本发明专利技术提供一种针对共享存储方式的AFDX交换机，提高了交换机内部数据存储转发的速率，减小了数据帧通过交换机的时间，保证了AFDX交换机的服务质量的基于Crossbar架构的AFDX交换机数据总线结构及数据交换方法。本发明专利技术在不改变其调度算法的情况下，采用Crossbar架构，配合对原有整体存储器的分离并与总线主机模块的一一对应，实现每一个总线主机模块可以访问到任意的总线从机模块，即每个主机模块均可以与每个交换机端口构成数据通路；总线从机模块与每个端口的接收、发送缓存相连，其操作均由总线主机模块发起，完成对缓存的读或写；存储器模块的数量越多，存储转发速率会越高，实现多个端口数据的并行传输。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及AFDX交换机数据总线和交换机内部数据存储转发的方法，具体为。
技术介绍
目前AFDX交换机广泛使用共享存储的交换方式来实现其数据帧的交换功能，数据总线是连接交换机端口和共享存储器的重要部分。目前基于共享存储的AFDX交换机中都只有一个共享存储器，数据总线实现了共享存储器和各个端口的连接，各个端口的数据帧均在这唯一的存储器中进行存储或转发。—种基于Wishbone总线的AFDX交换机数据总线结构(王斌文.航空全双工以太网交换机若干关键技术研究与实现.西安:西安电子科技大学，2008.)米用一主多从的方式，主机控制相应的共享存储器，从机控制各个端口的输入输出缓存，实现了多个端口与共享存储器的连接通路。这种方案的主要缺陷是:在任一时刻只允许最多有一对主设备和从设备通过总线进行通信，即同一时刻只能有一个端口的数据进行存储或转发，从而限制了交换机内部数据存储转发的速率。一种采用双端口共享存储器的AFDX交换机(中国专利CN201410268433)，通过提高数据总线的位宽，采用双端口存储器实现读写操作，提高了数据存储转发的速率。这种方案的主要缺陷是:数据总线位宽太大(512位)，数据总线控制信号太多，易造成后续布局布线的困难，同是也会影响系统整体可靠性。一种具有时空分离特性的AFDX网络交换机(中国专利CN201310037668)提出对交换机的每一个输出端口配一块内存和一个子调度器，将每个输出端口的数据帧由对应于该输出端口的子调度器进行调度，然后存放于对应于该输出端口的内存中，最后从该输出端口发送出去。这种方案的主要缺陷是:硬件消耗较大，对于N个端口的交换机需要N块内存和2N个DMA ;对传统调度算法进行了改动，因此数据总线结构较为复杂。在现有的技术中，基于共享存储的设计方案结构方便，硬件成本低且硬件利用率高，所以其技术发展十分成熟。基于共享存储方式的AFDX交换机中，在不改变调度算法的情况下，通过改进数据总线结构来提高交换机数据存储转发速率的方案，考虑到成本和工程实用性，还是有一定缺陷，且可实施性较差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种针对共享存储方式的AFDX交换机，提高了交换机内部数据存储转发的速率，减小了数据帧通过交换机的时间，保证了 AFDX交换机的服务质量的。本专利技术是通过以下技术方案来实现:本专利技术基于Crossbar架构的AFDX交换机数据总线结构，包括与交换机端口数量相等的总线从机模块，一个总线互连模块，数量相等的总线主机模块，存储器控制模块和存储器模块，以及一个调度选择模块；总线主机模块的数量不多于总线从机模块的数量；每个总线主机模块通过总线互连模块采用Crossbar架构与每个总线从机模块互连；每个总线主机模块分别通过存储器控制模块连接对应的存储器模块；每个总线主机模块均通过调度选择模块连接交换机调度结果FIFO。优选的，调度选择模块包括依次连接在交换机调度结果FIFO上的地址判别模块和指令发送模块；地址判别模块用于从交换机调度结果FIFO中提取调度结果，得到要进行交换的端口和存储器模块；指令发送模块用于将得到的调度结果发送给对应端口的总线主机模块3。优选的，交换机端口数为16个，总线主机模块的数量为4个；存储器模块内的存储空间分为若干个页，每页容量为2KBytes。本专利技术基于Crossbar架构的AFDX交换机数据总线结构的数据交换方法，采用本专利技术所述的数据总线结构，包括如下步骤，步骤一，调度选择模块根据交换机调度结果FIFO中的信息，读取AFDX交换机产生的调度结果，判断出要进行交换的端口和存储器模块，并将包含存储器地址信号的调度结果发送给对应该存储器模块的总线主机模块；步骤二，完成发送后调度选择模块判断下一个调度结果；若当前要进行交换的端口号和存储器模块与前一次的调度结果均不相同，且相应的主机模块空闲，则直接将当前调度结果发送给相应的总线主机模块，然后重复步骤二；否则，等待相应的总线主机模块空闲，再对调度结果进行发送处理；步骤三，收到调度结果的总线主机模块通过存储器控制模块完成对存储器模块的控制访问，完成数据的存储或转发；在完成一次操作后会给调度选择模块一个反馈信号，标志其状态为空闲。优选的，除第一个总线主机模块外，剩余总线主机模块通过存储器控制模块完成对存储器模块的控制访问时，按如下公式转换接收到的存储器地址信息，存储器模块的新地址=存储器模块的原始地址_*存储器模块的最大地址；其中，m为存储器模块对应总线主机模块的编号，存储器模块的原始地址为调度结果FIFO中的存储起始地址。优选的，交换机调度结果FIFO中包括读操作信号、写操作信号、端口号、缓存号、帧长以及存储起始地址信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术在不改变其调度算法的情况下，采用Crossbar架构，配合对原有整体存储器的分离并与总线主机模块的一一对应，实现每一个总线主机模块可以访问到任意的总线从机模块，即每个主机模块均可以与每个交换机端口构成数据通路；总线从机模块与每个端口的接收、发送缓存相连，其操作均由总线主机模块发起，完成对缓存的读或写；存储器模块的数量越多，存储转发速率会越高，且在最理想的情况下，最大加速比S = M，从而能够显著提高了 AFDX交换机内部数据存储转发的速率；能够应用于基于共享存储的AFDX交换机内部，实现交换机端口和共享存储器的多条数据通路，从而实现多个端口数据的并行传输。进一步的，由于本专利技术中调度选择模块对调度结果进行了分析，通过主动选择机制，使得在采用的Crossbar架构实现交换时，不再需要仲裁模块，只需实现主从机之间的通路即可，极大的降低了硬件消耗，节省了成本。进一步的，通过在对应总线主机模块中实现对相应地址的转换，从而不影响原有系统的算法结构，并且提高了数据读取和转存速度，结构简单，操作方便。【附图说明】图1为本专利技术实例中所述的数据总线结构的结构框图。图2为本专利技术所述的Crossbar架构的交换结构逻辑框图。图中:I为总线从机模块，2为总线互连模块，3为总线主机模块，4为存储器控制模块，5为存储器模块，6为调度选择模块，6A为地址判别模块，6B为指令发送模块。【具体实施方式】下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术基于Crossbar架构的AFDX交换机数据总线结构，在不改变其调度算法的情况下，考虑到硬件成本和设计复杂度，基于Crossbar和分块存储技术对数据总线结构进行了改进。如图1所示，包括以下模块个总线主机模块(Bus Master)，N个总线从机模块(Bus Slave，其数量与交换机端口数相等)，一个总线互连模块(Bus Interconnect1n)，M个存储器控制模块(Memory Controller), M个存储器模块(Memory)以及一个调度选择模块(Scheduler)。其中，总线从机模块I数量为N，与交换机端口数相同，与总线互连模块和端口发送、接收缓存相连。总线互连模块2数量为1，内部采用Crossbar交换结构连接各个总线从机模块I和总线主机模块3。总线主机模块3数量为M，与存储器控制模，4、总线互连模块2和调度选择模块6相连。存储器控本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于Crossbar架构的AFDX交换机数据总线结构，其特征在于，包括与交换机端口数量相等的总线从机模块(1)，一个总线互连模块(2)，数量相等的总线主机模块(3)，存储器控制模块(4)和存储器模块(5)，以及一个调度选择模块(6)；总线主机模块(3)的数量不多于总线从机模块(1)的数量；每个总线主机模块(3)通过总线互连模块(2)采用Crossbar架构与每个总线从机模块(1)互连；每个总线主机模块(3)分别通过存储器控制模块(4)连接对应的存储器模块(5)；每个总线主机模块(3)均通过调度选择模块(6)连接交换机调度结果FIFO。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李龙飞，王瑞晓，张栩培，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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