[发明专利]内部使用网络交换的计算机系统和方法

说明书

为了帮助感兴趣的读者理解本文说明的发明，请参阅以下有关的出版物，将其全文引用作为参考：

美国专利5,008,878，授权日期为1991年4月16日，题目为“用于电路和包交换通信的高速模块化交换装置”；

美国专利5,724,348，授权日期为1998年3月3日，题目为“用于数据交换的有效硬件/软件接口”；

序列号为09/330,968，申请日期为1999年6月11日，题目为“用于数据通信的高速并行/串行链路”的美国专利申请；

序列号为09/384,689，申请日期为1999年8月27日，题目为“VLSI网络处理器和方法”的美国专利申请；

序列号为09/384,691，申请日期为1999年8月27日，题目为“网络处理器处理集合体和方法”的美国专利申请；

序列号为09/384,692，申请日期为1999年8月27日，题目为“网络交换、组件以及运行方法”的美国专利申请；以及

序列号为09/384,744，申请日期为1999年8月27日，题目为“网络处理器、存储器构成以及方法”的美国专利申请。

通常引用1948年开发的EDVAC计算机系统作为计算机时代的开始。从那时开始，计算机系统已经发展为非常复杂的设备，并且可以在许多不同环境中发现计算机系统。计算机系统通常包括硬件(如半导体、电路板等)和软件(如计算机程序)的组合。随着半导体加工技术和计算机体系结构方面的进展使计算机硬件的性能越来越高，更复杂的计算机软件也已出现，以利用更高性能的硬件，其结果是当前的计算机系统比几年前存在的计算机系统功能更强大。

技术方面的其他变革也深深地影响着我们使用计算机的方式。例如，计算机的广泛普及促使允许计算机与其他计算机进行通信的计算机网络的发展。随着个人计算机(PC)的引入，计算对许多人已非常容易。人们开发了用于个人计算机的网络，以允许各个用户相互通信。这样，公司内的许多人就能够利用在单一计算机系统上运行的应用软件，同时通过网络进行通信。

以下说明以此类通信网络中使用的网络数据通信、交换机和路由器知识为先决条件。具体而言，以下说明以熟悉网络体系结构的OSI模型为先决条件，其中该模型将网络操作划分为层。基于OSI模型的典型体系结构从第1层(有时也标识为“L1”)延伸到第7层，其中第1层为物理通道或物理介质，通过第1层将信号向上传送到第2层、第3层、第4层、直至第7层，而第7层为在连接到网络的计算机系统上运行的应用程序。在此文档中，提及L1、L2等时，意指网络体系结构的对应层。本公开也以对此类网络通信中称为包或帧的位串的基本理解为先决条件。

正如个人计算机系统用户熟知的那样，人们一直寻找的增强计算机系统性能的方式之一就是，增加用作中央处理器(即CPU)的微处理器的运行速度或基本时钟频率。当CPU的运行速度已经显著增加时，数据流速率已经超过了此系统中的主存储器的访问速度能力。同时，CPU访问的内存量也呈爆炸性增长。此类存储器通常以易失或非易失的形式出现，并且近来两种类型的可用存储空间也已经大大增加。这加重了计算机系统中的一个主要困难，即在该CPU上运行的应用软件使用的“虚拟存储器地址”、和用于访问适当存储器组件或控制器的“物理存储器地址”、以及此类设备(易失、非易失或二者)的地址空间内的特定存储单元的映射。正如此处提到的那样，存储器组件和控制器为支持CPU的功能性的外围设备。