[发明专利]一种数据分组交换系统和方法

权利要求书

1.一种数据分组交换方法，其特征在于，包括：

步骤1、构建由多个子交换模块构成的交换系统，该交换系统的子交换模块按照行列规则排布，且每行子交换模块均设有输入分发模块，该交换系统中每一列的子交换模块两两相连；

步骤2、待交换的数据分组通过输入分发模块进入该交换系统，根据该数据分组携带的目的地址，将该数据分组分发到输入分发模块所在行的子交换模块并将其作为初始交换模块，该初始交换模块将该数据分组存储到单独的一个队列中等待端口仲裁授权；

步骤3、该数据分组被授权后，根据该目的地址将该数据分组分发给该交换系统中某一行的子交换模块并将其作为目的子交换模块，该目的子交换模块将该数据分组存储到另一个单独的队列，等待输出端口仲裁之后输出该数据分组；

该子交换模块包括：输入缓存队列In_Q、输入队列仲裁模块In_Arb、子交换系统Sub_Xbr、子端口仲裁模块P_Arb、输出队列缓存Out_Q、输出队列仲裁模块Out_Arb、行多播分组控制模块Row_Ctrl和列多播分组控制模块Col_Ctrl；

每个该子交换模块对应一个输入端口，数据分组从输入端口进入该子交换模块后，该行多播分组控制模块根据该数据分组的分组类型，将该数据分组缓存到对应输入缓存队列，每个子交换模块共有多个输入缓存队列，每个输入缓存队列按照先入先出的方式存放数据分组；每个输入缓存队列的头部分组竞争输入队列仲裁模块的授权，其中多播分组的竞争优先级高于单播分组，输入队列仲裁模块、子端口仲裁模块和列多播分组控制模块会根据每个参与竞争的头部分组的目的端口是否空闲来授权，综合所有仲裁结果授权给对应的输入缓存队列的头部分组，授权后的数据分组根据其数据分组类型存入该输出队列缓存，每个输出队列缓存按照先入先出的方式存放数据分组；每个输出队列缓存的头部分组竞争输出队列仲裁模块的授权，输出队列缓存的头部分组被授权后输出，到达输出端口，完成传输；

该行多播分组控制模块和列多播分组控制模块，用于对多播分组的分发和授权控制，当多播分组进入子交换模块后，行多播分组控制模块根据多播分组携带的地址位图，将多播分组同时分发到对应的同行的子交换模块中，同时行多播分组控制模块会从地址位图截取相应部分组成新的位图信息，位图信息会随着该多播分组进入子交换模块；该多播分组进入子交换模块后，需要子端口仲裁模块、输出队列仲裁模块和列多播分组控制模块的授权才能进入子交换系统向目的子交换模块传输，其中列多播分组控制模块根据该位图信息来判断目的子交换模块对应的端口是否空闲，从而决定该多播分组的授权结果。

2.如权利要求1所述的数据分组交换方法，其特征在于，仲裁具体流程包括：

步骤S1，该输入队列仲裁模块按照优先级从高到低的顺序，依次检查所有输入缓存队列是否存在队列头部数据分组，若有，则执行步骤S2；否则继续下一轮检查；

步骤S2，该输入队列仲裁模块提取头部分组的row_route_map交给子端口仲裁模块，执行步骤S3；

步骤S3，子端口仲裁模块比对row_route_map与子交换系统中各个输出端口状态，如果row_route_map中每一位有效的行号且与之对应的子交换系统的输出端口处于空闲状态，则仲裁成功，执行步骤S4；否则仲裁失败，执行步骤S1；

步骤S4，子端口仲裁模块将row_route_map交给列多播分组控制模块仲裁，执行步骤S5；

步骤S5，列多播分组控制模块比对row_route_map与对应行的目的子交换模块的对应输出队列缓存状态，如果row_route_map中每一位有效行号且与之对应的输出队列缓存状态空闲，则仲裁成功，执行步骤S6；否则执行步骤S1；

步骤S6，队列头部分组得到仲裁授权后，从输入缓存队列中输出到子交换系统，执行步骤S7；

步骤S7，子交换系统按照数据分组的row_route_map中对应的有效行号直接分发到对应输出端口，执行步骤S8；

步骤S8，数据分组通过子交换系统转发到达目的子交换模块，并存入对应输出队列缓存，执行步骤S9；

步骤S9，输出队列仲裁模块按照优先级从高到低的顺序，依次检查每个输出队列缓存是否存在队列头部数据分组，直到检测到第一个头部数据分组，则执行步骤S10；否则继续下一轮检查；

步骤S10，队列头部数据分组得到输出队列仲裁模块仲裁授权，将队列头部数据分组传输到输出总线，完成传输。