專(zhuān)利名稱(chēng)：一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于協(xié)議處理器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
協(xié)議處理器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)某種通信協(xié)議(如藍(lán)牙協(xié)議、USB協(xié)議等)進(jìn)行處理的功 能，協(xié)議處理器中一般的數(shù)據(jù)流模型包括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。協(xié)議處 理器的結(jié)構(gòu)模型一般包括應(yīng)用軟件、接口軟件、協(xié)議處理器的驅(qū)動(dòng)程序、協(xié)議處理器的固件 和協(xié)議處理器的硬件等功能模塊，其中應(yīng)用軟件和接口軟件通常是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流模型中 的應(yīng)用層，協(xié)議處理器的驅(qū)動(dòng)程序通常是將應(yīng)用程序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳遞給協(xié)議處理器進(jìn)行 處理，而協(xié)議處理器的固件是用來(lái)控制實(shí)現(xiàn)物理層和鏈路層的專(zhuān)用硬件。協(xié)議處理器的結(jié) 構(gòu)根據(jù)所設(shè)計(jì)協(xié)議的復(fù)雜程度的不同和所要求的性能的不同可以有全軟件、全硬件和軟硬 件結(jié)合的三種不同的設(shè)計(jì)方法。目前對(duì)協(xié)議比較復(fù)雜(如包含復(fù)雜的流量控制、錯(cuò)誤恢復(fù) 機(jī)制等)且性能要求較高的協(xié)議處理器一般采用軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，但是現(xiàn)有的軟硬 件結(jié)合設(shè)計(jì)的協(xié)議處理器在流片測(cè)試后，一般會(huì)表現(xiàn)出對(duì)并發(fā)連接(或并發(fā)數(shù)據(jù)傳輸)的 情況出現(xiàn)吞吐率下降的問(wèn)題。這主要是由于現(xiàn)有的協(xié)議處理器一般需要頻繁訪問(wèn)加速硬件 以確定被發(fā)送或者被接收的幀的傳輸狀態(tài)，來(lái)判斷是否在傳輸過(guò)程中進(jìn)行了正確的發(fā)送或 者接收；同時(shí)需要通過(guò)幀的傳輸狀態(tài)判斷連接的狀態(tài)，是否連接發(fā)生不可恢復(fù)的錯(cuò)誤或者 信號(hào)丟失等情況。在同時(shí)存在大量連接的情況下，協(xié)議處理器必須進(jìn)行規(guī)模很大的連接狀 態(tài)鏈表的查詢(xún)和對(duì)軟硬件接口進(jìn)行頻繁訪問(wèn)，從而降低了協(xié)議處理器的工作效率。另外，協(xié) 議處理器在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，尤其是對(duì)復(fù)雜的協(xié)議一般采用軟件的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是軟件的 設(shè)計(jì)方法往往不能滿(mǎn)足高性能協(xié)議處理的速度要求。特別是對(duì)于通信協(xié)議中出現(xiàn)的大量的 條件判斷和循環(huán)等待的操作，軟件處理復(fù)雜進(jìn)而影響協(xié)議處理器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述協(xié)議處理器在并發(fā)連接情況下吞吐率下降及在處理復(fù)雜協(xié)議時(shí)協(xié)議處理器性能不高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，一方面提供對(duì)并發(fā) 連接的硬件支持，另一方面對(duì)復(fù)雜的協(xié)議進(jìn)行協(xié)議流程圖的設(shè)計(jì)并進(jìn)行合理的軟硬件劃 分，從而提高整個(gè)處理器的工作效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，包括如下操作步 驟步驟一，應(yīng)用層協(xié)議分析和應(yīng)用模式分析；步驟二，結(jié)合傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層及物理層協(xié)議提出適合應(yīng)用模式的硬件結(jié) 構(gòu)；步驟三，對(duì)傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及鏈路層中軟件處理復(fù)雜的協(xié)議進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相 應(yīng)的協(xié)議流程步驟四，提取協(xié)議流程圖中相同的流程圖部分和相似的流程圖部分進(jìn)行分析；步驟五，找出軟件處理復(fù)雜而適于硬件處理的部分進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。其中所述的應(yīng)用模式分析包括通信過(guò)程中的通信建立、數(shù)據(jù)傳輸和通信結(jié)束的工作過(guò)程分析、各個(gè)工作過(guò)程所占用的時(shí)間分析、所使用的幀的類(lèi)型特點(diǎn)及幀的數(shù)目的分析。所述的相同的流程圖部分為完全相同的屬于同一流程圖的不同部分的部分流程 圖或者屬于不同流程圖中的部分流程圖。所述的相似的流程圖部分為不同部分出現(xiàn)于另一相似的部分流程圖的開(kāi)始或者
結(jié)束位置。所述的相同的流程圖部分和相似的流程圖部分為具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的部分流程圖。本發(fā)明的有益效果為由于對(duì)于并發(fā)連接采用了硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行支持，減少了協(xié)議 處理器對(duì)于協(xié)議處理器軟硬件接口的訪問(wèn)，從而提高了協(xié)議處理器的工作效率；協(xié)議流程 圖中相同和相似的流程圖部分尤其是具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的相同的和相似的流程圖部分采用硬 件實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器的性能提高非常明顯。采用該方法優(yōu)化的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)不僅很好的滿(mǎn)足 上層應(yīng)用的需要，而且對(duì)下層協(xié)議進(jìn)行了更加合理的軟硬件劃分。


圖1為本發(fā)明一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法的流程模塊圖；圖2為本發(fā)明待優(yōu)化的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)中的一個(gè)流程圖；圖3為本發(fā)明待優(yōu)化的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)中的另一個(gè)流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法的具體實(shí)施。如圖1所 示的本發(fā)明的流程模塊圖中，從大的方面分為兩部分，包括1)對(duì)所設(shè)計(jì)的協(xié)議處理器的應(yīng) 用層協(xié)議和應(yīng)用模式進(jìn)行分析，并結(jié)合傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層及物理層協(xié)議提出可能的硬 件結(jié)構(gòu)。如在協(xié)議處理器的信息傳輸過(guò)程中存在多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)幀，包括連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 幀和獨(dú)立傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀；在協(xié)議處理器的信息傳輸過(guò)程中存在多種類(lèi)型的控制幀，包括請(qǐng) 求信息的請(qǐng)求幀和響應(yīng)信息的應(yīng)答幀。對(duì)于連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，幀頭的信息有一定的規(guī)律 性，所以對(duì)于多個(gè)連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀可以采用自動(dòng)成幀的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，后續(xù)幀只需要 根據(jù)已存儲(chǔ)的幀頭內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)域的改變即可按照一定時(shí)序發(fā)送出去，因此不需要在傳輸 每幀數(shù)據(jù)時(shí)都訪問(wèn)軟硬件接口。對(duì)于連續(xù)傳輸?shù)目刂茙?，可以根?jù)硬件中保存的并行連接 的狀態(tài)，自動(dòng)完成控制幀的發(fā)送。2)對(duì)傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及鏈路層中軟件處理復(fù)雜的協(xié)議進(jìn) 行分析并設(shè)計(jì)出協(xié)議流程圖，提取相同和相似的流程圖部分進(jìn)行分析，找出適于硬件處理 的部分進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。由于協(xié)議的復(fù)雜性，往往一個(gè)協(xié)議處理器的設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)流程 圖，圖2和圖3為本發(fā)明實(shí)施的協(xié)議處理器中的其中的兩個(gè)流程圖?？梢钥闯鰣D2所示的流 程圖中方框1中的部分流程圖與圖3所示的流程圖中方框2中的部分流程圖為相似的流程 圖部分，這兩部分流程圖從圖中可以看出判定條件及操作動(dòng)作基本是相同的，二者不同之 處僅在于方框1所含流程圖的結(jié)束位置，所以對(duì)方框1和方框2中的部分流程圖可以用同 一硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，只是在實(shí)現(xiàn)的硬件模塊上增加兩個(gè)多路選擇器，一個(gè)用于選擇是執(zhí)行方框1 中的流程圖部分還是執(zhí)行方框2中的流程圖部分，另一個(gè)用于判定方框1中流程圖是否滿(mǎn)足循環(huán)的條件.
權(quán)利要求
一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下操作步驟步驟一，應(yīng)用層協(xié)議分析和應(yīng)用模式分析；步驟二，結(jié)合傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層及物理層協(xié)議提出適合應(yīng)用模式的硬件結(jié)構(gòu)；步驟三，對(duì)傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及鏈路層中軟件處理復(fù)雜的協(xié)議進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的協(xié)議流程圖；步驟四，提取協(xié)議流程圖中相同的流程圖部分和相似的流程圖部分進(jìn)行分析；步驟五，找出軟件處理復(fù)雜而適于硬件處理的部分進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟一中，所 述的應(yīng)用模式分析包括通信過(guò)程中的通信建立、數(shù)據(jù)傳輸和通信結(jié)束的工作過(guò)程分析、各 個(gè)工作過(guò)程所占用的時(shí)間分析、所使用的幀的類(lèi)型特點(diǎn)及幀的數(shù)目的分析。
3.如權(quán)利要求1所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟四中，所 述的相同的流程圖部分為完全相同的屬于同一流程圖的不同部分的部分流程圖。
4.如權(quán)利要求1所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟四中，所 述的相同的流程圖部分為完全相同的屬于不同流程圖中的部分流程圖。
5.如權(quán)利要求1、3或4之一所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的相 同的流程圖部分為具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的部分流程圖。
6 如權(quán)利要求1所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟四中，所 述的相似的流程圖部分為不同部分出現(xiàn)于另一相似的部分流程圖的開(kāi)始位置。
7.如權(quán)利要求1所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟四中，所 述的相似的流程圖部分為不同部分出現(xiàn)于另一相似的部分流程圖的結(jié)束位置。
8.如權(quán)利要求1、6或7之一所述的協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的相 似的流程圖部分為具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的部分流程圖。
全文摘要
本發(fā)明一種協(xié)議處理器設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法涉及協(xié)議處理器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明主要是為解決現(xiàn)有協(xié)議處理器在并發(fā)連接情況下吞吐率下降及在處理復(fù)雜協(xié)議時(shí)協(xié)議處理器整體性能不高的問(wèn)題。本發(fā)明提供的優(yōu)化方法，包括對(duì)所設(shè)計(jì)的協(xié)議處理器的應(yīng)用層協(xié)議和應(yīng)用模式進(jìn)行分析，并結(jié)合傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層及物理層協(xié)議提出硬件結(jié)構(gòu)，以及對(duì)傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層及鏈路層中軟件處理復(fù)雜的協(xié)議進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的協(xié)議流程圖，提取相同和相似的流程圖部分進(jìn)行分析，找出軟件處理復(fù)雜但適于硬件處理的部分進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而從整體上提高了協(xié)議處理器的工作效率。本發(fā)明的優(yōu)化方法特別適用于復(fù)雜通信協(xié)議處理器的軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101827105SQ20101016103
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月3日
發(fā)明者于敦山, 崔小欣, 王陽(yáng)元, 金婕 申請(qǐng)人:北京大學(xué)