專利名稱：用于降低流水線處理器中緩沖容量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于包括處理流水線和用于數(shù)據(jù)分組的至少一個接口的處理器的方法。
背景技術(shù)：
在流水線網(wǎng)絡(luò)處理器中，在處理單元或者處理元件中處理數(shù)據(jù)分組，通過這些處理單元或處理元件來順序傳送數(shù)據(jù)分組。在異步流水線中，對一處理元件的準(zhǔn)入獨立于對其他處理元件的準(zhǔn)入。在已知流水線處理器中，容許輸入流量進(jìn)入處理元件序列，使得實現(xiàn)恒定碼率，或者容許盡可能快速，而沒有受控準(zhǔn)入限制，由此，由處理性能給出限制。在分組具有不同處理要求或者不同大小的情況下，在處理元件之間需要相對較大的緩沖容量，因為分組可能會排隊等待較長一段時間以等待在隨后的處理元件中完成。換句話說，由于由流水線帶寬[bits/s]以及最小分組大小給出最大分組速率，不同分組可能需要在不同處理元件FIFO中等待，使得PE FIFO大小的總和較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是降低流水線處理器中所需的緩沖容量。
通過一種用于包括處理流水線和用于數(shù)據(jù)分組的至少一個接口的處理器的方法來達(dá)到該目標(biāo)，該方法包括的步驟為依靠由第一數(shù)據(jù)分組在流水線至少一部分中的期望駐留時期所決定的成本信息，準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組進(jìn)入流水線。
本發(fā)明具體適合于同網(wǎng)絡(luò)處理器相結(jié)合。成本信息可取決于第一數(shù)據(jù)分組在處理流水線的處理元件中的最長駐留時期。成本可以用另外的方式定義。優(yōu)選的定義如下假設(shè)數(shù)據(jù)分組D1在時刻TM_ENTRY_1進(jìn)入空處理流水線并且在時刻TM_EXIT_1退出處理流水線。隨后的數(shù)據(jù)分組D2在時刻TM_ENTRY_2進(jìn)入處理流水線并且在時刻TM_EXIT_2退出處理流水線。數(shù)據(jù)分組D1的成本C1基于最小時間差C1＝TM_ENTRY_2-TM_ENTRY_1，其將防止數(shù)據(jù)分組D2等待處理流水線中的任何繁忙處理元件，或者基于大于或等于該時間差的近似值。因此，成本C1基于數(shù)據(jù)分組D1占用處理流水線中的任何元件而使其無法接受新分組的最長時間，參見下面進(jìn)一步的討論。
本發(fā)明將避免在處理中的分組之后長時間排隊的情況。由于本發(fā)明將降低數(shù)據(jù)分組在流水線的任何部分等待的風(fēng)險，相對于根據(jù)已知技術(shù)的流水線，本發(fā)明提供了減小了的流水線貯存容量。
在一個實施例中，第一數(shù)據(jù)分組與第二數(shù)據(jù)分組相同。換句話說，數(shù)據(jù)分組的準(zhǔn)入取決于分組其自身的成本。由此，可以使用所謂的嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法(strict token bucket algorithm)來準(zhǔn)許數(shù)據(jù)分組進(jìn)入流水線，借此，以固定信用量(credit amount)周期性遞增散列表元級別，當(dāng)信用至少大到對應(yīng)于依次的下一數(shù)據(jù)分組的成本時，容許該數(shù)據(jù)分組進(jìn)入流水線，借此，標(biāo)記散列表元級別降低，其降低的量對應(yīng)于所述數(shù)據(jù)分組的成本。
但是，在優(yōu)選實施例中，第一和第二數(shù)據(jù)分組不相同，第一數(shù)據(jù)分組先于第二數(shù)據(jù)分組進(jìn)入流水線。由此，對流水線的準(zhǔn)入可以通過所謂的寬松標(biāo)記散列表元算法來確定，借此，以固定信用量周期性遞增散列表元級別。優(yōu)選地，不管使用嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法或是寬松標(biāo)記散列表元算法，在遞增標(biāo)記散列表元的信用級別的每種情況下，信用級別以預(yù)定量遞增，預(yù)定量例如一比特。當(dāng)信用達(dá)到預(yù)定值時，例如，當(dāng)信用為零或者正值，依次的下一數(shù)據(jù)分組，這里是第一數(shù)據(jù)分組，被容許進(jìn)入流水線，借此，標(biāo)記散列表元級別降低，其降低的量對應(yīng)于第一數(shù)據(jù)分組的成本。由于信用值在第一數(shù)據(jù)分組準(zhǔn)入之后取決于后者的成本，且下一數(shù)據(jù)分組，這里是第二數(shù)據(jù)分組，直到信用再次達(dá)到預(yù)定值才會容許進(jìn)入，因而第二數(shù)據(jù)分組的準(zhǔn)入取決于第一數(shù)據(jù)分組的成本。這是一個優(yōu)勢，因為分組的準(zhǔn)入和前一分組的成本之間的直接相關(guān)將進(jìn)一步降低任何分組等待處理元件完成在前分組的處理的風(fēng)險。
優(yōu)選地，不管使用寬松還是嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法，成本信息都被確定為C＝N*T/D，其中C是分組的成本，N是到處理器流水線的分組輸入端口或接口的數(shù)量，T是流水線中由于分組處理而造成的任何處理元件的最大阻隔時間，D是每一接口處標(biāo)記散列表元的信用級別的兩個連續(xù)增量之間的時期。
因此，作為一個例子，如果只有一個輸入端口用于分組進(jìn)入流水線，即N＝1，而且如果T＝1且D＝1的話，則C＝1。如果有一個以上的輸入端口的話，優(yōu)選地，使用循環(huán)調(diào)度來共享流水線。因此，作為一個例子，如果有兩個輸入端口用于分組進(jìn)入流水線，即N＝2，而且如果T＝1且D＝1，則C＝2。
可替換地，當(dāng)向處理器提供一個以上的輸入端口時，處理能力可以在輸入端口之間不對稱地共享。由此，每一輸入端口K＝1，2，3...N可以具有相關(guān)聯(lián)的權(quán)重M_K，使得M_1+M_2+...+M_N＝N，而且通過輸入端口K接收到分組的成本是C_K＝M_K*N*T/D。
作為替換方案，成本信息被確定為C≥N*T/D，即成本被設(shè)定為至少N*T/D。這在用戶不想或不能利用流水線的全部容量的情況下是有用的。
根據(jù)一個實施例，取決于第二數(shù)據(jù)分組在流水線至少一部分中的期望駐留時期的成本信息，與取決于第一數(shù)據(jù)分組在流水線至少一部分中的期望駐留時期的所述成本信息不同。換句話說，成本信息是“分組特定的”。結(jié)果，可以實現(xiàn)分組準(zhǔn)入控制的高準(zhǔn)確率，因為可以獲得有關(guān)各個分組的成本信息。優(yōu)選地，由此，將成本信息儲存在各個數(shù)據(jù)分組的頭部中?？商鎿Q地，成本信息的其他貯存形式也是可能的，例如，儲存在各個分組尾部，或者儲存在平行于分組輸入緩沖器的單獨的控制通道中。
可替換地，或者另外地，成本信息對應(yīng)于預(yù)定的“接口特定的”信息，取決于多個數(shù)據(jù)分組的成本的假設(shè)。由此，在預(yù)先已知分組(例如來自一個或多個接口)具有相似的成本的情況下，一般假設(shè)使得沒有必要讀取這樣的有關(guān)各個分組的信息，并且由此可以簡化分組準(zhǔn)入的過程。更具體地，在接口處，假定多個或全部分組具有對應(yīng)于預(yù)定信息的相同成本，使得形成接口特定的成本信息。優(yōu)選地，接口特定的信息基于對多個分組的最大成分的估計。當(dāng)處理器包括至少兩個用于數(shù)據(jù)分組的接口時，在至少一個接口處的分組的成本信息可以與至少一個另外的接口處的分組的成本信息不同，使得有可能通過特定接口特定的成本假設(shè)而高成本地將分組分配給特定接口，而通過另一接口特定的成本假設(shè)可以低成本地將分組分配給另一接口。
根據(jù)一個替換實施例，流水線處理器包括至少兩個用于數(shù)據(jù)分組的接口，借此，在第一接口的數(shù)據(jù)分組的成本信息是接口特定的，不同于在第二接口的數(shù)據(jù)分組的接口特定的成本信息。
作為替換，方法包括以下步驟檢查多個分組，確定分組成本，以及對于具有超過預(yù)定值的成本的分組，儲存分組信息作為分組特定的成本信息。
優(yōu)選地，所述的準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組進(jìn)入流水線的步驟是在第一接口處通過使用標(biāo)記散列表元算法而執(zhí)行的，借此，標(biāo)記散列表元的信用可以基于所述成本信息來進(jìn)行調(diào)整，借此，將來自第一接口的標(biāo)記散列表元的溢出信用轉(zhuǎn)移到在第二接口處的分組準(zhǔn)入的溢出標(biāo)記散列表元(overflow token bucket)。
溢出散列表元使得有可能允許一個更昂貴的分組經(jīng)由第二接口進(jìn)入流水線。由此，普通流量分組，這里也被稱為傳送平面分組，可以通過第一接口而引入，而昂貴的分組可以通過第二接口而引入。優(yōu)選地，流水線中FIFO緩沖器大小的設(shè)計是針對這樣的昂貴分組之后堆積的隊列的?？商鎿Q地，F(xiàn)IFO緩沖器大小的設(shè)計是針對一個或多個這樣的昂貴分組之后堆積的隊列的。優(yōu)選地，在新的昂貴分組可以發(fā)送到流水線中之前再填滿該溢出散列表元。這保證了在下一昂貴分組到達(dá)并且使得隊列再次增長之前，流水線中堆積的緩沖器已返回到正常級別。這樣的昂貴分組的例子是用于控制和管理的分組，這里也被稱為控制和管理分組，由外部CPU發(fā)送到處理器。
優(yōu)選地，在第二接口，對于其成本信息對應(yīng)于接口特定的預(yù)定值的兩個分組都準(zhǔn)入，如上所述，對于具有單獨的、分組特定的成本信息的分組也準(zhǔn)入，如上所述。
本發(fā)明的目標(biāo)還可以通過根據(jù)權(quán)利要求11-20的處理器以及根據(jù)權(quán)利要求21的路由器或計算機(jī)單元來實現(xiàn)。


在詳細(xì)說明中，結(jié)合附圖，將描述本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點，在附圖中圖1是對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理器的框圖，圖1a和1b是對應(yīng)于圖1的處理器的一部分的框圖，圖2是對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例的處理器的一部分的框圖，圖3是對應(yīng)于本發(fā)明的另一實施例的處理器的框圖，以及圖4是對應(yīng)于本發(fā)明的又一實施例的處理器的一部分的框圖。
具體實施例方式
圖1圖示說明了本發(fā)明的第一實施例。網(wǎng)絡(luò)處理器處理流水線1包括異步處理流水線2，異步處理流水線2又包括多個處理元件P1、P2、...、PK。處理元件P1、P2、...、PK中的任何一個可以是用于接入處理設(shè)備或者引擎的接入點，如WO2004/010288中所述，在此將其包括進(jìn)來參考。數(shù)據(jù)流量在圖中從左向右傳遞。在數(shù)據(jù)流量的方向中，在每一處理元件P1、P2、...、PK之前，提供處理元件緩沖器B1、B2、...、BK，是FIFO緩沖器的形式。在每一緩沖器B1、B2、...、BK中，在后續(xù)處理元件P1、P2、...、PK中的在先分組的處理期間，可以儲存數(shù)據(jù)分組，在完成所述處理以后，下一分組則被容許進(jìn)入后續(xù)處理元件P1、P2、...、PK。
數(shù)據(jù)分組D1、D2、D3通過包括輸入端口3的接口而進(jìn)入處理器，并且儲存在輸入緩沖器4中。每一數(shù)據(jù)分組D1、D2、D3包括具有有關(guān)數(shù)據(jù)分組的成本的信息c1、c2、c3的頭部。(頭部可以包括有關(guān)數(shù)據(jù)分組的大小的信息。)成本信息c1、c2、c3取決于有關(guān)各個數(shù)據(jù)分組D1、D2、D3占用處理流水線2中處理元件P1、P2、...、PK中任意一個從而使其無法接受新數(shù)據(jù)分組的最長時間的信息。
優(yōu)選地，成本信息c1、c2、c3被確定為如“發(fā)明內(nèi)容”部分中所述的形式，例如c1＝N*T/D，其中，在這個例子中，N(輸入端口的數(shù)量)＝1，T是流水線2中任意處理元件P1、P2、...、PK由于處理分組D1而造成的最大阻隔時間，D是輸入端口3處的標(biāo)記散列表元的兩個連續(xù)信用級別的增量之間的時期，參看下面進(jìn)一步的描述。
可以用多種方式向各個數(shù)據(jù)分組分配成本信息。例如，用戶預(yù)先知道數(shù)據(jù)分組的處理成本，可以用數(shù)據(jù)分組發(fā)送成本信息，例如在頭部中，如圖1所示?？商鎿Q地，處理器的分類器可以適配為檢查分組并且確定分組成分(“預(yù)分類”)。作為進(jìn)一步的替換，如將在下面進(jìn)一步描述的，所有分組在一接口處的成本可以被設(shè)置為相同，即，所有分組的成本對應(yīng)于預(yù)定的接口特定的值。
對流水線2的準(zhǔn)入由標(biāo)記散列表元算法來確定，由分組速率整形器5(這里也被稱為整形器5)來執(zhí)行。整形器5適配為讀取與進(jìn)入的分組D1、D2、D3相關(guān)的成本信息c1、c2、c3。優(yōu)選地，整形器使用所謂的寬松標(biāo)記散列表元整形器，即，如果信用為負(fù)，散列表元級別就周期性地，例如處理器1的每個時鐘周期，遞增固定的信用量。當(dāng)信用為零或正時，輸入緩沖器4中的順次下一分組D1被準(zhǔn)許進(jìn)入流水線2，借此，標(biāo)記散列表元減小，減小的量對應(yīng)于下一分組D1的成本c1。圖1a和1b示意性地描繪了這一機(jī)制。輸入緩沖器4中的順次下一分組D1的成本c1是X，并且由于整形器5的散列表元級別為0，分組D1被準(zhǔn)許進(jìn)入流水線2。由此，散列表元級別減小X，輸入緩沖器中的下一分組D2將必須等待散列表元級別重新達(dá)到零才能被準(zhǔn)許進(jìn)入流水線。
可替換地，使用嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法，借此，散列表元級別周期性地遞增固定信用量，并且，當(dāng)信用至少大到對應(yīng)于順次下一分組D1的成本c1時，該分組D1被準(zhǔn)許進(jìn)入流水線2，借此，標(biāo)記散列表元級別減小，減小的量對應(yīng)于分組D1的成本c1。但是，優(yōu)選地，使用寬松標(biāo)記散列表元算法，因為其涉及比嚴(yán)格版本更少的操作步驟，其原因在于，在寬松版本中，對分組準(zhǔn)入的唯一條件是非負(fù)信用級別，因此不必接著在標(biāo)記散列表元的信用和分組的成本之間進(jìn)行比較。
由于成本信息基于對流水線中分組D1、D2、D3的操作的預(yù)測量，而操作量與分組的處理時間成比例，根據(jù)本發(fā)明對數(shù)據(jù)分組的流進(jìn)行整形將導(dǎo)致分組流適配分組的處理要求，而這又將使得有可能使處理元件緩沖器B1、B2、...、BK保持較小。
在退出流水線2之后，分組在通過輸出端口7發(fā)送之前儲存在輸出緩沖器6中。
作為讀取儲存在分組D1、D2、D3的頭部中的成本信息c1、c2、c3的可替換方案，整形器5可以通過接口特定的預(yù)定值來調(diào)整標(biāo)記散列表元的級別。優(yōu)選地，接口特定的值對應(yīng)于對進(jìn)入分組的最大成本的估計。
還有可能在接口處混合如上所述的那些其成本信息對應(yīng)于接口特定的預(yù)定值的分組與如上所述的具有單個的、分組特定的成本信息的分組。由此，分類器，諸如上面所述的分類器，可以檢查分組并且確定分組成本以及對于具有超過預(yù)定值的成本的分組，儲存成本信息作為分組特定的成本信息。由此，獲得了更多的靈活性和效率，因為可以處理成本非常高的分組，而接口特定的成本信息不必假設(shè)不切實際的高值。
參看圖2，應(yīng)該注意到，流水線可以包含至少一個同步元件8，在每一同步元件8之前和之后具有彈性緩沖9、10。但是，這不改變這里所呈現(xiàn)的發(fā)明概念。
參看圖3，圖示說明了本發(fā)明的第二實施例。網(wǎng)絡(luò)處理器1包括異步處理流水線2，類似于參考圖1所述的流水線，但是還包括異步元件8，具有彈性緩沖9、10，如參考圖2所述。
數(shù)據(jù)分組D11、...、D1M通過接口進(jìn)入處理器，每一接口包括輸入端口31、32、...、3M，數(shù)據(jù)分組儲存在各個輸入緩沖器41、42、...、4M中。流水線仲裁器11、51、52、...、5M包括調(diào)度器11和多個整形器51、52、...、5M。特別地，對于輸入端口31、32、...、3M和輸入緩沖器41、42、...、4M中每一對，提供整形器51、52、...、5M，每一整形器根據(jù)標(biāo)記散列表元算法執(zhí)行整形。在這個圖示中，在接口或輸入端口提供的調(diào)度器或標(biāo)記散列表元表示其是由接口或輸入端口實體性提供的，或者功能性連接到接口或輸入端口。到流水線2的準(zhǔn)入是由整形器51、52、...、5M和調(diào)度器11確定的，其根據(jù)循環(huán)算法運算，借此，由調(diào)度器11以連續(xù)輪詢順序準(zhǔn)許整形器51、52、...、5M訪問該流水線。除了循環(huán)算法之外，還可以使用替換的調(diào)度規(guī)范，例如加權(quán)公平排隊、差額循環(huán)、差額加權(quán)循環(huán)、嚴(yán)格優(yōu)先級排隊以及先到先服務(wù)。
當(dāng)分組D11、...、D1 M進(jìn)入到流水線2中時，根據(jù)各個接口特定的預(yù)定成本值c1、c2、...、cM，調(diào)整，即減小，各個標(biāo)記散列表元信用。在這個實施例中，整形器51、52、...、5M的成本值c1、c2、...、cM彼此不同。由此，在接口接收的分組由于整體系統(tǒng)屬性而具有類似的對于處理的需要。例如，一個接口可能接收來自線路的將被分類和切換的分組，而另一接口接收來自切換結(jié)構(gòu)的分組，這些分組在傳輸之前通常需要較少的處理。因此，圖3中所示的實施例提供了多個輸入緩沖器，每一緩沖器具有特定的成本；例如，每物理/邏輯接口一個緩沖器，其中不同接口具有不同處理需求。當(dāng)然，作為替換方案，兩個或更多整形器可以以相同成本值操作。
在這個實施例中，對于特定整形器51、52、...、5M的接口特定的成本值c1、c2、...、cM被確定為N*T/D，其中N是輸入端口31、32、...、3M的數(shù)量，T是由于整形器51、52、...、5M準(zhǔn)入的分組的處理而在流水線中任何處理元件處的最大阻隔時間，D是在整形器51、52、...、5M的標(biāo)記散列表元的信用級別的周期性增量。
圖3中整形器51、52、...、5M的標(biāo)記散列表元算法優(yōu)選是寬松的，如上所述。如果對于到各個整形器51、52、...、5M的標(biāo)記寄存(deposit)的循環(huán)速率高于調(diào)度器11對各個整形器51、52、...、5M的輪詢速率的話，優(yōu)選地，每一整形器51、52、...、5M的散列表元級別遞增，只要其低于突發(fā)大小B。由此，B是調(diào)度器11對各個整形器51、52、...、5M的兩個連續(xù)輪詢之間的最大時鐘周期數(shù)，或最大標(biāo)記寄存數(shù)。結(jié)果，沒有標(biāo)記浪費，其中，整形器51、52、...、5M預(yù)備傳送分組D11、...、D1M，但是調(diào)度器11服務(wù)另一整形器51、52、...、5M。當(dāng)然，可以結(jié)合嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法而使用相同策略。
在退出流水線2之后，每一分組D11、...、D1M，在通過各個輸出緩沖器61、62、...、6M之后，經(jīng)由若干輸出端口71、72、...、7M之一而被發(fā)送。
作為對接口特定的預(yù)定成本值c1、c2、...、cM的替換方案，整形器51、52、...、5M可以允許分組D11、...、DM基于每一分組頭部中的成本信息而傳送，如上參考圖1所述。作為進(jìn)一步的替換，可以使用混合策略，其中，整形器51、52、...、5M中一個或多個使用具有接口特定的預(yù)定成本值的策略，并且整形器51、52、...、5M中一個或多個使用具有在分組頭部中的成本信息的策略。
某些分組，例如用于處理器的控制和管理的分組，發(fā)送自外部CPU，導(dǎo)致在處理元件P1、P2、...、PK處的操作，其消耗更多時鐘周期，并且因此具有比在正常流量分組上的常規(guī)操作(例如，傳送平面引擎訪問)更高的成本。寫入特定類型的TCAM是這樣的控制和管理引擎訪問的一個例子。如果流水線元件P1、P2、...、PK的處理速度適配正常流量分組上的常規(guī)操作，且流水線仲裁器的分組速率整形器51、52、...、5M被配置為匹配這些處理速度，“消耗較多周期”(cycle-expensive)，即高成本的處理，例如，其形式為控制和管理引擎訪問，可能引起受影響的處理元件的請求FIFO中請求的堆積。為了避免請求FIFO溢出，后者必須被允許在新的消耗較多周期的控制和管理分組可以被插入到可編程流水線2中之前排空。
參看圖4，流水線仲裁器PA被示出為具有用于進(jìn)入數(shù)據(jù)流量的五個接口31、32、33、34、3X，流水線仲裁器適配為將數(shù)據(jù)流量傳送到處理流水線，如箭頭A所示。當(dāng)然，流水線沖裁器原則上可以包括任意數(shù)量的接口。為了解決上述問題，本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括在流水線仲裁器PA中規(guī)定接口為接口3X，用于低優(yōu)先級數(shù)據(jù)分組，這里也被稱為控制和管理分組接口3X，諸如用于控制和管理分組。
在這個例子中，四個接口31、32、33、34適合于普通數(shù)據(jù)流量，這里也被稱為傳送平面分組。流水線仲裁器PA在每一普通流量接口31、32、33、34提供碼率整形器81、82、83、84。優(yōu)選地，碼率整形器81、82、83、84也是寬松標(biāo)記散列表元。它們對于限制數(shù)據(jù)突發(fā)大小很有用，用于超額訂制系統(tǒng)中每一接口帶寬的限制和保留?？商鎿Q地，可以提供仲裁器的一個或多個接口，而不具有這樣的碼率整形器，例如在固定分組大小通過一個或多個接口的情況中，例如在ATM或其他基于單元(cell-baed)的系統(tǒng)中。
如圖4中所能看出的，控制和管理分組接口3X不具有如其他接口所提供的分組速率整形器51、52、53、54。分組速率整形器51、52、53、54每一個都包括分組速率整形器標(biāo)記散列表元T1、T2、T3、T4，用于通過標(biāo)記散列表元算法對數(shù)據(jù)流量進(jìn)行整形，如上參考圖3所述。此外，每一分組接口的每一分組速率整形器51、52、53、54還包括溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4。如圖4中彎曲箭頭所示，每一溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4當(dāng)各個分組速率整形器標(biāo)記散列表元T1、T2、T3、T4充滿時(更具體地，當(dāng)其為零或某些其他預(yù)定級別時)接收從其中溢出的分組開始標(biāo)記。優(yōu)選地，分組速率整形器標(biāo)記散列表元T1、T2、T3、T4，以及溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4，是寬松標(biāo)記散列表元，如上所述。
與圖3中的實施例類似，圖4中的實施例包括調(diào)度器11，其根據(jù)循環(huán)算法操作，借此，以調(diào)度器11的連續(xù)輪詢序列的方式，準(zhǔn)許整形器51、52、53、54訪問流水線。
根據(jù)一個替換方案，調(diào)度器11根據(jù)嚴(yán)格優(yōu)先級排隊規(guī)范，借此，不同的隊列可以具有不同的優(yōu)先級。由此，當(dāng)調(diào)度器11決定接下來服務(wù)哪個隊列時，規(guī)則是服務(wù)具有分組并且不具有比具有分組的任何其他隊列更低的優(yōu)先級的隊列。
流水線仲裁器PA包括比較功能12，其將調(diào)度器11所服務(wù)的整形器51、52、53、54的溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4的級別與控制和管理分組頭部信息相比較。
優(yōu)選地，提供額外的成本信息，其可以在分組的頭部中提供，或者在各個分組尾部中提供，或者在平行于分組輸入緩沖器的單獨的控制通道中提供。額外的成本信息基于傳送平面數(shù)據(jù)分組與控制和管理分組之差，有關(guān)于流水線元件由于處理所致的最長繁忙時期。特別分組間距可以相對于傳送平面數(shù)據(jù)分組而為控制和管理分組定義額外成本。例如，如果用于控制和管理的特定分組具有10周期的最壞情況成本，其中傳送平面分組具有2周期的成本，則額外成本信息被設(shè)置為10-2＝8。對于不具有比傳送平面分組更大的成本的控制和管理分組，額外成本信息被設(shè)置為零。
優(yōu)選地，用于容許控制和管理分組接口3X中的控制和管理分組進(jìn)入處理流水線的條件是在調(diào)度器11所服務(wù)的接口31、32、33、34中當(dāng)前不存在分組。
優(yōu)選地，比較功能12比較調(diào)度器11所服務(wù)的整形器51、52、53、54的溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4的級別與控制和管理分組的額外成本信息。如果溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4的級別為零或正，控制和管理分組被準(zhǔn)許進(jìn)入流水線。由此，調(diào)度器11所服務(wù)的整形器51、52、53、54的溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4的級別減小，減小的量對應(yīng)于額外成本信息。同時，對應(yīng)的分組速率整形器標(biāo)記散列表元T1、T2、T3、T4也減小，減小的量對應(yīng)于傳送平面分組的成本。因此，如果傳送平面分組的成本是2，而控制和管理分組準(zhǔn)入流水線的額外成本是8，則分組速率整形器標(biāo)記散列表元T1、T2、T3、T4減小2，而對應(yīng)的溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4減小8。
當(dāng)然，有可能對與控制和管理分組的準(zhǔn)入流程進(jìn)行替換。例如，用于準(zhǔn)許控制和管理分組進(jìn)入的條件可以是至少兩個溢出標(biāo)記散列表元TX1、TX2、TX3、TX4的級別是零或正，借此，當(dāng)準(zhǔn)許分組進(jìn)入時，至少兩個這些溢出標(biāo)記散列表元減小量為所述額外的成本。此外，可以規(guī)定用于控制和管理分組的準(zhǔn)入的不同條件，借此，這樣的條件的選擇是分組特定的。例如，可以向控制和管理分組分配比普通流量分組更高的優(yōu)先級，并且這樣的信息還可以包含在控制和管理分組頭部中，用于基于單個分組的優(yōu)先級決策。
作為進(jìn)一步的替換方案，對于控制和管理分組的準(zhǔn)入，可以使用嚴(yán)格標(biāo)記散列表元算法。
通過所提議的實施例，如參考圖4所述，F(xiàn)IFO的處理元件緩沖器或FIFO B1、B2、...、BK保證在消耗較多周期的控制和管理分組被插入之前就被排空。這防止了流水線元件FIFO中產(chǎn)生溢出。相對于已知的現(xiàn)有解決方案，本發(fā)明的解決方案提供了對處理能力的有效使用，現(xiàn)有解決方案包括控制平面CPU插入虛設(shè)(dummy)、不操作的控制和管理分組，這增加了控制平面負(fù)荷。
處理器1，以及上述的方法，適用于路由器或用于防火墻應(yīng)用的計算機(jī)單元，還適用于各種計算機(jī)單元，其中計算機(jī)單元將由于流水線操作而受益。這樣的計算機(jī)單元的例子是網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)單元，諸如切換器；網(wǎng)關(guān)，即，執(zhí)行不同類型的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換的計算機(jī)單元，以及用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的負(fù)荷平衡單元。
本發(fā)明還適用于包含于數(shù)字信號處理的計算機(jī)單元，即包含于對來自聲音、氣象衛(wèi)星和地震監(jiān)視器的信號的分析和/或修改中的計算機(jī)單元。處理器1所接收到的數(shù)據(jù)分組在該情況下可能是模擬信號序列的數(shù)字表示。使用與本發(fā)明有關(guān)的數(shù)字信號處理的領(lǐng)域例如有生物醫(yī)學(xué)、聲納、雷達(dá)、地震學(xué)、語音和音樂處理、成像、多媒體應(yīng)用以及通信。
權(quán)利要求
1.一種用于處理器(1)的方法，所述處理器(1)包括處理流水線(2)和用于數(shù)據(jù)分組的至少一個接口(3)，該方法的特征在于，依靠由第一數(shù)據(jù)分組(D1)在流水線(2)的至少一部分(P1、...、PK)中的期望駐留時期所決定的成本信息(c1)，而準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一數(shù)據(jù)分組(D1)與所述第二數(shù)據(jù)分組相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一數(shù)據(jù)分組(D1)先于所述第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，準(zhǔn)許第一數(shù)據(jù)分組(D1)進(jìn)入流水線(2)的步驟是使用標(biāo)記散列表元算法而執(zhí)行的，借此，當(dāng)標(biāo)記散列表元的信用達(dá)到預(yù)定值時，準(zhǔn)許第一數(shù)據(jù)分組(D1)進(jìn)入，并且借此，減小標(biāo)記散列表元信用，其減小的量對應(yīng)于第一數(shù)據(jù)分組(D1)的成本(c1)。
5.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的方法，其中，由第二數(shù)據(jù)分組(D2)在流水線至少一部分中的期望駐留時期所決定的成本信息(c2)不同于由第一數(shù)據(jù)分組(D1)在流水線至少一部分中的期望駐留時期所決定的所述成本信息(c1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述成本信息(c1、c2)儲存在各個數(shù)據(jù)分組(D1、D2)的頭部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項的方法，其中所述成本信息(c1)對應(yīng)于接口特定的預(yù)定信息，該預(yù)定信息取決于對多個數(shù)據(jù)分組的成本的假設(shè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述接口特定的預(yù)定信息對應(yīng)于對多個分組的最大成本的估計。
9.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的方法，其包括檢查多個分組，確定分組成本，以及，對于具有超過預(yù)定值的成本的分組，儲存成本信息作為分組特定的成本信息。
10.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的方法，其中，所述的準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)的步驟是在第一接口(31、32、33、34)處通過使用標(biāo)記散列表元算法而執(zhí)行的，借此，基于所述成本信息(c1)而調(diào)整標(biāo)記散列表元(T1、T2、T3、T4)的信用，借此，將來自第一接口(31、32、33、34)的標(biāo)記散列表元(T1、T2、T3、T4)的信用溢出轉(zhuǎn)移到用于至少一個分組在第二接口(3X)處的準(zhǔn)入的溢出標(biāo)記散列表元(TX1、TX2、TX3、TX4)。
11.一種處理器(1)，包括處理流水線(2)和用于數(shù)據(jù)分組的至少一個接口(3)，其特征在于，所述處理器包括整形器(5)，所述整形器(5)適合于依靠由第一數(shù)據(jù)分組(D1)在流水線(2)的至少一部分(P1、...、PK)中的期望駐留時期所決定的成本信息(c1)，而準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的處理器，其中所述第一數(shù)據(jù)分組(D1)與所述第二數(shù)據(jù)分組相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的處理器，其中所述第一數(shù)據(jù)分組(D1)先于所述第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的處理器，其中，所述整形器(5)適合于通過使用標(biāo)記散列表元算法而準(zhǔn)許第一數(shù)據(jù)分組(D1)進(jìn)入流水線(2)，借此，當(dāng)標(biāo)記散列表元的信用達(dá)到預(yù)定值時，準(zhǔn)許第一數(shù)據(jù)分組(D1)進(jìn)入，并且借此，減小標(biāo)記散列表元信用，其減小的量對應(yīng)于第一數(shù)據(jù)分組(D1)的成本(c1)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任意一項的處理器，，其中，由第二數(shù)據(jù)分組(D2)在流水線至少一部分中的期望駐留時期所決定的成本信息(c2)不同于由第一數(shù)據(jù)分組(D1)在流水線至少一部分中的期望駐留時期所決定的所述成本信息(c1)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的處理器，其中所述成本信息(c1、c2)儲存在各個數(shù)據(jù)分組(D1、D2)的頭部中。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任意一項的處理器，其中所述成本信息(c1)對應(yīng)于接口特定的預(yù)定信息，該預(yù)定信息取決于對多個數(shù)據(jù)分組的成本的假設(shè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的處理器，其中所述接口特定的預(yù)定信息對應(yīng)于對多個分組的最大成本的估計。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中任意一項的處理器，包括分類器，其適用于檢查多個分組，確定分組成本，以及，對于具有超過預(yù)定值的成本的分組，儲存成本信息作為分組特定的成本信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19中任意一項的處理器，其中，所述的整形器(5)適合于在第一接口(31、32、33、34)處通過使用標(biāo)記散列表元算法而準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)，借此，基于所述成本信息(c1)而調(diào)整標(biāo)記散列表元(T1、T2、T3、T4)的信用，借此，將來自第一接口(31、32、33、34)的標(biāo)記散列表元(T1、T2、T3、T4)的信用溢出轉(zhuǎn)移到用于至少一個分組在第二接口(3X)處的準(zhǔn)入的溢出標(biāo)記散列表元(TX1、TX2、TX3、TX4)。
21.一種路由器或計算機(jī)單元，其包括根據(jù)權(quán)利要求11-20中任意一項的處理器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于處理器(1)的方法以及一種包括處理流水線(2)和用于數(shù)據(jù)分組的至少一個接口(3)的處理器。所述方法的特征在于，依靠由第一數(shù)據(jù)分組(D1)在流水線(2)的至少一部分(P1，……，PK)中的期望駐留時期決定的成本信息(c1)來準(zhǔn)許第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。第一數(shù)據(jù)分組(D1)可以與第二數(shù)據(jù)分組相同，但是優(yōu)選地，第一數(shù)據(jù)分組(D1)先于第二數(shù)據(jù)分組(D2)進(jìn)入流水線(2)。
文檔編號G06F15/76GK101088065SQ200580044572
公開日2007年12月12日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者湯瑪斯·柏頓, 賈克柏·卡斯崔姆 申請人:希勒瑞特公司