配器。在下面的描述中，出于說明目的，給出了大量具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的完整理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實踐本發(fā)明。在其他示例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出，以避免不必要地混淆本發(fā)明。
實施例根據(jù)下面的大綱描述1.0概述2.0結(jié)構(gòu)和功能概述2.1端口適配器體系結(jié)構(gòu)2.2對不同SPI-4工作速度的適配2.3擴展流控制總線2.4利用端口適配器預(yù)處理分組3.0實現(xiàn)機制一硬件概述4.0擴展和替換1.0概述在本發(fā)明中實現(xiàn)了在前述背景技術(shù)中提到的需求以及將從下面的描述中變清楚的其他需求和目的，本發(fā)明在一個方面包括一種用于經(jīng)由SPI-4總線將網(wǎng)絡(luò)接口連接到主機系統(tǒng)的可熱插拔端口適配器。該端口適配器經(jīng)由包括SPI-4總線和控制總線的端口適配器/主機接口與主機系統(tǒng)通信；可以提供擴展流控制總線。還提供了這樣的方法，該方法用于選擇并使用用于各種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的少數(shù)幾種不同分組格式之一，以使得端口適配器可以隱藏其從主機系統(tǒng)處理的技術(shù)的細(xì)節(jié)，并且基于端口適配器的帶寬需求使主機系統(tǒng)的SPI-4總線工作在若干速度之一處。
根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供了一種用于將零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口耦合到具有SPI-4總線的主機系統(tǒng)的端口適配器，所述端口適配器包括零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口；耦合到主機系統(tǒng)以提供主機和網(wǎng)絡(luò)接口之間的通信信道的SPI-4總線；耦合到主機系統(tǒng)用于控制和監(jiān)控端口適配器的控制總線；以及將SPI-4總線和控制總線用接口連接到網(wǎng)絡(luò)接口的接口邏輯。
根據(jù)一個特征，接口邏輯包括現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、前兩者和一個或多個其他硬件元件的組合，或者一個或多個其他硬件元件的組合。根據(jù)另一個特征，標(biāo)識總線耦合到主機系統(tǒng)以允許主機系統(tǒng)識別端口適配器。在另一個特征中，提供了擴展流控制總線，在所述擴展流控制總線上，端口適配器可以在多個分離的邏輯信道上將FIFO狀態(tài)傳送給主機系統(tǒng)。在另一個特征中，時鐘總線在端口和主機系統(tǒng)之間傳輸網(wǎng)絡(luò)定時信息，以用于提供端口到另一個端口的同步、主機系統(tǒng)參考振蕩器到端口的同步、或者端口到主機系統(tǒng)外部的參考時鐘的同步。
端口適配器還可以包括電源控制電路，其在主機系統(tǒng)保持加電的同時，在端口適配器在線插入主機系統(tǒng)以及從主機系統(tǒng)移去的期間選擇性地生成用于適配器的電源。根據(jù)一個特征，標(biāo)識庫存儲不同類型的端口適配器的唯一標(biāo)識符。在相關(guān)特征中，標(biāo)識庫還存儲與端口適配器相關(guān)聯(lián)的一個或多個配置參數(shù)值。在另一個相關(guān)特征中，標(biāo)識庫包括電可擦可編程只讀存儲器。標(biāo)識庫可以存儲這樣的值，所述值允許主機確定端口適配器是否可由主機系統(tǒng)支持。標(biāo)識庫還可以存儲這樣的值，所述值允許主機確定SPI-4總線的一個或多個工作頻率。
在另一個特征中，擴展流控制總線耦合到主機系統(tǒng)，其使適配器能夠利用SPI-4總線使用多于傳統(tǒng)上可用的256個邏輯信道在SPI-4總線上傳輸信息。在相關(guān)特征中，用于流控制總線的流控制接口邏輯包括基于日歷的機制，所述機制允許端口適配器將成千上萬個邏輯信道的緩沖器填充狀態(tài)傳送給主機系統(tǒng)。擴展流控制總線可以包括TDM日歷幀同步信號、流控制時鐘信號、狀態(tài)信號和奇偶校驗信號。
根據(jù)一個特征，適配器包括零個接口，并且接口邏輯被配置為從主機系統(tǒng)接收一個或多個分組，根據(jù)指定功能變換分組，并將變換后的分組發(fā)送到主機系統(tǒng)。在相關(guān)特征中，指定功能包括加密或解密。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種選擇性地確定使用端口適配器的主機計算機系統(tǒng)的SPI-4總線的工作頻率的方法，其中工作頻率可以與傳統(tǒng)的SPI-4總線的工作頻率不同，所述方法包括以下步驟從具有SPI-4總線的主機計算機系統(tǒng)向端口適配器發(fā)出查詢，所述端口適配器包括可以耦合到主機系統(tǒng)以用于主機和SPI-4設(shè)備之間的控制和數(shù)據(jù)的SPI-4總線、與SPI-4總線平行耦合在主機系統(tǒng)和端口適配器之間與SPI-4總線獨立的控制總線、將SPI-4總線和控制總線用接口連接到多個線路接口之一的接口邏輯、以及標(biāo)識庫；從標(biāo)識庫接收端口適配器的標(biāo)識；基于從標(biāo)識庫接收的信息，確定主機系統(tǒng)SPI-4總線是否可以工作在與端口適配器支持的SPI-4總線工作頻率中的至少一個兼容的頻率處；以及將主機系統(tǒng)SPI-4總線的工作頻率設(shè)為與從端口適配器支持的SPI-4總線工作頻率中選定那個相等。
在該方面的一個特征中，設(shè)置步驟包括將主機系統(tǒng)SPI-4總線的工作頻率設(shè)為與端口適配器支持的SPI-4總線工作頻率中最快那個相等。在另一個特征中，該方法包括只有在主機系統(tǒng)SPI-4總線可以工作在與端口適配器支持的SPI-4總線工作頻率中的至少一個兼容的頻率處時才給端口適配器加電。在相關(guān)特征中，該方法包括只有在滿足一個或多個因素時才給端口適配器加電，其中所述因素選自以下組合主機系統(tǒng)有用于端口適配器所需的分組格式的軟件支持；端口適配器散發(fā)的功率小于主機系統(tǒng)允許的最大功率散發(fā)量；主機系統(tǒng)可以匹配端口適配器所需的帶寬；或者與端口適配器相關(guān)聯(lián)的許可授權(quán)要求允許端口適配器運行在主機系統(tǒng)上。
在另一個特征中，該方法還包括從標(biāo)識庫接收這樣的值，所述值允許主機確定端口適配器是否受主機系統(tǒng)的支持，以及SPI-4總線的一個或多個工作頻率。該方法還可以包括從標(biāo)識庫接收這樣的值，所述值允許主機確定端口適配器經(jīng)由SPI-4總線發(fā)送的數(shù)據(jù)的分組格式。在相關(guān)特征中，該方法還可以包括從標(biāo)識庫接收指定端口適配器經(jīng)由SPI-4總線發(fā)送的數(shù)據(jù)的分組格式的一個或多個值。
在另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于將零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口耦合到具有SPI-4總線的主機系統(tǒng)的端口適配器，所述端口適配器包括零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口；耦合到主機系統(tǒng)以提供主機和網(wǎng)絡(luò)接口之間的通信信道的SPI-4總線；耦合到主機系統(tǒng)用于控制和監(jiān)控端口適配器的控制總線；將SPI-4總線和控制總線用接口連接到網(wǎng)絡(luò)接口的接口邏輯；以及用于通過執(zhí)行以下步驟預(yù)處理接口上接收到的分組的分組處理邏輯，所述步驟包括在端口適配器的入口接口上接收第一分組；創(chuàng)建遵從內(nèi)部分組格式中的選定那個的第二分組；將來自第一分組的一個或多個字段的數(shù)據(jù)變換為第二分組的一個或多個相應(yīng)字段；將第二分組提供給主機系統(tǒng)。
在該方面的一個特征中，分組處理邏輯還包括將分組頭部和分組主體中的剩余部分從第一分組移到第二分組中的步驟。分組處理邏輯可被配置為執(zhí)行選擇多種內(nèi)部分組格式之一的步驟。入口接口例如可以是以太網(wǎng)接口、ATM接口、幀中繼、串行接口、高度信道化的接口、RPR接口或POS接口，或者任何其他現(xiàn)在已知的或以后開發(fā)出的接口。
在其他方面中，本發(fā)明包含被配置為執(zhí)行前述步驟的計算機裝置和計算機可讀介質(zhì)。
2.0結(jié)構(gòu)和功能概述2.1端口適配器體系結(jié)構(gòu)可插拔端口適配器被用來經(jīng)由SPI-4總線將零個或多個端口或接口連接到主機系統(tǒng)，以向主機系統(tǒng)添加功能。一般來說端口或接口是高帶寬光端口或接口。端口適配器經(jīng)由端口適配器/主機接口與主機系統(tǒng)進行通信，端口適配器/主機接口包括SPI-4總線、控制總線、擴展流控制總線以及其他信號和電源線。端口或接口被配置以正常方式通過SPI-4總線通信，而端口適配器上的其他功能通過控制總線獨立控制。
在該文獻(xiàn)中，術(shù)語“SPI-4”等同于“SPI4.2”，并且包括SPI4.2總線體系結(jié)構(gòu)的變體。從而，實施例可以使用嚴(yán)格遵守SPI-4規(guī)范的總線，或者可以使用SPI-4規(guī)范的變體、增強、修改或改進。
主機系統(tǒng)使用專用標(biāo)識總線來確定端口適配器的標(biāo)識，然后主機系統(tǒng)使用該標(biāo)識來確定需要何種編程和配置。主機系統(tǒng)使用控制總線來配置和控制端口適配器上的設(shè)備，并更新端口適配器上的可編程電路，如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)?；蛘撸梢允褂肑TAG總線來更新這種可編程器件。具有易失性程序存儲器的FPGA必須在每次加電時被編程，并且可以在現(xiàn)場被主機系統(tǒng)重新編程，以修補bug并增強性能和/或功能。
在一個實施例中，端口適配器中的SPI-4總線耦合到SPI-4終端邏輯，該SPI-4終端邏輯耦合到一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口，如成幀器、ATM SAR等。通過協(xié)同操作，SPI-4終端邏輯和網(wǎng)絡(luò)接口控制零個或多個端口，這零個或多個端口耦合到零個或多個通信線路、設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)，如局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)。SPI-4終端邏輯和網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)同操作以從端口或接口接收數(shù)據(jù)，然后以重新處理后的形式在SPI-4總線上重發(fā)數(shù)據(jù)，并從主機系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)，然后在端口上重發(fā)這種數(shù)據(jù)。
控制總線可用于對端口適配器上的邏輯進行編程，端口上的邏輯例如是接口邏輯、網(wǎng)絡(luò)接口和通用寄存器或其他可編程元件?？刂瓶偩€也可以提供接入以控制端口適配器上的設(shè)備的接口。電源總線與軟件結(jié)合使用來控制施加電源，以執(zhí)行熱交換操作，在熱交換操作中，在主機系統(tǒng)被加電并工作或者被去電時，從主機系統(tǒng)中拔出端口適配器或者將端口適配器插入到主機系統(tǒng)中。端口適配器可以包括具有一個或多個檢測針腳的連接器，檢測針腳比連接器中的其他信號針腳和其他電源總線針腳的長度短。在一個實施例中，較短的針腳在連接器的相對端。較短的檢測針腳允許端口適配器和主機系統(tǒng)參與熱交換狀況，并繼而對熱交換狀況作出響應(yīng)，這是通過只在端口適配器被完全插入時才給端口適配器加電來實現(xiàn)的。較短的針腳還使主機系統(tǒng)能夠確定所有針腳都正確插入。一旦移去端口適配器，短針腳首先斷開連接，并且使端口適配器向主機發(fā)送信號，這些信號被用來禁止向端口適配器加電。
當(dāng)在熱交換狀況期間端口適配器連接到主機系統(tǒng)時，控制電路開始受控的加電序列。當(dāng)在熱交換狀況期間端口適配器斷開與主機系統(tǒng)的連接時，控制電路開始受控的去電序列。
當(dāng)端口適配器不處于工作電源水平時，端口適配器和主機系統(tǒng)之間的熱交換協(xié)議不再繼續(xù)端口適配器中SPI-4總線上的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)端口適配器斷開與主機系統(tǒng)的連接時，來自主機電路的信號被改變?yōu)橐阎踩珷顟B(tài)，以防止在在線插入工作期間可能的高電流損壞設(shè)備。熱交換協(xié)議還防止SPI-4總線上數(shù)據(jù)的損壞，并防止損壞主機中的邏輯狀態(tài)。
這里所公開的端口適配器可以處理以高至10G比特每秒(Gbps)從用接口連接到達(dá)的數(shù)據(jù)。在其他實施例中，可以采納允許更快的數(shù)據(jù)速率的對SPI-4總線體系結(jié)構(gòu)的改進。
圖1的框示了具有端口適配器的主機系統(tǒng)的概圖。通常，主機系統(tǒng)100包括中央處理單元(CPU)101，CPU 101利用主機接口總線102A、102B、102N與一個或多個端口適配器104A、104B、104N進行通信，這些主機接口總線經(jīng)由主機接口總線集線器或復(fù)用器109進行復(fù)用。每條主機接口總線102A、102B、102N包括SPI-4總線以及其他信號。CPU 101可以利用一條或多條其他總線105(如地址總線、數(shù)據(jù)總線等)與其他電路和設(shè)備進行通信。為了清楚起見，系統(tǒng)100的描述被極大地簡化，實際系統(tǒng)可以包括存儲器設(shè)備、I/O設(shè)備、路由處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器、交換架構(gòu)等。系統(tǒng)100可以實現(xiàn)為通用分組交換路由器或交換機。在某些實施例中，系統(tǒng)100包括來自加州San Jose的思科系統(tǒng)公司的思科7300、7600、10000或12000系列產(chǎn)品。
主機系統(tǒng)100可以具有一個或多個可熱插拔端口適配器104A、104B、104N。在實際系統(tǒng)中可以具有任何數(shù)目的端口適配器。這里，端口適配器也被稱為等同術(shù)語“共享端口適配器”或SPA，或者“通用端口適配器”或VPA。每個端口適配器104A、104B、104N包括零個或多個端口106A、106B、106N。每個端口利用任何合適的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)(如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、G比特以太網(wǎng)、光學(xué)、串行或其他接口)通信地耦合到網(wǎng)絡(luò)110A、110B、110N或者該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備之一。實際系統(tǒng)中在端口適配器上可以有任何數(shù)目的端口。每個端口106A、106B、106N可以耦合到不同的網(wǎng)絡(luò)110A、110B、110N。
具有零個端口的實施例可以包括服務(wù)適配器，在服務(wù)適配器中，端口適配器提供計算或分組處理服務(wù)，而不是接口功能。這里所描述的端口適配器可以具有零個端口，但是例如可以為主機提供加密或壓縮功能。另外，在另一個實施例中，可以提供服務(wù)適配器和端口適配器的組合，其具有一個或多個端口，也提供分組處理服務(wù)。
在圖1的配置中，每個端口適配器提供用于分別使其端口用接口連接到主機接口總線102A、102B、102N的機制。每個端口適配器104A、104B、104N是可熱插拔的，這意味著在主機系統(tǒng)正運行的同時，端口適配器可以從主機系統(tǒng)100中移去，也可以安裝到主機系統(tǒng)100中。結(jié)果，主機系統(tǒng)100可以被用不同數(shù)目的端口或者使用不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的端口重新配置，而同時保留SPI-4總線體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。
圖2的框示了用于SPI-4總線的端口適配器的一個實施例的概圖。在圖2中為了清楚起見而省略的主機系統(tǒng)100經(jīng)由SPI-4總線201、控制總線206、擴展流控制總線222、時鐘總線224、電源控制總線226和標(biāo)識總線228耦合到端口適配器104C。端口適配器104C包括SPI-4終端邏輯202，SPI-4終端邏輯202通信地耦合到SPI-4總線201，并耦合到網(wǎng)絡(luò)接口204。在端口106A、106B、106N是以太網(wǎng)端口的實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口204可以是負(fù)責(zé)快速形成并處理數(shù)據(jù)幀的MAC(媒體訪問控制器)，并且可以臨時存儲數(shù)據(jù)到存儲器中?；蛘?，網(wǎng)絡(luò)接口204可以包括ATMSAR等。網(wǎng)絡(luò)接口204通信地耦合到端口106A、106B、106N。
在圖2的示例中，示出了一個網(wǎng)絡(luò)接口204。在其他實施例中，可以提供多個網(wǎng)絡(luò)接口，并且每個這種網(wǎng)絡(luò)接口耦合到SPI-4終端邏輯202。例如，對于每個端口106A、106B、106N可以有不同的網(wǎng)絡(luò)接口204。
在具有零個端口的實施例中，省略了網(wǎng)絡(luò)接口204，并且在其位置處可以提供用于執(zhí)行分組處理服務(wù)的其他邏輯。例如，加密引擎或壓縮引擎可以占據(jù)與網(wǎng)絡(luò)接口204相同的邏輯位置。
控制總線206連接到端口適配器104C中的本地控制邏輯208。標(biāo)識總線228連接到標(biāo)識元件212，標(biāo)識元件212可以被主機系統(tǒng)100查詢以確定端口適配器104C的硬件布置和邏輯配置。端口適配器104C還可以包括分別耦合到電源控制總線226和時鐘總線224的電源控制元件214和時鐘分配電路216。
擴展流控制總線222耦合到擴展流控制邏輯220。擴展流控制總線的細(xì)節(jié)將在下面獨立的部分進一步描述。
端口適配器104C可以實現(xiàn)為多個集成電路，這多個集成電路安裝在受保護的封裝內(nèi)的一個或多個印刷電路板上。在一個實施例中，每個端口適配器安裝在主機系統(tǒng)中處理電路卡(“主機卡”)的插槽內(nèi)。端口適配器封裝可以具有多種封裝形式中的任何一種，從而提供模塊化布置以使得多個不同的端口適配器可以在同一主機機架內(nèi)相互交換。在一個實施例中，基于端口適配器中提供的端口或接口的數(shù)目和類型、端口適配器散發(fā)的功率量、或者端口適配器中電路所需的面積，端口適配器封裝可以具有半高、全高、雙寬或高功率封裝形式。
為了清楚起見，本地控制邏輯208、擴展流控制邏輯220、時鐘分配電路216、電源控制電路214和標(biāo)識元件212以簡化的框圖形式表示。具體而言，到每個這種元件的連接被簡化，并且在特定實施例中每個這種元件可以具有其他連接。另外，端口適配器104C還可以包括除了圖2中所示的特定元件外的其他電路元件。
圖3是根據(jù)一個實施例的圖2的端口適配器的更詳細(xì)框圖。
主機連接器302提供到主機系統(tǒng)100(為了清楚起見在圖3中未示出)的物理連接，并且傳輸時鐘、數(shù)據(jù)、控制和電源信號。12V電源線226A耦合到電源轉(zhuǎn)換模塊304，電源轉(zhuǎn)換模塊304提供處于端口適配器104D的其他元件所需的各種電壓電平的多條輸出電源線308。在一個實施例中，電源轉(zhuǎn)換模塊提供3.3V、2.5V、1.8V和1.5V的輸出；在其他實施例中也可以提供其他的輸出電壓電平。另外，電源轉(zhuǎn)換模塊304可以提供電源排序(sequencing)、加電/去電功能、電源監(jiān)控、電源延長(margining)等。
SPI-4總線332耦合到FPGA 330。SPI-4總線332一般是傳輸數(shù)據(jù)總線信號、流控制信號、時鐘信號等的86針分組數(shù)據(jù)傳送總線。在某些實施例中，所有這些信號的工作速度都可以改變以與不同的主機和端口適配器兼容，這在下面將進一步描述。SPA總線206A從主機系統(tǒng)100耦合到FPGA 330。SPA控制總線206A使主機系統(tǒng)能夠控制端口適配器104D的內(nèi)部元件并與這些內(nèi)部元件通信。JTAG總線307可以傳輸測試信號，測試信號被用于測試和經(jīng)由主機系統(tǒng)100和可編程組件之間的通信來進行PLD編程，可編程組件例如是實現(xiàn)圖2的SPI-4終端邏輯202和本地控制邏輯208的功能的FPGA 330。主機連接器302也可以傳輸混合信號以支持在線插入和移去(OIR)操作、端口適配器復(fù)位功能等。
FPGA 330通過PL3總線309、微處理器總線310和傳輸開銷(TOH)路徑312耦合到成幀器204A。在一個實施例中，成幀器204A是來自加州Santa Clara的PMC-Sierra的PM 5360S/UNI Multi-48SONET/SDH成幀器，其提供可以在OC-12/STM-4和OC-3/STM-1帶寬之間選擇的四個端口。
成幀器204A耦合到提供網(wǎng)絡(luò)端口和接口的一個或多個小封裝形狀的可插拔(SFP)光學(xué)模塊314A、314B、314C、314D。FPGA 330檢測模塊314A、314B、314C、314D插入到端口適配器104D中或從端口適配器104D中取出。
通常，F(xiàn)PGA 330用來對SPA總線206A的信號譯碼，并用接口連接到來自微處理器總線310的信號。FPGA 330還提供與SFP 314A、314B、314C、314D有關(guān)的控制和狀態(tài)信息。另外，F(xiàn)PGA 330提供PL3總線309和SPI-4總線332之間通信的橋接、排隊和調(diào)度，包括入口和出口FIFO隊列的管理，并且FPGA 330可以包括在線插入和移去以及電源控制功能。FPGA 330還被配置用于將SONET開銷信息插入到分組和從分組中提取SONET開銷信息，分組是傳輸?shù)匠蓭?04A的分組或來自成幀器204A的分組。在一個實施例中，F(xiàn)PGA 330利用Xilinx 2V1500和SPI4、PL3和HDLC IP內(nèi)核實現(xiàn)。
端口適配器104D還可以包括各種其他功能元件，包括時鐘生成/恢復(fù)模塊216A、標(biāo)識電可擦可編程只讀存儲器(“ID EEPROM”)212A、電壓監(jiān)管器228A、溫度傳感器320和電壓延長單元322。時鐘生成/恢復(fù)模塊216A經(jīng)由主機連接器302從主機接收77.76MHz SONET參考時鐘224B，經(jīng)由主機連接器302向主機提供恢復(fù)后的19.44MHz時鐘224A，向成幀器204A提供77.76MHz參考時鐘224C，并從成幀器接收恢復(fù)后的77.76MHz時鐘信號224D。使用恢復(fù)后的時鐘能夠使時鐘生成/恢復(fù)模塊216A從任何附接的SONET端口中導(dǎo)出系統(tǒng)時鐘。時鐘生成/恢復(fù)模塊216A還生成用于操作FPGA 330的100MHz時鐘。
溫度傳感器320可以具有用于檢測和通知溫度過高的問題的可編程溫度范圍。
可選地，從主機系統(tǒng)100耦合到端口適配器104D的擴展流控制總線用來為具有極大量物理或虛擬端口的端口適配器提供背壓。例如，在ATM中，在一條物理鏈路上可以存在大量的虛電路。從而，擴展流控制總線可用于高度信道化的端口適配器、ATM端口適配器等。
在本文件的附錄中提供了端口適配器的實施例的詳細(xì)規(guī)范，這里通過引用并入其全部內(nèi)容。
2.2對不同SPI-4工作速率的適配主機系統(tǒng)100可以利用標(biāo)識總線228A來查詢ID EEPROM 212A，以確定端口適配器104D的配置并執(zhí)行電源控制功能。在一個實施例中，總線228A遵從I2C信號格式。ID EEPROM 212A是標(biāo)識庫的示例。基于標(biāo)識信息，由主機系統(tǒng)執(zhí)行的軟件確定指定端口適配器的工作頻率和經(jīng)由SPI-4總線發(fā)送的數(shù)據(jù)格式的值。例如，主機系統(tǒng)軟件可以包括查找表，查找表將總線速度值、數(shù)據(jù)分組格式等映射到各種端口適配器標(biāo)識符。在替換實施例中，標(biāo)識庫存儲總線速度值、數(shù)據(jù)分組格式和與該端口適配器或多個不同端口適配器的一個或多個端口適配器標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)的其他配置參數(shù)。
標(biāo)識庫中的信息能夠使主機系統(tǒng)將其工作行為與端口適配器或其端口的特定特性相適配。例如，SPI-4總線的標(biāo)準(zhǔn)工作頻率是350MHz(“全速率SPI-4”)。然而，并不是所有的端口適配器都要求該頻率。例如，在其接口上支持大于2.4Gbps的聚集數(shù)據(jù)通信帶寬的端口適配器可能需要全速率SPI-4總線，而僅僅支持小于或等于2.4Gbps的聚集數(shù)據(jù)通信帶寬的其他端口適配器可能利用小于350MHz的SPI-4總線信令就足以工作。
因此，在一個實施例中，端口適配器104D的SPI-4總線可被配置為工作在87.5MHz(1/4速率)。在其他實施例中，端口適配器104D的SPI-4總線可被配置為工作在任何其他速度，例如提供雙速率的700MHz。端口適配器的標(biāo)識庫包含端口適配器類型標(biāo)識符。基于端口適配器類型標(biāo)識符，由主機系統(tǒng)執(zhí)行的軟件可以確定端口適配器是否支持全速率SPI-4總線速度、1/4速率、或其兩者、或者某些其他速度。通常，在一個主機系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵從類似的規(guī)則以確保SPI-4連接到端口適配器的兼容性。從而，3.在任何一個共享端口適配器插槽中支持小于或等于2.4Gbps的帶寬的主機系統(tǒng)必須在用于該插槽的SPI-4總線上支持1/4速率，還可以可選地支持全速率；4.在任何一個插槽中支持大于2.4Gbps的帶寬的主機系統(tǒng)必須在用于該插槽的SPI-4總線上支持全速率，還可以可選地支持1/4速率。
利用該布置，主機系統(tǒng)可以查詢標(biāo)識庫，并基于標(biāo)識庫中的信息來適配其工作行為。
圖4A是基于端口適配器的能力來適配主機系統(tǒng)的SPI-4總線的工作行為的處理的流程圖。在方框402，向端口適配器中的標(biāo)識庫發(fā)出查詢。例如，參考圖3，主機系統(tǒng)100可以在總線228A上發(fā)出信號以讀取IDEEPROM 212A的內(nèi)容。方框402可以在主機系統(tǒng)向諸如端口適配器104D之類的端口適配器供電之前執(zhí)行。諸如ID EEPROM 212A之類的標(biāo)識庫可以從連接器302中的分離電源針腳接收電源，這使得即使在端口適配器掉電時，主機系統(tǒng)100也能夠從端口適配器中讀取端口配置信息。
在方框404，從端口適配器接收響應(yīng)，該響應(yīng)包括端口適配器的唯一標(biāo)識符。例如，讀取ID EEPROM 212A導(dǎo)致端口適配器104D提供其唯一標(biāo)識符值。在方框405，主機確定端口適配器所支持的一個或多個SPI-4總線工作速率。例如，主機使用存儲的查找表來將所接收的唯一標(biāo)識符值與端口適配器的一個或多個工作頻率值相關(guān)聯(lián)。另外，主機系統(tǒng)可以確定端口適配器是否受主機系統(tǒng)的支持，以及由端口適配器在SPI-4總線上發(fā)送的數(shù)據(jù)格式?；蛘撸@些值和配置參數(shù)從端口適配器的標(biāo)識庫提供。
在方框406，主機系統(tǒng)確定其是否與其中一個支持速率兼容，該支持速率是主機基于從端口適配器的標(biāo)識庫中接收的標(biāo)識符來確定的。方框406可以包括應(yīng)用上述的規(guī)則1-4以確定端口適配器與主機是否兼容。例如，如果端口適配器僅支持1/4速率SPI-4，而主機要求全速率，則主機與端口適配器不兼容。如果主機不兼容，則在方框407，主機不給端口適配器加電，端口適配器不能被主機系統(tǒng)使用。上述的規(guī)則1-4可以實現(xiàn)在主機系統(tǒng)執(zhí)行的軟件中。
可選地，處理包括僅當(dāng)滿足一個或多個因素時才給端口適配器加電。例如，方框406可以包括評估以下因素，如主機系統(tǒng)是否有對端口適配器所需的分組格式的軟件支持；主機系統(tǒng)是否有對端口適配器的軟件支持；端口適配器散發(fā)的功率量是否小于主機系統(tǒng)允許的最大功率散發(fā)量；主機系統(tǒng)是否可以匹配端口適配器所需的帶寬；與端口適配器相關(guān)聯(lián)的許可授權(quán)要求是否允許端口適配器運行在主機系統(tǒng)上等等。
如果主機與端口適配器兼容，則在方框408主機將其自身的SPI-4總線的工作速率改變?yōu)樽羁斓募嫒葜С炙俾?。例如，如果端口適配器標(biāo)識庫指示端口適配器既支持1/4速率SPI-4又支持全速率SPI-4，則主機將其SPI-4工作速率改變?yōu)槿俾?。在替換實施例中，主機將其自身的SPI-4總線的工作速率改變?yōu)榧嫒葜С炙俾手械娜魏我粋€。
在方框410，主機通過發(fā)送適當(dāng)?shù)目刂菩盘杹斫o端口適配器加電；在圖2的示例中，這種信號可以在電源控制總線226上發(fā)送。在方框412，主機將端口適配器設(shè)為主機使用的相同兼容速率。對于圖3的示例，主機系統(tǒng)100在SPA總線206A上發(fā)送控制信號，以指示端口適配器使用特定速率。被設(shè)定的速率可以是最快兼容速率，或者任何選定的兼容速率。
可選地，在其他實施例中，執(zhí)行步驟408、410、412的順序可以改變，并且執(zhí)行這些步驟的順序是不嚴(yán)格的。
從而，利用圖4的方法，主機可以查詢端口適配器以獲取關(guān)于端口適配器的工作特性的信息，并且基于所接收的信息，主機系統(tǒng)確定是否兼容，是否給端口適配器加電，以及使用哪一工作速率。
另外，基于所接收的信息，主機系統(tǒng)可以確定運行SPI-4總線的工作頻率。例如，可以使用全速率SPI-4，可以使用1/4速率等等。
主機系統(tǒng)還可以確定SPI-4總線上數(shù)據(jù)通信的特定格式，例如將在下面的2.4部分進一步描述的。
2.3擴展流控制總線傳統(tǒng)的SPI-4總線最大尋址256個信道，并且在正常尋址模式中提供對256個信道的FIFO隊列狀態(tài)指示的支持。然而，具有大量信道(例如，“高度信道化的”或ATM SPA)的端口適配器可能需要1000個或更多個信道。因此，希望具有一種端口適配器流控制總線，其可以在每端口適配器上支持多于256個信道。
因此，提供了擴展流控制總線和相關(guān)聯(lián)的方法以將端口適配器擴展到能夠多于256個信道。在該布置中，需要小于或等于256個信道的端口適配器可以使用傳統(tǒng)的SPI-4控制總線來進行流控制，也可以可選地使用這里定義的擴展流控制總線。如果端口適配器使用這里定義的擴展流控制總線，則端口適配器還仍然使用傳統(tǒng)的SPI-4流控制總線來進行總的(而不是子信道或虛擬信道)流量聚集的流控制，如端口適配器級別或物理端口級別的流控制。
在一個實施例中，擴展流控制總線222傳輸時域復(fù)用(TDM)日歷幀同步信號、流控制時鐘信號、狀態(tài)信號和奇偶校驗信號。流控制時鐘信號提供源時鐘，源時鐘被主機用來給狀態(tài)信號上的數(shù)據(jù)值提供時鐘，并且由流控制數(shù)據(jù)的發(fā)送者(通常是端口適配器)發(fā)源。示例性的時鐘頻率是50MHz，但是也可以使用任何其他合適的時鐘頻率。
在一個實施例中，狀態(tài)信號是1位信號，但是也可以使用其他形式的狀態(tài)信令。狀態(tài)信號提供對信道FIFO狀態(tài)是高于還是低于閾值的指示，閾值對應(yīng)于針對TDM時隙編程的信道。在各種實施例中，奇偶校驗值提供用于特定時鐘周期的狀態(tài)信號和幀同步信號之間的偶或奇校驗。在各種實施例中，使用分離的奇偶校驗信號允許靈活地將幀尺寸改變?yōu)槿我忾L度。可選地，端口適配器也可以不支持?jǐn)U展流控制總線，這種情況下不連接前述信號。
從而，在實施例中，擴展流控制總線使用基于TDM日歷的機制，該機制在單個數(shù)據(jù)位上傳輸每個信道的FIFO狀態(tài)信息。當(dāng)信道在端口適配器和主機處被配置并建立時，主機系統(tǒng)100對日歷編程。在一個實施例中，時隙被正比于信道帶寬分配。實施例可以將信道帶寬近似為最接近的2的冪，并且可以以減少流控制時隙的總數(shù)的方式分配時隙。在一個實施例中，日歷包括這樣的表，在表中，行對應(yīng)于時隙，列攜帶信道號和FIFO狀態(tài)信息。在一個特定實施例中，有16584行，每行包括12位的信道號和一個狀態(tài)位。
端口適配器使用日歷來確定輪詢哪個信道以獲取FIFO狀態(tài)以及在特定時隙或時鐘周期中發(fā)送哪個信道。主機使用類似配置的日歷來確定在特定時隙中傳輸哪個信道的FIFO狀態(tài)流控制信息。
在一個實施例中，所支持信道的數(shù)目是可配置的，從而其可以適應(yīng)特定主機的能力。例如，主機卡僅可以支持1K的流可控實體，因此，某些端口適配器可能需要支持少于最大數(shù)目的信道。
在附錄的2.3部分中提供了擴展流控制總線的詳細(xì)描述。
2.4利用端口適配器預(yù)處理分組在一個實施例中，每個端口適配器104A、104B、104N可以利用大量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的任何一種與外部網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備進行通信。結(jié)果，在端口適配器處接收的數(shù)據(jù)分組可以具有大量不同格式中的任何一種。在一個實施例中，每個端口適配器以少量基本分組格式中的一種向主機提供數(shù)據(jù)，這些格式都是主機所理解的。例如，在一個特定實施例中，使用了四種分組格式，并且端口適配器支持這四種格式中的一種或多種以與主機進行通信。在該方法中，由于端口適配器是許多不同主機系統(tǒng)的目標(biāo)，因此這些格式盡可能多地隱藏了與端口適配器內(nèi)的特定媒體類型相關(guān)聯(lián)的細(xì)節(jié)和處理負(fù)荷，以幫助主機高速工作或者降低分組處理的復(fù)雜度。另外，分組格式提供了盡可能小的頭部字段，以減少SPI-4總線上采用的帶寬。
圖4B的流程示了變換接收到的數(shù)據(jù)分組的處理的概圖。
在方框422，在端口適配器的入口接口上接收到分組。在一個實施例中，圖4B的處理由如圖2所示的端口適配器執(zhí)行。從而，圖4B的步驟例如可以由SPI-4終端邏輯202執(zhí)行。根據(jù)端口適配器所支持的特定聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的原有分組格式對在方框422接收到的分組執(zhí)行格式化。示例性技術(shù)包括以太網(wǎng)、ATM、幀中繼等。
在方框424，選擇多種不同分組格式中的一種。方框424一般包括選擇多種分組格式中的一種，例如，除了原有格式外的其他格式，原有格式是接收到的分組的格式。在下面進一步描述的一個特定實施例中，從以太網(wǎng)SPA 8字節(jié)墊片(shim)格式、ATM SPA 4字節(jié)墊片格式、高度信道化的SPA 4字節(jié)墊片格式和無墊片格式中選擇分組格式。所選的格式可以包括比接收到的分組中的字段更多或更少的字段。執(zhí)行方框424可以包括僅僅選擇與曾有的端口適配器相關(guān)聯(lián)的一種指定分組格式。另外，在支持以太網(wǎng)分組的端口適配器的情形下，可以基于在分組中攜帶的VLAN標(biāo)識符來選擇特定的分組格式。
在方框426，創(chuàng)建遵從所選格式的新分組。
在方框428，來自接收到的分組的字段的數(shù)據(jù)被變換為新分組的一個或多個相應(yīng)字段。數(shù)據(jù)變換可以根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動的映射或規(guī)劃規(guī)則來執(zhí)行，該映射或規(guī)則指定特定入口分組格式中的哪些字段被變換為目標(biāo)分組格式中的哪些其他字段。另外，該映射或規(guī)則可以指定從除分組以外的源獲得的數(shù)據(jù)或值的變換，如接口標(biāo)識符、分組長度、擁塞狀態(tài)、分組有效性檢驗等。
在方框430，新分組被提供給主機系統(tǒng)。例如，在圖2中，新分組被從SPI-4終端邏輯202通過主機系統(tǒng)總線201被傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)100。
實施例中所用的四種分組格式可以指定如下格式A以太網(wǎng)SPA 8字節(jié)墊片格式格式BATM SPA 4字節(jié)墊片格式格式C高度信道化的SPA 4字節(jié)墊片格式格式D無墊片格式每種格式在附錄中有詳細(xì)描述。
圖5是通用的變換后的分組格式的框圖。在圖5的實施例中，分組500包括分類位502、長度指示符504、源信道標(biāo)記506和頭部字段508。分類位502攜帶表達(dá)與接收到的分組相關(guān)聯(lián)的類別值的信息。分類信息可以最初從多個不同分組字段中的任何一個導(dǎo)出，這些字段包括但不限于IP分組的服務(wù)類型(ToS)字段、802.1q優(yōu)先級信息、MAC地址過濾信息等。長度指示符504可以指定對原始分組進行的長度調(diào)整，或者可以指定變換后的分組的絕對長度。源信道標(biāo)記506指定原始分組到達(dá)的邏輯或物理信道。頭部字段508攜帶從原始分組的頭部字段中導(dǎo)出的信息。
圖5的一般化的格式可以以各種方式適用于進入分組的不同格式。例如，在以太網(wǎng)SPA 8字節(jié)墊片格式，端口適配器從分組中完全剝離出第2層封裝，并替代以8字節(jié)墊片頭部，該頭部包括來自原始分組的用于使主機的轉(zhuǎn)發(fā)引擎進行高效的轉(zhuǎn)發(fā)判決的所有相關(guān)信息。較低的4字節(jié)被以與幀中繼頭部相同的方式近似格式化，從而可以簡化主機的轉(zhuǎn)發(fā)引擎的設(shè)計。
剝離第2層頭部可選地是在每分組基礎(chǔ)上執(zhí)行的，從而支持諸如MPLS上的以太網(wǎng)之類的第2層隧道。如果第2層頭部被留在分組中，則其也可以可選地被填充以兩個或三個字節(jié)以使第3層頭部與4字節(jié)對齊，就像某些主機的可選最優(yōu)化一樣。填充的第一字節(jié)例如指示存在的填充字節(jié)的數(shù)目。
這種情況下，由于離開端口適配器的分組格式可以包括可選的剝離可變長度的第2層封裝，以及墊片頭部的添加，因此長度指示符值504指示該分組比首次接收到時短的字節(jié)數(shù)。主機系統(tǒng)100的第3層引擎可以通過將長度指示符值504的值加上從端口適配器接收的總字節(jié)數(shù)，來確定原始的第2層長度。
頭部字段508可以包括分組的第2層頭部的協(xié)議ID(“PID”)，并且端口適配器可能已經(jīng)轉(zhuǎn)化了值。PID字段的某些特殊值指示主機必須對特定分組應(yīng)用特殊處理；該特殊值是軟件可配置的。例如，特殊的PID可用來指示隧道發(fā)送的分組、異常分組、或其他特殊特性。對于隧道發(fā)送的分組，當(dāng)?shù)竭_(dá)分組的VLAN ID和端口號被配置為進入第2層隧道時，整個分組以及其原始第2層封裝被帶入主機系統(tǒng)。異常分組指示端口適配器已經(jīng)檢測到關(guān)于分組的某些信息，其要求主機對分組執(zhí)行特殊處理?？梢远x多于一個的異常分組專用PID。這例如可以允許將分組分類為不同優(yōu)先級的CPU隊列。
可選地，作為將第一分組變換為特定的選定分組格式的一部分，原始分組的頭部510和/或主體512可以放置在變換后的分組500中。從而，主機和端口適配器內(nèi)所用的分組格式可以包括原始分組頭部510和/或原始分組主體512。取決于被處理的流量的屬性或者處理其的上下文，也可以省略原始頭部和主體。
類似的變換技術(shù)可以應(yīng)用到進入分組的其他不同的分組格式。
另外或者可替換地，無需變換分組，而是可以丟棄分組。例如，如果端口適配器從端口適配器或主機不感興趣的第2層地址或VLAN接收到分組，則可以丟棄該分組。
3.0擴展和替換在前述說明書中，參考本發(fā)明的特定實施例描述了本發(fā)明。然而很清楚的是，可以對其進行各種修改和變化，而不脫離本發(fā)明的寬廣的精神和范圍。因此，說明書和附圖是示例性的，而非限制性的。
例如，端口適配器可以將分組歸類為高優(yōu)先級的或低優(yōu)先級的，并且在變換后的分組格式中提供優(yōu)先級信息以使主機能夠確定首先處理哪些分組。作為在變換后的分組格式中攜帶分組優(yōu)先級信息的替換，兩個或更多個邏輯SPI-4信道可以與一個物理端口相關(guān)聯(lián)，其中，第一邏輯信道攜帶與第一優(yōu)先級級別相關(guān)聯(lián)的端口流量，第二或附加的信道攜帶與第二或其他的優(yōu)先級級別相關(guān)聯(lián)的流量。在該方法中，主機適配器可以經(jīng)由軟件被配置為首先處理較高優(yōu)先級信道上到達(dá)的所有分組，而不參考分組內(nèi)的優(yōu)先級信息。
在上述體系結(jié)構(gòu)的另一種變體中，邏輯SPI-4信道之一可用作控制路徑，以作為提供控制總線206(圖2)或SPA總線206A(圖3)上的控制信號的替換。在該替換中，指定的邏輯信道攜帶控制分組，與此相分離的，關(guān)聯(lián)的邏輯信道攜帶端口數(shù)據(jù)流量?？刂菩诺揽杀徽J(rèn)為對于主機具有最高優(yōu)先級。另外，該方法的優(yōu)點是控制分組可以與關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)分組的發(fā)送在時間上同步或?qū)R。另外，用于邏輯信道(在該方法中用于控制)的SPI-4總線的帶寬一般比SPA總線206A或控制總線206的帶寬要高，其可用于發(fā)送大量的控制數(shù)據(jù)、統(tǒng)計流量等。
在另一種變體中，指定的SPI-4邏輯信道可用來攜帶例如事件形式的流控制信息。
權(quán)利要求
1.一種用于將零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口耦合到具有SPI-4總線的主機系統(tǒng)的端口適配器，所述端口適配器包括零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口；耦合到主機系統(tǒng)以提供所述主機和所述網(wǎng)絡(luò)接口之間的通信信道的SPI-4總線；耦合到所述主機系統(tǒng)用于控制和監(jiān)控所述端口適配器的控制總線；以及將所述SPI-4總線和所述控制總線用接口連接到所述網(wǎng)絡(luò)接口的接口邏輯。
2.如權(quán)利要求1所述的適配器，其中所述接口邏輯包括現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)、前兩者和一個或多個其他硬件元件的組合，或者一個或多個其他硬件元件的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括耦合到所述主機系統(tǒng)以允許所述主機系統(tǒng)識別所述端口適配器的標(biāo)識總線。
4.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括擴展流控制總線，在所述擴展流控制總線上，所述端口適配器可以在多個分離的邏輯信道上將FIFO狀態(tài)傳送給所述主機系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括在所述端口適配器和所述主機系統(tǒng)之間傳輸網(wǎng)絡(luò)定時信息的時鐘總線，用于提供一個端口到另一個端口的同步、主機系統(tǒng)參考振蕩器到端口的同步、或者端口到所述主機系統(tǒng)外部的參考時鐘的同步。
6.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括電源控制電路，其在所述主機系統(tǒng)保持加電時所述端口適配器在線插入所述主機系統(tǒng)以及從所述主機系統(tǒng)移去的期間，選擇性地生成用于所述適配器的電源。
7.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括存儲所述端口適配器的類型的唯一標(biāo)識符的標(biāo)識庫。
8.如權(quán)利要求7所述的適配器，其中所述標(biāo)識庫還存儲與所述端口適配器相關(guān)聯(lián)的一個或多個配置參數(shù)值。
9.如權(quán)利要求7所述的適配器，其中所述標(biāo)識庫包括非易失性存儲器。
10.如權(quán)利要求7所述的適配器，其中所述標(biāo)識庫存儲允許所述主機確定所述端口適配器是否可由所述主機系統(tǒng)支持的值。
11.如權(quán)利要求7所述的適配器，其中所述標(biāo)識庫存儲允許所述主機確定所述SPI-4總線的一個或多個工作頻率的值。
12.如權(quán)利要求1所述的適配器，還包括耦合到所述主機系統(tǒng)的擴展流控制總線，其使所述適配器能夠利用所述SPI-4總線使用多于傳統(tǒng)上可用的256個邏輯信道在所述SPI-4總線上傳輸信息。
13.如權(quán)利要求12所述的適配器，還包括包含基于日歷的機制的流控制接口邏輯，所述機制允許所述端口適配器利用所述SPI-4總線向所述主機系統(tǒng)傳送多于傳統(tǒng)上可用的256個邏輯信道的FIFO狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述擴展流控制總線攜帶TDM日歷幀同步信號、流控制時鐘信號、狀態(tài)信號和奇偶校驗信號。
15.如權(quán)利要求1所述的適配器，其中所述適配器包括零個接口，并且所述接口邏輯被配置為從所述主機系統(tǒng)接收一個或多個分組，根據(jù)指定功能變換所述分組，并將變換后的分組發(fā)送到所述主機系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求15所述的適配器，其中所述指定功能包括加密、解密、壓縮或解壓縮。
17.一種用于選擇性地確定使用端口適配器的主機計算機系統(tǒng)的SPI-4總線的工作頻率的方法，其中所述工作頻率可以與傳統(tǒng)的SPI-4總線的工作頻率不同，所述方法包括以下步驟從具有SPI-4總線的主機計算機系統(tǒng)向端口適配器發(fā)出查詢，所述端口適配器包括可以耦合到主機系統(tǒng)以用于所述主機和所述SPI-4設(shè)備之間的控制和數(shù)據(jù)的SPI-4總線、與所述SPI-4總線平行耦合在所述主機系統(tǒng)和所述端口適配器之間的控制總線、將所述SPI-4總線和所述控制總線用接口連接到多個線路接口之一的接口邏輯、以及標(biāo)識庫；從所述標(biāo)識庫接收所述端口適配器的標(biāo)識；基于從所述標(biāo)識庫接收的信息，確定所述主機系統(tǒng)SPI-4總線是否可以工作在與所述端口適配器支持的所述SPI-4總線工作頻率中的至少一個兼容的頻率處；以及將所述主機系統(tǒng)SPI-4總線的工作頻率設(shè)為與從所述端口適配器支持的所述SPI-4總線工作頻率中選定的工作頻率相等。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述設(shè)置步驟還包括將所述端口適配器的工作頻率設(shè)為從所述SPI-4總線工作頻率中選定的工作頻率。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述設(shè)置步驟包括將所述主機系統(tǒng)SPI-4總線的工作頻率設(shè)為與所述端口適配器支持的所述SPI-4總線工作頻率中最快的工作頻率相等。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括只有在所述主機系統(tǒng)SPI-4總線可以工作在與所述端口適配器支持的所述SPI-4總線工作頻率中的至少一個兼容的頻率處時才給所述端口適配器加電。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括只有在滿足一個或多個因素時才給所述端口適配器加電，其中所述因素選自以下組合所述主機系統(tǒng)有對所述端口適配器所需的分組格式的軟件支持；所述主機系統(tǒng)有對所述端口適配器的軟件支持；所述端口適配器散發(fā)的功率量小于所述主機系統(tǒng)允許的最大功率散發(fā)量；所述主機系統(tǒng)可以匹配所述端口適配器所需的帶寬；或者與所述端口適配器相關(guān)聯(lián)的許可授權(quán)要求允許所述端口適配器運行在所述主機系統(tǒng)上。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括從所述標(biāo)識庫接收這樣的值，所述值允許所述主機確定所述端口適配器是否可由所述主機系統(tǒng)支持，以及所述SPI-4總線的一個或多個工作頻率。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括從所述標(biāo)識庫接收這樣的值，所述值允許所述主機確定所述端口適配器發(fā)送過所述SPI-4總線的數(shù)據(jù)的分組格式。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括從所述標(biāo)識庫接收指定所述端口適配器發(fā)送過所述SPI-4總線的數(shù)據(jù)的分組格式的一個或多個值。
25.一種用于將零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口耦合到具有SPI-4總線的主機系統(tǒng)的端口適配器，所述端口適配器包括零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口；耦合到主機系統(tǒng)以提供所述主機和所述網(wǎng)絡(luò)接口之間的通信信道的SPI-4總線；耦合到所述主機系統(tǒng)用于控制和監(jiān)控所述端口適配器的控制總線；將所述SPI-4總線和所述控制總線用接口連接到所述網(wǎng)絡(luò)接口的接口邏輯；以及用于通過執(zhí)行以下步驟預(yù)處理所述接口上接收到的分組的分組處理邏輯，所述步驟包括在所述端口適配器的入口接口上接收第一分組；創(chuàng)建遵循從內(nèi)部分組格式中選定的格式的第二分組；將來自所述第一分組的一個或多個字段的數(shù)據(jù)變換為所述第二分組的一個或多個相應(yīng)字段；將所述第二分組提供給主機系統(tǒng)。
26.如權(quán)利要求25所述的適配器，其中所述分組處理邏輯還包括將分組頭部和分組主體中的剩余部分從所述第一分組移到所述第二分組中的步驟。
27.如權(quán)利要求25所述的適配器，其中所述分組處理邏輯被配置為執(zhí)行選擇多種內(nèi)部分組格式之一的步驟。
28.如權(quán)利要求26或27中任何一個所述的適配器，其中所述入口接口是以太網(wǎng)接口、ATM接口、幀中繼、串行接口、高度信道化的接口、RPR接口或POS接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于將零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口連接到具有SPI－4總線的主機系統(tǒng)的端口適配器。該端口適配器包括零個或多個網(wǎng)絡(luò)接口；耦合到主機系統(tǒng)以提供主機和網(wǎng)絡(luò)接口之間的通信信道的SPI－4總線；耦合到主機系統(tǒng)用于控制和監(jiān)控端口適配器的控制總線；以及將SPI－4總線和控制總線用接口連接到網(wǎng)絡(luò)接口的接口邏輯。還提供了這樣的方法，該方法用于選擇并使用用于各種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的少數(shù)幾種不同分組格式之一，以使得端口適配器可以向主機系統(tǒng)隱藏其處理的技術(shù)的細(xì)節(jié)，并且基于端口適配器的帶寬需求使主機系統(tǒng)的SPI－4總線工作在若干速度之一處。
文檔編號H04L12/28GK1839378SQ200380110451
公開日2006年9月27日 申請日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月6日
發(fā)明者戴維·多克, 嘉里·艾普斯, 蓋伊·費杜爾克, 馬克·古斯特林, 史蒂文·霍爾梅斯, 蘭德爾·約翰遜, 普羅莫迪·內(nèi)杜恩加德, 約翰·普洛克皮克, 穆罕默德·塔塔爾, 邁克爾·泰勒 申請人:思科技術(shù)公司