專利名稱：一種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法
一種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，涉及一種分包數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)度方法，具體應用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片設計分包交換數(shù)據(jù)在高速通道向低速通道存儲轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)換過程中，根據(jù)分包數(shù)據(jù)流量的不同在芯片內(nèi)部SRAM(靜態(tài)隨機存儲器)和片外SDRAM (同步動態(tài)隨機存儲器)動態(tài)切換存儲并調(diào)度，實現(xiàn)低數(shù)據(jù)流量時應用內(nèi)部存儲器高速、穩(wěn)定調(diào)度，高數(shù)據(jù)流量時應用片外存儲器調(diào)度。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)通信方式具有電路交換、分組交換、報文交換等多種方式，其中分組交換和報文交換都需要進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)操作，此外，工業(yè)領(lǐng)域多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)及處理都要涉及到存儲轉(zhuǎn)發(fā)操作，尤其是高速數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)向低速數(shù)據(jù)通道進行轉(zhuǎn)發(fā)時，如以太網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、視頻數(shù)據(jù)處理等。
對于出口及入口速率不對等進行的數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)操作，應用現(xiàn)場可編程門陣列進行設計是高效和通用的方式，現(xiàn)場可編程門陣列內(nèi)部具有靜態(tài)隨機存儲器，具有操作全雙工、高速、可靠但容量小的特點，大容量的存儲轉(zhuǎn)發(fā)一般應用同步動態(tài)隨機存儲器進行片外存儲，具有容量大、半雙工、速度較靜態(tài)隨機存儲器低且是片外操作依賴同步動態(tài)隨機存儲器本身性能的特點。
普遍地，數(shù)據(jù)傳輸出入口速率不對等而采用片外同步動態(tài)隨機存儲器的方式進行處理具有以下不足1.通過片外同步動態(tài)隨機存儲器調(diào)度數(shù)據(jù)會增加傳輸時延，對傳輸視頻、語音等實時性要求高的應用會有影響。
2.現(xiàn)場應用如靜電、感應雷等因素會引起同步動態(tài)隨機存儲器出現(xiàn)掛死現(xiàn)象，從而導致數(shù)據(jù)傳輸故障，需重新上電或更換芯片解決問題。
3.實際應用時高速數(shù)據(jù)入口往往具有瞬時數(shù)據(jù)持續(xù)時間短，以間歇性迸發(fā)為主的特點。發(fā)明內(nèi)容
—種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法，該方法將入口瞬時高速數(shù)據(jù)包首先緩存到現(xiàn)場可編程門陣列高速片內(nèi)存儲器中，出口低速上載緩存空時將一個數(shù)據(jù)包從片內(nèi)存儲器上載，數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計機制判斷片內(nèi)存儲器將滿時，新的入口數(shù)據(jù)包將被存儲到片外存儲器中，切換保護機制保證片內(nèi)、片外存儲器緩存的數(shù)據(jù)被依次上載到低速出口上載緩存中，片外存儲器空后，新的入口數(shù)據(jù)包會切換到片內(nèi)存儲器存儲。
一種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法，其實現(xiàn)步驟為步驟1.瞬時高速數(shù)據(jù)包優(yōu)先使用片內(nèi)存儲器緩存數(shù)據(jù)，而控制緩存調(diào)度的數(shù)據(jù)寫入判決器會實時監(jiān)控片內(nèi)緩存使用情況。
步驟2.當數(shù)據(jù)寫入判決器檢查到片內(nèi)緩存使用到達預設的閾值后，會在本幀數(shù)據(jù)緩存結(jié)束后，將片內(nèi)存儲器狀態(tài)標記為已滿。
步驟3.新的數(shù)據(jù)包到達后，數(shù)據(jù)寫入判決器監(jiān)測到片內(nèi)存儲器已滿，會自動將數(shù)據(jù)流切換到片外存儲器緩存。
步驟4.在高速數(shù)據(jù)緩存的同時，低速數(shù)據(jù)接口必然會產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀出請求；數(shù)據(jù)讀出判決器優(yōu)先檢查片內(nèi)存儲器中是否有數(shù)據(jù)存在，若存在，則將數(shù)據(jù)連續(xù)性讀出，放入下一級的低速數(shù)據(jù)接口緩存，直至將片內(nèi)存儲器讀空。
步驟5.當片內(nèi)存儲器被讀空后，數(shù)據(jù)讀出判決器將片內(nèi)存儲器狀態(tài)標記為已空， 在讀取下一幀數(shù)據(jù)時自動切換到片外存儲器，直至將片外存儲器讀空。
步驟6.此時數(shù)據(jù)寫入判決器將又檢查到片內(nèi)存儲器為空，重復進行步驟1的寫入操作，進入下一輪的調(diào)度操作。
采用本發(fā)明設計片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)具有如下效果 效果1.優(yōu)先使用片內(nèi)存儲器緩存數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)流量較低的情況下，可僅使用片內(nèi)高速存儲器，提高系統(tǒng)實時性。
效果2.即使片外存儲器損壞，也可切換至片內(nèi)存儲器操作，在一些惡劣的環(huán)境中，最大限度的保證基本業(yè)務的穩(wěn)定。
效果3.基于本方法設計，同一設備可適應多種應用環(huán)境，而且在某些低速應用時，完全可以省去片外存儲器，而無需改動系統(tǒng)。


圖1是分包數(shù)據(jù)流緩存結(jié)構(gòu)圖；圖2是片內(nèi)、片外存儲器動態(tài)調(diào)度流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明圖1所示的是分包數(shù)據(jù)流緩存結(jié)構(gòu)圖，描述了迸發(fā)性高速分包數(shù)據(jù)流經(jīng)過緩存調(diào)度， 變?yōu)檫B續(xù)性低速數(shù)據(jù)流的過程。圖中1表示高速數(shù)據(jù)源，進入調(diào)度系統(tǒng)后，匯集為高速數(shù)據(jù)總線2。此時數(shù)據(jù)寫入判決器3會首先判定片內(nèi)存儲器5的狀態(tài)，若片內(nèi)存儲器5未滿，則優(yōu)先使用，從高速數(shù)據(jù)總線2下載數(shù)據(jù)，緩存到片內(nèi)存儲器5。數(shù)據(jù)寫入判決器3同時根據(jù)系統(tǒng)預先設定好的閾值，監(jiān)控片內(nèi)緩存的使用情況，直至片內(nèi)緩存耗用達到閾值，更新片內(nèi)存儲器5的狀態(tài)為已滿。下一幀數(shù)據(jù)到達后，因片內(nèi)存儲器5已滿，數(shù)據(jù)寫入判決器3自動將數(shù)據(jù)流切換到片外存儲器6，進行后續(xù)緩存。當且僅當片內(nèi)存儲器5狀態(tài)為滿時，才會使用片外存儲器6。因此，數(shù)據(jù)寫入緩存，是一個自動按流量動態(tài)調(diào)度的過程。
在高速數(shù)據(jù)緩存的同時，低速數(shù)據(jù)接口會產(chǎn)生讀取請求，從存儲器中將數(shù)據(jù)包導出。其過程如下低速接口緩存8狀態(tài)為空時，表示低速數(shù)據(jù)接口空閑，會要求從低速數(shù)據(jù)總線7下載數(shù)據(jù)，此時數(shù)據(jù)讀出判決器4會首先判斷片內(nèi)存儲器5狀態(tài)是否為空，若非空， 則優(yōu)先由片內(nèi)存儲器5導出數(shù)據(jù)，直至讀空后，才切換至片外存儲器6。同樣，也僅在將片外存儲器6讀空后，才會切換到片內(nèi)存儲器。此過程由數(shù)據(jù)讀出判決器4進行仲裁，并同步更新片內(nèi)、片外存儲器的狀態(tài)標記。
片內(nèi)、片外存儲器狀態(tài)被標記為空后，數(shù)據(jù)寫入判決器3則會再次進行數(shù)據(jù)寫入操作，進入下一個循環(huán)，如此往復，完成片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度的過程。
圖2所示為片內(nèi)、片外存儲器動態(tài)調(diào)度流程圖，主要描述數(shù)據(jù)寫入、讀出判決器在實際仲裁過程中所遵循的邏輯流程。下面結(jié)合圖2，對動態(tài)調(diào)度過程進一步詳細說明。當高速分包數(shù)據(jù)流進入數(shù)據(jù)總線后，系統(tǒng)優(yōu)先使用片內(nèi)存儲器，數(shù)據(jù)寫入判決器判定片內(nèi)存儲器狀態(tài)，若未達到預定閥值，則新的數(shù)據(jù)包持續(xù)向片內(nèi)存儲器寫入，在寫入數(shù)據(jù)的同時數(shù)據(jù)是不斷的向低速緩存方向?qū)С龅模虼酥挥懈咚偃肟跀?shù)據(jù)流與低速出口數(shù)據(jù)流在持續(xù)時間內(nèi)形成足夠的容積差的情況下，片內(nèi)存儲器才能夠達到預定的閥值。當高低速緩存數(shù)據(jù)差達到閾值后，數(shù)據(jù)寫入判決器會判斷當前幀數(shù)據(jù)是否結(jié)束，若未結(jié)束，則仍向片內(nèi)存儲器寫入，以保證幀的完整性，當前幀結(jié)束后，數(shù)據(jù)寫入判決器會關(guān)閉片內(nèi)存儲器，同時開啟片外存儲器，新的數(shù)據(jù)包會自動切換至片外存儲器存儲。這樣就完成了動態(tài)的根據(jù)流量的寫入到片內(nèi)、片外存儲器的寫入調(diào)度過程，其間片內(nèi)存儲器的緩存的閾值可根據(jù)現(xiàn)場可編程門陣列的內(nèi)部資源進行調(diào)整，以達到性能最優(yōu)化。
寫入調(diào)度的同時，數(shù)據(jù)讀出判決器收到低速接口的數(shù)據(jù)請求后，會優(yōu)先判斷當前是否使用片內(nèi)存儲器進行讀取，若是，則連續(xù)從片內(nèi)存儲器導出數(shù)據(jù)，直至讀空。然后，數(shù)據(jù)讀出判決器將片內(nèi)存儲器狀態(tài)更新為已空，并判斷是否有數(shù)據(jù)需要從片外存儲器導出，如果沒有則關(guān)閉片內(nèi)存儲器讀選擇，由于此時片外讀選擇必然是關(guān)閉的，因此實際上數(shù)據(jù)導出調(diào)度處于循環(huán)等待中，直至某一時刻有新的數(shù)據(jù)被寫入到片外或片內(nèi)存儲器當中。當片外存儲器讀選擇為真時，則連續(xù)從片外存儲器中導出數(shù)據(jù)直至讀空，因為只有片內(nèi)存儲器讀空后，導出調(diào)度才會判斷片外存儲器讀選擇，因此當片外存儲器被讀空后，片內(nèi)片外存儲器必然都是空的，此時導出調(diào)度會關(guān)閉片外讀選擇及關(guān)閉片外存儲器，同時開啟片內(nèi)存儲器，并返回到等待新的數(shù)據(jù)流進入最開始過程，由此完成了整體的片內(nèi)、片外存儲器根據(jù)數(shù)據(jù)流量進行動態(tài)調(diào)度的過程。
寫入、讀出判決器在實際工作過程中，同步執(zhí)行，互補操作，通過對片內(nèi)、片外存儲器的連續(xù)動態(tài)切換，共同完成數(shù)據(jù)流的緩存過程。在數(shù)據(jù)流量較小時，高低速數(shù)據(jù)流的緩存數(shù)據(jù)差未達到系統(tǒng)閾值，則僅使用片內(nèi)存儲器進行數(shù)據(jù)調(diào)度，速度快，可靠性高。在數(shù)據(jù)流量較大時，聯(lián)合使用片內(nèi)、片外存儲器，動態(tài)調(diào)度，性能高，應用廣。
權(quán)利要求
1. 一種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟1.瞬時高速數(shù)據(jù)包優(yōu)先使用片內(nèi)存儲器緩存數(shù)據(jù)，控制緩存調(diào)度的數(shù)據(jù)寫入判決器實時監(jiān)控片內(nèi)緩存使用情況；步驟2.當數(shù)據(jù)寫入判決器檢查到片內(nèi)緩存使用到達預設的閾值后，則在本幀數(shù)據(jù)緩存結(jié)束后，將片內(nèi)存儲器狀態(tài)標記為已滿；步驟3.新的數(shù)據(jù)包到達后，數(shù)據(jù)寫入判決器監(jiān)測到片內(nèi)存儲器已滿，則自動將數(shù)據(jù)流切換到片外存儲器緩存；步驟4.在高速數(shù)據(jù)緩存的同時，低速數(shù)據(jù)接口必然會產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀出請求；數(shù)據(jù)讀出判決器優(yōu)先檢查片內(nèi)存儲器中是否有數(shù)據(jù)存在，若存在，則將數(shù)據(jù)連續(xù)性讀出，放入下一級的低速數(shù)據(jù)接口緩存，直至將片內(nèi)存儲器讀空；步驟5.當片內(nèi)存儲器被讀空后，數(shù)據(jù)讀出判決器將片內(nèi)存儲器狀態(tài)標記為已空，在讀取下一幀數(shù)據(jù)時自動切換到片外存儲器，直至將片外存儲器讀空；步驟6.此時數(shù)據(jù)寫入判決器將又檢查到片內(nèi)存儲器為空，重復進行步驟1的寫入操作，進入下一輪的調(diào)度操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種片內(nèi)、片外存儲器按流量動態(tài)調(diào)度分包數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明首先緩存到現(xiàn)場可編程門陣列高速片內(nèi)存儲器中，出口低速上載緩存空時將一個數(shù)據(jù)包從片內(nèi)存儲器上載，數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計機制判斷片內(nèi)存儲器將滿時，新的入口數(shù)據(jù)包將被存儲到片外存儲器中，切換保護機制保證片內(nèi)、片外存儲器緩存的數(shù)據(jù)被依次上載到低速出口上載緩存中，片外存儲器空后，新的入口數(shù)據(jù)包會切換到片內(nèi)存儲器存儲。本發(fā)明提高了系統(tǒng)實時性、最大限度的保證基本業(yè)務的穩(wěn)定。
文檔編號G06F12/08GK102521159SQ20111042277
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者喬世棟, 任忠惠 申請人:杭州初靈信息技術(shù)股份有限公司