[发明专利]一种千兆AFDX交换机及其交换方法

权利要求书

1.一种千兆AFDX交换机，包含基于共享存储器的交换结构、交换端口、存储器访问接口、交换机终端接口、全局计数器、局部计数器，其特征在于所述交换结构包含共享存储器，所述共享存储器为双端口存储器，单个端口的位宽为512bits；

所述交换端口用于将输入端口的SGMII以太网数据转换为512bit并行数据输入到共享存储器；将共享存储器中的512bit并行数据转换为SGMII以太网数据输出；

所述存储器访问接口用于读取外部存储器存储的配置信息；

所述交换机终端接口用于与处理器的通信，完成MIB与处理器的信息交互；

全局计数器用于计算全局时钟，完成信用量的计算；

局部计数器用于计算单独帧的处理时间，配合全局计数器完成信用量等信息的计算。

2.根据权利要求1所述的一种千兆AFDX交换机，其特征在于所述共享存储器采用FPGA芯片，由64个BRAM拼成一个深度为2K，位宽为1024bits的双端口存储器。

3.根据权利要求1所述的一种千兆AFDX交换机，其特征在于所述交换结构还包含时钟分片单元、存储控制器、空闲地址指针队列、输出队列调度、多播计数单元；

所述时钟分片单元用于提供供共享存储控制器对N个输入端口和N个输出端口进行时间片轮询访问的定时周期；

所述存储控制器用于对输入端发出请求以时钟片轮询的方式做出仲裁，从空闲地址指针队列中取出一个空地址，将数据写入这个空地址所指向的共享存储器空间，并将这个空地址和其他相关信息写入对应输出端口的输出队列中；

所述共享存储控制器用于按时钟片对共享存储器进行轮询访问；

所述空地址指针队列用于共享存储器中空地址的管理；

所述输出队列调度器用于以时钟片轮询的方式从每一个输出端口非空的输出队列中读出被缓存的帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从共享存储器空间中读出帧数据并向输出端口发送；

所述多播计数单元用于多路转发时的计数控制。

4.根据权利要求1所述的一种千兆AFDX交换机，其交换方法包含如下步骤：

a)、当输入端有数据帧到来时，输入端口将SGMII数据转换为512bits数据格式；在交换结构中根据从存储器访问接口读入的虚拟链路表中预先配置的虚拟链路BAG和Jitter进行信用量过滤统计、根据AFDX数据包格式进行错误帧的过滤统计；然后输入端发出请求，存储控制器以时钟片轮询的方式做出仲裁；

b)、获得控制权的输入端从空指针队列中取出一个空地址，将未过滤的正确数据帧以512bits位宽写入这个空地址所指向的共享存储器空间，并将这个空地址和其他相关信息写入对应输出端口的输出队列中；其中其他相关信息包括输出端口、多播端口数信息，这些信息同样由存储器访问接口读入的虚拟链路表信息中获得；

c)、在输出端，输出队列调度器以时钟轮询的方式从每一个端口非空的输出队列中读出被缓存的帧的存储地址和其他信息，根据存储地址从共享存储器中读出帧数据，并向输出端口发送；

d)、输出端口将512bits位宽数据转换为SGMII以太网数据发送出交换机。

5.根据权利要求4所述的交换方法，其特征在于所述信用量过滤统计具体包含如下步骤：

e)、系统启动时，全局计数器开始计数，虚拟链路表项中的帧局部计数器清0，AC赋最大允许值Acmax＝BAG_i+J_i,switch；

f)、当一帧到来时，由全局计数器减去每一个VL的局部计数器值再加上该VL的AC余量，得到帧的当前信用量AC_i；

g)、如果当前信用量AC_i小于相关链路最大帧长则该帧丢弃，该VL项的所有字段保持不变；

如果当前信用量大于小于ACmax，转发当前帧，回写该VL的局部计数器值为当前全局计数器的计数值，回写AC余量为当前信用量AC_i减去

如果当前信用量AC_i大于ACmax，赋当前信用量为Acmax，转发当前帧，回写该VL的局部计数器值为当前全局计数器的计数值，回写AC余量为当前信用量减去

6.根据权利要求4所述的交换方法，其特征在于所述错误帧的错误类型包括CRC错误、帧长错误、字节不对齐错误、常数域错误、虚拟链路VL ID错误、信用量错误。