一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路及方法，通过包头解析模块对接收的数据包进行解析，并构建路由通路，基于Crossbar的路由矩阵电路将分配数据包的输出端口，实现无阻塞交换功能，开关逻辑电路将数据包传送至各个接口，本发明专利技术大幅减少路由器中的存储电路开销，有效提高路由的交换延迟，本发明专利技术的包头解析模块能够根据外部连接状态实时动态重构路由矩阵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于路由交换矩阵电路领域，具体涉及一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路及方法。
技术介绍
一般的路由器是基于存储转发的，需要在电路内部集成大量缓存，增大电路面积及功耗，用于多通道的路由交换电路其存储器的开销会成倍增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路及方法，能够解决路由器中路由的路由交换效率问题，实现组适应路由中的快速动态重构及链路忙等待等功能。为了达到上述目的，一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路，包括接收数据包的包头解析模块，包头解析模块连接基于Crossbar的路由矩阵电路，路由矩阵电路连接各个路由的开关逻辑电路，开关逻辑电路连接各个接口；所述包头解析模块用于接收数据包，并对每一个路由的数据包头进行解析，根据解析结果构建路由通路，并将解析结果发送至路由矩阵电路；所述基于Crossbar的路由矩阵电路为用于接收包头解析模块的解析结果，并分配数据包实现无阻塞交换功能，并将分配结果发送至各个路由中的开关逻辑电路；所述开关逻辑电路数据包传送至各个接口。所述包头解析模块接收到数据包时，通过检查包头中的目标地址，决定把该数据包转发到某个输出端口；如果目标输出端口是空闲的，包头解析模块就建立一条从输入端口到输出端口的链接，数据包沿该链接从输入端口转发到输出端口，并且这个输出端口被置为忙状态；如果目标端口为忙状态，包头解析模块接收到数据包的端口将停止接收数据包，直到所请求的输出端口变为空闲状态并且为其提供服务。所述包头解析模块具有组适应功能，启动组适应功能后，在一个转发端口被占用的情况下，包头解析模块通过其它组适应端口进行转发。所述开关逻辑电路包括若干路接入对应开关的控制使能信号，路由矩阵电路的分配结果数据连接所有开关。一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路的工作方法，包括以下步骤：步骤一，在无路由通路选通时，C(i,j)＝0,(n≥i≥1,n≥j≥1)；当有i路输入请求输出到j通道的时候，该矩阵的C(i,j)＝1,(n≥i≥1,n≥j≥1)；步骤二，当同时有n路(n≥2)输入要请求输出的j通道时，此时发生j通道阻塞，根据优先级加轮询的方法进行仲裁，依次通过j通道输出；步骤三，当输入通路的组适应功能开启时，根据输出n个通道及组适应开关的忙闲状态确定；如果同时都忙时，则被阻塞在第一个组适应的通道。所述步骤三中，同一个通道需要输出多个数据包时，先通过的是输入端口号小的数据包。与现有技术相比，本专利技术通过包头解析模块对接收的数据包进行解析，并构建路由通路，基于Crossbar的路由矩阵电路将分配数据包的输出端口，实现无阻塞交换功能，开关逻辑电路将数据包传送至各个接口，本专利技术大幅减少路由器中的存储电路开销，有效提高路由的交换延迟，本专利技术的包头解析模块能够根据外部连接状态实时动态重构路由矩阵。附图说明图1为本专利技术10×10路由交叉开关示意图；图2为本专利技术开关逻辑电路的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路，包括接收数据包的包头解析模块，包头解析模块连接基于Crossbar的路由矩阵电路，路由矩阵电路连接各个路由的开关逻辑电路，开关逻辑电路连接各个接口；包头解析模块用于接收数据包，并对每一个路由的数据包头进行解析，根据解析结果构建路由通路，并将解析结果发送至路由矩阵电路；基于Crossbar的路由矩阵电路为用于接收包头解析模块的解析结果，并分配数据包实现无阻塞交换功能，并将分配结果发送至各个路由中的开关逻辑电路；开关逻辑电路数据包传送至各个接口。包头解析模块接收到数据包时，通过检查包头中的目标地址，决定把该数据包转发到某个输出端口；如果目标输出端口是空闲的，包头解析模块就建立一条从输入端口到输出端口的链接，数据包沿该链接从输入端口转发到输出端口，并且这个输出端口被置为忙状态；如果目标端口为忙状态，包头解析模块接收到数据包的端口将停止接收数据包，直到所请求的输出端口变为空闲状态并且为其提供服务。包头解析模块具有组适应功能，启动组适应功能后，在一个转发端口被占用的情况下，包头解析模块通过其它组适应端口进行转发。参见图2，开关逻辑电路包括若干路接入对应开关的控制使能信号，路由矩阵电路的分配结果数据连接所有开关。无阻塞的基于Crossbar的路由矩阵电路实现了路由仲裁及控制功能。其中包括路由的请求自启动信号生成逻辑，优先级判断，组适应路由及空闲自适应等功能。无阻塞的基于Crossbar的路由矩阵电路包括N个通道的输入与N个通道的输出可以任意连接的交叉开关。根据路由包的头地址判断开关通道。基于Crossbar的路由矩阵电路用一个n×n的矩阵表示为1、在无路由通路选通时，C(i,j)＝0,(n≥i≥1,n≥j≥1)；当有i路输入请求输出到j通道的时候，该矩阵的C(i,j)＝1,(n≥i≥1,n≥j≥1)；2、当同时有n路(n≥2)输入要请求输出的j通道时，此时发生j通道阻塞。此时根据优先级加轮询的方法进行仲裁，依次通过j通道输出；3、当输入通路的组适应功能开启时，根据输出10个通道及组适应开关的忙闲状态确定。如果同时都忙时，则被阻塞在第一个组适应的通道。比如1通道的组适应通道为3、5、6、8(0010110100)。如果通道3未阻塞C(i,3)＝0(n≥i≥1)，则C(1,3)＝1；如果通道3阻塞C(1,3)OR C(2,3)OR C(3,3)OR……OR C(n,3)＝1，通道5未阻塞C(i,5)＝0(10≥i≥1)，则C(1,5)＝1；依次类推，选择未阻塞的通道。如果3、5、6、8同时都阻塞，则C(1,3)＝1，阻塞通道1的接收。此后如果5通道、6通道、8通道的占有权被释放，则动态重构C(1,j)＝0(n≥j≥1)，根据5、6、8的释放的先后顺序重构。n个通道同时发起路由请求，其包头信息如下表所示。其最后的路由仲裁结果如开关矩阵所示。矩阵同一列如果有超过1个1，则按照顺序执行，先通过的是输入端口号小的路由包。参见图1，例如在一个10×10的路由矩阵中同时请求的10个通道响应的头地址如下所示：经过第一步对只有一个输出通道的进行处理，处理后结果如下：10987654321备注101逻辑地址91路径地址81路径地址711逻辑地址，组适应6X1X逻辑地址，组适应5XX逻辑地址，组适应4X1逻辑地址，组适应31路径地址21X逻辑地址，组适应1XX1逻辑地址，组适应经过第二步对从输入第一个组适应地址的路径进行处理(顺序为1，2，3……)，处理后结果如下：10987654321备注101通道10完成91通道9完成81通道8完成711逻辑地址，组适应6X1X逻辑地址，组适应5XX逻辑地址，组适应4XX逻辑地址，组适应31通道3完成21X逻辑地址，组适应1XX1通道1完成经过第三步对从输入第二个组适应地址的路径进行处理(顺序为2，3，4……)，处理后结果如下：10987654321备注101通道10完成91通道9完成81通道8完成711逻辑地址，组适应6XXX逻辑地址，组适应5XX逻辑地址，组适应4XX逻辑地址，组适应31通道3完成21X通道2完成1X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路，其特征在于，包括接收数据包的包头解析模块，包头解析模块连接基于Crossbar的路由矩阵电路，路由矩阵电路连接各个路由的开关逻辑电路，开关逻辑电路连接各个接口；所述包头解析模块用于接收数据包，并对每一个路由的数据包头进行解析，根据解析结果构建路由通路，并将解析结果发送至路由矩阵电路；所述基于Crossbar的路由矩阵电路为用于接收包头解析模块的解析结果，并分配数据包实现无阻塞交换功能，并将分配结果发送至各个路由中的开关逻辑电路；所述开关逻辑电路数据包传送至各个接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路，其特征在于，包括接收数据包的包头解析模块，包头解析模块连接基于Crossbar的路由矩阵电路，路由矩阵电路连接各个路由的开关逻辑电路，开关逻辑电路连接各个接口；所述包头解析模块用于接收数据包，并对每一个路由的数据包头进行解析，根据解析结果构建路由通路，并将解析结果发送至路由矩阵电路；所述基于Crossbar的路由矩阵电路为用于接收包头解析模块的解析结果，并分配数据包实现无阻塞交换功能，并将分配结果发送至各个路由中的开关逻辑电路；所述开关逻辑电路数据包传送至各个接口。2.根据权利要求1所述的一种基于Crossbar可动态重构的路由交换矩阵电路，其特征在于，所述包头解析模块接收到数据包时，通过检查包头中的目标地址，决定把该数据包转发到某个输出端口；如果目标输出端口是空闲的，包头解析模块就建立一条从输入端口到输出端口的链接，数据包沿该链接从输入端口转发到输出端口，并且这个输出端口被置为忙状态；如果目标端口为忙状态，包头解析模块接收到数据包的端口将停止接收数据包，直到所请求的输出端口变为空闲状态并且为其提供服务。3.根据权利要求1所述的一种基于Crossbar可动态重构的路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61