交換網系統(tǒng)和數據交換方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術，尤其涉及一種交換網系統(tǒng)和數據交換方法。
【背景技術】
[0002] 交換網（Switch Fabric，簡稱：SF)將輸入端口的數據交換到對應輸出端口，一 種典型的交換網結構就是交叉開關（Crossbar)結構，交叉開關可分為無緩沖的交叉開關 (Bufferless Crossbar)和有緩沖的交叉開關（Buffered Crossbar) 〇
[0003] 無緩沖的交叉開關和有緩沖的交叉開關均是通過用N個NXl的多路復用器 (multiplexer，簡稱：MUX)來實現NXN的交叉開關，區(qū)別在于，無緩沖的交叉開關無緩沖 區(qū)，根據一個NXN的仲裁器（Arbiter)的控制來選擇將輸入端口的數據發(fā)往相應的輸出端 口；有緩沖的交叉開關有N 2個緩沖（buffer)，根據N個NXl的仲裁器的控制來選擇將輸入 端口的數據發(fā)往相應的輸出端口。
[0004] 但是，無緩沖的交叉開關中NXN的仲裁器的算法復雜，而有緩沖的交叉開關需要 N2個獨立的緩沖區(qū)，會增大交叉開關的面積，當N值較大時，兩種交叉開關實現難度高，導致 性能降低。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供一種交換網系統(tǒng)和數據交換方法，以降低了算法的復雜度，減 少交叉開關的面積，當輸入端口、輸出端口較多時，可以降低SF系統(tǒng)的實現難度，提高性 能。
[0006] 第一方面，本發(fā)明實施例提供一種交換網系統(tǒng)，包括：
[0007] M個第一交叉開關單元⑶和N個第二⑶，每個第一⑶包括：L個第一輸入端口、 第一仲裁器、第一交叉開關以及N個第一輸出端口，每個第二⑶包括:M個第二輸入端口、 第二仲裁器、第二交叉開關以及一個第二輸出端口，所述M個第一⑶的MXN個第一輸出端 口分別與所述N個第二⑶的NXM個第二輸入端口相耦合，其中，每個第一⑶的N個第一 輸出端口分別與所述N個第二⑶中各個第二⑶的一個第二輸入端口相耦合，且一一對應， N = MXL，且M、N、L均為正整數；
[0008] 所述每個第一⑶中的任一第一輸入端口，用于接收并緩存數據，以及根據接收到 的所述數據生成第一調度請求，所述數據攜帶有目的端口，所述目的端口為所述N個第二 ⑶中的任一第二⑶的第二輸出端口，所述第一調度請求用于請求通過所述N個第一輸出端 口向所述目的端口發(fā)送所述數據；所述第一仲裁器，用于對所述第一調度請求進行調度仲 裁，以確定與所述目的端口匹配的第一目標輸出端口，并生成第一調度授權，所述第一目標 輸出端口為所述每個第一 CU的N個第一輸出端口中與所述任一第二CU相耦合的一個第一 輸出端口，所述第一調度授權用于指示所述任一第一輸入端口向所述第一目標輸出端口發(fā) 送所述數據；所述任一第一輸入端口，還用于根據所述第一調度授權，將所述數據調度給所 述第一交叉開關；所述第一交叉開關，用于在所述第一仲裁器的配置下，將所述數據交換至 所述第一目標輸出端口；
[0009] 所述任一第二⑶中的第二目標輸入端口，用于接收和緩存所述數據，并生成第二 調度請求，所述第二目標輸入端口為所述任一第二CU中與所述第一目標輸出端口相耦合 的一個第二輸入端口，所述第二調度請求用于請求使用所述任一第二⑶的第二輸出端口； 所述第二仲裁器，用于對所述第二調度請求進行仲裁，以生成第二調度授權，所述第二調度 授權用于指示所述第二目標輸入端口向所述任一第二CU的第二輸出端口發(fā)送所述數據； 所述第二目標輸入端口，還用于根據所述第二調度授權，將所述數據調度給所述第二交叉 開關；所述第二交叉開關，用于在所述第二仲裁器的配置下，將所述數據交換至所述任一第 二CU的第二輸出端口。
[0010] 結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述第一仲裁器用于根 據預設的映射關系對所述第一調度請求進行調度仲裁，以從所述每個第一 CU的N個第一輸 出端口中確定與所述目的端口匹配的所述第一目標輸出端口，所述預設的映射關系包括所 述每個第一 CU的N個第一輸出端口與所述N個第二CU的N個第二輸出端口的一一對應關 系。
[0011] 結合第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第一方面的第二種可能的 實現方式中，所述第二仲裁器用于根據預設的調度算法對所述第二調度請求進行仲裁，以 生成所述第二調度授權，所述預設的調度算法包括：輪詢RR調度、最老信元優(yōu)先OCF調度、 最長隊列優(yōu)先LQF調度、最久端口優(yōu)先LPF調度或者加權調度。
[0012] 結合第一方面、第一方面的第一種至第二種中任一種可能的實現方式，在第一方 面的第三種可能的實現方式中，所述每個第一 CU還包括：L個第一緩存，所述L個第一緩存 分別與所述每個第一⑶的L個第一輸入端口耦合，且一一對應；所述L個第一緩存用于分 別緩存所述每個第一 CU中的L個第一輸入端口接收的數據。
[0013] 結合第一方面、第一方面的第一種至第三種中任一種可能的實現方式，在第一方 面的第四種可能的實現方式中，所述每個第二CU還包括:M個第二緩存，所述M個第二緩存 分別與所述每個第二CU的M個第二輸入端口耦合，且一一對應；所述第二緩存用于緩存所 述第二輸入端口接收的數據。
[0014] 結合第一方面、第一方面的第一種至第四種中任一種可能的實現方式，在第一方 面的第五種可能的實現方式中，所述第一交叉開關包括：N個第一復用器，所述第一復用器 包括L個第一入端口和一個第一出端口，所述L個第一入端口分別與所述L個第一輸入端 口相耦合，且一一耦合，所述一個第一出端口與所述N個第一輸出端口中的一個第二輸出 端口相耦合，所述N個第一復用器用于在所述第一仲裁器的配置下，將所述任一第一輸入 端口與所述第一目標輸出端口之間的通道選通，以將所述數據交換至所述第一目標輸出端 □ 〇
[0015] 結合第一方面、第一方面的第一種至第五種中任一種可能的實現方式，在第一方 面的第六種可能的實現方式中，所述第二交叉開關包括：第二復用器，所述第二復用器包括 M個第二入端口和一個第二出端口，所述M個第二入端口分別與所述M個第二輸入端口中 的一個第二輸入端口相親合，所述一個第二出端口與所述一個第二輸出端口相親合，所述 第二復用器用于在所述第二仲裁器的配置下，將所述第二目標輸入端口與所述任一第二CU 的第二輸出端口之間的通道選通，以將所述數據交換至所述任一第二⑶的第二輸出端口。
[0016] 第二方面，本發(fā)明實施例提供一種數據交換方法，所述方法適用于交換網系統(tǒng)，所 述交換網系統(tǒng)包括:M個第一交叉開關單元⑶和N個第二⑶，每個第一⑶包括：L個第一 輸入端口、第一仲裁器、第一交叉開關以及N個第一輸出端口，每個第二⑶包括：M個第二 輸入端口、第二仲裁器、第二交叉開關以及一個第二輸出端口，所述M個第一⑶的MXN個 第一輸出端口分別與所述N個第二⑶的NXM個第二輸入端口相耦合，其中，每個第一⑶ 的N個第一輸出端口分別與所述N個第二⑶中各個第二⑶的一個第二輸入端口相耦合， 且--對應，N = MXL，且M、N、L均為正整數；
[0017] 所述方法包括：
[0018] 所述每個第一 CU中的任一第一輸入端口接收并緩存數據，根據接收到的所述數 據生成第一調度請求，所述數據攜帶有目的端口，所述目的端口為所述N個第二CU中的任 一第二⑶的第二輸出端口，所述第一調度請求用于請求通過所述N個第一輸出端口向所述 目的端口發(fā)送所述數據；
[0019] 所述第一仲裁器對所述第一調度請求進行調度仲裁，以確定與所述目的端口匹配 的第一目標輸出端口，并生成第一調度授權，所述第一目標輸出端口為所述每個第一 CU的 N個第一輸出端口中與所述任一第二CU相耦合的一個第一輸出端口，所述第一調度授權用 于指示所述任一第一輸入端口向所述第一目標輸出端口發(fā)送所述數據；
[0020] 所述任一第一輸入端口根據所述第一調度授權，將所述數據調度給所述第一交叉 開關；
[0021] 所述第一交叉開關在所述第一仲裁器的配置下，將所述數據交換至所述第一目標 輸出端口；
[0022] 所述任一第二⑶中的第二目標輸入端口接收和緩存所述數