CN100517272C - 可提升暂存管理效益的控制器及其暂存管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种可提升暂存管理效益的控制器及其暂存管理方法，其揭示一种暂存管理方法及相关控制器，该暂存管理方法实施一第一控制模态，以多个位控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；实施一第二控制模态，快取(cache)该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及实施一第三控制模态，以一列表链接的方式控制该存储器的链接区中多个第二未使用位址。本发明的控制器包括；多个位，用来控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；多个快取单元，用来快取该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及一指标器，用来指向该存储器的链接区中一列表链接的头，而该列表链接是链接多个第二未使用位址。

Description

可提升暂存管理效益的控制器及其暂存管理方法

技术领域

本发明是关于一种可提升暂存管理效益的控制器及其暂存管理方法，尤指一种利用暂存控制装置以控制暂存存储器的资料存取方法。

背景技术

控制器与装置连接间的资料存取，多设有一暂存器，作为资料存取时的缓冲与管理，请参阅图1，为一般暂存器与控制器连接结构方块示意图；如图所示，控制器10与暂存存储器30间连接有一暂存控制装置20，暂存存储器30可为一同步动态随机存取存储器(SDRAM)，该暂存控制装置20为控制控制器10与暂存存储器30间的资料存取，以可协助控制器10提升作资料处理时的效率。而一般暂存控制装置20的管理方法，请参阅图2，为利用位屏蔽式(Bit Mask)暂存管理示意图；如图所示，该暂存控制装置20中设有一位屏蔽器202，用来对应地记录暂存存储器30内的区隔段(segment)30.0001至30.2048的使用状态，即位屏蔽器内设有2048个存储器位，其各对应该暂存存储器30内的各区隔段30.0001至30.2048，以位屏蔽方式记录对应的区隔段是否已经被使用；如此，控制器10作资料处理时，便可快速地从该暂存控制装置20中所设位屏蔽器202的位屏蔽状态，即时提供所需的存储器给控制器10作最方便的资料处理，然此种方式所须的存储器位数量很大且成本高，并不符合当前业界所需。

另一种用来管理暂存的方法为使用链接列表方式，请参阅图3；为现有利用链接列表方式(Linked List)暂存管理示意图；一开始初始化时，如图所示，暂存存储器30内各区隔段(segment)30.0001至30.2048各相列表；进一步而言，区隔段30.0001利用其一尾部节点(Tail)指向30.0002，而区隔段30.0002的一尾部节点指向30.0003，如此接续指向区隔段30.2048为止，而区隔段30.2048则指向无效(Null)，代表列表的结束；而暂存控制装置20内设有一指标器204，用来记录头一个未使用的区隔段。一开始时，第一个未使用的区隔段位址为30.0001时，其指标器指向区隔段30.0001，若当该区隔段30.0001存入资料时，该指标器便需要读取区隔段30,0001的尾部节点以改变其内容值而指向为30.0002。之后，若区隔段30.0001的内容使用完毕，则暂存控制装置20应将该用毕的区隔段30.0001加以链接至最前端，即区隔段30.0001的尾部节点必须改变记录而指向原指标器204中所记录的头一个未使用的区隔段，再将指标器204指向区隔段30.0001，方可完成链接。由此可见，虽是单纯的取用存储器中的区隔段，却牵涉到复杂的硬件运作；故选择以此管理方式实施时虽可大量减少位屏蔽器的使用，而降低成本，然其执行效率低且使得同步动态随机存取存储器(SDRAM)的负载(Loading)大很多，亦不符合当前业界的设计需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提升暂存管理效益的控制器及其暂存管理方法。

本发明揭示一种暂存管理方法；实施一第一控制模态，以多个位控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；实施一第二控制模态，快取(cache)该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及实施一第三控制模态，以一列表链接的方式控制该存储器的链接区中多个第二未使用位址。

本发明亦揭示一种控制器，包括；多个位，用来控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；多个快取单元，用来快取该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及一指标器，用来指向该存储器的链接区中一列表链接的头，而该列表链接是链接多个第二未使用位址。

本发明更揭示一种可提升暂存管理效益的交换控制器，包括有；多个连接端口，用来传收多个封包；多个连接端口控制装置，耦接至该多个连接端口；多个队列控制装置，耦接至该多个等连接端口控制装置，用来为该多个连接端口控制装置要求队列；一转送装置，耦接至该多个连接端口控制装置，用来转送该多个封包；一存储器，规划有一位屏蔽区以及一列表链接区；以及一暂存控制装置，耦接至该存储器及该多个连接端口控制装置，且包含多个位以及一指标器，用来向该存储器要求存储器配置，以暂存该多个封包，且该暂存控制装置更包含多个快取位址单元，用来快取该存储器的列表链结区中多个第二未使用位址；其中该多个位用来代表该存储器的位屏蔽区的使用状态，而该指标器用来指向该存储器的列表链接区中一列表链接的头，而该列表链接是链接多个第一未使用位址。

兹为使对本发明的特徵及所达成的功效有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明如后。

附图说明

图1为一般暂存器与控制器连接结构方块示意图；

图2为现有利用位屏蔽式(Bit Mask)暂存管理示意图；

图3为现有利用链接列表方式(Linked List)暂存管理示意图；

图4为本发明一较佳实施例的交换控制器方块示意图；

图5为本发明一较佳实施例的管理暂存控制示意图；

图6为本发明一较佳实施例的实施链接列表方式暂存控制示意图。

具体实施方式

首先，请参阅图4，为本发明的交换控制器方块的一较佳实施例；其包含有多个连接端口控制装置26，为可用来耦接连接端口260，用来传收封包，且该连接端口控制装置26亦耦接至一队列控制装置24(QueueControl)、一暂存控制装置(Buffer Control)22及一转送控制装置(Forwarding Table Control)28，而其中队列控制装置24亦耦接至转送控制装置28。封包经由连接端口260及连接端口控制装置26进出交换控制器，收到的封包由连接端口控制装置26向队列控制装置24要求队列，并向暂存控制装置22要求存储器配置，而暂存至暂存存储器32，转送控制装置28则负责查表(Table look-up)及转送(Forwarding)封包。

图5是显示本发明的管理暂存控制的一较佳实施例；暂存控制装置22整合位屏蔽方式及链接列表方式来有效管理暂存控制，更可设有三个快取位址单元122，进一步增进控制器12处理暂存资料的速率。一开始初始化时，位屏蔽器222包含多个位222.001至222.351，用来记录暂存存储器32的区隔段32.0001至32.0351(或可定义为一位屏蔽区)的使用状态，即以位屏蔽器222的多个位222.001至222.351对应记录暂存存储器32的区隔段32.0001至32.0351的使用状态；快取存储器122内所设的三个快取位址单元储存有对应于该暂存存储器32的区隔段32.0352至32.0354的位址，如此该控制器12可即时对于位屏蔽区之外的存储器部分做资料处理；至于暂存存储器32的区隔段32.0355至32.2048则为列表链接，即区隔段32.0355链接区隔段32.0356，而依序链接直至区隔段32.2048止，且以一指标器224随时指向列表链接的头一个未使用的区隔段位址，其如图6所示，暂存控制装置22控制指标器224随时指向列表链接的头一个未使用的区隔段，如当控制器12需使用区隔段32.0355作资料处理时，其指标器224便指向下一个未使用的区隔段，即区隔段32.0356；如此，以上述三种控制模态来管理暂存控制，可有效提高其运作效率，更可大幅减少硬件成本。

至于存储器32可为一静态随机存取存储器(SDRAM)或为一动态随机存取存储器(DRAM)，依照不同应用需求而定。

请再参考图5，以交换控制器为例，通常暂存存储器32是以区隔段(segment)为单位来分派存储器，而各区隔段的大小可以依照不同应用而定，本发明的一较佳具体实施例，可以规划前述暂存存储器32的区隔段32.0001至32.0351的大小是略大于所有端口同时接收到最大以太网封包长度时所需要的存储空间的两倍，一般而言最大以太网封包(EthernetPacket)为1518位组长，或可定义为超长型态为2048位组长。以提供11端口传输为例，亦即使得区隔段32.0001至32.0351的大小是略大于1518*2*11或2048*2*11位组长，其优点在于当交换控制器连续地接收到最大以太网封包时，不会造成拥塞(congestion)，原因在于当11端口皆收到一个最大以太网路封包进入并要求彼此不同端口的转送时，可以位屏蔽方式要求存储器配置区隔段32.0001至32.0351的一半大小；当所有的端口再收到另一个最大以太网封包进入时，同样可以位屏蔽方式要求存储器配置而暂存至区隔段32.0001至32.0351的另一半区域；且在此时，该第一个最大以太网封包已经完成转送而将原先占据的存储器释放回系统，故下一个最大以太网封包进入时，亦可以位屏蔽方式要求存储器配置。更特定地，交换控制器可以将区隔段32.0001至32.0351分别指定为11个端口的私有缓冲区(private buffer)，配合前述规划，11个端口具有略大于最大以太网封包长度的两倍大小的私有权，此可确保各端口的最低使用权利。

前述架构十分有利于一般网路交换器的乒乓测试(Ping-Pong Test)的表现(performance)，即其可使用暂存存储器的区隔段32.0001至32.0351，使得暂存控制装置22使用位屏蔽方式即时处理连续进入的最大以太网封包，提升整体效能表现。

进一步说明设置三个快取位址单元122的优点，其可任意快取三组区隔段位址，而有效缓和列表链接的负荷；当前述区隔段32.0001至32.0351不够使用时，可以优先至这些快取位址单元取用存储器配置，且当存储器使用完毕时亦优先释回这些快取位址单元的中，例如以堆叠(stack)方式取用及释回，故可有效地缓和列表链接改变链接时的复杂硬件运作。举例而言，当输出入资料速率不同，如输入100M bytes输出为10M bytes时，暂存存储器的区隔段32.0001至32.0351部分将很快耗尽，控制器12便可优先取用这些位快取位址单元122中所暂存的位址来缓和列表链接的负荷，以提升效能。

纵上所述，本发明揭示一种暂存管理方法，包括实施一第一控制模态，以多个位控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；实施一第二控制模态，快取(cache)该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及实施一第三控制模态，以一列表链接的方式控制该存储器的链接区中多个第二未使用位址。本发明亦揭示一种控制器，包括；多个位，用来控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；多个快取单元，用来快取该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及一指标器，用来指向该存储器的链接区中一列表链接的头，而该列表链接是链接多个第二未使用位址。本发明更揭示一种可提升暂存管理效益的交换控制器，包括有：多个连接端口，用来传收多个封包；多个连接端口控制装置，耦接至该多个连接端口；多个队列控制装置，耦接至该多个连接端口控制装置，用来为该多个连接端口控制装置要求队列；一转送装置，耦接至该多个连接端口控制装置，用来转送该多个封包；一存储器，规划有一位屏蔽区以及一列表链接区；以及一暂存控制装置，耦接至该存储器及该多个连接端口控制装置，且包含多个位以及一指标器，用来向该存储器要求存储器配置，以暂存该多个封包；其中该多个位用来代表该存储器的位屏蔽区的使用状态，而该指标器用来指向该存储器的列表链接区中一列表链接的头，而该列表链接是链接多个第一未使用位址。

但以上所述，仅为本发明一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。

Claims (6)

1、一种暂存管理方法，包括有：

实施一第一控制模态，以多个位控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；

实施一第二控制模态，快取该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及

实施一第三控制模态，以一列表链接的方式控制该存储器的链接区中多个第二未使用位址。

2、一种控制器，包括：

多个位，用来控制一存储器的一位屏蔽区的使用状态；

多个快取单元，用来快取该存储器的一链接区中多个第一未使用位址；以及

一指标器，用来指向该存储器的链接区中一列表链接的头，而该列表链接链接多个第二未使用位址。

3、一种可提升暂存管理效益的交换控制器，包括有：

多个连接端口，用来传收多个封包；

多个连接端口控制装置，耦接至该多个连接端口；

多个队列控制装置，耦接至该多个连接端口控制装置，用来为该多个连接端口控制装置要求队列；

一转送装置，耦接至该多个连接端口控制装置，用来转送该多个封包；

一存储器，规划有一位屏蔽区以及一列表链接区；以及

一暂存控制装置，耦接至该存储器及该多个连接端口控制装置，且包含多个位以及一指标器，用来向该存储器要求存储器配置，以暂存该多个封包，且该暂存控制装置更包含多个快取位址单元，用来快取该存储器的列表链结区中多个第二未使用位址；

其中该多个位用来代表该存储器的位屏蔽区的使用状态，而该指标器用来指向该存储器的列表链接区中一列表链接的头，而该列表链接链接多个第一未使用位址。

4、如权利要求3所述的交换控制器，其中该存储器的位屏蔽区的大小至少为最大以太网封包长度乘以该多个连接端口数目的值的两倍。

5、如权利要求3所述的交换控制器，其中该存储器为一静态随机存取存储器。

6、如权利要求3所述的交换控制器，其中该多个位用于记录该位屏蔽区的使用状态，而该指标器用以指向该存储器的列表链接区。

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