專利名稱：用于高容量異步傳輸模式交換機的快速循環(huán)端口調(diào)度程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制網(wǎng)絡(luò)周圍的數(shù)據(jù)流動的交換機，更具體的涉及高容量異步傳輸模式(ATM)交換機和通過交換機管理ATM信元流的調(diào)度程序。
在眾多的局域網(wǎng)(LAN)/廣域網(wǎng)(WAN)和遠程通訊系統(tǒng)中已經(jīng)采用了ATM交換機。

圖1中示出了ATM交換機的基本結(jié)構(gòu)。交換機包括一組輸入端口、一組輸出端口和中心調(diào)度程序。流動的ATM信元到達輸出端口并被切換到所指定的輸出端口。任何輸入通過由ATM調(diào)度程序進行決定可在不同的時間到達任何的輸出。通過多個ATM交換機，在任何的單元時間內(nèi)會產(chǎn)生限制，只有一個單元可被調(diào)度。輸入可與一個或幾個輸出相連。因此，輸入與輸出的映射是一對多的操作。如果一個輸入只被切換到一個輸出，此種連接模式被稱為單點傳送(unicast)。如果另一方面，一個輸入被發(fā)送到多個輸出端口，此種連接方式被稱為多點傳送(multicast)。調(diào)度程序執(zhí)行這些連接的最快速度是決定ATM交換機的最大總處理能力的因素。
在文獻種已經(jīng)揭示了多種的ATM結(jié)構(gòu)。很多此類的文獻都著眼于輸入/輸出緩沖ATM交換機。參見IEEE INFO COM，1992 I.Iliadis的“在非平衡通信量中的具有輸入和輸出隊列的分組交換機的性能”和I.Iliadia和W.E.DenZel的發(fā)表在IEEE INFO COM，1990的“具有輸入輸出隊列的分組交換機的性能”。在輸入/輸出緩沖交換機中，在輸出端口產(chǎn)生單元隊列。所有的輸入緩沖器都以線路速率進行工作，其可為622兆位/秒，或以類似的速度。輸入緩沖的一個弊端是線路頭(Head-Of-Line(HOL))堵塞，其是由于輸出緩沖器已滿而無被發(fā)送的輸入單元所造成的結(jié)果。這個問題可通過根據(jù)目標端口由輸入模塊中的隊列單元進行解決。所有的隊列被存儲在共享的公共存儲器中。
最早的一個調(diào)度ATM信元的方法是先入先出(FIFO)。此方法以單元到達輸入端的順序進行連接。雖然此方法簡單，但是其無法保證公平地共享帶寬。為了解決此問題，人們已經(jīng)提出了一種公平共享調(diào)度程序。參見A.Demers等人在1990年1月的互連網(wǎng)雜志研究和實驗，第3-26頁“公平隊列算法的分析和仿真”，Golestani的在1994年6月的IEEE INFOCOM，“用于寬帶應(yīng)用的自計時公平隊列調(diào)度程序”及J.Bennett和H.Zhang在1996年3月的IEEE INFOCOM，第120-128頁中的“WF2Q最差情況的公平權(quán)重公平隊列”。已經(jīng)發(fā)表的一種公平共享調(diào)度程序為權(quán)重循環(huán)。參見M.Katevenis等人在1991年10月的IEEEJSACpp.1265-1279中的“在常規(guī)目的的ATM交換機中的權(quán)重循環(huán)單元的多路復(fù)用”。
通常的，調(diào)度程序的結(jié)構(gòu)可表示為有限狀態(tài)機，如圖2中所示。有限狀態(tài)機(FSM)的當前狀態(tài)，標記為P.STATE，其表示正進行交換機連接的當前所選的輸出端口。下一個所選的輸出端口，標記為NSTATE，為當前狀態(tài)P_STATE和兩個輸入信號IB_STAUS和OB_STATUS的函數(shù)。信號IB_STATUS和OR_STATUS為分別來自輸入和輸出緩沖器的狀態(tài)信號。IB_STATU表示哪一個輸入緩沖器(IB)為BUSY或NOT_BUSY，即其是否包含一個信元。OB_STATUS表示通過對到達某一特定的輸出緩沖器的信元指派信號STOP、SHARE或GO而在輸出緩沖器(OB)處的充滿程度。因此，GO表示可以最大的線路速率將單元發(fā)送到OB，相反的，STOP表示禁止發(fā)送單元。SHARE信號指示放慢向OB發(fā)送單元。在此狀態(tài)機中，需注意的是，輸入信號和當前的狀態(tài)被用于決定下一個狀態(tài)FSM被稱為米利機(Mealymachine)。
雖然現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)通過較好的調(diào)度程序可提高交換機的速度，對網(wǎng)絡(luò)性能而言在速度上小的改進是很有益的。另外，上述的交換機不具有高度的可伸縮性。因此，如果交換機的端口數(shù)增多，交換機的總的過程延遲會隨著端口數(shù)的增多而增大。現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)在所需的邏輯門上也不夠緊密，而這在當系統(tǒng)被應(yīng)用在硅技術(shù)中時是很重要的。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于高速ATM交換機的調(diào)度程序，其使用能夠高速運行的循環(huán)調(diào)度程序。
本發(fā)明的另外的一個目的是提供一種就邏輯門的要求而言很緊密且尺寸規(guī)劃好的調(diào)度程序。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種調(diào)度程序，其具有一個總的交換機過程延遲，該過程延遲與交換機上的端口數(shù)的增加成對數(shù)關(guān)系，而不是隨著端口數(shù)的增加過程延遲也線性的增大。
本發(fā)明的另外的一個目的是提供一種用于具有耐用結(jié)構(gòu)且具備更強的總的處理能力的交換機的調(diào)度程序。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，使用ATM交換機控制具有輸出端口、輸出端口和中心調(diào)度程序的網(wǎng)絡(luò)中的ATM信元的數(shù)據(jù)流。中心調(diào)度程序使用樹結(jié)構(gòu)并參考前面所選的輸出端口處理包含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。然后調(diào)度程序從一組輸出端口中選擇一個特定的輸出端口，并在端口隊列的開頭將ATM信元傳送到所指定的輸出。調(diào)度程序可交替的使用切入路徑以選擇特定的輸出端口。
在另外的一個實施例中，中心調(diào)度程序根據(jù)所述輸出端口的所檢測到的就緒狀態(tài)選擇特定的輸出端口。就緒狀態(tài)可能不是用于在調(diào)度程序中設(shè)置優(yōu)先的就緒狀態(tài)、通常的就緒狀態(tài)或優(yōu)先的就緒狀態(tài)。另外，所選的端口也依據(jù)輸出端口的最小信元速率而確定。
在第三實施例中，ATM交換機的調(diào)度程序使用了一個具有二元樹結(jié)構(gòu)或四元樹結(jié)構(gòu)。另外，ATM交換機可以單點傳送或多點傳送的連接方式進行工作。
在第四實施例中，其提供了一種對到達輸出端口而要被發(fā)送到輸出端口的輸入信號進行調(diào)度的方法。通過確定所述輸出端口的就緒狀態(tài)，根據(jù)所述的就緒狀態(tài)以循環(huán)的方式選擇其中的一個所述輸出端口，輸入信號被從所選的輸出端口發(fā)送到所指定的輸出端口。選擇過程使用具有給定數(shù)目的節(jié)點的樹結(jié)構(gòu)，從而數(shù)據(jù)包(其中包含與前面所選的輸出端口、就緒狀態(tài)和輸出端口有關(guān)的信息)通過節(jié)點，而選擇具有指定的輸出端口的特定的數(shù)據(jù)包。
在第五實施例中，每個節(jié)點具有兩個輸入和一個輸出，并通過對每個數(shù)據(jù)包的某一位的高速的比較而確定將那一個輸入提供到所述的輸出。
在第六實施例中，交換機為ATM交換機。
在第七實施例中，調(diào)度程序使用了一個具有二元樹結(jié)構(gòu)或四元樹結(jié)構(gòu)的樹結(jié)構(gòu)，并可以單點傳送或多點傳送連接方式進行工作。在第八實施例中，以權(quán)重循環(huán)方式進行選擇的過程。
在第九的實施例中，提供ATM交換機用于控制具有輸出端口、輸出端口和中心調(diào)度程序的網(wǎng)絡(luò)中的ATM信元的數(shù)據(jù)流。中心調(diào)度程序參考前面所選的輸出端口處理包含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包。調(diào)度程序運行，從而在交換機中的ATM信元的數(shù)據(jù)流中的總的處理延遲只隨著端口總數(shù)的增長呈對數(shù)增大。然后調(diào)度程序選擇輸出端口的特定的輸出端口并將特定的輸出端口單元發(fā)送到輸出端口的所指定的輸出。
下面將對本發(fā)明的其他的目的和優(yōu)點進行描述，通過描述或通過實踐這些優(yōu)點是很明顯的。通過所述的描述和所附權(quán)利要求的結(jié)合會實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的上述的目的和優(yōu)點。
圖1為ATM交換機結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為表示為有限狀態(tài)機的調(diào)度程序的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為用于描述用于128端口輸入/輸出ATM交換機的ATM調(diào)度程序結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為用于描述ATM交換機的端口的組成的示意圖；圖5示出了實現(xiàn)4的多點回顧的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了二元樹結(jié)構(gòu)的每個節(jié)點結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7為用于描繪通過節(jié)點元件處理數(shù)據(jù)包的示意圖；圖8(a)和8(b)示出了在選擇端口過程中二元樹的工作實例的示意圖；及圖9描述了循環(huán)調(diào)度程序的執(zhí)行程序。
圖3描繪了用于128端口輸入/輸出ATM交換機的ATM調(diào)度程序結(jié)構(gòu)的示意圖。正如前面所描述的，ATM調(diào)度程序可被想象稱為有限狀態(tài)機，其中下一個狀態(tài)基于當前的狀態(tài)和所有的輸入。交換機中的每個輸出端口可為三種狀態(tài)中的一種未就緒、常規(guī)就緒和有限就緒。調(diào)度程序必須從就緒輸出端口以循環(huán)的方式選擇一個具有高于常規(guī)就緒端口的優(yōu)先級的優(yōu)先就緒端口。
通過將信號IB_STATUS、OB_STATUS和MCR_STATUS的邏輯結(jié)合獲得對于每個端口的就緒(READY)信號了。如果對于一個端口的READY的比特位置為‘1’，其意味著端口可將單元發(fā)送到被稱做OB的指定的輸出端口。如果位為‘0’，端口不能發(fā)送單元。OB_STATUS信號為來自O(shè)B的背壓信號，表示在輸出端口的擁擠程度。每個OB可處于三種狀態(tài)中的一種STOP、SHARE或GO。每個OB將一個2-位狀態(tài)信號發(fā)送回輸入端口，表示其處于三種狀態(tài)中的哪一種。在表1中的真值表示對OB_STATUS的編碼。每個端口同樣被分配一個必須總是保持不變的稱為MCR速率的最小信元速率。對于每個端口的MCR信號是周期性的，且它們產(chǎn)生在端口選擇器子宏塊的外部。MCR信號被用作為優(yōu)先于SHAPE信號并使端口優(yōu)先就緒。如果同時設(shè)定了IB_STATUS和MCR_STATUS且端口處于GO模式，則端口同樣為優(yōu)先就緒。當端口為優(yōu)先就緒時，則指定一個規(guī)則，所有的通常就緒信號被禁止，即設(shè)置等于0。表2中的真值表中示出產(chǎn)生就緒信號的方法。
表1
表2(a)
表2(b)
READY(就緒)的特征在于如果輸入緩沖器存在一個單元準備發(fā)送，且其不會被其任何的目標OB所阻止，并將置位READY位。為了更加的精確，如果輸入緩沖器具有一個要被發(fā)送的單元(IB_STATUS為‘1’)，且要向其發(fā)送單元的所有的OB都處于GO狀態(tài)(或MCR位被置位的SHAPE)，并將置位READY位。否則，將不會置位READY位。
存在兩種類型的有效READY信號普通就緒和優(yōu)先就緒。其原則是如果任何的端口為優(yōu)先就緒，則所有的為普通就緒的端口被掩蔽。換句話說，它們的READY信號被禁止。交換機具有128個單點傳送端口，這些端口被等量的劃分為實時端口(RT)和非實時端口(NRT)。因此，有64個RT端口和64個NRT端口用于單點傳送。另外，分別存在一個RT和一個NRT用于多點傳送。圖4中示出了其結(jié)構(gòu)組成。
多點傳送的單元的發(fā)送工作方式與單點傳送不同。單點傳送端口向其被指定的處于就緒的一個OB發(fā)送一個單元，而多點傳送端口可向多個OB發(fā)送單元。通過多點傳送端口發(fā)送單元的工作描述如下。
每個多點傳送端口被分配一個目標端口向量(DPV)，16位長，每位表示端口是否將其發(fā)送到該特定的OB。換句話說，如果位被置位，端口將會將其發(fā)送到OB，否則端口將不發(fā)送。所有的由DPV所確定的OB必須準備進行接收，否則多點傳送將不向任何OB進行發(fā)送。為了消除線路頭(HOL)堵塞，進行4的回顧。如果端口隊列中的任何前面4個單元的指定的OB被就緒進行接收，多點傳送端口將向該組OB進行發(fā)送。
為了以及時的方式進行多點傳送單元的4的回顧，需要將第一個4多點傳送單元的描述符存儲進芯片上高速緩存存儲器中。在每個塊中用2×4字節(jié)將高速緩存存儲器構(gòu)成為4個塊。這與ATM信元描述符具有相同的尺寸。因此，高速緩存存儲器的總的尺寸為8×4字節(jié)。每個塊中的DPV字段被存儲進16位寄存器中。當選擇了多點傳送端口時，所有的4寄存器被相關(guān)的與由OB狀態(tài)寄存器所表示的狀態(tài)進行比較。如果在4個DPV中任何一個中的所有目標OB可接收一個信元，則產(chǎn)生“命中(hit)”。如果產(chǎn)生多于一個的命中，則以FIFO的順序?qū)Ω咚倬彺娲鎯ζ鬟M行訪問。與所選的多點傳送單元相關(guān)的調(diào)度隊列識別(SOL)塊被從高速緩沖存儲器中讀出。圖5中示出實現(xiàn)4的回顧的結(jié)構(gòu)。用于選擇多點傳送端口的程序可簡述如下。
每個多點傳送SQI被指定一個DPV，16位長，每位表示端口是否向OB進行發(fā)送。DPV字段范圍為SQI字2的從第31位到第16位的范圍；由于存在64個OB，用一個2位的平面指示符(PI)表示DPV代表64OB的哪一個子組；如果在多點傳送端口的DPV中確定其可向所有的OB進行發(fā)送，則多點傳送端口為就緒；為了消除線路頭堵塞，同時對RT和NRT表進行4的回顧；
多點傳送高速緩沖存儲器存儲第一組4個SQI，從而在一個SQI被讀出后，通過來自外部存儲器中的多點傳送端口表的一個對其進行替換；如果由DPV所確定的所有的目標OB不是STOP，則產(chǎn)生命中；在多個命中的情況下，按FIFO順序訪問高速緩沖存儲塊。
可使用二元樹進行端口調(diào)度/選擇。用于128端口輸入/輸出ATM交換機的二元樹共有127個節(jié)點。在樹中具有64葉節(jié)點，每葉節(jié)點具有兩個輸入鏈路。每個鏈路代表交換機的輸出端口，因此，對于128端口交換機，有128個連接葉節(jié)點的鏈路。將比特位置從兩個寄存器連接到鏈路。這些寄存器被命名為TOKEN(標識)和READY(就緒)，并將在后續(xù)的段落中進行定義。最初，端口選擇過程包含從最后被選擇的端口比特位置開始從左到右掃描端口READY位。掃描過程一直進行到遇到‘1’位為止，且此端口變?yōu)樾卤贿x擇的端口。如果在從左到右的掃描過程中未遇到‘1’位，則從第一位向最后被選擇的比特位置進行從左到右掃描。類似的，掃描過程直到遇到‘1’位時為止，此端口變?yōu)樾卤贿x擇的端口。在實踐中，同時在最后被選擇的端口比特位置的兩側(cè)進行掃描。下面通過實例對此過程作進一步的描述。
考慮到一個8端口輸入/輸出交換機，端口被從1到8進行編號。正如前面所描述的，存在兩個向量，稱為READY向量和TOKEN向量。READY向量與輸出端口具有相同數(shù)目的位。READY向量中的每個位表示相應(yīng)的端口是否就緒。通過READY向量的MSB表示端口1的就緒狀態(tài)。如果交換機的當前狀態(tài)具有READY向量01011010，其中從左到右的每個位分別表示端口1到8。與端口相關(guān)的下面劃線的位是當前被選擇的端口。掃描具有下劃線的數(shù)位右側(cè)的數(shù)位，遇到的第一位為‘1’，是位7。因此，下一個被選擇的端口是端口號7。在選擇端口后，位7被下劃線，反映出其是新被選擇的端口。READY向量現(xiàn)在為01011010。在下一輪的端口選擇中，在下面劃線的位的右側(cè)不存在1。因此，將在下面劃線的位的左側(cè)進行掃描。首先遇到的‘1’是位2，其表示端口2將是下一個被選擇的位。因此，01011010是所獲得的READY向量。
除了READY位向量外，還存在另外一個名為TOKEN的向量。TOKEN向量與READY向量的大小相同。通過前面的READY＝01011010的實例可被用于解釋如何獲得TOKEN向量中的位。在此情況下，TOKEN＝11111000，其中所有在劃線位的左側(cè)的位，包括該下劃線位被設(shè)為‘1’，下劃線位的右側(cè)的其他的位被設(shè)為‘0’。因此，在READY＝01010000的情況下，TOKEN將為11111110。最后，對于READY＝01010000，TOKEN將為11111111。同樣，作為一種附注，TOKEN＝00000000等同于TOKEN＝11111111。最后，READY位向量中的每個位被稱為“READY位”，而TOKEN位中的每個位被稱為“TOKEN位”。
在輸入/輸出交換機中的每個端口可通過被稱做PORT_NUMBER的8-位數(shù)表示?？偣泊嬖?28個端口，標號是1到128，通過8-位的PORT_NUMBER表示。對應(yīng)于PORT_NUMBER的READY位和TOKEN位被附到PORT_NUMBER的LHS，以形成10-位的數(shù)據(jù)包。在端口選擇的開始，對應(yīng)每個端口的128個不同的數(shù)據(jù)包被施加到相應(yīng)的與二元樹的子葉相關(guān)的對應(yīng)的鏈路上，如圖8中所示。二元樹中的每個節(jié)點具有兩個輸入鏈路和一個輸出鏈路，如圖6中所示。輸入鏈路和輸出鏈路被分別表示為RIGHT(右)，LEFT(左)和PARENT(母)鏈路。被提供到子葉上的數(shù)據(jù)包掃過樹且它們中的一個最終通過根節(jié)點的PARENT鏈路。此數(shù)據(jù)包包含新被選擇端口的端口號PORT_NUMBER。
當數(shù)據(jù)包在樹上路由時，對樹進行前面所述的快速掃描運算。樹中的每個節(jié)點在其LEFT和RIGHT鏈路接受數(shù)據(jù)包，快速對位8和位9進行比較，并將適宜的數(shù)據(jù)包送上通過其PARENT鏈路。以切入的方式將數(shù)據(jù)包送到樹上，即在節(jié)點無緩沖。另外，在節(jié)點的處理非常的簡單，只是使程序執(zhí)行的簡單且快速。
圖7中的流程圖示出一節(jié)點元素把進入其RIGHT和LEFT鏈路的數(shù)據(jù)包路由通過PARENT鏈路的方式。節(jié)點的第一個行為是檢查其LEFT鏈路上的輸入數(shù)據(jù)包的位9、8，依據(jù)這些位的設(shè)置，可能采取四個行為中的一種。如果位9、8為“00”或“01”，則分別在RIGHT和LEFT鏈路上的輸入數(shù)據(jù)包被通過PARENT鏈路。如果另一方面，位9、8是“01”或(“11”)，則RIGHT鏈路上的輸入數(shù)據(jù)包的位9、8被檢測。如果圖中所示的這些位是“01“或“11”(“10”)，RIGHT鏈路上的輸入數(shù)據(jù)包路由到PARENT。在其他的情況下，LEFT鏈路上的輸入數(shù)據(jù)路由到PARENT。數(shù)據(jù)包從子葉節(jié)點開始前行到樹上。從根節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包包含新選擇端口的端口號PORT_NUMBER。
下面將描述在選擇端口的過程中二元樹的工作方式。在圖8中示出了一個15-節(jié)點的樹結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)被用于選擇16端口中的一個。假設(shè)最后被選擇的端口是9。因此，TOKEN向量被設(shè)置，從而位9及其左側(cè)的所有的位被設(shè)定為‘1’，9的所有右側(cè)的位被設(shè)定為‘0’。同樣假設(shè)READY向量具有圖8(a)中所示的位設(shè)置。形成由TOKEN位、READY位和PORT_NUMBER構(gòu)成的3字段數(shù)據(jù)包。將這些數(shù)據(jù)包提供到圖8(a)中所示的葉節(jié)點的輸入鏈路中。每個節(jié)點使用圖7中所示的格式將其RIGHT和LEFT鏈路中的其中的一個輸入數(shù)據(jù)包切換到其PARENT鏈路上。來自根節(jié)點的數(shù)據(jù)包包含所選的端口號。
在圖8(a)中所示的實例中，來自根節(jié)點的數(shù)據(jù)包包含12作為所選的端口號。需注意的是，最后被選擇的端口是端口9。因此，將READY位設(shè)定到端口9的右側(cè)的第一個端口為端口12。因此，樹確實可選擇正確的端口。在圖8(b)所示的實例中，示出了最后被選擇的端口為同樣是端口9的情況。然而，所有的到位9的RHS的位都為‘0’。因此，在端口9的RHS上無可供選擇的READY端口。因此，端口9的LHS上的端口被從端口1進行搜索。第一個具有其READY位設(shè)置的端口為端口2，且其變?yōu)橄乱粋€被選擇的端口。同樣可以看到，當無就緒的端口時，總是選擇端口1，即在樹的根上出現(xiàn)端口號1。然而，其READY位是‘0’，因此可知端口沒有就緒。
二元樹只選擇其中的一個單點傳送端口。樹選擇算法不考慮多點傳送端口是否就緒。因此，存在一個在單點傳送端口和多點傳送端口之間進行選擇的最終仲裁器。仲裁器定義按下面優(yōu)先順序進行最后端口的選擇。
1.如果單點傳送RT優(yōu)先就緒，選擇單點傳送RT，否則2.如果單點傳送NRT優(yōu)先就緒，選擇單點傳送NRT，否則3.如果多點傳送RT優(yōu)先就緒，選擇多點傳送RT，否則4.如果多點傳送NRT優(yōu)先就緒，選擇多點傳送NRT，否則5.如果多點傳送RT普通就緒，選擇多點傳送RT，否則6.如果單點傳送RT普通就緒，選擇單點傳送RT，否則7.如果多點傳送NRT普通就緒，選擇多點傳送NRT，否則8.如果單點傳送NRT普通就緒，選擇單點傳送NRT。
圖9中示出循環(huán)調(diào)度程序(RRS)通過三個VHSIC硬件描述語言(VHDL)進行執(zhí)行，其中VHSIC為超高速集成電路。數(shù)據(jù)塊對應(yīng)實體且?guī)Ъ^的線表示信號路徑。在表3中定義了每個塊的功能，而在表4中提供了對信號的描述。</
表4
<p>為了確保調(diào)度程序的作用，在VHDL中構(gòu)成其模型。其是一個寄存器傳送級(RTL)模型。用多個IB_STATUS、OB_STATUS和MCR_STATUS的值對模式進行檢測。對多點傳送端口加上不同的DPV。模擬的結(jié)果正確，即在每種的檢測的情況下都獲得了正確的響應(yīng)。接著，對模型進行合成以獲得預(yù)測的門數(shù)和臨界路徑延遲。通過由商標為SYNOPSYS由加利弗尼亞的Synopsys公司所銷售的邏輯合成軟件工具的狀態(tài)對模式進行合成，使用CB-C90.35微米標準單元技術(shù)。所獲得結(jié)果提供一個12.5K的門數(shù)和15.5ns的臨界延遲。
上述的二元樹的結(jié)果可在不過大的增加延遲的情況下保證優(yōu)良的尺寸設(shè)計。樹中的節(jié)點以切入的方式進行工作，這是使程序快速運行的一個因素。就硅門需要而言調(diào)度程序很緊密并尺寸合理。其可在15.5ns快速的對連接進行調(diào)度。
雖然對具有二元樹結(jié)構(gòu)的用于高速ATM交換機的RR調(diào)度程序進行了描述，本發(fā)明并不限于此。除了二元樹結(jié)構(gòu)外的諸如四元樹的結(jié)構(gòu)也可提供同樣的結(jié)果。雖然上述的實施例描述了執(zhí)行循環(huán)調(diào)度程序，調(diào)度程序也可使用加權(quán)循環(huán)調(diào)度程序獲得同樣的優(yōu)點。
對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言，其他的優(yōu)點和限定是很容易做到的。因此，本發(fā)明的范圍并不限于所描述的各個細節(jié)。相應(yīng)的，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求進行限定，對其所做的各種的修改都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制網(wǎng)絡(luò)中的ATM信元流的ATM交換機，其特征在于包含輸入端口；輸出端口；中心調(diào)度程序，其使用樹結(jié)構(gòu)并參考前面所選擇的輸入端口處理包含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，并選擇所述輸入端口的特定的輸入端口，將特定的輸入端口ATM信元發(fā)送到所述輸出端口的一個指定的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述中心調(diào)度程序使用切入路徑選擇所述的特定的輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述中心調(diào)度程序根據(jù)至少部分檢測的所述輸入端口的就緒狀態(tài)選擇所述特定的輸入端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于每個所述的就緒狀態(tài)是未就緒狀態(tài)、普通就緒狀態(tài)和優(yōu)先就緒狀態(tài)中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述樹結(jié)構(gòu)包含一個二元樹結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述樹結(jié)構(gòu)包含一個四元樹結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述中心調(diào)度程序根據(jù)所述輸入端口的最小信元速率選擇所述特定的輸入端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ATM交換機，其特征在于所述中心調(diào)度程序以多點傳送方式選擇所述特定的輸入端口。
9.一種用于調(diào)度到達交換機的輸入端口并將被發(fā)送到所述交換機的輸出端口的輸入信號的方法，其特征在于包含如下的步驟確定所述輸入端口的就緒狀態(tài)；根據(jù)所述就緒狀態(tài)以循環(huán)的方式選擇所述輸入端口中的一個；及將輸入信號從所述所選的輸入端口發(fā)送到指定的輸出端口；其中所述的選擇步驟使用具有給定數(shù)目節(jié)點的結(jié)構(gòu)，從而包含與所選的輸入端口、所述就緒狀態(tài)和所述輸出端口相關(guān)的信息的數(shù)據(jù)包通過所述節(jié)點，選擇具有所述指定輸出端口的特定的數(shù)據(jù)包。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的給定數(shù)目的節(jié)點中每一個具有兩個輸入端和一個輸出端，并通過對每個數(shù)據(jù)包的某些位的快速比較確定將所述兩個輸入端中的哪一個輸入提供給所述輸出端。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述交換機是ATM交換機。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述樹結(jié)構(gòu)包含二元樹結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述樹結(jié)構(gòu)包含四元樹結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于每個所述的就緒狀態(tài)是從未就緒狀態(tài)、普通就緒狀態(tài)和優(yōu)先就緒狀態(tài)中選擇的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述選擇其中一個所述輸入端口的步驟按加權(quán)循環(huán)方式進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述選擇其中一個所述輸入端口的步驟同樣根據(jù)所述輸入端口的最小信元速率。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述發(fā)送輸入信號的步驟是以多點傳送的方式進行。
18.一種用于控制網(wǎng)絡(luò)中的ATM信元的流動的ATM交換機，其特征在于包含輸入端口；輸出端口；中心調(diào)度程序，其參考前面所選擇的輸入端口處理包含數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，并選擇所述輸入端口中的特定輸入端口，將特定的輸入端口ATM信元發(fā)送到所述輸出端口的被指定輸出端；其中通過所述中心調(diào)度程序的作用，從而在交換機中的ATM信元的流動中的總的處理延遲在當交換機的端口的總數(shù)增加時只是對數(shù)增加。
全文摘要
用于高容量ATM轉(zhuǎn)換器的循環(huán)調(diào)度程序(RRS)的新型結(jié)構(gòu)和執(zhí)行程序。根據(jù)端口的優(yōu)先級,從一組交替的實時/非實時優(yōu)先級端口中選出一個端口,將最小的信元速率(MCR)分配給端口和來自輸出緩沖器的被背壓信號。使用二元樹結(jié)構(gòu)產(chǎn)生調(diào)度程序的快速執(zhí)行程序。二元樹中的節(jié)點作為“切入”交換機,因此調(diào)度程序可高速的運行。此調(diào)度程序適合用于在高速硅技術(shù)中執(zhí)行。就邏輯門的要求而言,其緊密、非?？缮炜s并且是在兆位ATM交換機中可行的選擇。
文檔編號H04L12/56GK1275008SQ0010065
公開日2000年11月29日 申請日期2000年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月25日
發(fā)明者謝里夫·M·沙瑞爾, 亞力山大·T·伊什 申請人:日本電氣株式會社