[发明专利]一种基于交换通道的交换电路

说明书

技术领域

本发明属于计算机硬件技术，涉及一种基于交换通道的交换电路。

背景技术

计算机网络的通信和扩展都需要交换机进行数据交换，交换电路一般包括共享总线交换、共享存储交换、全互联交换和交叉开关交换，共享总线和共享存储等共享介质交换电路效率比较低、全互联交换和交叉开关交换都需要占用较大容量的内部存储器，且存储器容量限制了交换机聚合带宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于交换通道的交换电路设计电路，可以根据实际应用进行多个交换通道扩展，实现多个输入、输出端口之间的并行交换，有效解决交换带宽、效率和存储资源利用的的设计难题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于交换通道的交换电路，其特殊之处在于，包括交换调度模块、存储管理模块、多个输入控制模块、多个输出控制模块、输入输出交叉开关、多个交换通道模块、存储控制模块，所述多个输入控制模块和多个输出控制模块的数量相等，其中：

输入控制模块：用于接收、缓存交换机输入端口的交换数据帧；提取该交换数据帧帧长和目的地址；将帧长和目的地址发送给交换调度模块；等待来自输入输出交叉开关发送的接收交换使能信号；向交换通道模块发送数据帧；

交换调度模块：包括接收仲裁单元、多个发送队列、发送仲裁单元，交换控制单元、多个输出端口控制单元；

接收仲裁单元：采用公平轮询算法仲裁出需要服务的输入控制模块，并接收来自该输入控制模块的帧长和目的地址，将帧长和目的地址发送给交换控制单元；

交换控制单元包括输入交换控制单元和输出交换控制单元

输入交换控制单元用于根据来自接收仲裁单元的交换数据帧帧长和目的地址，向存储管理模块申请空闲存储ID，分配并启动交换通道模块；向交换通道模块发送帧长、存储ID和交换类型；同时根据目的地址确定路由转发端口，并在存储管理模块中标记路由转发端口；在对应的发送队列输入该交换数据帧的存储ID和帧长；

输出交换控制单元用于根据来自发送仲裁单元的交换数据帧帧长和存储ID，在存储管理模块中查询与该存储ID对应的路由转发端口，分配并启动交换通道模块；

发送队列接收并缓存来自输入交换控制单元的交换数据帧帧长和存储ID；并将发送队列首帧帧长和存储ID输出给输出端口控制单元；

输出端口控制单元接收来自对应发送队列的首帧帧长和存储ID；监控当前正在交换的多个交换通道模块的存储ID；如果首帧存储ID和交换通道模块的存储ID匹配，则向交换通道模块发送服务请求，并在交换通道模块服务完成后向发送队列发送出队控制信号；否则，向发送仲裁单元发送首帧帧长和存储ID；

发送仲裁单元采用公平轮询算法仲裁出需要服务的输出端口控制单元；提取来自输出端口控制单元的首帧帧长和存储ID，并发送给输出交换控制单元；

存储管理模块：负责管理外部存储器资源的分配、查询、标记和释放；接收来自输入交换控制单元的空闲存储ID请求、路由转发端口标记请求和来自交换通道模块的存储ID的路由转发端口查询请求和标记请求，并根据路由转发端口标记情况进行释放操作；

交换通道模块：接收来自交换控制单元的帧长、存储ID和交换类型，根据存储ID访问存储管理模块，并获取路由转发端口；将帧长、存储ID和交换类型发送给存储控制模块；接收来自输入交换控制单元和输出端口控制单元的服务请求，并控制输入输出交叉开关打开或关闭；在交换通道模块服务完所有服务请求后，将已服务的路由转发端口发送给存储管理模块；

存储控制模块：存储控制模块与交换通道模块连接；根据来自交换通道模块的帧长、存储ID和交换类型控制外部存储器的读、写；

输入输出交叉开关：包括输入交叉开关和输出交叉开关，输入交叉开关一端与交换通道模块连接，另一端与输入控制模块连接，输出交叉开关一端与交换通道模块连接，另一端与输出控制模块连接，交换通道模块控制输入交叉开关和输出交叉开关的打开或关闭；

输出控制模块：与输出交叉开关连接，接收来自输出交叉开关的交换数据帧，并通过交换机输出端口发出。

本发明所具有的优点：

1、聚合带宽大。本发明采用多个交换通道，在输入、输出端口之间构建了多条并行数换数据通道，可同时进行数据交换，交换聚合带宽显著增大。