[发明专利]对片上多核系统中的高速接口进行控制的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，特别涉及高速接口的控制方法及系统，可用于片上多核系统接收和发送数据。

背景技术

片上系统一般根据功能可分为三部分，分别是数据处理部分，数据存储部分和数据交换接口部分，数据能否快速可靠的进入片上系统进而得到及时的处理，直接关系到系统的总体性能，例如在常见网络处理器中，多个多线程包处理单元，通常称为PE、通用的主处理器ARM、高速小容量静态随机存取存储器SRAM、大容量动态随机存取存储器DRAM、数据交换接口单元构成。通常考核网络处理器的性能参数主要有主设备的平均等待时间和从设备的平均响应时间、延迟、吞吐量和总线利用率。其中最重要的就是包的吞吐量。为了能够快速的对外部设备的数据进行处理和转发，包处理单元解析发往本设备的数据报文中的包头信息，提取包目的地，服务分类等信息，通过查找转发表确定数据报文的下一跳目的地址，进而修改数据包并发往相应网络端口，实现对数据包的处理。图1提供了一个传统的网络处理器体系结构示意图。该体系结构包含的主设备有多个包处理单元101以及主处理器103，其主要负责异常情况的处理，以及多种共享的从设备资源，包括SRAM单元107、DRAM单元109、初始化模块111和数据交换接口113。这些设备单元全部通过一组系统共享总线105相互连接，通常情况下网络处理器芯片与外部的MAC设备115连接。来自MAC设备的单个数据包一般最大为1518Byte，数据流通过MAC层时，数据包被切割为64Byte大小的微包，第一个微包是数据包中的第一个数据块，接收到这个微包时接口设置SOP标记，在接收到数据包中的最后一个微包时，接口设置EOP标记。如果外部的数据包小于微包的最小长度，则将其填充并将其表示成一个微包，这时接口既设置SOP标记，又设置EOP标记。数据微包可在SOP和EOP标识下进行重组，网络数据处理单元会分配一个新的缓存给标记有SOP的数据微包，SOP数据会放置在缓存的起始位置。对于没有标志SOP的数据包会被直接置于上一个微包之后，只有在完整的数据包接收后，才能知道它的长度。

在外接多个慢速MAC时，传统的方法是采用端口的轮询机制，在接收数据时通常是按照以下的步骤进行的：

第一步：即高速包处理引擎线程在发出数据接收指令或数据发送指令前，首先需要通过数据交换接口获取MAC设备的端口状态，即哪些端口已准备好发送数据，哪些端口已准备好接收数据，对于准备好发送数据的端口，包处理单元才会发出接收请求。

第二步：接收控制器根据包处理单元的接受请求把相应端口的数据放进接收缓存里进行下一步的处理，这个过程中由于每个线程负责的端口都不同，一个线程负责一个端口数据的接收，它们也是按照一定的顺序进行工作的，所以接收进来的包的顺序也没有被打乱。

第三步：包处理单元将数据包的头部信息更新后写入DRAM存储器以及通过查找表确定数据包将要发送的端口。

第四步：把数据包和控制信息写入待发送的发送缓存单元，发送控制器在轮询到所要发送的端口已经准备好接收数据时，处理好的数据包能够正确的发送出去。

以网络处理器挂接7个1端口MAC设备为例，一个就绪轮询周期包含12条指令，其中用两条指令从7个MAC分别收集接收和发送就绪标志，其他为空指令。此时轮询时间仅占总时间的一小部分，大部分的时间都用在数据转发上，这种轮询方式在外接多个慢MAC时效率是非常高的。但是随着外接MAC数量的减少，轮询方式在数据转发效率上会逐减，特别是外接两个单端口千兆MAC，一个用于接收，另一个用于发送，这时两条指令从两个MAC分别收集接收和发送就绪标志，其它为空指令，一个轮询周期需要36个总线周期，在100MHz的频率下轮询时间为360ns，转发两个64字节的数据需要320ns。轮询时间占总时间的约53％，时间都用在轮询就绪标志上去了，效率非常低，并且最高数据吞吐率仅为1.5Gbps，无法满足用户日益增长的对网络处理器用于高速环境的需求。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提出对片上多核系统中的高速接口进行控制的方法及系统，可以满足用户日益增长的对网络处理器用于高速环境的需求。