適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，其特點是：包括有開關(guān)模塊，采用m*n個開關(guān)模塊組成總線結(jié)構(gòu)。同時，開關(guān)模塊設(shè)有至少三個輸入端口與至少兩個輸出端口，三個輸入端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端，兩個輸出端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端，總線結(jié)構(gòu)設(shè)有共有n個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m*n個矩陣使能端和n個矩陣數(shù)據(jù)輸出端。由此，比現(xiàn)有技術(shù)擁有更小的延時，降低面向級聯(lián)連接的存在的難度，易于推廣實現(xiàn)。同時，有效減少了選擇器電路面積和譯碼器面積，降低了總線負載減少了功耗。
【專利說明】適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種總線結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]Crossbar (即CrossPoint)被稱為交叉開關(guān)矩陣或縱橫式交換矩陣,它是業(yè)界公認的用于構(gòu)建大容量系統(tǒng)的首選交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？偩€交換、環(huán)形交換和共享內(nèi)存交換結(jié)構(gòu)都是某種程度上的共享帶寬，而Crossbar結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)完全突破了這種限制，在交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部沒有帶寬的瓶頸，不會因為帶寬資源不夠而產(chǎn)生阻塞。Crossbar結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)采用了一種矩陣結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了無阻塞交換。Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)平面沒有任何瓶頸。這正是因為Crossbar引入了交換矩陣這種新的交換方式，摒棄了共享帶寬的交換方式，在數(shù)據(jù)交換方式上是一種革命性的變化。Crossbar交換網(wǎng)的擴展能力非常強，交換容量可以做的很大，基本不受硬件條件限制，目前單顆芯片交換容量在256G - 700G之間，多顆芯片可以構(gòu)建T級乃至幾T容量的大型交換網(wǎng)絡(luò)，足以滿足當前和未來幾年網(wǎng)絡(luò)對交換容量的需求，并且隨著硬件集成技術(shù)的進步，單顆Crossbar芯片支持的容量會更大。
[0003]每一條輸入線路與每個輸出線路都有一個交叉點。在交叉點處由一個半導(dǎo)體開關(guān)連接輸入線路與輸出線路。當來自某個接口的輸入線路需要交換到另一個接口的輸出點時，在CPU或交換矩陣控制器的控制下，將交叉點的開關(guān)連接，數(shù)據(jù)就發(fā)送到另一個接口。
[0004]但是，當Crossbar總線上的節(jié)點數(shù)目急劇增加后，Crossbar總線上的開關(guān)邏輯尺寸勢必要大幅增加，以適應(yīng)在在多點接入下的高速通訊。圖4所示的是全局連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖。圖5所示的是級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖。由于全局連接情況下，選擇器電路面積和譯碼器面積都會顯著增加，并會導(dǎo)致總線延時增加，總線負載也會大幅增加從而導(dǎo)致功耗增加。因此，圖5所示的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖會具有更小的延時。
[0005]而對于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖，則電路結(jié)構(gòu)主要由多個小型的Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)組成。如何面向級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu),設(shè)計簡單可用動態(tài)可配置的Crossbar總線結(jié)構(gòu)成為一個新的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu),其特征在于:包括有開關(guān)模塊,采用m*n個開關(guān)模塊組成總線結(jié)構(gòu)，所述開關(guān)模塊設(shè)有至少三個輸入端口與至少兩個輸出端口，所述的三個輸入端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端，所述的兩個輸出端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端，所述總線結(jié)構(gòu)設(shè)有共有η個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m*n個矩陣使能端和η個矩陣數(shù)據(jù)輸出端。
[0009]上述的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，其中:所述的開關(guān)使能端信號共有兩類信號，分別為第一信號和第二信號；當開關(guān)使能端信號為第一信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端保持一致；當開關(guān)使能端信號為第二信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端保持一致。
[0010]進一步地,上述的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu),其中:所述的總線結(jié)構(gòu)設(shè)第一行η個開關(guān)模塊分別命名為Gn，G12……Gln，第二行η個開關(guān)模塊分別命名為G21,G22……G2n，第m行η個開關(guān)模塊分別命名為Gml，Gffl2……Gnm ;矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~η分別與G11, G12……Gln的第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端一一相連；默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~m分別與G11,
G21......Gml的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端相連；矩陣數(shù)據(jù)輸出端I~η分別與Gln, G2n......Gmn
的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端一一相連；對于I~η-l列中的同行開關(guān)模塊，其第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同行下一列開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端I相連；對于I~m-ι行中的同列開關(guān)模塊,其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同列下一行開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端2相連；對于第m行中的η個開關(guān)模塊，其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端空接。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在:提供一種嶄新的開關(guān)模塊，同時提供了基于本開關(guān)模塊的新的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，比現(xiàn)有技術(shù)擁有更小的延時，降低面向級聯(lián)連接的存在的難度，易于推廣實現(xiàn)。同時，有效減少了選擇器電路面積和譯碼器面積，降低了總線負載減少了功耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋。
[0013]圖1是開關(guān)模塊構(gòu)造示意圖。
`[0014]圖2是3*3Crossbar總線結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖3是m*n Crossbar總線結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖4是全局連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖中各附圖標記的含義如下:
[0019]I開關(guān)模塊2第入端一開關(guān)數(shù)據(jù)輸
[0020]3第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端4開關(guān)使能端
[0021]5第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端6第出端二開關(guān)數(shù)據(jù)輸
[0022]
【具體實施方式】
[0023]如圖1~3所示的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有開關(guān)模塊1，同時，采用m*n個開關(guān)模塊I組成總線結(jié)構(gòu)。為了滿足高速通訊需要，同時盡可能減少開關(guān)邏輯尺寸的增加，開關(guān)模塊I設(shè)有至少三個輸入端口與至少兩個輸出端口。具體來說，三個輸入端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端2、第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端3、開關(guān)使能端4。與之對應(yīng)的是，兩個輸出端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端5和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端6。并且，為了減少級聯(lián)連接的延遲，構(gòu)成較為完善的總線結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用的總線結(jié)構(gòu)設(shè)有共有η個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m*n個矩陣使能端和η個矩陣數(shù)據(jù)輸出端。
[0024]就本發(fā)明一較佳的實施方式來看，為了降低級聯(lián)連接的同時滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，采用的開關(guān)使能端4信號共有兩類信號，分別為第一信號和第二信號。實際運作時，當開關(guān)使能端4信號為第一信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端5和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端2保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端3和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端6保持一致。當開關(guān)使能端4信號為第二信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端5和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端3保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端3和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端5保持一致。
[0025]結(jié)合本發(fā)明的實際使用情況來看，以圖2是3*3的Crossbar總線結(jié)構(gòu)框圖為例:該Crossbar總線由3*3個開關(guān)模塊組成。由此，共有3個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，3個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，3*3個矩陣使能端和3個矩陣數(shù)據(jù)輸出端。若將第一行3控開關(guān)模塊分別命名為Gn，G12,G13，則第二行3個開關(guān)模塊分別命名為G21,G22,G23，第3行3個開關(guān)模塊分別命名為G31, G32, G330與之對應(yīng)的是，矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~3分別與Gn，G12, G13的第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端相連。默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~3分別與G11, G21, G31的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端相連。矩陣數(shù)據(jù)輸出端I~3分別與G13, G23, G33的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端相連。這樣，對于I~2列中的同行開關(guān)模塊,其第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同行下一列開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端I相連。對于I~2行中的同列開關(guān)模塊，其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同列下一行開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端2相連。對于第3行中的3個開關(guān)模塊，其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端空接。
[0026]該總線結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸由3*3個矩陣使能端控制。若矩陣數(shù)據(jù)輸入端I和矩陣數(shù)據(jù)輸出端I相連，矩陣數(shù)據(jù)輸入端2和矩陣數(shù)據(jù)輸出端2相連，矩陣數(shù)據(jù)輸入端3和矩陣數(shù)據(jù)輸出端3相連,則C11,C22,C33的輸入為第二信號,其他矩陣使能端處于第一信號。若矩陣數(shù)據(jù)輸入端I和矩陣數(shù)據(jù)輸出端2相連，矩陣數(shù)據(jù)輸入端2和矩陣數(shù)據(jù)輸出端3相連，矩陣數(shù)據(jù)輸入端3和矩陣數(shù)據(jù)輸出端I相連，則C12，C23，C31的輸入為第二信號，其他矩陣使能端處于第一信號。
[0027]進一步來看，圖3 是采用本發(fā)明后的m*n Crossbar總線結(jié)構(gòu)框圖。該Crossbar總線由m*n個開關(guān)模塊組成，共有η個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m*n個矩陣使能端和η個矩陣數(shù)據(jù)輸出端。為了便于辨識，可以將第一行η控開關(guān)模塊分別命名為Gn，G12……Gln，則第二行η個開關(guān)模塊分別命名為G21,G22……G2n,……，第m行η個開關(guān)模塊分別命名為Gml，Gm2……Gmn。
[0028]再進一步來看，由此構(gòu)成的矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~η分別與Gn，G12……Gln的第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端一一相連；默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~m分別與Gn，G21……Gml的第一開關(guān)數(shù)據(jù)
輸入端相連；矩陣數(shù)據(jù)輸出端I~η分別與Gln, G2n......Gmn的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端
相連；對于I~η-1列中的同行開關(guān)模塊,其第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同行下一列開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端I相連；對于I~m-Ι行中的同列開關(guān)模塊,其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同列下一行開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端2相連；對于第m行中的η個開關(guān)模塊，其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端空接。
[0029]該總線結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸由m*n個矩陣使能端控制。若矩陣數(shù)據(jù)輸入端K (K e (l,m))和矩陣數(shù)據(jù)輸出端L(L e (I,η))相連，則Cia的輸入為第二信號，Cpl(P e (l，m)，P 關(guān) K)和 Cko(Oe (I, η), O ^L)處于第一信號。
[0030]通過上述的文字表述可 以看出，采用本發(fā)明后，提供一種嶄新的開關(guān)模塊，同時提供了基于本開關(guān)模塊的新的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，比現(xiàn)有技術(shù)擁有更小的延時，降低面向級聯(lián)連接的存在的難度，易于推廣實現(xiàn)。同時，有效減少了選擇器電路面積和譯碼器面積，降低了總線負載減少了功耗。
[0031]這些實施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括有開關(guān)模塊，采用m*n個開關(guān)模塊組成總線結(jié)構(gòu)，所述開關(guān)模塊設(shè)有至少三個輸入端口與至少兩個輸出端口，所述的三個輸入端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端，所述的兩個輸出端口分別是第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端，所述總線結(jié)構(gòu)設(shè)有共有η個矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m*n個矩陣使能端和η個矩陣數(shù)據(jù)輸出端，所述m, η為正整數(shù)，m≥I, η≥I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的開關(guān)使能端信號共有兩類信號，分別為第一信號和第二信號；當開關(guān)使能端信號為第一信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端保持一致；當開關(guān)使能端信號為第二信號時，第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端和第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端保持一致，第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端和第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端保持一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu),其特征在于:所述的總線結(jié)構(gòu)設(shè)第一行η個開關(guān)模塊分別命名為Gn，G12……Gln，第二行η個開關(guān)模塊分別命名為G21, G22……G2n，第m行η個開關(guān)模塊分別命名為Gml，Gffl2……Gnm ;矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~η分別與Gn，G12……Gln的第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端一一相連；默認矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~m分別與G11, G21......Gml的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸入端相連；矩陣數(shù)據(jù)輸出端I~η分別與Gln, G2n......Gnm的第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端一一相連；對于I~η-l列中的同行開關(guān)模塊，其第一開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同行下一列開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端I相連；對于I~m-Ι行中的同列開關(guān)模塊,其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端與同列下一行開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端2相連；對于第m行中的η個開關(guān)模塊，其第二開關(guān)數(shù)據(jù)輸出端空接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于級聯(lián)連接的Crossbar總線結(jié)構(gòu),其特征在于:設(shè)m*n個矩陣使能端命名分別為G11,……Gnm，所述下標數(shù)字由矩陣使能端所屬的開關(guān)模塊名字中的下標決定；若矩陣數(shù)據(jù)輸入端K(Ke (l，m))和矩陣數(shù)據(jù)輸出端L(Le (l，n))相連，則Cia的輸入為第二信號，C1JP e (l，m)，P關(guān)K)和Cko(Oe (l,n),0^ L)處于第一信號。
【文檔編號】H04L12/931GK103763165SQ201310607722
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】吳迪, 陳鑫, 張珂 申請人:蘇州愛思索電子科技有限公司