專利名稱：可配置的快速以太網(wǎng)和吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能配置為以多種模式之一運(yùn)行的數(shù)據(jù)端口，比如以太網(wǎng)交換機(jī)的輸入/輸出端口。
背景技術(shù)：
正在發(fā)生從快速以太網(wǎng)(FE)系統(tǒng)到吉比特以太網(wǎng)(GE)系統(tǒng)的逐步轉(zhuǎn)變。為了使從FE到GE以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)變更容易，這些，以及以太網(wǎng)在第一英里(EFM)的使用，有利于提供能同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速以太網(wǎng)和吉比特以太網(wǎng)交換機(jī)功能的可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
一般來講，本發(fā)明提出一種以雙模式運(yùn)行的輸入/輸出端口，第一模式作為GE端口，第二模式作為多個(gè)FE端口。端口包括多個(gè)MAC接口，每個(gè)都能接收/發(fā)送FE分組。至少一個(gè)MAC接口可進(jìn)一步配置成接收GE分組。端口進(jìn)一步包括接收和發(fā)送模塊，它們被配置成分別從接口接收GE和FE分組和發(fā)送GE和FE分組到接口。
優(yōu)選地，只有一個(gè)MAC接口可配置成接收/發(fā)送GE或FE分組，其它的MAC接口只適合接收/發(fā)送FE分組。代表性地，每個(gè)端口有8個(gè)MAC接口。
優(yōu)選地，每個(gè)MAC接口與一塊緩沖存儲(chǔ)器相聯(lián)系，所以當(dāng)接口接收分組時(shí)分組被存儲(chǔ)。分組可以同時(shí)到達(dá)所有的FE端口并被存儲(chǔ)在單獨(dú)的緩沖存儲(chǔ)器中。緩沖存儲(chǔ)器被接收模塊連續(xù)的輪詢。
優(yōu)選地，以太網(wǎng)交換機(jī)有多個(gè)的這樣的端口。例如，如果有8個(gè)這樣的端口，那么通過在兩種模式間切換不同的端口數(shù)目，交換機(jī)可以9種模式來操作作為8個(gè)GE端口、7個(gè)GE端口和8個(gè)FE端口、……、2個(gè)GE端口和48個(gè)FE端口、1個(gè)GE端口和56個(gè)FE端口或簡單作為64個(gè)FE端口。


現(xiàn)在僅僅為了說明參考下面的附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選特征圖1以電路圖示出作為本發(fā)明實(shí)施例的可配置以太網(wǎng)端口；圖2示出圖1的接收模塊的結(jié)構(gòu)；圖3示出圖2的接收模塊中的存儲(chǔ)概念；圖4示出一個(gè)顯示圖2的接收模塊怎樣處理分組的時(shí)序表；和圖5示出圖1的發(fā)送模塊的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1，根據(jù)本發(fā)明可配置的以太網(wǎng)端口1包括具有適當(dāng)?shù)囊_數(shù)目以實(shí)現(xiàn)8個(gè)FE MAC接口功能的接口3。這些引腳被分為8組。其中一組引腳實(shí)現(xiàn)一個(gè)GE分組接口的功能，這樣一個(gè)分組需要與一個(gè)FE分組相同的引腳數(shù)目。接口3從/向圖的左側(cè)接收/發(fā)送GE分組(例如以GMII、RGMII或TBI格式)。接口3發(fā)送接收到的分組到接收模塊5，并且發(fā)送從發(fā)送模塊7收到的分組到圖的左側(cè)。
所示的接收模塊5包括以下主要部分存儲(chǔ)器51rx_mem；部分53，其具有具有從輸入的數(shù)據(jù)分組中提取以太網(wǎng)頭并將它放入描述符和將輸入的分組中數(shù)據(jù)放入單元的接口re_max_iface，和從分組中的其它頭提取信息并將此信息也加入描述符的分析器rx_parser；以及單元55，其具有第一接口ax_ed_iface和第二接口rx_pr_iface。
以太網(wǎng)端口1進(jìn)一步包括發(fā)送模塊7，顯示其具有以下主要部分存儲(chǔ)器TX_MEM 71、TX_MAC_IFACE 73和包括tx_edram_iface和tx_pq_iface的單元75。
接收模塊5與分組解析模塊2和嵌入式DRAM(eDRAM)4通信。發(fā)送模塊7與嵌入式DRAM 4和隊(duì)列/分組管理器6通信。
以太網(wǎng)端口1進(jìn)一步包括CPU接口9和MIB(管理信息庫)計(jì)數(shù)器11。這些計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)不同的分組的類型，例如64字節(jié)分組的數(shù)目。
RX模塊5的結(jié)構(gòu)在圖2中有更詳細(xì)的顯示。RX模塊的基本數(shù)據(jù)/控制流如下1、一組先入先出的輸入緩沖存儲(chǔ)器rx_ifofo接收和存儲(chǔ)輸入的分組并處理與MACS 3的接口。
2、當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，rx_ifofo通知接收MAC接口rx_mac_iface。
3、接口rx_mac_iface從rx_ifofo取得數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器rx_mem_mgr。對(duì)每一個(gè)被rx_mac_iface取得的分組，各自的分組描述符被分配給分組。分組描述符包括關(guān)于輸入分組(從IFIFO/Current分組的數(shù)目收到的控制信息等等)的狀態(tài)信息。此分組描述符被分配給輸入分組并且只有當(dāng)完整的分組被寫入存儲(chǔ)器時(shí)才會(huì)重分配。分組描述符在寄存器文件re_reg_file中被分配。Rx_reg_file和rx_mem_mgr是附圖1中rx_mem的一部分?？偣?4個(gè)分組描述符都是可用的。這樣，在FE模式，每個(gè)FE端口有3個(gè)分組描述符可用。分組描述符在圖3的頂行示出，比如PKT_DSC/PH/RKEY(#0)等等。
4、每個(gè)幀的頭24字節(jié)被存儲(chǔ)進(jìn)一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)體PKT_PR_DATA和RX_MEM中并被發(fā)送到分組解析模塊2。這在圖3中給出，其示出此存儲(chǔ)器的部分(編號(hào)PKT_PR_DAT(#0)到PKT_PR_DAT(#23))，例如相應(yīng)于每個(gè)分組描述符的部分。這24字節(jié)最后與分組頭(PH)一起被發(fā)送到eDRAM4。在頭24個(gè)字節(jié)之后，每32字節(jié)塊被存入一個(gè)單獨(dú)的32字節(jié)存儲(chǔ)單元(RXD_CELL)。這些存儲(chǔ)單元以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式被分配給輸入數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)單元在相應(yīng)的數(shù)據(jù)被寫入eDRAM時(shí)被釋放?？偣?2個(gè)存儲(chǔ)單元RXD_CELL可用，例如每個(gè)FE端口4個(gè)。在圖3中被置于圖3中陰影位置的104個(gè)字節(jié)的幀的分配被示出。如上所述，頭24個(gè)字節(jié)被存入存儲(chǔ)器部分PKT_PR_DATA#0而剩下的80個(gè)字節(jié)被存入3個(gè)存儲(chǔ)單元(RXD_CELL#0、RXD_CELL#1和RXD_CELL#02)，留下第三個(gè)存儲(chǔ)單元RXD_CELL#2。
5、輸入數(shù)據(jù)被RX分析器rx_parser分析，其從每個(gè)分組中提取被稱為IKEY的8個(gè)兩字節(jié)項(xiàng)。這些兩字節(jié)項(xiàng)被寫入PKT_PR_DATA的頭16個(gè)字節(jié)?；谠诩拇嫫魑募?個(gè)偏移寄存器中編程的偏移量來執(zhí)行提取。rx_parser也確定幀是否有VLAN標(biāo)記和/或SNAPped。VLAN標(biāo)記和優(yōu)先級(jí)如果存在，也被提取。此信息與IKEY和數(shù)據(jù)的24個(gè)字節(jié)的頭16個(gè)字節(jié)一起被發(fā)送到PR模塊2。
6、一旦已經(jīng)從rx_ififo收到完整的分組，并且RX分析器已經(jīng)將IKEY寫入PKT_PR_DATA，RX分組解析接口(rx_pr_iface)就發(fā)送IKEY和數(shù)據(jù)到分組解析模塊2，倘若分組解析模塊2已準(zhǔn)備接收的話。
7、接收模塊5的eDRAM接口(rx_edram_iface)以17個(gè)周期的脈沖串的形式發(fā)送每個(gè)完整的RXD_CELL到eDRAM4。
8、以給定了256比特的帶寬，數(shù)據(jù)以32字節(jié)脈沖串的形式寫入eDRAM4。這些32字節(jié)脈沖串(總共256字節(jié))的每一個(gè)被稱為單個(gè)分組號(hào)pbnum。接收模塊5進(jìn)一步包括分組號(hào)管理器(rx_pbnum_mgr)，其維持每個(gè)FE端口3個(gè)分組號(hào)的隊(duì)列或每GE端口24個(gè)分組號(hào)的隊(duì)列。當(dāng)被圖2的pm模塊請(qǐng)求時(shí)，分組的號(hào)被提供給rx_max_iface。
圖4的時(shí)序圖是一個(gè)示出上述操作的隨時(shí)間從左向右流向的時(shí)序圖。頂行示出rx_ififo怎樣將數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器RX_MEM51。中間行示出數(shù)據(jù)向eDRAM的傳送。最下面的行示出IKEY、數(shù)據(jù)的16字節(jié)和控制數(shù)據(jù)怎樣被寫到分組模塊。分組頭和給eDRAM4的數(shù)據(jù)的24個(gè)字節(jié)的傳送通過從分組解析模塊2接收revRKEY信號(hào)而發(fā)生。
當(dāng)GE和FE間發(fā)生切換時(shí)，上述的方案基本沒有改變。改變是分析器不同和在GE中數(shù)據(jù)量更大，所以更多的存儲(chǔ)單元RXD_CELLs被用于每個(gè)分組。
如果延遲長于88個(gè)周期，則性能受到影響。分組在RX中停留的更長。如果這個(gè)趨勢繼續(xù)，那么最后所有的PCT_DCC被占用。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，示出的TX模塊7的結(jié)構(gòu)與RX模塊5的結(jié)構(gòu)非常的對(duì)稱，所以圖5中相應(yīng)項(xiàng)被給出相似的標(biāo)號(hào)。圖1的隊(duì)列/分組管理器6在圖5中被作為分組管理器pm和隊(duì)列管理器qm示出。此模塊的操作步驟如下1、在任何時(shí)候有至少一個(gè)分組描述符可用時(shí)，通過接口3被發(fā)送的新分組就可通過接口tx_qm_iface從隊(duì)列管理器qm取得。
2、對(duì)每一個(gè)被tx_qm_iface取得的分組，分組描述符被分配進(jìn)tx_reg_file。此分組描述符被分配給輸出分組并且只有在完整的分組被送到先入先出緩沖存儲(chǔ)器輸出接口tx_ofifo時(shí)才會(huì)重分配，并且分組從分組管理器釋放。分組描述符PKT_DSC包含了每個(gè)分組需要的信息·來自eDRAM4的訪問數(shù)據(jù)(第一個(gè)phnum和當(dāng)前的phnum)。
·發(fā)送數(shù)據(jù)給tx_ofifo(準(zhǔn)備發(fā)送、TXD_CELL的當(dāng)前偏移等等)。
·接收來自分組管理器pm的分組(準(zhǔn)備釋放等等)。
·基本緩沖存儲(chǔ)器分配(指定的入口等等)。
不同于接收模塊5，幀在tx_mem_mgr中的存儲(chǔ)是與所有數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)進(jìn)稱為TXD_CELLs的32字節(jié)單元一致的。有24個(gè)分組描述符和32個(gè)TXD單元。當(dāng)以太網(wǎng)端口1被配置為8個(gè)FE端口時(shí)，所有的分組描述符PKT_DSCs和TXD_CELLs被所有的FE端口平等的分開。
3、eDRAM接口tx_ed_iface通過單獨(dú)請(qǐng)求選通脈沖tx_ed_req(10)向eDRAM4請(qǐng)求數(shù)據(jù)。向eDRAM4請(qǐng)求一個(gè)分組的請(qǐng)求總是順次的。然而，由于eDRAM4的兩個(gè)不同單元的瞬間載荷不同，數(shù)據(jù)可以無序的輸出。數(shù)據(jù)在17個(gè)周期脈沖串被移動(dòng)。
4、一旦準(zhǔn)備發(fā)送分組，接口tx_mac_iface通知tx_ofifo相應(yīng)端口的數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好。當(dāng)已經(jīng)從eDRAM接收到完整的分組或128字節(jié)時(shí)，其將被發(fā)送。
5、一旦已經(jīng)從存儲(chǔ)器(eDRAM4)接收到分組，tx_ed_iface在相應(yīng)分組描述符(PKT_DSC)中設(shè)置一個(gè)準(zhǔn)備釋放位(rdy4rel)。釋放請(qǐng)求然后被發(fā)送到分組管理器pm。
6、當(dāng)接口1的相應(yīng)MAC準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)時(shí)，tx_mac_iface接口從tx_mem_mgr向輸出接口tx_ofifo傳輸數(shù)據(jù)。Tx_ofifo管理每個(gè)FEMAC、或單個(gè)GE MAC間的相互作用。在FE的情況下，輸出接口tx_ofifo內(nèi)的存儲(chǔ)器被在所有FE端口間平等分配。
此外，上述的方案在GE和FE的情況下幾乎沒有變化。由于圖2示出的作為PINS信號(hào)的接收的數(shù)據(jù)，以RX和TX接口知道它們要處理的數(shù)據(jù)的類型。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)交換機(jī)的輸入/輸出端口，包括多個(gè)MAC接口，每個(gè)MAC接口能接收/發(fā)送FE分組，至少一個(gè)MAC接口可進(jìn)一步被配置接收/發(fā)送GE分組；和接收和發(fā)送模塊，所述接收和發(fā)送模塊可被配置成分別從接口接收GE和FE分組和發(fā)送GE和FE分組到接口。
2.如權(quán)利要求1所述的端口，其中只有一個(gè)MAC接口可配置為接收/發(fā)送GE或FE分組，其它的MAC接口只適合接收/發(fā)送FE分組。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的端口，其中每個(gè)MAC接口與用來存儲(chǔ)接收到的分組的緩沖存儲(chǔ)器相聯(lián)系，接收模塊被設(shè)置成連續(xù)地的從緩沖存儲(chǔ)器中接收分組，由此接收模塊連續(xù)地接收FE分組即使FE分組實(shí)際同時(shí)到達(dá)不同的MAC。
4.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的端口，其每個(gè)端口包括8個(gè)MAC接口。
5.一種以太網(wǎng)交換機(jī)，包括多個(gè)如前述權(quán)利要求之一所述的端口。
6.一種以太網(wǎng)交換機(jī)，包括8個(gè)如權(quán)利要求3的任何所述的端口，每個(gè)端口可以在兩種模式之間切換，其中分別作為1個(gè)GE端口或8個(gè)FE端口來操作，由此交換機(jī)能作為n個(gè)GE端口和8(8-n)個(gè)FE端口來操作，n的是0到8的可選整數(shù)。
7.一種操作如權(quán)利要求1到4任何一個(gè)所述的以太網(wǎng)端口的方法，該方法包括把控制信號(hào)應(yīng)用于端口以確定接口是否作為FE接口操作或至少一個(gè)接口作為GE接口操作。
全文摘要
一種以太網(wǎng)交換機(jī)，具有至少一個(gè)能以雙模式運(yùn)行的輸入/輸出端口1，第一模式作為GE端口，第二種模式作為多個(gè)FE端口。此端口有8個(gè)MAC接口3，每個(gè)MAC接口能接收/發(fā)送FE分組。端口進(jìn)一步包括接收和發(fā)送模塊5、7，其能夠從接口接收GE和FE分組和發(fā)送GE和FE分組到接口。如果以太網(wǎng)交換機(jī)有8個(gè)這樣的端口，那么通過在兩種模式間切換不同的端口數(shù)目，交換機(jī)可以9種不同的模式操作作為8個(gè)GE端口、7個(gè)GE端口和8個(gè)FE端口、……、2個(gè)GE端口和48個(gè)FE端口、1個(gè)GE端口和56個(gè)FE端口或簡單作為64個(gè)FE端口。
文檔編號(hào)H04L12/413GK1669275SQ02829572
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者什里達(dá)爾·穆巴拉克·米什拉, 張?jiān)虑? 胡春風(fēng), 沈?qū)W強(qiáng) 申請(qǐng)人:因芬奈昂技術(shù)股份有限公司