数据交换方法和装置的制作方法

专利名称：数据交换方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据交换方法，该数据交换是从多个输入源接受应用数据并将其送至多个目的输出设备，本发明还涉及用于实现这种交换的装置。
根据其原理的概述，到达输入端口的数据经过一个无阻塞纵横制交换机发送至输出端口。为从输入端N传输数据至输出端M，交换机在N和M之间建立一个“连接”。在数据传输之持续时间，该连接通常是保持的，在传输点的连接可被中断并允许输出端连接另一个输入端。一般情况下，数据以信元为单位被传输。
由于有多个输入端为多个输出端口竞争，可能会发生冲突。输出端口可以被视为一种必须由多个输入端共享的资源。这意味着，特定的输入端也许不能与特定的输出端相连接，因为该输出端已经处于使用状态，即已与另一端口相连接。也可能有多个输入端请求连接至同一个输出端。不论在哪种情况下，其结果是，信元或数据产物都需要列队等待(缓冲)，直到相关资源变成可用状态。
信元可以存储在交换机内的几个部分中输出部分、输入部分和中间部分。大多数的交换机采用这三者之组合。人们通常认为，输出缓冲是处理业务量整形(traffic shaping)(即，从交换机中释放信元的轮廓)最有效的方式。然而，输出缓冲向用于建立缓冲区的实际存储设备提出了严格的要求。这是由于缓冲区被多个输入端共享，这意味着存储设备的性能必须极高。因而，在数据速率极高的情况下，目前的技术限制了输出缓冲区的应用。
本发明的目的在于提供一种数据交换方法和装置，用于更有效地处理通过数据交换机信息包。
根据本发明的第一方面，提供一种对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，该交换机包括输入业务控制器、入口路由器、无记忆周期交换结构、出口路由器和输出业务控制器，均由一个交换控制器进行控制，并相互连接，以使连接至该数据交换机的每一输入线终止于一个业务控制器，该业务控制器用于将输入线协议信息包转换为含有信元头的固定长度信元，该信元头定义数据交换目的路由器和输出业务控制器以及消息优先权信息，这样，每个入口路由器服务一组业务控制器，其特征在于，该入口路由器包括一组输入缓冲区和一组虚拟输出队列缓冲区，一个输入缓冲区相对于每一输入线，一个虚拟输出队列缓冲区相对于连接数据交换机的每一个输出业务控制器，其中，该方法包括当信元从业务控制器到达时，入口路由器检查信元头，并将它放在适当的虚拟输出队列中，及产生一个传输消息请求，包括目的业务控制器地址和消息优先级码，它被传送至数据交换控制器，该交换控制器通过使特定的入口路由器与特定的出口路由器相互连接，根据一个第一仲裁处理，调度信元在每一个交换结构周期通过该交换结构，根据一个第二仲裁处理，入口路由器从适当的虚拟输出队列选择位于队列之首的信元，以通过数据交换机至适当的输出业务控制器。
根据本发明的第二方面，提供一种用于处理信息包的数据交换机，包括输入业务控制器、入口路由器、无记忆周期交换结构、出口路由器和输出业务控制器，均由一个交换控制器进行控制，并相互连接，以使连接至该数据交换机的每一输入线终止于一个业务控制器，该业务控制器用于将输入线协议信息包转换为含有信元头的固定长度信元，该信元头定义数据交换目的路由器和输出业务控制器以及消息优先权信息，这样，每个入口路由器服务一组业务控制器，其特征在于，该入口路由器包括一组输入缓冲区和一组虚拟输出队列缓冲区，一个输入缓冲区相对于每一输入线，一个虚拟输出队列缓冲区相对于连接数据交换机的每一个输出业务控制器，其中，当信元从业务控制器到达时，入口路由器检查信元头，并将它放在适当的虚拟输出队列中，及产生一个传输消息请求，包括目的业务控制器地址和消息优先权代码，它被传送至数据交换控制器，该交换控制器通过使特定的入口路由器与特定的出口路由器相互连接，根据一个第一仲裁处理，调度信元在每一个交换结构周期通过该交换结构，根据一个第二仲裁处理，入口路由器从适当的虚拟输出队列选择位于队列之首的信元，以通过数据交换机至适当的输出业务控制器。
结合附图及以下的说明，本发明及其多方面的特征将更易于理解，其中

图1表示现有技术的概括原理；图2是本发明的数据交换机之一实施例的框图；图3表示本发明之实施例的交换结构；图4表示通过该交换结构的数据流；图5表示当通过该交换结构时的ATM帧头；图6表示当通过该交换结构时的以太网帧头；图7表示该数据交换机的调度和仲裁装置；图8表示出口反压广播；图9是该交换机的框图；图10表示该交换机之框图细节；图11表示根据本发明之实施例的主机之框图；图12表示根据本发明之实施例的路由器之框图；图13表示队列的结构。
参见图1，该图表示数据交换机的基本原理。输入设备N1至Nn连接到数据交换机SW的对应输入端口IP1至IPn。该交换机的输出端口OP1至Opn连接到对应的输出设备Ml至Mn。
利用智能化的分布式调度装置，有可能建立一种输入缓冲交换机，它获得的业务量整形效率与其输出缓冲对应设备之效率相当。出于几种原因，使用输入缓冲区是优选的。输入缓冲要求更小的缓冲区，它可具有较低的性能，因此更便宜。
当信元在输入端排队等待时，线头(head of line，HOL)阻塞现象可能导致冲突发生。这种现象通常发生在采用先进先出(FIFO)队列机制的情况下。FIFO将在队列头部的信元排队，它可被选择为通过交换机传递的仅有的一个。现在，设想发生下面的情况一个输入端口存储了三个信元C1、C2和C3，C1是队列头部，C2存在其后，C3在最后，信元C1为端口N1指定，信元C2为端口N+1指定。现在端口N已经同端口N-1相连接，于是C1不能被交换，然而，端口N+1没有被连接，因此实际上C2被送出。然而，C2受到线头(HOL，即C1)的阻塞而无法离开该FIFO。虚拟输出队列(VOQ)的原理是解决线头阻塞的明智之举。使用VOQ，信元在输入端被分离出来而放入在直接映射其要求输出目的的队列中。于是，它们在输出队列可被有效地说明，被保持在输入端，即虚拟输出队列。现在，由于信元根据各自的输出目的被分隔开，它们可以不再因HOL现象而受到阻塞。
另一个值得一提的是服务质量(QoS)问题。不同的输入源根据它们的数据传输方式有不同的要求。例如，语音数据必须保证控制非常紧密的传输服务，而对计算机数据的处理则较为放松。为了适应这些不同的要求，可以采用优先级的概念。数据被赋予一定的优先级，它改变交换机处理数据的方式。例如，设想在不同VOQ中的两个信元C1和C2都要求到达同一个输出端口。虽然两者都可能被选，但只有一个可被传输。拥有最高优先级的信元被选中。这个决策的过程称为″仲裁″。优先级并不是在仲裁过程中唯一可能考虑的因素。另一个例子涉及对VOQ长度的监视，它们也被用作一个决定因素。还应该注意的是，随着交换机的速度越来越快，规模越来越大，仲裁过程需要寻找更加智能化的方法。理想的解决方法是分布式仲裁机制，其中，从核心回到输入端，通过交换机，存在不同等级的仲裁权力。采用这种机制的仲裁可被非常精确地调整，以满足对服务质量的最高要求。通过使用缓冲器交换，系统面临损失信元的风险，即缓冲区溢出的风险。为克服这一问题并有效控制缓冲区大小，可以利用通过交换机的反压流控(backpressure flow control)原理。利用反压，输出端可以通知与之相连的输入端注入太快及将要损失信元。输入端此时可以停下来或放缓信元传送的速率，从而降低或避免信元损失的风险。
本说明书描述一种高速数字交换机的实施方案，它可用于任何要求高速高性能数字通信的领域。一般来说，这一定义至少包括数据通信领域和集群计算领域。
图2表示本发明实施例的方框图，该实施例的中心是在数据交换应用领域广泛使用的一种交换结构。尽管本发明的用途广泛，本说明书以下将集中说明在数据通信环境的应用。
参见图2，主要的特征在于数据交换机SW。由入口业务管理器单元ITM0至ITMn向交换机提供输入。每个入口业务管理器单元可以有一个或多个输入线端设备(ILE)与之相连。交换机SW的输出端经出口业务管理器单元ETM0至ETMn连接到出口线端设备(ELE)上。
业务管理器单元(ITM和ETM)提供交换机中的协议特定处理，如拥塞缓冲、入口业务管辖、地址转换(入口和出口)和路由选择(入口)、业务量整形(入口和出口)、业务统计表收集以及线路电平诊断。业务管理器单元还可以具有一些分段(segmentation)和重装(re-assemble)功能。线端设备(ILE和ELE)均为全双工设备，并提供交换机端口物理接口。一般而言，线端设备工作在同步传输模式下，速率范围为OC-3至OC-48或者10/100及千兆位以太网。
根据业务管理器提供的路由选择信息和交换控制器SC确定的连接分配策略，交换机SW在业务管理器之间提供了应用独立、无损耗的数据传输。这控制着交换机总的性能，如连接管理、交换电平诊断、统计收集和冗余管理。
前文所述的交换系统是基于输入队列无阻塞纵横制结构。充足的缓冲区、分级流控、分布式调度和仲裁处理，这些因素的组合保证了无损耗、高效率、高性能的交换能力。应该注意的是，在图的两边分别表示入口和出口功能，业务管理器单元、线端设备入口和出口端口实际上可以是全双工的。
图3表示根据本发明之一实施例的交换机的基本结构。上述的入口业务管理器单元ITM将数据流连接到若干个入口路由器SRI0至SRIp上。这些路由器与交换矩阵SCM相连接，SCM受交换控制器SM控制。交换矩阵SCM的数据输出经出口路由器SRE0至SREp传送到出口管理单元ETM。
在入口端，入口路由器SRI0至SRIp从入口业务管理器单元ITM收集数据流，请求经过交换矩阵SCM到控制器SM的连接，将数据包列队(称为“张量”)，直到控制器SM批准一个连接，再向交换矩阵SCM送出数据。在出口端，出口路由器SRE0至SREp将数据包分成相关的数据流，并传送到适当的出口业务管理器单元ETM上。每个出口和入口路由器与两个业务管理器单元通过公用交换接口进行点对点通信。每个接口为32 bit宽(全双工)并能工作在50或100MHz。通过其公用接口，路由器可以支持高达5Gb的基于信元的业务量(例如ATM)或4Gb基于包的传输(例如千兆位以太网)。这些4Gb或5Gb的数据共享少量的外部存储器。
交换控制器SM从入口路由器接受连接请求，并在交换矩阵SCM中创建多组连接。控制器SM的仲裁机制使得交换矩阵SCM的效率达到最高，同时对路由器维护服务的公平。控制器SM能够在交换矩阵SCM中配置一对一(单点传播)和一对多(广播)连接。控制器SM选择一个最佳组合连接并于每个交换周期在矩阵SCM中建立一次。一个(或多个)反压广播请求可以推迟该选择，这些请求在允许恢复正常操作之前以循环的方式得到满足。仲裁器还根据外部系统控制器确定的信息，采用概率任务守恒算法(probablistic work-conservingalgorithm)，在交换矩阵中对每个优先级分配带宽。
交换矩阵SCM本身包括若干个无记忆、无阻塞的矩阵平面SCM1至N和若干个嵌入式串行收发器以与路由器对接。特定交换机中的矩阵平面数目取决于要求经过矩阵的核心吞吐量。核心吞吐量将大于外部接口的之集合以用于路由器间通信、核心头开销和仲裁周期中最大连接。该设备被封装有16端口的两平面，它可配置为提供可选数量的平面/端口。包括路由器与交换矩阵之间之数据路径的多重串行链路被同时交换，并因此作为一个8Gbps的全双工的宽阔通道。该交换矩阵具有的新颖性特征在于，它可以被配置成一个“N×N”端口的纵横制设备，其中的N可以为4、8或16。这一特征可以增加每包平面数，并因此使得各种各样的系统以成本有效方式实现。例如，使用第一代芯片组，可以容易地配置低于20Gbs直到80Gbs的系统。
系统管理的基础是结构管理接口FMI，FMI为全部系统设备提供一个外部正交接口。当设备工作正常时，此管理级为所选择的重要寄存器和RAM(随机存储器)之子集提供读写访问；如果系统无法工作，则提供对设备中全部寄存器和RAM的访问(采用扫描机制)。管理访问可以用于系统初始化和动态重新配置之目的。下列特征如果不能在一个运转中的系统上进行修改，则需要在系统复位时通过结构管理接口FMI进行配置，即入口路由器队列参数敏感性、入口及出口队列阈值、路由器和交换控制器中的带宽分配表以及状态信息。每个设备设有一个主状态寄存器，可以从中读取到设备状态的高级观测值；例如非关键性故障检测。在必要情况下，还可以访问更多详细状态寄存器。
如果设备或整个系统出现故障，结构接口管理对芯片组的访问仍是可能的。这将经常为诊断故障提供有用的信息，它也可用于对硬件进行底层测试。
在系统内部设置有详细的错误管理设备。错误管理包含检错、纠错、容错和报错等内容，如下所述a)检错。在系统中，可以按以下方式对设备之间的所有接口进行检查设备间的并行接口受奇偶校验保护。从一个路由器经过交换矩阵到达另一个路由器的串行数据受一个16比特周期性冗余码保护。这个代码在入口路由器中生成并构成张量的一部分。它在输出路由器受检查并被丢弃。所有外部接口支持奇偶校验，公用交换机接口规范中包含可选的奇偶校验。这在系统接口端被实现。系统在初始化时自动执行错误检查程序。FMI协议包含了所有消息中的奇偶校验。
b)纠错。如果在张量中检测出错误，由于或数据是错误的、或该张量已被误编路由，该系统将不纠正此错误。张量被丢弃并被留给更高级的协议处理，以执行任何必要的校正。在某个控制接口上发现错误后，再做重试，而不采取任何外部干涉，其目的在于区分临时性故障和永久性故障。在任一情况下，都要通过FMI报告故障。
c)容错。容错的原则是限制错误的影响，并尽可能地继续正常工作。例如，如果在特定张量中发现出故障，若系统不能继续正常运行，这个张量被丢弃。类似地，如果发现一处影响业务管理器单元或路由器的永久性故障，系统中出现故障的部分被禁用，而系统的其它部分不间断地继续服务。这种情况可要求系统管理援助。如果在系统中使用了冗余，此时备用设备将开始工作。
d)报错。所有允许报错下部结构继续工作的故障都被记录下来，并报告给诊断系统。设备的主状态寄存器具有分别报告不同类型错误之机制，所以能够很快确定采取任何必要的措施。
e)监视。除错误监视外，系统所含记录收集了性能监视和统计信息。可以动态地访问这些信息。
系统中的某些单元对所有设备都是公用的。影响最大的两个单元是中央管理单元和结构管理接口。
数据在系统内始终以固定长度信元的形式接受处理。使用定长信元有若干理由。其一是，当每个交换周期之后重新配置交换机，更易于保证服务质量(QoS。另外，对于长包和短包，包等待时间都得到改善，而缓冲区管理得到简化。实际上，由于需要在不同点之信头中加入操纵信息，信元在格式上稍做变化。图4表示通过交换结构的数据流和由7个步骤实现的功能，详情说明如下首先，在必要时，从线端接收的包在入口业务管理器ITM中分段，形成正确格式的信元，以在公用接口(图4中表示为CSIX)上传输；其次，在入口路由器SRI处，到达的信元接受检查并被安排在适当的队列中。这里示出有几种队列，如单点传播队列UQ、多点传播队列MQ和广播队列BQ。图中，信元被安排在一个单点传播队列中；第三步，信元的到达引发一个“传输请求”(RFT)给控制器SM。该信元排在队列中直到请求获得批准。
第四步，控制器SM执行一个仲裁处理，确定在下一个交换周期交换矩阵内可以建立的最大连接组。然后，控制器批准″传输请求″RFT并发信号通知出口路由器必须准备接收一个信元。
第五步，入口路由器SRI在获得连接批准后也执行一个仲裁处理，以决定传输哪一个信元。信元通过无记忆交换矩阵SCM被发送并进入出口路由器SRE中的缓冲区。
第六步，每个出口业务管理器ETM具有一个出口缓冲区。到达的信元接受检查并被安排在出口路由器SRE中适当的业务管理器队列中。
最后，第七步，信元通过标准接口CSIX被传输到出口业务管理器ETM中，必要的是，在继续传输前被重装为一个包。
数据在系统中传输时被封装为信元，其术语称作张量。在一个仲裁周期，每个路由器经过交换矩阵SCM传输一个张量。一个张量由6或8个向量组成。一个向量由交换矩阵的每平面一个字节组成，并在一个系统时钟周期内经交换矩阵传输。该向量的大小和为特定应用的张量是由该结构中所需的带宽和最适宜的信元大小来确定的。下面将介绍数据在用于ATM或以太网的系统中流动时的典型封装。
图5a为ASTM应用的示意图。如图所示，有效负载信元P包含53个字节的数据，它来自入口业务管理器ITM并通过接口CSIX，该数据被重新封装为60字节的张量(6个10字节的向量)。入口路由器分析CSIX的头UH并用核心头CH(core header)包装在CSIX包上，从而在入口队列中创建了一个60字节的张量UCT。当控制器SM批准所请求的连接后，张量在一个交换周期内经过交换矩阵SM来到出口路由器，它将单点传播张量UT写入核心头指示的出口队列中。当此张量到达出口队列的头部时，核心头被剥离，剩余的CSIX包被传送到出口业务管理器中。
如果CSIX帧类型显示为图5b所示的多点传播包MT，入口路由器就会剥离多点传播掩码MM，将该包复制到所指示的入口队列中，为每份拷贝适当修改目标域。此后数据流如同单点传播一样继续传递，只不过在经过交换矩阵后张量被同时写入多个出口缓冲区中。
在以太网或可变长度包的情况下，如图5b所示，一个入口业务管理器ITM利用分段和重装功能(SAR)将可变长度包VLP在入口处转换为CSIX包，将SAR报头嵌入有效负载中。于是CSIX包在系统中以与图5所示ATM示例同样的方式传输并通过系统，不过张量的长度设置为80字节(8个10字节的向量)，允许以太网结构之多达70的字节被携带在一个单独分段的包。注意，分段报头被看作专用于业务管理器，图中仅供示意。系统明显地将其视为有效负载的一部分。该CSIX接口说明考虑了被删节的包，这就是说，如果业务管理器发送一个未填入张量的有效负载，它可以发送一个缩短的CSIX分组。入口路由器将该短包存储在入口队列中(在固定的张量界限)。张量队列中未用到的所有部分都由无效字节填充。定长张量在入口路由器处丢弃这些无效字节。
在系统结构中，调度和仲裁装置被分布并发生在两个点控制器SM(在交换端口之间和优先级之间)和路由器SRS/A(在业务管理器之间)。图7是一幅原理框图，只表示通过数据交换机的调度/仲裁功能，由业务管理器TM通过公用接口CSIX至路由器SR和控制器SCM，进入交换矩阵SC端口。图中还表示通道上的信息、链路带宽分配和交换效率、队列状况、反压和业务拥塞管理是如何按参考箭头处理的。
控制器SM能够提供全面的系统控制功能。当路由器从该控制器请求连接时，它们根据交换端口和优先级来识别它们请求的交换矩阵连接。然后，控制器在交换矩阵中选择连接组合，以充分利用矩阵的连接性，并为路由器提供公平的服务。这种选择通过采用仲裁机制来实现。通过优先级和入口/出口交换端口组合，控制器SM也可以执行伪静态带宽分配。例如，外部的系统控制器可以为每个优先级和指定连接保证部分可用带宽。未用的分配可以由其它优先级和连接公平地共享。
控制器SM还具有一种“最大努力”机制，以动态地影响仲裁机制偏向于支持关于无需严格带宽分配之应用的长队列。
路由器能够将多个业务管理器集合在一个交换端口。当控制器SM通过一特定的优先级批准与特定出口交换端口的一个连接，适当的路由器必须从最多8个单点传播和一个多点传播业务管理队列中选择一个来提供服务。这一选择是通过加权循环机制实现的，该机制可根据入口队列长度的组合来选择一个队列。这些可以考虑到较长的队列优先于较短的队列，或者允许业务管理器通过CSIX报头中的紧急性域而临时增加队列的加权值。由外部系统控制器或动态干涉所决定的队列带宽分配也是考虑因素之一。最后，目标拥塞管理和业务量整形都是要考虑的特性。加权功能对这些参数的敏感性可以根据每个优先级来确定，敏感性和带宽分配都可以动态地改变。
本系统实现了三个级别的反压，分别是流、业务管理和核心反压，下面将详细介绍。流级反压发生在入口和出口业务管理器之间，目的是用于拥塞管理和业务量整形。由业务管理器发送数据包经过该系统，实现这个级别的反压信号通知，因此已超出本文的范围。在系统看来，流级反压包似乎与数据包没有区别，因此是很清楚的。
就业务级反压而言，系统以业务管理器级的粒度(带有4个优先级)组织管理数据流。在业务管理器自身实现更多的粒度。出口业务管理器可以在CSIX接口上向路由器的出口端发送反压信息，多工地处理数据流。由于路由器的出口端，每个业务管理器只有一个队列，这是一个只有1比特的信号。通过在交换控制器和交换矩阵中的专用广播机制，发信号通知路由器之间的反压。出口缓冲区队列中有一些阈值，当阈值被穿过时，出口路由器就会用一个反压广播请求信号通知控制器。在控制器内，这样的请求使仲裁器停止在当前周期的末尾，控制器向交换矩阵平面发出一个向量广播连接，并通知发出请求的出口路由器。然后，该出口路由器经过矩阵向入口路由器发送出口缓冲区状态的一个向量大小(10字节)的有用成分。控制器于是继续被中断的周期。在几个出口路由器同时请求一个反压广播的情况下，控制器在恢复正常服务之前会以简单循环方式满足全部请求。由于这一连接，被引入反压机制中的等待时间并不影响出口缓冲，因为在此期间，路由器只会从其它路由器接收反压数据，它并不需要列队等候。
出口路由器将集合阈值转换从它的所有出口队列进入一个反压广播，在一个交换周期它已经发生，因此两个张量之间反压广播的最大数量被限制为路由器的数量。当入口路由器收到一个形式如图8所示的反压广播向量，利用它来更新入口队列的加权值为适当值。
两种在入口和出口路由器之间的反压通知模式被支持，即起/停通知和多态通知。多态通知允许出口路由器发信号通知其所有队列(每队列1字节)的多位状态。在入口路由器中，多态反压通知和加权循环调度配合起来，它可以将出口队列充满的可能性降至最低。在高负荷利用的交换机内尝试传递多点传播或广播业务时，这就尤为重要。
入口路由器通过CSIX接口向入口业务管理器发出起/停反压通知，在通知过程中提供一个16比特的反压信号，使入口路由器可以识别与该通知有关的入口队列。出口队列阈值被整体设置，而入口队列阈值则每个队列都设置。
控制器并不记录出口路由器缓冲区的状态。然而，核心级反压适当通过路由器/控制器接口，在相关路由器缓冲区为满的情况下，通过阻止控制器向特定出口路由器调度任何业务，从而避免出口缓冲区溢出。
系统芯片组中的多点传播通过对入口和出口处张量的最优复制来实现。入口路由器于每优先级每出口路由器有一个多点传播队列。在每个适当的队列中用出口多点传播掩码创建一个入口多点传播张量(参见图8)，出口多点传播掩码在核心报头的目标域TM中，每个张量(图中体现了其中三个)长度为6至8个向量，10字节宽。反压向量BPV，如图中所示，可以安插在相邻的张量中。于是，多点传播张量可以与单点传播一样的方式被传递经过核心，之后，出口路由器并行地将这些张量复制到所要求的出口缓冲区中。该多点传播机制的目的是提供具有单点传播和多点传播业务之混合的最佳交换性能。特别是，它维护了调度和仲裁的效率和公平，使交换机提供一致的服务质量。
该系统提供一种无损耗结构，因此，除非目标队列没有全部为满，多点传播张量便不能被传递经过交换矩阵。在一个高负荷利用的交换机中，如果只实现来自出口队列的起/停反压，则可能会严重限制用于多点传播业务的可用带宽。该系统中包括两种提高多点传播性能的机制，分别是1、来自出口路由器的多态反压，它减小出口队列为满的可能性；2、当受到阻塞时，增加多点传播入口队列在加权循环调度程序中的加权值，以增加阻塞清除后受到调度的机会。为避免多点传播(和广播)被离线出口端口阻塞，由外部系统通过结构管理接口(FMI)可将反压信号逐一屏蔽出去。
由每个出口路由器中一个芯片级广播队列可以满足线速(wire-speed)广播(基准)的要求。当控制器调度一个广播连接时，张量在交换矩阵中将被并行地传送至所有路由器，从而避免任何入口拥塞(在入口处没有张量复制)。当路由器过渡进入或离开“所有出口缓冲区未满”的状态，由每个路由器通知控制器，提供广播反压。控制器只有当所有路由器中的所有出口缓冲区未满时才会调度一个广播。广播反压是一个可配置的选项。如果未被激活，路由器不会根据需要发送状态消息，控制器根据指令调度广播。采用这种方法，则无法保证包会被传递到所有的端口。
图9中的示意图表示交换矩阵。它包含了一个高速率的、边缘计时的、同步的、16端口双平面串行交叉点交换机SCN，用于该系统之中。它经过优化，具有可扩展的、高带宽的、低等待时间的数据传送性能。它在控制器SM的控制下工作，SM通过控制器接口SMI向该矩阵发送配置信息，在路由器之间为数据传输创建连接。缓冲区和解码逻辑BDL接受配置信息，并使用配置信息控制矩阵内的相互连接。数据以串行形式经过一个串行数据输入接口SDI进入，通过串行数据输出接口SDO离开。如同在结构管理接口FMI之间进出的信号一样，复位(RS)和时钟(CK)信号在需要时被被提供给交换机上，如信号进出结构管理接口FMI时。配置信息以若干编码域传送，其形式决定哪个输入端口应该经过交换矩阵与哪个输出端口相连接。图10所示的中央管理单元CMU具备若干功能，包括在交换矩阵和所有相连的收发器之间的同步数据传输，根据外部系统时钟使所连接的收发器时钟移相，在正常运行期间保持这个移相，从而在交换矩阵优化对所连收发器发出之数据的接收。更进一步的功能是为设备提供复位接口。
图10所示的NXN矩阵中包含一个内部单向节点的原理矩阵，该矩阵允许任何输入端口与任何输出端口相连，因此数据可以从任意端口传送到任意端口。这是一个正方矩阵，因此n个端口矩阵拥有n2个节点。任何时候，每个输出端口不是与0就是与一个输入端口相连接。当输出端口未与输入端口连接时，该输出端口的数据部分总是逻辑″0″。每个交换矩阵SM中包含两个16端口的矩阵平面和一个全速到半速的转换器。根据所连接端口的数量，每个矩阵平面可以被配置成不同的形式。一个平面可以配置为1×16端口、2×8端口或4×4端口矩阵。因此，如图10所示，每个交换矩阵SM可以整个被配置为2平面×16端口、4平面X8端口或8平面X4端口。转换器允许交换矩阵支持含有5Gps和10Gps路由器之混合的系统。如果矩阵被配置为一个16端口设备来运行，控制器使用全部控制端口域来连接入口和出口端口。对于4和8端口的配置而言，所要求的控制端口域数目分别是2和3。
在工作中，交换矩阵通过控制器接口SMI从控制器SM中接收配置信息。配置信息被载入并存储于配置寄存器中。路由选择信息以若干个编码域的形式传送，它确定哪个输入端口经过交换矩阵被连接至每一输出端口。16×16的矩阵具有16个输出端口。每个输出端口对应一个4比特的源地址，它被编码，用于确定哪个输入端口与输出端口相连接。对于每个域有一个使能信号表示该域有效，还有一个配置信号表示整个接口有效。如果一个域被标示为无效，则相对该域的输出端口未连接。如果配置信号未认定，则矩阵不会改变当前配置。在配置信号被认定时，设备载入控制器/矩阵接口上的配置信息。一条16级的可编程管道用于延迟配置信息，直到交换矩阵需要配置信息。如果一个端口上发生奇偶校验错误，该端口的使能信号就会被设为0，一个零张量被送至该端口之输出。存有奇偶校验错误的寄存器，只有在配置信号为高时才会被载入，当被诊断单元读取后该寄存器被清零。对配置信号也要执行奇偶校验。如果此处出现奇偶校验错误，就会认定一个奇偶校验失败状况，全部端口上的使能信号设置为0，设备上所有输出端口将传送零张量。路由器和矩阵之间的连接通过一组串行数据流，每个数据流运行速度为1G波特。一旦通过矩阵的连接建立后，就在入口和出口路由器之间传送张量。由于插入的延迟很小，全部过程表现的等待时间很少。可以并行配置多个交换矩阵为并行方式工作，以提供具有更高的可扩展互连功能。
图11表示控制器SM的设置。控制器的首要功能是建立和管理经过交换矩阵的连接，来满足用户应用之间数据传送的要求。其带宽分配算法被设计用于高效、公平地分配带宽。控制器保持高吞吐量，保证不会出现队列短缺。优先级选择器PSU负责选择哪一个优先级的向量在指定时间被调度。它从路由器接口单元SRI接收有关在各优先级之队列状态的输入(每个队列长度的函数)。于是，基于该单元内建的带宽分配功能，它确定随后接受服务的优先级别。带宽优先级功能可以在运行时利用上述的结构管理接口FMI载入，因此，只要是在需要时，允许控制器根据预期负载调整它的优先级调度特性。
调度和仲裁单元SAU负责在递交过来的请求中决定在当前路由选择周期中批准哪一组。它试图在每个仲裁周期中向每个输出交换端口发送一个张量。当该逻辑决定如何将向量传送通过交换结构时，配置信息被传递到路由接口SRI和交换矩阵接口SCI逻辑上，以使向量能够被传输。在需要的情况下，该单元每30纳秒在交换矩阵中建立单点传播和广播连接的新配置。针对诸如ATM的应用，可以基于每个连接对交换矩阵内的带宽进行分配。作为选择，矩阵可以根据位于优先级选择器单元PSU之中的概率任务守恒算法来进行配置。
系统中的每个路由器都配备有路由器接口单元SIU。每个实例都具备下面将要介绍的功能。控制器SM监视在每个输入路由器队列中张量的数量(每个路由器为每个系统目的端口在4个优先级中的每个优先级设有单独的队列连同一个多点传播队列)。一对连接紧密的状态装置用于实现监视，一个在路由器中，另一个在控制器中。在队列中只有少量向量的情况下，控制器精确计算向量数目。当新向量加入队列中时，路由器通知控制器，当控制器调度队列中的一个向量时，它使队列长度减1。当队列中存在大量向量时，控制器只记录队列中向量的近似(模糊)数。当队列长度超过预定界限时，控制器收到路由器的通知。这样一来，控制器中需要存储和处理的状态信息量就被减少到最小。
中央管理单元CMU对所有设备来说是公用的。它的作用是在每个设备和外部控制器之间提供结构管理接口FMI，控制设备内的错误管理，并为每个设备提供复位接口RS和基准时钟CK。
在操作中，控制器SM经过控制器/路由器接口SRI从路由器收到连接请求，当连接请求到达后，被安排在路由器接口SIU排队。由于多个路由器可能同时请求连接，控制器提供调度和仲裁逻辑，使连接效率达到最大，并确保所有端口根据各自的优先级级别接受公平级别的服务。路由器接口单元SIU向调度和仲裁单元SAU提出请求，要求得到每个非空队列，由SAU决定在任何指定的交换周期中可以传送哪个张量。调度和仲裁单元SAU尝试在每个交换周期中向每个路由器发送一个张量。仲裁器也使用了位于优先级选择单元PSU之中的任务守恒算法，根据外部系统控制器规定的信息在交换矩阵中对每个优先级分配带宽。也可以基于每个连接分配带宽。这一机制的典型应用可以是ATM的″连接许可控制″功能，该功能可以动态地改变带宽分配。
当调度和仲裁单元SAU创建了所请求的连接时，相关的路由器对收到连接将要建立的通知，控制器向交换矩阵发送相应的连接控制信息，以创建所请求的连接。这些动作在一系列交换周期中连续完成，其中每个周期包含三个关键步骤确定建立哪些连接、建立这些连接及传送向量。这些步骤交错进行，因而使交换周期时间尽可能小，所产生之结构吞吐量尽可能高。交换周期时间是系统时钟的倍数。每个交换周期中系统时钟周期的数目影响路由器接口和交换矩阵接口的操作。出口路由器可以通过专用的广播机制向入口路由器传送反压。通过控制器/路由器接口从出口路由器收到的反压请求，在调度和仲裁单元SAU中的正常连接选择之先接受服务。然后，反压广播则在允许继续正常操作之前以循环方式接受服务。
在控制器/路由器接口中还具有称为″核心级反压″的另一个机制，它防止控制器将任何业务调度到特定的出口路由器上。路由器在它的所有出口缓冲区为满时使用核心级反压机制。
控制器能够在交换矩阵中建立单点传播和广播连接，还能够处理含有″全速″和″半速″端口之混合的系统配置，例如10G比特/秒和5G比特/秒之路由器的混合)。
图12表示一个路由器设备。这是一个系统端口接口控制设备，它的主要功能是提供进出系统的访问来支持用户应用数据的传送请求。入口接口单元IIU有两个实例，一个用于可连接到系统端口的业务管理器之每一个。该IIU负责将来自业务管理器的数据传送到路由器上的内部FIFO队列中，通知ICU它已使张量准备好以传送至系统中。业务管理器的外部接口使用公用系统接口CSIX。这样定义了一条n×8比特的数据总线，入口接口单元IIU在32比特模式下工作。FIFO为4张量深度，允许一个张量输送到ICU，同时随后的张量被接收。
为生成张量，该入口接口单元在传送CSIX帧之前把一个3字节的系统核心报头附加在CSIX帧上，表示这些张量对ICU的可用性。IIU检查CSIX报头，确定该帧类型是单点传播、多点传播或广播，并将该帧类型告知ICU。如果该帧为单点传播型，IIU在字节1中设置单独的1比特来表示目的TM，这是从CSIX报头中的目的地址中提取出来的。如果该帧为多点传播型，就会创建一个张量并为16个具有非零CSIX掩码的系统端口的每一个而发送。在该帧为广播型的情况下，IIU就会将字节1全部设置为1。IIU还负责计算两字节张量错误校验，它采用周期性冗余校验。
每一个入口接口单元IIU负责将业务管理器的起/停反压信息通知给相关的出口接口单元EIU，从而实现业务管理器流控。IIU通过对CSIX控制总线解码获得这个反压信息。如果奇偶校验功能处于激活状态(在状态寄存器中设置适当的比特)，并且IIU在CSIX上发现了奇偶校验错误，错误就会被记录下来，相关的张量被丢弃。可以通过FMI检索到这个错误记录。
入口控制单元ICU负责从入口接口单元IIU中接收张量，向控制器接口单元SMIU提出连接请求，在控制器批准连接之前存储张量，再向收发器TXR传送张量。有两种类型的连接请求(和随后的批准)，一个用于所有单点传播/多点传播张量，另一个用于广播业务。在单点传播/多点传播张量的情况下，入口控制单元/控制接口单元的通知中合并有系统目的端口和优先级。由于只存在一个广播张量级别，对广播张量来说，显然不需要系统目的地址，也不需要优先级标识。
图13表示入口缓冲。实现对于单点传播队列UQ的缓冲，使每个可能的目的业务管理器和优先级都有一个缓冲区。除了单点传播队列之外，每个端口每个优先级还有一个多点传播队列MQ，还有单独的一个广播队列BQ。队列被静态地分配。共有512个单点传播、64个多点传播和1个广播队列。单点传播和多点传播队列位于外部SRAM中。在队列安排允许低于OC-12粒度的流控。在CSIX报头的单点传播地址域内，3比特被分配用于表示路由器能支持的业务管理器数目。由于路由器支持两个业务管理器，剩余的比特域被用于称为″服务通道″的功能。服务通道提供充分利用路由器固有的OC-12粒度特性的手段。
当入口控制单元ICU从控制器接口单元SMIU(它指定出口端口和优先级)收到连接批准信号时，ICU必须在最多8个有资格的单点传播队列或多点传播队列中选择一个队列，从中传递一个张量。这是采用加权循环机制实现的。该机制中涉及到若干参数。一个参数是入口队列的长度，它用于使较长的队列优先于较短的队列。另一个参数是集合队列张量紧急性(aggregate queue tensor urgency)，它允许业务管理器通过CSIX报头中的紧急性域临时增加队列的加权值。还有一个需要考虑的参数是队列带宽分配，利用它，外部系统控制器或系统操作员可以通过FMI对系统进行配置，来对单个流提供带宽分配。最后一个被考虑的参数是目标出口队列反压参数。要求是，为保证多点传播方案的有效性能，要求出口队列为满的可能性最小化。加权功能对输入变量的敏感性受到四组整体敏感性参数的控制(每优先级一组)。这些设置在系统初始化时被配置。
为提供入口流控机制，入口控制单元ICU使用三个水位标(watermark)等级表示队列状态(相当空，加注，相当满或非常满)。与水位标相关联的是滞后量(hystereis)，这两个值可以通过FMI来配置。当一个队列从一个状态转变为另一个状态时，ICU将这个转变通知给每个出口接口单元EIU。除了″多态″反压外，还可以调用一个第二反压通知模式，它只包含起/停信号通知。通过FMI适当设置水位标等级选择该反压机制模式。
出口控制单元ECU将出口反压信息通知给ICU。这个信息涉及发出通知的出口路由器的缓冲区，或者涉及ECU接收到的关于另一个出口路由器缓冲区状态的信息。如果这个信息是涉及发出通知的出口路由器的缓冲区，ICU更新由入口调度算法使用的反压状态，提出向控制器接口单元SMIU发送反压信息的请求。如果这个信息涉及另一个出口路由器缓冲区，ICU只更新自己的反压状态。
出口接口单元EIU有两个实例，一个相对于连接在系统端口上的业务管理器之每一个。该出口接口单元负责从ECU接收张量，并通过CSIX将其以帧的形式传送到相关的业务管理器上。
为了提供业务管理器流控，出口接口单元EIU从与之关联的入口接口单元(即，连接在同一业务管理器上的一个)接受业务管理器的起/停反压信息。如果EIU此时正在向业务管理器发送一个帧，它会继续传送当前帧，然后等待，直到收到启动指示，然后传送任何随后的各帧。
为提供入口流控，EIU从ICU处接收入口缓冲区多态反压信息，并立即向业务管理器发送该信息。
当出口控制单元ECU从控制器接口单元SMIU接收张量即将达到的通知时，ECU负责从串行收发器中接受张量，并将其传递到相关的EIU处。ECU检查系统核心报头的业务管理器掩码字节，确定正确的目的EIU。在多点传播(或广播)张量的情况下，掩码中设置了多个比特，向量被同时传送到所有相对于对应比特设置的EIU。这一特性提供了在出口路由器处的线速多点传播。ECU负责检查系统核心报头的张量错误校验字节，如果系统的核心错误校验被激活(即，在状态寄存器中设置了适当的位)，且ECU检测到错误，则错误被记录下来，相关的张量被丢弃。为提供出口流控机制，ECU使用三个水位标等级表示出口缓冲区状态(相当空、加注、相当满或非常满)。当出口缓冲区从一个状态转变为另一个状态时，ECU将这个转变通知给ICU。可以借助FMI配置水位标的等级。除了这个″多态″反压机制外，还可以调用只包含起/停通知信号的一个第二反压通知模式。通过适当设置水位标的等级，可以经FMI选择反压机制的类型。
控制器接口单元SMIU负责控制通向控制器的接口。由于控制器工作在系统端口、而非业务管理器端口级别的粒度，SMIU也在这一级别上工作。SMIU继续计算与每个目的系统端口所关联的入口队列之中的张量数量。每当SMIU从ICU处接收到一个张量到达的通知后，数量就会增加；每当SMIU从控制器接收到一个批准时数量就会减小。
控制器接口单元SMIU包含一个状态装置，它与控制器内对应的一个配合紧密。对于只有少数张量(少于6至7个)的情况，SMIU将每个新张量的到达通知控制器。对于有大量张量的情况，SMIU只在计数值超过预定界限时通知控制器。
中央管理单元对于所有设备是公用的，其作用是在每个设备和外部控制器之间提供FMI，控制设备内的错误管理，并向每个设备提供复位接口和基准时钟。
参见前面的图12，路由器通过CSIX入口和出口接口提供进入系统的访问，通过CSIX接口ICSIX从入口业务管理器接收CSIX包后，入口接口单元IIU对包的类型和有效性进行校验。该包随后被包装上一个核心报头，报头内容因包类型而异。当核心报头被附上后，该包被称为张量。入口控制单元通过控制器接口SMI向控制器请求建立经过交换矩阵的连接，并存储该张量，直到该连接被建立。为了消除对于单点传播的线头阻塞，入口缓冲被安排为独立的队列，一个队列相对于每个可能的目的业务管理器TMQ1至TMQn和优先级P1至P4，如图13所示，为避免线头阻塞，并不需要为每个优先级安排独立的队列，但这样的优点是允许控制器针对交换机中的每个优先级执行带宽分配。除了单点传播队列之外，还有每端口每优先级的一个多点传播队列和单独的一个广播队列。单点传播和多点传播队列静态地分配在外部SRAM中。这一级别缓冲的目的是通过将入口数据流的意图传给控制器，使得控制器有效地分配连接，并提供路由器外部接口和路由器/矩阵接口之间的速率匹配。
当连接获得批准后，控制器创建一个连接，该连接经过交换矩阵至所要求的出口路由器，并具有指定的优先级。入口控制单元ICM此时必须在有资格的单点传播或多点传播队列中选择一个，从该队列将一个张量传送到收发器用于串行化。这一级别的路由调度是基于加权循环机制实现的。每个单点传播和多点传播队列都有一个与之相关的加权，它是由来自出口缓冲区的反压、队列长度、队列紧急性和静态带宽分配来确定的。在出口端，控制器通知路由器张量即将到达。出口控制单元ECU接收这个张量并检查核心报头，了解哪个业务管理器发送该张量。张量随后被组装回到数据流，通过CSIX传递到适当的业务管理器。
在系统中的多点传播是通过在入口及出口对张量的优化复制实现的。在入口端，一个路由器针对每个出口路由器和每个优先级都有一个多点传播队列。多点传播路由选择信息被附加在入口端。到达出口端时，这些掩码确定张量之复制进入所需的出口缓冲区。在系统内的广播实现的途径是，在每个路由器的入口安排一个单独的芯片级广播队列。当控制器调度一个广播连接时，矩阵将张量并行地传送到所有出口路由器，从而避免任何的入口拥塞。
有四种通向路由器的接口被用于正常操作，分别是控制器接口、交换矩阵接口、多路CSIX接口和结构管理接口FMI。
开放标准的公用交换接口(CSIX)保证数据和控制信息在业务管理器和交换结构之间的传输，并为系统提供协议独立的级别。实际上，CSIX的实际工作基本上是很简单的。业务管理器要编译一个4字节的CSIX报头，其中包含的信息有帧类型、目的端口、优先级和紧急性。紧急性的概念是允许路由器内的一个特定队列拥有一个临时受优待的优先级，以便为它获得更大的机会在下一次被调度。这一特性有利于业务量整形和缓冲区优化，一般说来，还有助于保持服务的高质量。每个CSIX接口都是路由器和业务管理器之间一个点对点、双向链路。一个单独的CSIX接口支持一个业务管理器，最高可达OC-12级。可以将若干个CSIX数据通道合并起来，支持更高带宽的业务管理器同时使用单个控制通道。每个CSIX数据通道在各个方向上都是8比特的倍数(Tx和Rx)。
结构管理接口FMI被实现为进出每个系统设备的位串行接口。它的工作频率为25MHz，并使用专用协议。FMI完成若干个功能。它作为芯片组之系统控制的初级接口。它允许交换管理器读取运行时间信息。它还允许用带宽分配所需信息动态地更新所有设备。FMI还为系统建立和初始化提供访问。
每个系统设备都包含一个逻辑模块，称为结构管理接口单元(FMIU)。该FMIU与设备内部的功能逻辑(也称为核心)对接，从而提供对选中子集的寄存器和RAM单元在工作时间(读/写)的访问；还提供一种机制，报告设备检测到的工作时间故障状况；以及，当该功能逻辑无法工作时，对该功能逻辑中全部寄存器组的访问(读/写)进行扫描。
通向结构管理单元FMIU的外部接口需要若干输入，包括一个硬复位(Hard Reset)输入，它将系统设备重置为已知状态。特别是，它将设备置于这样的状态下，即，FMIU充分发挥作用且串行接口可被使用。硬复位是被要求用于设备首次加电时，但也可以用于其它时候。外部接口还具有一条串行输入线和串行输出线，以及用于识别设备特定情况的设备定位地址域。设备定位域由打结(tie-offs)产生的，它由系统中设备的物理位置所决定。
如图12所示，中央管理单元(CMU)的主要功能包括错误检测和记录逻辑。它负责在芯片内或接口上检测错误的情况和状态。因此，它的功能性扩展在整个设计中，而非集中于特定模块内。错误被报告并储存在错误和状态寄存器和系统日志中，可以通过FMI访问这些错误记录。CMU还设有复位和时钟产生逻辑，用于在设备内部生成并发布时钟和复位信号。另外，该CMU包含测试控制逻辑，它控制对于芯片测试的内置机制。目标故障覆盖率是99.9％。在正常运行条件下不会使用这一逻辑。CMU最后的作用是向所有系统设备提供公用的结构管理逻辑，这一逻辑提供对于错误记录和来自外部控制器的配置数据的访问。它还提供用于设备扫描测试和PCB测试的功能性。
总之，中央管理单元提供对于设备测试、系统建立以及关于该系统的错误和状态报告的访问。
权利要求
1.一种对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，该交换机包括输入业务控制器、入口路由器、无记忆周期交换结构、出口路由器和输出业务控制器，均由一个交换控制器进行控制，并相互连接，以使连接至该数据交换机的每一输入线终止于一个业务控制器，该业务控制器用于将输入线协议信息包转换为含有信元头的固定长度信元，该信元头定义数据交换目的路由器和输出业务控制器以及消息优先权信息，这样，每个入口路由器服务一组业务控制器，其特征在于，该入口路由器包括一组输入缓冲区和一组虚拟输出队列缓冲区，一个输入缓冲区相对于每一输入线，一个虚拟输出队列缓冲区相对于连接数据交换机的每一个输出业务控制器，其中，该方法包括当信元从业务控制器到达时，入口路由器检查信元头，并将它放在适当的虚拟输出队列中，及产生一个传输消息请求，包括目的业务控制器地址和消息优先级码，它被传送至数据交换控制器，该交换控制器通过使特定的入口路由器与特定的出口路由器相互连接，根据一个第一仲裁处理，调度信元在每一个交换结构周期通过该交换结构，根据一个第二仲裁处理，入口路由器从适当的虚拟输出队列选择位于队列之首的信元，以通过数据交换机至适当的输出业务控制器。
2.根据权利要求1所述的对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，其特征在于，入口缓冲被组织在分开的队列中，每一队列相对于每个目的业务控制器和每个优先级。
3.根据权利要求1或2所述的对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，其特征在于，入口路由器采用一个加权循环仲裁处理，根据入口队列长度、集合队列包紧急性和目标业务控制器出口队列反压，以选择下一个队列缓冲区。
4.根据权利要求1或2或3所述的对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，其特征在于，该第一仲裁处理包括确定在每个交换结构周期被接受的一组请求，它在每一个仲裁周期中试图传送信息包给每一个输出交换结构端口。
5.一种用于处理信息包的数据交换机，包括输入业务控制器、入口路由器、无记忆周期交换结构、出口路由器和输出业务控制器，均由一个交换控制器进行控制，并相互连接，以使连接至该数据交换机的每一输入线终止于一个业务控制器，该业务控制器用于将输入线协议信息包转换为含有信元头的固定长度信元，该信元头定义数据交换目的路由器和输出业务控制器以及消息优先权信息，这样，每个入口路由器服务一组业务控制器，其特征在于，该入口路由器包括一组输入缓冲区和一组虚拟输出队列缓冲区，一个输入缓冲区相对于每一输入线，一个虚拟输出队列缓冲区相对于连接数据交换机的每一个输出业务控制器，其中，当信元从业务控制器到达时，入口路由器检查信元头，并将它放在适当的虚拟输出队列中，及产生一个传输消息请求，包括目的业务控制器地址和消息优先权代码，它被传送至数据交换控制器，该交换控制器通过使特定的入口路由器与特定的出口路由器相互连接，根据一个第一仲裁处理，调度信元在每一个交换结构周期通过该交换结构，根据一个第二仲裁处理，入口路由器从适当的虚拟输出队列选择位于队列之首的信元，将其通过数据交换机送至适当的输出业务控制器。
6.根据权利要求5所述的用于处理信息包的数据交换机，其特征在于，该虚拟输出队列被设置为分开的队列，每一个队列相对于每一个目的业务控制器和每一个优先权级别。
7.根据权利要求5或6所述的用于处理信息包的数据交换机，其特征在于，入口路由器采用一个加权循环仲裁机制，根据入口队列长度、集合队列包紧急性和目标业务控制器出口队列反压，以选择下一个队列缓冲区。
8.根据权利要求5或6或7所述的用于处理信息包的数据交换机，其特征在于，该交换控制器执行一个第一仲裁处理，该处理包括通过在每一个仲裁周期中试图传送信息包给每一个输出交换结构端口，确定在每个交换结构周期被接受的一组请求。
9.一种对通过数据交换机的信息包进行处理的方法，如附图中所显示和说明的方法。
10.一种用于处理信息包的数据交换机，如附图中所显示和说明的结构。
全文摘要
一种用于处理信息包的数据交换机,包括输入业务管理器、入口路由器、无记忆循环交换结构、出口路由器和输出业务管理器,所有动作都在一个交换控制器的控制下。每个入口路由器包括一组虚拟输出缓冲区,一个虚拟输出缓冲区相对于每个输出业务管理器和每个消息优先级。当每个数据包或信元到达时被检查,以识别输出业务管理器地址及其消息优先级。该交换控制器使用一个第一仲裁和选择处理,以调度下一个信元通过该交换结构,该入口路由器使用一个第二仲裁和选择处理,以选择适当的虚拟输出队列,用于在交换结构中的传输。
文档编号H04L12/64GK1357188SQ9981490
公开日2002年7月3日 申请日期1999年11月10日 优先权日1998年12月22日
发明者伊恩·戴维·约翰逊, 迈克尔·帕特里克·罗伯特·柯林斯, 保罗·豪沃思 申请人:鲍尔·埃克斯有限公司