CN112003876A - 一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置，所述方法包括报文在入口芯片上经过处理后产生传输信息，对传输信息进行编码组成堆叠头部，将堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片，出口芯片从收到的报文中截取出堆叠头部，并对堆叠头部进行解码，根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。本发明实现了对报文的堆叠头部的灵活可编程，可以根据不同场景特性，灵活选择传递所需字段信息组成堆叠头部，极大地弥补了固定编码堆叠头部引起的功能缺陷。

Description

一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种芯片堆叠技术，尤其是涉及一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置。

背景技术

堆叠是指将多台支持堆叠特性的交换机设备组合在一起，交换机之间通过堆叠口和专用堆叠线缆以某种拓扑形式连接在一起，从逻辑上组合成一台交换机。通过交换机堆叠，可以实现网络高可靠性和网络大数据量的转发。

堆叠系统的多台交换机成员之间冗余备份，支持跨设备的链路聚合和冗余备份。通过增加堆叠系统中交换机数目，可以扩展端口数目，带宽和处理能力，同时支持成员交换机的热插拔。

支持堆叠特性的交换芯片必须拥有在芯片间传输设备处理产生的本地信息的能力。以环形拓扑的堆叠系统为例，如图1所示，一个报文从交换机1(Switch1)进去，然后在上面做报文转发查找，转发到交换机3(Switch3)上的一个出口且在交换机3上基于出口做报文编辑。这种编辑动作还取决于交换机1上的一些处理得到的属性信息。所以在交换机(chip)之间传输报文时需要额外增加厂商内部实现的堆叠头部，用来传输源芯片产生的必要信息到目的芯片上做处理动作。

现有堆叠系统下，芯片间传输的堆叠头部采用硬编码的方式实现。结合图2所示，如堆叠头部固定长度40字节，支持30个字段信息。某些字段可以复用成不同的含义，通过类型字段区分。这样的设计方案能满足交换机堆叠系统的传统功能，且设计上相对也比较简单。

但是，上述方案固定了堆叠头部的长度、支持传输的字段数目和内容。基于堆叠口上带宽开销方面来考虑，该方案中也不可能将所有本地芯片的处理信息传导到远端芯片上。所以必然会出现一些特性受到限制，从而使得堆叠系统对比于单个交换机会有功能支持上的下降。

针对上述方案存在的问题，如图3所示，现有的另一种方案是固定一部分的堆叠头部，其他的作为扩展首部。扩展首部是根据报文做了不同的功能而产生的。比如报文只做了两个功能，那么可能只会携带两个扩展头，此时假设基础首部是16字节，每个扩展首部是8个字节，那么最低可能只传16字节就能正确工作了。那么该方案，在不同的转发行为下，总的堆叠首部长度是变化的。这样做，一方面提高了堆叠口带宽的利用率，另一方面可以使得交换芯片更加灵活地支持了更多的功能。

虽然上述第二种方案在第一种方案的基础上大幅度提高了芯片的灵活性和利用率，但是这些扩展首部也是硬编码的，从代价问题考虑，芯片是不可能支持把所有处理信息都以硬编码形式放到这些扩展首部中去的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种实现堆叠头部灵活且可编程的堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，包括：

S100，报文在入口芯片上经过处理后产生传输信息，对所述传输信息进行编码组成堆叠头部，将所述堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片；

S200，所述出口芯片从收到的报文中截取出所述堆叠头部，并对所述堆叠头部进行解码，根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

优选地，所述入口芯片和出口芯片内均配置有编码信息存储部和解码信息存储部，S100中，所述编码过程包括：

S101，入口芯片将所述传输信息通过编程选到其编码信息存储部中；

S102，入口芯片根据报文的转发特性类型映射出编码组别，所述编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选N bit到解码信息存储部的配置，其中，M，N均为8的整数倍，且M＞N＞0；

S103，入口芯片根据所述编码组别的配置选择N bit的传输信息到解码信息存储部中，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部。

优选地，S200中，所述解码过程包括：

S201，出口芯片将截取出的堆叠头部放入其解码信息存储部中；

S202，出口芯片根据转发特性标识识别出报文的转发特性类型，根据所述转发特性类型映射出解码组别，所述解码组别内包括从解码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置，其中，A也为8的整数倍，且N≥A＞0；

S203，出口芯片根据所述解码组别的配置选择A bit的解码信息到编码信息存储部。

优选地，所述入口芯片或出口芯片的编码信息存储部内存储的信息包括前一级芯片经解码后的解码信息及本级芯片对报文处理后的传输信息。

优选地，所述入口芯片或出口芯片的编码信息存储部内用于编码的信息的存储位置与宽度，与其解码信息存储部内对应存储所述信息的存储位置与宽度一一对应。

优选地，S102中，所述入口芯片的编码信息存储部内的信息分为B个字，每个字分为4个半字节的拼接或者2个字节拼接或者1个字，所述编码组别的配置包括：从C个半字节中选D个半字节，和/或，从E个字节中选F个字节，和/或，从B个字中选G个字，其中，B、C、D、E、F、G均为大于等于1的整数，且C≥D、E≥F、B≥G，且16×B＝M，最终选出的信息的位数为N。

优选地，S202中，所述出口芯片的解码信息存储部内的信息分为H个字，每个字分为4个半字节的拼接或者2个字节拼接或者1个字，所述解码组别的配置包括：从D个半字节中选I个半字节，和/或，从F个字节中选J个字节，和/或，从H个字中选K个字，其中，I、J、K均为大于等于1的整数，且D≥I、F≥J、H≥K，且16×H＝N，最终选出的信息的位数≤N。

本发明还揭示了另外一种技术方案：一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的装置，包括堆叠的入口芯片和出口芯片，所述入口芯片和出口芯片内均具有编码单元和解码单元，

入口芯片用于对报文进行处理产生传输信息，入口芯片内的编码单元用于对所述传输信息进行编码组成堆叠头部，入口芯片将所述堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片；

所述出口芯片用于从收到的报文中截取出所述堆叠头部，其内的解码单元用于对所述堆叠头部进行解码，出口芯片用于根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

优选地，所述编码单元的编码过程包括：

将所述传输信息通过编程选到其编码信息存储部中；

根据报文的转发特性类型映射出编码组别，所述编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选N bit到解码信息存储部的配置，其中，M，N均为8的整数倍，且M＞N＞0；

根据所述编码组别的配置选择N bit的传输信息到解码信息存储部中，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部。

优选地，所述解码单元的解码过程包括：

将截取出的堆叠头部放入其解码信息存储部中；

根据转发特性标识识别出报文的转发特性类型，根据所述转发特性类型映射出解码组别，所述解码组别内包括从解码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置，其中，A也为8的整数倍，且N≥A＞0；

根据所述解码组别的配置选择A bit的解码信息到编码信息存储部。

本发明的有益效果是：本发明实现了对报文的堆叠头部的灵活可编程，可以根据不同场景特性，灵活选择传递所需字段信息组成堆叠头部，极大地弥补了固定编码堆叠头部引起的功能缺陷。

附图说明

图1是现有堆叠系统的结构示意图；

图2是现有第一种技术方案的原理示意图；

图3是现有第二种技术方案的原理示意图；

图4是本发明方法流程示意图；

图5是本发明编码过程的流程示意图；

图6是本发明解码过程的流程示意图；

图7是本发明实施例编码过程的原理示意图；

图8是本发明实施例解码过程的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法及装置，通过设计可相互映射的编码器和解码器，对堆叠芯片间传送芯片处理信息的堆叠头部进行灵活编码、解码，以实现可编程。从而可以根据不同场景特性，灵活选择传递所需字段信息组成堆叠头部，极大地弥补了固定编码堆叠头部引起的功能缺陷。

如图4所示，本发明所揭示的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，包括以下步骤：

S100，报文在入口芯片上经过处理后产生传输信息，对传输信息进行编码组成堆叠头部，将堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片。

具体地，堆叠系统中具有多个堆叠芯片，每个堆叠芯片既可以是入口芯片也可以是出口芯片，相堆叠的两个芯片中其中一个定义为入口芯片，则与之相连的位于其下游的芯片则对应定义为出口芯片，入口芯片和出口芯片内均配置有编码信息存储部和解码信息存储部。本实施例中，将堆叠系统中的所有的编码信息存储部统称为XPI，即为本发明设计的其中一种类型的总线(BUS1)，所有的解码信息存储部统称为XCF，即为本发明设计的另一种类型的BUS2。其中，XPI贯穿芯片中报文经过的整个流水线。流水线中的各个功能块可以配置从XPI中取一些字段做查找，映射等操作，同时各个功能块可以对XPI里的字段做计算，更新，清除等操作。举例，如可以将前级流表出的动作更新到XPI里往后传到下一级流表，从更新后的XPI中取出某些字段用于流表查找组关键字(key)，同时流表查找后出的动作可更新到XPI里，继续往后面流水线传递。流水线中各个功能块跟XPI间的交互不在本发明中阐述。

报文在入口芯片上做查找等处理，处理后得到一些出口芯片上需要用到的传输信息(如动作信息)，对这些传输信息进行编码，结合图5和图7所示，编码过程具体包括以下步骤：

S101，入口芯片将传输信息通过编程选到其编码信息存储部中。

具体地，本实施例中，编码信息存储部的数据结构宽度设为M bit，可以分为B个字(word，16bit)，其中，16×B＝M，且B为大于等于1的整数。如编码信息存储部的数据结构宽度设为128bit，即可以分为8个word，记为word0～word7，每个word为16bit。每个字分为4个半字节(即4bit)的拼接或者2个字节(8bit)拼接或者1个字(16bit)，如word0和word1均分为4个4bit拼接，记为nibble0～nibble3，word2和word3均分为2个8bit，记为byte0、byte1，word4～word7可以直接是1个字。这样，本实施例可以至少提供出4种宽度(即4bit、8bit、16bit、32bit)的字段被选到编码信息存储部中的能力，其中最多支持32个4bit字段，16个8bit字段，8个16bit字段，4个32bit字段的选择，32bit是两个word的拼接。

S102，入口芯片根据报文的转发特性类型映射出编码组别，编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选N bit到解码信息存储部的配置，其中，M，N均为8的整数倍，且M＞N＞0。

具体地，转发特性类型有多种，如路由转发类型，入口芯片根据报文的转发特性类型映射出相应的编码组别(profile)，编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选Nbit到解码信息存储部的配置。其中，解码信息存储部的数据结构为N bit，可以分为H个字，16×H＝N，每个字分为4个半字节(即4bit)的拼接或者2个字节(8bit)拼接或者1个字(16bit)。如解码信息存储部的数据结构宽度设为64bit，即从128bit的编码信息存储部中最多选出64bit到解码信息存储部中。解码信息存储部可以分为4个word，记为word0～word3，每个word为16bit。每个字分为4个半字节(即4bit)的拼接或者2个字节(8bit)拼接或者1个字(16bit)，如word0分为4个4bit拼接，记为nibble0～nibble3，word1分为2个8bit，记为byte0、byte1，word2、word3可以直接是1个字。这样，本实施例可以至少提供出4种宽度(即4bit、8bit、16bit、32bit)的字段被选到解码信息存储部中的能力，其中最多支持16个4bit字段，8个8bit字段，4个16bit字段，2个32bit字段的选择。

所述编码组别的配置包括：从C个半字节中选D个半字节，和/或，从E个字节中选F个字节，和/或，从B个字中选G个字，其中，C、D、E、F、G均为大于等于1的整数，且C≥D、E≥F、B≥G，最终选出的信息的位数为N。如本实施例中，编码组别中配置：对于4bit字段，配置从8个4bit中选4个4bit放置到解码信息存储部中；对于8bit字段，配置从4个8bit中选2个8bit放置到解码信息存储部中；对于16bit字段，配置从8个16bit中选出4个16bit放置到解码信息存储部中；对于32bit字段，配置从4个32bit中选出2个32bit放置到解码信息存储部中。

S103，入口芯片根据编码组别的配置选择N bit的传输信息到解码信息存储部中，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部。

具体地，S102中，放置到解码信息存储部内的传输信息会组成堆叠头部，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部，供下游的出口芯片解码使用。该堆叠头部插入到报文的最前面，从入口芯片的堆叠口发送出去，送入到下游的出口芯片上。

S200，出口芯片从收到的报文中截取出堆叠头部，并对堆叠头部进行解码，根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

具体地，报文到了出口芯片上，出口芯片从其堆叠口收到该报文，首先截取出报文最前面的堆叠头部放到其内的解码信息存储部中，之后将需要从解码信息存储部中取出的有效信息映射到其内的编码信息存储部中，这个解码过程与上述编码过程相反。

结合图6和图8所示，解码过程具体包括以下步骤：

S201，出口芯片将截取出的堆叠头部放入其解码信息存储部中。

具体地，每个芯片内的解码信息存储部的数据结构相同，即出口芯片中解码信息存储部的数据结构也为N个bit，则将堆叠头部中的N个bit对应放入到出口芯片的解码信息存储部中。

S202，出口芯片根据转发特性标识识别出报文的转发特性类型，根据所述转发特性类型映射出解码组别，所述解码组别内包括从解码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置，其中，A也为8的整数倍，且N≥A＞0。

具体地，出口芯片根据报文的转发特性类型映射出相应的解码组别(profile)，解码组别内包括从编码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置。其中，每个芯片内的编码信息存储部的数据结构也相同，即出口芯片中编码信息存储部的数据结构也为M个bit，则将堆叠头部中的N个bit根据解码组别选出A bit，对应放入到出口芯片的编码信息存储部中。

所述解码组别的配置包括：从D个半字节中选I个半字节，和/或，从F个字节中选J个字节，和/或，从H个字中选K个字，其中，I、J、K均为大于等于1的整数，且D≥I、F≥J、H≥K，且16×H＝N，最终选出的信息的位数≤N。

如对于上述64bit数据结构的解码信息存储部，从最大能力分析不同宽度字段，对于4bit字段，配置从4个4bit中选4个4bit放置到编码信息存储部中；对于8bit字段，配置从2个8bit中选2个8bit放置到编码信息存储部中；对于16bit字段，配置从4个16bit中选出4个16bit放置到编码信息存储部中；对于32bit字段，配置从2个32bit中选出2个32bit放置到编码信息存储部中。当然，本发明对解码组别和编码组别的配置不作具体限定，只要保证映射后没有bit重叠即可。如128bit数据结构的XPI，nibble最大有32个，64bits数据结构的XCF中有16个nibble。其他数据结构类似。至于实际以哪种数据结构的形式去配置映射是用户配置的。

S203，出口芯片根据解码组别的配置选择A bit的解码信息到编码信息存储部。

在出口芯片中，各功能块会取出编码信息存储部中的相应的字段用于做报文转发策略或编辑等，处理得到的信息会更新到编码信息存储部中。所以，编码信息存储部内存储的信息会包括前一级芯片经解码后的解码信息及本级芯片对报文处理后的传输信息。

优选地，入口芯片或出口芯片的编码信息存储部内用于编码的信息的存储位置与宽度，与其解码信息存储部内对应存储所述信息的存储位置与宽度一一对应，避免字段冲突和覆盖，这样可实现不同场景下对堆叠头部字段按需可编程的目的。

本发明所揭示的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的装置，包括堆叠的入口芯片和出口芯片，

所述入口芯片和出口芯片内均具有编码单元和解码单元，入口芯片用于对报文进行处理产生传输信息，入口芯片内的编码单元用于对所述传输信息进行编码组成堆叠头部，入口芯片将所述堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片；

所述出口芯片用于从收到的报文中截取出所述堆叠头部，其内的解码单元用于对所述堆叠头部进行解码，出口芯片用于根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

其中，编码单元和解码单元的工作原理可参照上述方法中的描述，这里不做赘述。

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)

1.一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，所述方法包括：

S100，报文在入口芯片上经过处理后产生传输信息，对所述传输信息进行编码组成堆叠头部，将所述堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片；

S200，所述出口芯片从收到的报文中截取出所述堆叠头部，并对所述堆叠头部进行解码，根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

2.根据权利要求1所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，所述入口芯片和出口芯片内均配置有编码信息存储部和解码信息存储部，S100中，所述编码过程包括：

S101，入口芯片将所述传输信息通过编程选到其编码信息存储部中；

S102，入口芯片根据报文的转发特性类型映射出编码组别，所述编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选N bit到解码信息存储部的配置，其中，M，N均为8的整数倍，且M＞N＞0；

S103，入口芯片根据所述编码组别的配置选择N bit的传输信息到解码信息存储部中，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部。

3.根据权利要求2所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，S200中，所述解码过程包括：

S201，出口芯片将截取出的堆叠头部放入其解码信息存储部中；

S202，出口芯片根据转发特性标识识别出报文的转发特性类型，根据所述转发特性类型映射出解码组别，所述解码组别内包括从解码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置，其中，A也为8的整数倍，且N≥A＞0；

S203，出口芯片根据所述解码组别的配置选择A bit的解码信息到编码信息存储部。

4.根据权利要求3所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，所述入口芯片或出口芯片的编码信息存储部内存储的信息包括前一级芯片经解码后的解码信息及本级芯片对报文处理后的传输信息。

5.根据权利要求2所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，所述入口芯片或出口芯片的编码信息存储部内用于编码的信息的存储位置与宽度，与其解码信息存储部内对应存储所述信息的存储位置与宽度一一对应。

6.根据权利要求3所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，S102中，所述入口芯片的编码信息存储部内的信息分为B个字，每个字分为4个半字节的拼接或者2个字节拼接或者1个字，所述编码组别的配置包括：从C个半字节中选D个半字节，和/或，从E个字节中选F个字节，和/或，从B个字中选G个字，其中，B、C、D、E、F、G均为大于等于1的整数，且C≥D、E≥F、B≥G，且16×B＝M，最终选出的信息的位数为N。

7.根据权利要求6所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的方法，其特征在于，S202中，所述出口芯片的解码信息存储部内的信息分为H个字，每个字分为4个半字节的拼接或者2个字节拼接或者1个字，所述解码组别的配置包括：从D个半字节中选I个半字节，和/或，从F个字节中选J个字节，和/或，从H个字中选K个字，其中，I、J、K均为大于等于1的整数，且D≥I、F≥J、H≥K，且16×H＝N，最终选出的信息的位数≤N。

8.一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的装置，其特征在于，所述装置包括堆叠的入口芯片和出口芯片，所述入口芯片和出口芯片内均具有编码单元和解码单元，

入口芯片用于对报文进行处理产生传输信息，入口芯片内的编码单元用于对所述传输信息进行编码组成堆叠头部，入口芯片将所述堆叠头部插入到报文中并将报文传送给下游的出口芯片；

所述出口芯片用于从收到的报文中截取出所述堆叠头部，其内的解码单元用于对所述堆叠头部进行解码，出口芯片用于根据解码得到的解码信息对报文进行对应的处理。

9.根据权利要求8所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的装置，其特征在于，所述编码单元的编码过程包括：

将所述传输信息通过编程选到其编码信息存储部中；

根据报文的转发特性类型映射出编码组别，所述编码组别内包括从编码信息存储部的M bit里选N bit到解码信息存储部的配置，其中，M，N均为8的整数倍，且M＞N＞0；

根据所述编码组别的配置选择N bit的传输信息到解码信息存储部中，同时将用于标识转发特性类型的转发特性标识置于解码信息存储部中组成堆叠头部。

10.根据权利要求9所述的一种实现堆叠芯片间传输信息可编程的装置，其特征在于，所述解码单元的解码过程包括：

将截取出的堆叠头部放入其解码信息存储部中；

根据转发特性标识识别出报文的转发特性类型，根据所述转发特性类型映射出解码组别，所述解码组别内包括从解码信息存储部的N bit中选A bit到编码信息存储部的配置，其中，A也为8的整数倍，且N≥A＞0；

根据所述解码组别的配置选择A bit的解码信息到编码信息存储部。

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