CN102497287A - 一种以太网交换芯片中实现节能统计的方法及系统 - Google Patents

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贾复山
杨崇朋
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Abstract

本发明揭示了一种以太网交换芯片中实现节能统计的方法及系统，通过一个内嵌SRAM，使用calendar控制器及calendar寄存器组来控制并刷新选中寄存器端口在SRAM中的统计值，该统计值包括选中寄存器端口的触发次数及触发时间值，并且当SRAM中的统计值超过一定的阈值时，SRAM将上报CPU上报读取统计值，这种方法能精确地对节能以太网的节能信息进行统计，既可以节省芯片的面积，降低成本和功耗，又能灵活支持交换机的不同物理端口形态。

Description

一种以太网交换芯片中实现节能统计的方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机网络技术，尤其涉及在以太网交换机芯片中实现节能以太网(Energy Efficient Ethernet)节能统计的方法及系统。
背景技术
随着以太网交换芯片容量的不断增长以及应用场景的复杂化，其单芯片的MAC(Media Access Control，介质访问控制)端口数量也大幅增加，同时由此衍生出芯片功耗的增加。IEEE802.3az标准中便制定了EnergyEfficient Ethernet协议。此协议根据统计芯片中的MAC接受和发送端的负载程度，从而决定是否关闭负载低的端口，从而达到节能的效果。因此为了有效的显示MAC端口的节能效果，一个精确和高效的负载统计功能模块是前提。
Energy Efficient Ethernet的发送和接收端需要统计的元素有两个，即Event(触发次数)和Duration(持续时间)，其中Event是统计端口关闭发生的次数，而Duration是每次端口关闭发生时所维持的时间。统计的原理如图1所示，图中SleepEn代表端口关闭的使能，TX_EEE_LPI_EVENT_CNT代表Event计数器，而TX_EEE_LPI_DURATION_CNT代表Duration计数器。其中duration是通过单位时间计数一次，单位时间和计数器的值就是端口关闭发生时所维持的时间。这里的单位时间可以配置，推荐值是10微秒。
传统的做法是端口的发送和接收端的每个方向需要一个Event计数器，一个Duration计数器，以及一个统计duration单位时间的计数器。为了防止计数器的翻转而导致的不准确，这里的计数器的位宽需要足够宽。而当前高性能交换机芯片的MAC端口数量通常都大于50个，因此一块芯片需要至少需要2*50*3个高位宽计数器。在ASIC实现芯片中的，计数器所占用的芯片面积是比较大的，同时由此带来的功耗也比较高，反而部分抵消了Energy Efficient Ethernet的节能效果。
发明内容
本发明目的在于提出一种以太网交换芯片中实现以太网节能的统计方法及系统，通过一个较小的内嵌SRAM来记录统计结果，使用calendar(循环遍历表)来灵活控制并刷新统计值，并且当SRAM的统计结果值到一定阈值时上报CPU来记录SRAM的结果，从而省去了大量的计数器，减小了芯片面积和功耗。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种以太网交换芯片中实现节能统计的方法，包括：
a.在SRAM中放置节能以太网的统计信息；
b.在Calendar配置寄存器组里写入端口编号；
c.在发生端口关闭时，由Calendar控制器控制在Calendar配置寄存器组中选择出一个寄存器，并对选中的寄存器的相应端口进行统计；
d.将统计结果写回SRAM中，且当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放入CPU内存中。
跟进一步地，所述SRAM中放置的统计信息包括计数值，触发次数，以及统计间隔累计时间值。
在对所述选中的寄存器的端口进行统计时，首先将从SRAM中将选中端口的前次统计信息读出来。
对寄存器端口的统计包括对触发次数和持续时间的统计；当对持续时间统计时，则要统计间隔时间值达到持续时间单位时才将计数值加1写回到SRAM中。
对持续时间的统计是通过设置统计间隔步长寄存器完成的。
对寄存器端口的统计是通过统计逻辑处理模块对统计值的逻辑处理完成的。
当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放到缓存里，通知和以太网交换芯片对接的CPU将这个值取走放在CPU内存中，并将SRAM中的该地址值清零。
本发明还提出一种在以太网交换芯片中实现节能统计的系统，所述系统包括Calendar控制器，Calendar配置寄存器组及SRAM，其中：
所述Calendar控制器控制在Calendar配置寄存器组中选择出一个寄存器，并对选中的寄存器的相应端口进行统计；
所述Calendar配置寄存器组用于写入端口编号；
所述SRAM用于放置节能以太网的统计信息，且当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放入CPU内存中。
更进一步地，所述系统还包括统计值处理逻辑模块，所述统计值处理逻辑模块对所述选中的寄存器的相应端口的统计值进行逻辑处理，所述统计值包括触发次数和持续时间的。
所述系统还包括统计间隔步长寄存器，该统计间隔步长寄存器实现对选中寄存器端口的持续时间的统计。
与现有技术相比，本发明通过一个较小的内嵌SRAM，使用calendar来控制并刷新统计值，并且采用CPU上报读取统计值的方法，能精确地对Energy Efficient Ethernet进行统计。这种方法既可以节省芯片的面积，降低成本和功耗，并且能灵活支持交换机不同物理端口形态。
附图说明
图1是现有的芯片发送端节能统计的时序示意图；
图2是本发明实现节能统计的模块示意图；
图3是本发明实现节能统计的时序示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的在以太网芯片中实现节能统计的方法和系统，其核心是用SRAM和calendar(循环遍历表)来取代计数器进行统计计数。SRAM里存放的统计信息包括计数值，Event状态，以及统计间隔累计时间值。
如图2所示，Calendar用配置寄存器组来实现，该寄存器组由Calendar控制器控制，每个寄存器里写的是端口的编号，寄存器可以根据端口的数量和使用情况灵活配置，而且不会限制于交换机的物理端口形态。同时可以通过配置Calendar来实现不同端口有不同统计值精度。
在芯片工作时如果发生某个端口关闭，则会从Calendar配置寄存器组里选择一个，且对选中寄存器相应的端口进行统计。进行统计的时候，首先从SRAM里将选中端口的前次统计信息读出来。对选中寄存器相应端口的统计包括对Event(触发次数)和Duration(持续时间)的统计，其中Event是统计端口关闭发生的次数，而Duration是每次端口关闭发生时所维持的时间。
对Event和Duration统计的实现原理也不同，如果是Event的统计，只要对比读出来前次记录状态为0，就可以将计数值加1写回到SRAM。
而Duration统计的时候，根据图1所示需要满足统计间隔累计时间值达到Duration单位时间才进行加1。而统计间隔累计时间值是多次Calendar选中同一个端口的间隔累加值。由于这个间隔在芯片工作频率和Calendar配置寄存器组固定后，两次Calendar选中同一个端口时间隔值也是固定的，因此这里只需要一个统计间隔步长寄存器来配置。每次从SRAM读出来的Duration和统计间隔累计时间值做完处理后，需要再重新写回SRAM。如此反复操作，就可以实现Event和Duration的统计。
图2是实现统计的模块示意图，包括Calendar控制器，Calendar配置寄存器组，SRAM，以及统计值处理逻辑模块和统计间隔步长寄存器，以及当SRAM中的统计值达到一定阈值的时候，将这个统计值对应的地址通过CPU上报逻辑上报至CPU的模块，其中统计值处理逻辑模块就是实现对统计间隔累计时间值和Event与Duration统计值的处理。
图3是本发明进行统计操作的时序示意图，包括calander选择，统计值处理以及SRAM的读写操作，具体为：clk为时钟信号，SleepEn0和SleepEn3分别为Calendar寄存器组中的选中端口0和端口3的关闭使能信号，Calendar为Calendar寄存器组中的端口号，SramRd为读取SRAM，SramRdAddr为读取SRAM的地址，SramWr为将统计结果写回SRAM，SramWrAddr是统计结果写入SRAM的地址，而SramWrData为写入SRAM的统计结果更新值。
由于对SRAM进行读和改写的操作，因此会有同时读写操作的情况，因此这里需要双口SRAM。并且通过配置Calendar配置寄存器组来避免读写同一地址的冲突，这也是Calendar的另一个作用。
为了防止SRAM芯片中统计值翻转，同时不增加SRAM的面积和功耗，这里没有使用更多位宽的SRAM，而是通过当SRAM中的统计值达到一定阈值的时候，将这个统计值对应的地址放到缓存里，通知和芯片对接的CPU将这个值取走放在CPU的内存中，同时将芯片SRAM中此地址的值清0。因此芯片的SRAM位宽就可以不用太大，达到CPU内存的代价换取芯片的面积和功耗的减少的目的。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种以太网交换芯片中实现节能统计的方法，其特征在于包括：
a.在SRAM中放置节能以太网的统计信息；
b.在Calendar配置寄存器组里写入端口编号；
c.在发生端口关闭时，由Calendar控制器控制在Calendar配置寄存器组中选择出一个寄存器，并对选中的寄存器的相应端口进行统计；
d.将统计结果写回SRAM中，且当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放入CPU内存中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SRAM中放置的统计信息包括持续时间统计计数值，触发次数，以及统计间隔累计时间值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在对所述选中的寄存器的端口进行统计时，首先将从SRAM中将选中端口的前次统计信息读出来。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对寄存器端口的统计包括对触发次数和持续时间的统计；当对持续时间统计时，则要统计间隔时间值达到持续时间单位时才将计数值加1写回到SRAM中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：对持续时间的统计是通过设置统计间隔步长寄存器完成的。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于：对寄存器端口的统计是通过统计逻辑处理模块对统计值的逻辑处理完成的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放到缓存里，通知和以太网交换芯片对接的CPU将这个值取走放在CPU内存中，并将SRAM中的该地址值清零。
8.一种如权利要求1所述的以太网交换芯片中实现节能统计方法的系统，其特征在于：所述系统包括Calendar控制器，Calendar配置寄存器组及SRAM，其中：
所述Calendar控制器控制在Calendar配置寄存器组中选择出一个寄存器，并对选中的寄存器的相应端口进行统计；
所述Calendar配置寄存器组用于写入端口编号；
所述SRAM用于放置节能以太网的统计信息，且当SRAM中的统计值达到一定阈值时，将这个统计值对应的地址放入CPU内存中。
9.一种如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述系统还包括统计值处理逻辑模块，所述统计值处理逻辑模块对所述选中的寄存器的相应端口的统计值进行逻辑处理，所述统计值包括触发次数和持续时间的。
10.一种如权利要求8所述的系统，其特征在于：所述系统还包括统计间隔步长寄存器，该统计间隔步长寄存器实现对选中寄存器端口的持续时间的统计。
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