基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法技术方案

一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，用于对交换系统中的多个输入端口进行合理、高效的输出调度，解决现有轮转调度输出技术中效率低和公平性差的缺陷。该方法是将有若干位二进制数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位二进制数值为“1”、其余各位的二进制数值皆为“0”的多位输出申请信号、即独热码；这样，因独热码的多位输出申请信号中只有该一个数位为“1”，使得输出端口只需响应该“1”数位所对应的输入端口，从而在同时发出输出申请信号的多个输入端口中，完成只选择一个输入端口实现公平性轮转输出的调度过程。本发明专利技术是一种既高效、快速、还比较公平的调度服务方法。

【技术实现步骤摘要】
基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法
本专利技术涉及一种用于通信交换系统中基于轮转的调度策略技术，确切地说，涉及一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，属于数字通信的

技术介绍
目前，由于计算机及其互联技术的迅速发展，以太网已经成为了迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络；而以太网的核心部分是交换系统。交换系统是一种完成数据交换的通信系统。随着以太网的迅速发展，用户对网络性能的要求越来越高，交换系统对网络性能的影响也日趋重要，因此对交换系统中的重要技术组成之一的调度方法的改进也是非常必要的。交换系统的结构特征为：任何一个输入端口同时与多个输出端口相连接，而每一个输出端口也同时与多个输入端口相连接，即所谓“多进多出”MIMO。若某个输入端口有数据输入，且该数据需要从某个设定输出端口输出时，则应由该输入端口向该设定输出端口发出申请，若该设定输出端口对该输入端口的申请作出响应，则可以完成该数据的传输过程。显然，在多进多出的场景下，存在多个输入端口同时向同一个输出端口都发出数据传输申请的情况，此时，由于每个输出端口一次只能响应一个输入端口的申请，因此必须对所有发出申请的输入端口进行调度，才能从中选择一个输入端口发出响应。这里，所谓调度是一种“多选一”的选择过程，该调度具备如下特点：首先，调度要具备公平性，即要有理、有据地完成选择，而不是随意选择。其次，调度要有较低的时延，因时延的长短在很大程度上影响了交换系统的性能。最后，调度的实现方法要尽可能的简单，复杂的实现方式会导致交换系统的整体成本过高。调度的实现方法可分为两种：基于软件方式和基于硬件方式。通过上文介绍的调度的基本特点对这两种实现方法进行比较，可以获知：基于软件方式实现的调度方法公平性很高，但时延长，且实现方式复杂；而通过硬件方式实现的调度方法时延短，实现方式简单，且其公平性也能满足大多数交换系统要求。通过硬件方式实现的调度方法主要是采用轮转调度策略，该策略的核心思想是：当前时刻得到输出端口响应的输入端口，在下一时刻将不会被响应；除非只有该输入端口发出申请时。目前，基于轮转调度策略的调度方法有许多种，这些方法大多采用对输入端口逐个询问的方式，即按照设定顺序逐个检测输入端口是否发出申请。若正在检测的输入端口发出申请，则输出端口就立即响应该输入端口发出的申请，然后，继续检测下一个输入端口；若正在检测的输入端口没有发出申请，则直接检测下一个输入端口。这种方式虽然实现了轮转调度策略，但是其公平性很难得到保证。例如，某个输入端口在被检测时并没有发出申请，而当开始检测下一个输入端口时，该输入端口才发出申请。但此时的输出端口是不能响应该输入端口的申请，只能等到下一次检测该输入端口时，此时发出的申请时才能被响应。这无疑大大影响了交换系统的工作效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于通信交换系统中的基于硬件公平性轮转输出的调度方法，本专利技术是基于硬件实现轮转调度策略的调度方法，用于对交换系统中的多个输入端口进行合理、高效的输出调度，解决现有轮转调度输出技术中存在的效率低和公平性差的缺陷，从而提供一种既高效、快速、还比较公平的调度服务方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，其特征在于：将有若干位二进制数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位二进制数值为“1”、其余各位的二进制数值皆为“0”的多位输出申请信号，即独热码；这样，因独热码的多位输出申请信号中只有该一位二进制数值为“1”，使得输出端口只需响应该“1”位数值所对应的输入端口，从而在同时发出输出申请信号的多个输入端口中，完成只选择一个输入端口实现公平性轮转输出的调度过程；所述方法包括下列操作步骤：步骤1，将具有若干位数值为“1”的多位输出申请信号分别依次与初始状态的高优先级掩码和低优先级掩码进行“位与”操作后，得到高优先级信号和低优先级信号；其中，所述高优先级掩码和低优先级掩码是两个不同的变量，且二者互为反码，其位数均与多位输出申请信号相同；步骤2，对所述高优先级信号和低优先级信号分别进行设定编码的操作，得到相应的高优先级编码结果与低优先级编码结果；所述设定编码的方法为：若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值均为“0”时，则编码结果为0；若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值不全为“0”时，则编码结果为该多位信号中数值为“1”的最高位的位序号的二进制数；步骤3：对所述高优先级编码结果与低优先级编码结果进行选择：若高优先级编码结果不为0，则首先选择高优先级编码结果执行步骤4；否则，即高优先级编码结果为0，则选择低优先级编码结果执行步骤4；步骤4：对所述选择的编码结果进行译码而得到译码结果：该译码结果中，除了步骤2的编码结果，即位序号最高位的一位数值为“1”以外，其余各位的数值皆为“0”，且译码结果的位数与多位输出申请信号相同；从而完成将有若干位数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位数值为“1”的多位输出申请信号，即独热码的全部过程。本专利技术基于硬件的交换系统公平性轮转输出调度方法的实质是利用简单的逻辑电路器件，将有若干位数值为“1”的多位申请信号转化为只有一位数值为“1”的多位输出申请信号，又称独热码。独热码是一种只有一位数值为“1”，其余位数值均为“0”的码制。采用本专利技术方法得到的多位输出申请信号(即独热码)中只有一位数值为“1”，这样，输出端口只需响应该数值位所对应的输入端口，从而完成了在多个发出输出申请的输入端口中选择一个输入端口的调度过程。本专利技术方法的创新优点是：与基于编程软件方式实现的输出调度方法相比较，本专利技术仅需要简单逻辑电路器件就能够实现专利技术目的，不仅实现方式简单，省略了大量复杂的编制程序代码劳动，而且逻辑器件工作可靠，便于维护；同时，运行时间也从数量级方面由秒级缩短到微秒级，极大地提高了调度效率；再者，本专利技术采用轮转调度策略，与采用其他调度策略的输出调度方法相比较，调度的公平性能也得到了大幅度提升。因此，本专利技术具有很好的推广应用前景。附图说明图1是本专利技术方法的一种应用场景：四进一出交换系统结构示意图。图2是本专利技术方法的另一种应用场景：四进四出交换系统结构示意图。图3是本专利技术方法操作步骤流程图具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。在介绍本专利技术基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法以前，首先介绍本专利技术方法的应用场景：“多进一出”和“多进多出”的两种交换系统。其中“多进一出”交换系统如图1所示的4进1出系统实例；“多进多出””交换系统如图2所示的4进4出系统实例。本专利技术调度方法中，每个输入端口向输出端口发出的输出申请信号是数字信号：“1”为发出输出申请，“0”为没有发出输出申请。因为每个输出端口连接多个输入端口，故当多个输入端口同时发出输出申请信号时，每个输出端口都会得到多位的输出申请信号：其位数与输入端口的数量相同，且每一位都与一个输入端口相对应。也就是采用多位输出申请信号分别表示交换系统中的每个输入端口的输出申请状态，若多位输出申请信号中各位数值均为“0”时，表示没有输入端口发出输出申请。若多位申请信号中只有一位数值为“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，其特征在于：将有若干位二进制数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位二进制数值为“1”、其余各位的二进制数值皆为“0”的多位输出申请信号、即独热码；这样，因独热码的多位输出申请信号中只有该一个数位为“1”，使得输出端口只需响应该“1”数位所对应的输入端口，从而在同时发出输出申请信号的多个输入端口中，完成只选择一个输入端口实现公平性轮转输出的调度过程；所述方法包括下列操作步骤：步骤1，将具有若干位数值为“1”的多位输出申请信号分别依次与初始状态的高优先级掩码和低优先级掩码进行“位与”操作后，得到高优先级信号和低优先级信号；其中，所述高优先级掩码和低优先级掩码是两个不同的变量，且二者互为反码，其位数均与多位输出申请信号相同；步骤2，对所述高优先级信号和低优先级信号分别进行设定编码的操作，得到相应的高优先级编码结果与低优先级编码结果；所述设定编码的方法为：若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值均为“0”时，则编码结果为0；若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值不全为“0”时，则编码结果为该多位信号中数值为“1”的最高位的位序号的二进制数；步骤3：对所述高优先级编码结果与低优先级编码结果进行选择：若高优先级编码结果不为0，则首先选择高优先级编码结果执行步骤4；否则，即高优先级编码结果为0，则选择低优先级编码结果执行步骤4；步骤4：对所述选择的编码结果进行译码而得到译码结果：该译码结果中，除了步骤2的编码结果、即位序号最高位的一位数值为“1”以外，其余各位的数值皆为“0”，且译码结果的位数与多位输出申请信号相同；从而完成将有若干位数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位数值为“1”的多位输出申请信号、即独热码的全部过程。...

【技术特征摘要】
1.一种基于硬件的交换系统公平性轮转输出的调度方法，其特征在于：将有若干位二进制数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位二进制数值为“1”、其余各位的二进制数值皆为“0”的多位输出申请信号，即独热码；这样，因独热码的多位输出申请信号中只有该一位二进制数值为“1”，使得输出端口只需响应该“1”位数值所对应的输入端口，从而在同时发出输出申请信号的多个输入端口中，完成只选择一个输入端口实现公平性轮转输出的调度过程；所述方法包括下列操作步骤：步骤1，将具有若干位数值为“1”的多位输出申请信号分别依次与初始状态的高优先级掩码和低优先级掩码进行“位与”操作后，得到高优先级信号和低优先级信号；其中，所述高优先级掩码和低优先级掩码是两个不同的变量，且二者互为反码，其位数均与多位输出申请信号相同；步骤2，对所述高优先级信号和低优先级信号分别进行设定编码的操作，得到相应的高优先级编码结果与低优先级编码结果；所述设定编码的方法为：若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值均为“0”时，则编码结果为0；若进行设定编码的高优先级信号或低优先级信号的各位数值不全为“0”时，则编码结果为该多位信号中数值为“1”的最高位的位序号的二进制数；步骤3：对所述高优先级编码结果与低优先级编码结果进行选择：若高优先级编码结果不为0，则首先选择高优先级编码结果执行步骤4；否则，即高优先级编码结果为0，则选择低优先级编码结果执行步骤4；步骤4：对所述选择的编码结果进行译码而得到译码结果：该译码结果中，除了步骤2的编码结果，即位序号最高位的一位数值为“1”以外，其余各位的数值皆为“0”，且译码结果的位数与多位输出申请信号相同；从而完成将有若干位数值为“1”的多位输出申请信号转换为只有一位数值为“1”的多位输出申请信号，即独热码的全部过程。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括下述步骤：步骤5，根据步骤3的选择结果和步骤4的独热码译码结果，分别对高优先级掩码和低优先级掩码两个变量进行更新，以供后续操作。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法中，每个输入端口向输...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东明，胡鹤飞，冉静，刘凯明，刘元安，李宏伟，杨学斌，郭富豪，赵世功，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11