本發(fā)明屬于集成電路設計技術，涉及一種用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)電路及方法。

背景技術：

在高速交換機的設計中，需要把接收的數(shù)據(jù)快速轉發(fā)出去，為保證較小的通信時延，必須在接收到數(shù)據(jù)包頭即開始轉發(fā)，這就需要在數(shù)據(jù)包頭到達的很短時間內獲取到數(shù)據(jù)幀的路由目的、優(yōu)先級等有效信息，以便快速建立轉發(fā)鏈接，從而開始數(shù)據(jù)的轉發(fā)。

如圖2所示，F(xiàn)C幀的路由和優(yōu)先級信息包含在其幀頭數(shù)據(jù)中，如果采用單一雙端口存儲為數(shù)據(jù)緩沖的轉發(fā)電路，基于交換機的數(shù)據(jù)調度特性，讀取幀頭以獲取路由信息與讀取整幀數(shù)據(jù)以轉發(fā)這兩種行為，勢必產生存儲器讀接口的競爭，該做法會造成通信效率低，時延較大，且控制電路設計復雜。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：

為了解決上述背景中提及的問題，本發(fā)明提供一種用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)電路及方法，通過接收存儲、入隊、出隊、讀出轉發(fā)之間的并行工作，可最大限度的提高通信效率，降低傳輸延遲，且電路簡單、易在芯片設計中實現(xiàn)，可在多種FC交換機芯片中復用。

技術方案：

一種用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)電路，包括：包括數(shù)據(jù)寫入模塊、幀排序FIFO、幀信息存儲器、數(shù)據(jù)幀存儲器、隊列調度器和讀出轉發(fā)模塊；其中，數(shù)據(jù)寫入模塊連接幀排序FIFO，同時連接幀信息存儲器和數(shù)據(jù)幀存儲器，同時，幀排序FIFO和幀信息存儲器與隊列調度器相連，讀出轉發(fā)模塊與隊列調度器和數(shù)據(jù)幀存儲器相連；

數(shù)據(jù)寫入模塊負責將數(shù)據(jù)幀由幀頭至幀尾依次寫入數(shù)據(jù)幀存儲器中，同時將FC幀的第2-第4個字，寫入幀信息存儲器，將緩沖塊號寫入幀排序FIFO；

幀排序FIFO深度為M,用于存儲緩沖邏輯塊號，幀排序FIFO的深度與緩沖邏輯塊個數(shù)保持一致；

幀信息存儲器為雙端口存儲器，包括M個邏輯緩沖分塊，每個分塊包含地址0、1、2，存儲3個字；

數(shù)據(jù)幀存儲器為雙端口存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)，包括M個4KB的邏輯分塊，每個分塊由地址0開始存放一個幀內容，從SOF開始；

隊列調度器從幀排序FIFO獲得緩沖邏輯塊號，并依據(jù)緩沖邏輯塊號從幀信息存儲器獲取幀路由和優(yōu)先級信息，建立虛擬輸出隊列，從隊列中調度出結果，通知讀出轉發(fā)模塊；

讀出轉發(fā)模塊用于從數(shù)據(jù)幀存儲器中讀出數(shù)據(jù)，并從隊列調度器所建立的連接通路上將數(shù)據(jù)轉發(fā)至目的端口。

一種用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)方法，包括數(shù)據(jù)接收存儲步驟、調度步驟和轉發(fā)步驟，其中

接收存儲步驟包括：

1)數(shù)據(jù)寫入模塊檢測是否有新數(shù)據(jù)幀進入交換機端口，若接收到數(shù)據(jù)幀，則按照接收數(shù)據(jù)流順序將接收到的幀由幀頭至幀尾依次寫入搜索到的數(shù)據(jù)幀存儲器空閑緩沖塊中，在寫入進行至FC幀的第2-第4個字，即包含路由信息的Header0、包含優(yōu)先級信息的Header1和Header2時，將其同時也寫入幀信息存儲器對應的存儲塊中；

2)幀信息存儲器的每個分塊地址0、1、2，分別存儲該FC幀包含路由和優(yōu)先級信息的FC幀Header0、Header1和Header2；

3)數(shù)據(jù)幀存儲器的每個分塊由地址0開始存放一個幀內容(從SOF開始)，依次存放數(shù)據(jù)幀；

4)數(shù)據(jù)寫入模塊完成幀信息存儲器的寫入后，立即將緩沖塊號寫入幀排序FIFO，返回本步驟的1)，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行，

調度步驟：

其隊列調度器始終檢測幀排序FIFO是否為空，若非空，則讀取到一個排隊中的幀所在緩沖號，依據(jù)該號尋址幀信息存儲器，獲取到該幀的路由及優(yōu)先級信息，使其進入針對輸出目的端口預先建立的虛擬輸出隊列中，完成入隊；重復執(zhí)行上述過程。

轉發(fā)步驟：

1)其隊列調度器始終檢測其建立的虛擬輸出隊列是否為空，若為非空，則依據(jù)交換機所支持的優(yōu)先級調度算法調度出結果，與對應目的端口建立連接，然后將該FC幀所在的緩沖塊號通知讀出轉發(fā)模塊；等待讀出轉發(fā)模塊返回的轉發(fā)成功信息之后，重復執(zhí)行本過程；

2)其讀出轉發(fā)模塊始終等待隊列調度器的通知，接收到器通知的緩沖塊號，即從該緩沖塊的0地址開始同時讀取數(shù)據(jù)幀存儲器，并將讀取到的數(shù)據(jù)通過隊列調度器建立的連接轉發(fā)至目的端口，直至幀結束，向隊列調度器返回數(shù)據(jù)轉發(fā)成功；重復執(zhí)行本過程；接收存儲步驟、調度步驟和轉發(fā)步驟均獨立并行運行。

有益效果：

本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)接收、存儲及調度、轉發(fā)并行工作的電路及方法，通過增加幀信息存儲器和幀排序FIFO，在數(shù)據(jù)幀接收時把緩沖塊號在幀排序FIFO中排隊，數(shù)據(jù)存儲的同時將其攜帶的路由與優(yōu)先級信息存入專門的幀信息存儲器，簡化隊列調度器的同時，分離了控制信息通路與數(shù)據(jù)載荷通路，避免了傳統(tǒng)直通式交換時調度器獲取路由信息與數(shù)據(jù)轉發(fā)同時進行所造成的數(shù)據(jù)存儲器讀接口競爭，使接收存儲過程和入隊、出隊、讀出轉發(fā)步驟均獨立并行運行，可最大限度的提高通信效率，降低傳輸延遲，且電路簡單、易在芯片設計中實現(xiàn)，可在多種FC交換機芯片中復用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明于FC交換機芯片的快速轉發(fā)電路及方法的架構示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術的轉發(fā)電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步描述：

用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)電路，包括：包括數(shù)據(jù)寫入模塊1、幀排序FIFO2、幀信息存儲器3、數(shù)據(jù)幀存儲器4、隊列調度器5和讀出轉發(fā)模塊6；其中，數(shù)據(jù)寫入模塊1連接幀排序FIFO2，同時連接幀信息存儲器3和數(shù)據(jù)幀存儲器4，同時，幀排序FIFO2和幀信息存儲器3與隊列調度器5相連，讀出轉發(fā)模塊6與隊列調度器5和數(shù)據(jù)幀存儲器4相連；

數(shù)據(jù)寫入模塊1負責將數(shù)據(jù)幀由幀頭至幀尾依次寫入數(shù)據(jù)幀存儲器4中，同時將FC幀的第2-第4個字，寫入幀信息存儲器3，將緩沖塊號寫入幀排序FIFO2；

幀排序FIFO2深度為M,用于存儲緩沖邏輯塊號，幀排序FIFO2的深度與緩沖邏輯塊個數(shù)保持一致；

幀信息存儲器3為雙端口存儲器，包括M個邏輯緩沖分塊，每個分塊包含地址0、1、2，存儲3個字；

數(shù)據(jù)幀存儲器4為雙端口存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)，包括M個4KB的邏輯分塊，每個分塊由地址0開始存放一個幀內容，從SOF開始；

隊列調度器5從幀排序FIFO2獲得緩沖邏輯塊號，并依據(jù)緩沖邏輯塊號從幀信息存儲器3獲取幀路由和優(yōu)先級信息，建立虛擬輸出隊列，從隊列中調度出結果，通知讀出轉發(fā)模塊6；

讀出轉發(fā)模塊6用于從數(shù)據(jù)幀存儲器4中讀出數(shù)據(jù)，并從隊列調度器5所建立的連接通路上將數(shù)據(jù)轉發(fā)至目的端口。

一種用于FC交換機芯片的快速轉發(fā)方法，包括數(shù)據(jù)接收存儲步驟、調度步驟和轉發(fā)步驟，其中

接收存儲步驟包括：

1)數(shù)據(jù)寫入模塊1檢測是否有新數(shù)據(jù)幀進入交換機端口，若接收到數(shù)據(jù)幀，則按照接收數(shù)據(jù)流順序將接收到的幀由幀頭至幀尾依次寫入搜索到的數(shù)據(jù)幀存儲器4空閑緩沖塊中，在寫入進行至FC幀的第2-第4個字，即Header0(包含路由信息)、Header1和Header2(包含優(yōu)先級信息)時，將其同時也寫入幀信息存儲器3對應的存儲塊中；

2)幀信息存儲器3的每個分塊地址0、1、2，分別存儲該FC幀包含路由和優(yōu)先級信息的FC幀Header0、Header1和Header2；

3)數(shù)據(jù)幀存儲器4的每個分塊由地址0開始存放一個幀內容(從SOF開始)，依次存放數(shù)據(jù)幀；

4)數(shù)據(jù)寫入模塊1完成幀信息存儲器3的寫入后，立即將緩沖塊號寫入幀排序FIFO2，返回本步驟的1)，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行。

調度步驟：

其隊列調度器5始終檢測幀排序FIFO2是否為空，若非空，則讀取到一個排隊中的幀所在緩沖號，依據(jù)該號尋址幀信息存儲器3，獲取到該幀的路由及優(yōu)先級信息，使其進入針對輸出目的端口預先建立的虛擬輸出隊列中，完成入隊；重復執(zhí)行上述過程。

轉發(fā)步驟：

1)其隊列調度器5始終檢測其建立的虛擬輸出隊列是否為空，若為非空，則依據(jù)交換機所支持的優(yōu)先級調度算法調度出結果，與對應目的端口建立連接，然后將該FC幀所在的緩沖塊號通知讀出轉發(fā)模塊6；等待轉發(fā)模塊6返回的轉發(fā)成功信息之后，重復執(zhí)行本過程；

2)其讀出轉發(fā)模塊6始終等待隊列調度器5的通知，接收到器通知的緩沖塊號，即從該緩沖塊的0地址開始同時讀取數(shù)據(jù)幀存儲器4，并將讀取到的數(shù)據(jù)通過隊列調度器5建立的連接轉發(fā)至目的端口，直至幀結束，向隊列調度器5返回數(shù)據(jù)轉發(fā)成功；重復執(zhí)行本過程；接收存儲過程和入隊、出隊、讀出轉發(fā)過程均獨立并行運行。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。