CN117118902A - 一种通信芯片及数据交换装置 - Google Patents

Abstract

一种通信芯片及数据交换装置，涉及通信技术领域，用于降低数据交换网络的功耗、成本和体积。该通信芯片包括：交换晶粒和多个网络处理晶粒；多个网络处理晶粒中的任一网络处理晶粒，用于通过外部端口接收来自该通信芯片外部的第一报文，获取第一报文的目的信息，通过内部端口发送包括第一报文和目的信息的第二报文，目的信息用于指示第一报文的目的网络处理晶粒；交换晶粒，用于接收第二报文，并根据该目的信息向多个网络处理晶粒中的第一网络处理晶粒发送第二报文；第一网络处理晶粒，用于接收第二报文，并通过外部端口向外部发送第二报文，或者，通过内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒。

Description

一种通信芯片及数据交换装置

本申请是2022年04月29日递交的申请号为202210474945.1，发明名称为“一种通信芯片及数据交换装置”的发明专利申请的分案申请，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信芯片及数据交换装置。

背景技术

路由器(router)是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，可以读取数据包中的目的地址并决定如何传送的一种网络设备。路由器可以识别不同的网络协议，并对不同网络协议的数据包的目的地址进行转换，再根据相应的路由算法把数据包按最佳路线传送到指定位置。

目前，如图1所示，路由器包括多个网络处理(network processing，NP)芯片(chip)和多个交换(switching，SW)芯片，该多个NP芯片分别设置在多个线卡(line card，LC)上，该多个交换芯片设置在背板(backplane，BP)，该背板上还设置有板级串行(serdes)接口，该多个线卡通过该板级串行接口与该背板上的多个交换芯片连接。其中，该NP芯片可用于接收来自外部网络的数据并将该数据转发给交换芯片，或者接收交换芯片输出的数据并将该数据转发给外部网络。该交换芯片用于接收NP芯片转发的数据，并进行数据交换后将该数据发送给相应的NP芯片。

但是，通过板级串行接口连接上述多个线卡与背板上的多个交换芯片的方式，会造成功耗大、成本高、以及路由器的体积大的问题。

发明内容

本申请提供一种通信芯片及数据交换装置，用于降低数据交换网络的功耗、成本和体积。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供一种通信芯片，该通信芯片包括：交换晶粒和多个网络处理晶粒，该多个网络处理晶粒包括中的任一网络处理晶粒包括外部端口、与其他网络处理晶粒或该交换晶粒相连的内部端口；该多个网络处理晶粒中的任一网络处理晶粒，用于：通过该外部端口接收来自该通信芯片外部的第一报文，获取第一报文的目的信息，通过该内部端口发送第二报文，第二报文包括第一报文和该目的信息，该目的信息用于指示第一报文的目的网络处理晶粒；该交换晶粒，用于接收来自该网络处理晶粒的第二报文，并根据该目的信息向该多个网络处理晶粒中的第一网络处理晶粒发送第二报文；第一网络处理晶粒，用于：接收来自该交换晶粒的第二报文，并通过该外部端口向外部发送第二报文，或者，通过该内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒。

上述技术方案中，该通信芯片包括交换晶粒和多个网络处理晶粒，该交换晶粒和该多个网络处理晶粒在该通信芯片内可实现连接，且该多个网络处理晶粒可用于接收外部的报文或者向外部发送报文，该交换晶粒可用于实现报文的交换，从而在该通信芯片内部即可实现数据交换，与现有技术中通过多个网络处理芯片和多个交换芯片组成的数据交换网络相比，能够大大降低功耗和体积，同时减小采用该通信芯片的设备的散热成本和部署空间，以满足当前对于绿色低碳和可持续发展的需求。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该交换晶粒还用于：在接收到第二报文之后，向第一网络处理晶粒发送路径指示信息，该路径指示信息用于指示第二报文的发送路径；第一网络处理晶粒还用于：接收该路径指示信息，并根据该路径指示信息通过该外部端口向外部发送第二报文，或者，根据该路径指示信息通过该内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒。上述可能的实现方式中，该交换晶粒通过控制第二报文的发送路径，以控制第一网络处理晶粒将该报文转发给目的网络处理晶粒。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一网络处理晶粒包括第一选择开关，第一选择开关包括连接端、第一选择端和第二选择端，第一选择开关的连接端与该交换晶粒相连，第一选择开关的第一选择端与该外部端口相连，第一选择开关的第二选择端与该内部端口相连；第一网络处理晶粒还用于：在根据该路径指示信息通过该外部端口向外部发送该报文时，导通第一选择开关的连接端与第一选择开关的第一选择端；或者，第一网络处理晶粒还用于：在根据该路径指示信息通过该内部端口将该报文转发给其他网络处理晶粒时，导通第一选择开关的连接端与第一选择开关的第二选择端。上述可能的实现方式中，该交换晶粒通过控制第一网络处理晶粒中第一选择开关的不同选择端，以控制第一选择开关将该报文转发给该目的网络处理晶粒。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第一选择开关包括至少两个第二选择端，该至少两个第二选择端分别与第一网络处理晶粒的至少两个内部端口相连，该至少两个内部端口分别与该多个网络处理晶粒中的至少两个相连；第一网络处理晶粒还用于：在根据该路径指示信息通过该内部端口将该报文转发给其他网络处理晶粒时，导通第一选择开关的连接端与该路径指示信息指示的发送路径对应的第二选择端。上述可能的实现方式中，该交换晶粒通过控制第一网络处理晶粒中第一选择开关的不同选择端，以选择通过不同的传输路径将该报文转发给该目的网络处理晶粒。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该目的网络处理晶粒与该交换晶粒不相连、且该多个网络处理晶粒中存在至少两个第一网络处理晶粒均与该交换晶粒和该目的网络处理晶粒相连；该交换晶粒还用于：在发送第二报文时，向该至少两个第一网络处理晶粒中的一个发送第二报文。上述可能的实现方式中，当该目的网络处理晶粒与该交换晶粒不直连，该交换晶粒能够选择用于转发第二报文的第一网络处理晶粒，从而能够避免因为某些传输路径拥塞而导致报文的传输时延较长的问题。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该多个网络处理晶粒中存在至少一个第二网络处理晶粒与该交换晶粒不相连；第二网络处理晶粒具体用于：在通过该外部端口接收第一报文后并通过该内部端口发送第二报文时，通过该内部端口向第三网络处理晶粒发送第二报文，第三网络处理晶粒与该交换晶粒相连；第三网络处理晶粒用于：接收第二报文，并向该交换晶粒转发第二报文。上述可能的实现方式中，当第二网络处理晶粒与该交换晶粒不直连，第二网络处理晶粒通过第三网络处理晶粒与该交换晶粒连接时，第二网络处理晶粒通过第三网络处理晶粒向该交换晶粒转发第二报文，从而与现有技术相比，无需在背板上设置相应的走线，能够缩短传输路径，从而减小传输该报文和该目的信息的时延和功耗。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该多个网络处理晶粒中存在至少两个第三网络处理晶粒；第二网络处理晶粒具体用于：在通过该内部端口向第三网络处理晶粒发送第二报文时，向该至少两个第三网络处理晶粒中的一个发送第二报文。上述可能的实现方式中，当第二网络处理晶粒与该交换晶粒不直连，第二网络处理晶粒通过至少两个第三网络处理晶粒与该交换晶粒耦合时，第二网络处理晶粒能够选择用于转发第二报文的第三网络处理晶粒，从而能够避免因为某些传输路径拥塞而导致报文的传输时延较长的问题。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第二网络处理晶粒还包括第二选择开关，第二选择开关包括连接端和至少两个选择端，第二选择开关的连接端与该外部端口相连，第二选择开关的该至少两个选择端分别与该至少两个第三网络处理晶粒相连；第二网络处理晶粒，还具体用于：导通第二选择开关的连接端与该至少两个选择端中的一个选择端，以从该至少两个第三网络处理晶粒中选择一个发送第二报文。上述可能的实现方式中，第二网络处理晶粒在进行第二报文转发时，可以通过选通第一选择开关的不同选择端，以选择不同的第三网络处理晶粒向该交换晶粒转发该报文。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第二网络处理晶粒还用于：在该目的网络处理晶粒为第二网络处理晶粒时，通过该外部端口发送第一报文。上述可能的实现方式中，第二网络处理晶粒在通过外部端口接收到第一报文时，若第二网络处理晶粒为第一报文的目的网络处理晶粒，则通过该外部端口发送第一报文，从而能够减小第一报文的传输时延。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该交换晶粒和该多个网络处理晶粒位于同一晶元中。上述可能的实现方式，能够提高该交换晶粒和该多个网络处理晶粒集成度，从而进一步减小该通信芯片的体积和功耗。

在第一方面的一种可能的实现方式中，该通信芯片还包括：至少一个存储晶粒，该多个网络处理晶粒中的任意一个网络处理晶粒与该至少一个存储晶粒中的一个或者多个存储晶粒耦合。上述可能的实现方式中，一个网络处理晶粒与一个或者多个存储晶粒耦合，从而在数据交换过程中，该存储晶粒可用于缓存相应的交换报文，从而在一定程度上能够提高该通信芯片的数据交换能力。

第二方面，提供一种数据交换装置，该数据交换装置包括背板、以及设置在该背板上的至少一个通信芯片，该通信芯片为上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的通信芯片。

在第二方面的一种可能的实现方式中，该数据交换装置包括交换盒子或交换框。

在第二方面的一种可能的实现方式中，当该数据交换装置包括交换框时，该交换框包括与该至少一个通信芯片对应的至少一个线卡，该至少一个通信芯片分别通过该至少一个线卡设置在该背板上。

第三方面，提供一种交换设备，该交换设备包括上述第二方面或第二方面的任一种可能的实现方式所提供的数据交换装置。

可以理解地，上述提供的任一种数据交换装置和交换设备，其所能达到的有益效果可对应参考上文所提供的通信芯片中的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术提供的一种路由器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种数据交换网络的应用示意图；

图3为本申请实施例提供的一种数据交换网络的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种通信芯片的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种通信芯片的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种通信芯片的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种通信芯片的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种通信芯片的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种数据交换的示意图；

图10为本申请实施例提供的又一种数据交换的示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种通信芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a、b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。另外，在本申请的实施例中，“第一”、“第二”等字样并不对数量和次序进行限定。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供的技术方案可以应用于多种不同的数据交换网络中，该数据交换网络也可以称为数据交换系统，可用于实现同一数据网络中不同设备间的数据交换，也可用于实现不同数据网络的数据交换。其中，该数据交换网络可以为交换机、路由器、或者由多个交换机或路由器组成的交换网络。示例性的，如图2所示，该不同数据网络可以包括局域网和因特网，该局域网和该因特网可以通过路由器进行数据交换，该局域网中可以包括手机、平板电脑和个人计算机等终端设备，该因特网中可以包括一个或者多个服务器。下面对该数据交换网络的结构进行举例说明。

图3为本申请实施例提供的一种m×n(m和n均为大于1的整数)的数据交换网络的结构示意图。该数据交换网络包括m个源节点(source，S)和n个目的节点(destination，D)，以及位于该m个源节点S与该n个目的节点之间的至少一个交换节点(switch，SW)。图3中将该m个源节点S表示为S1至Sm，将该n个目的节点D表示为D1至Dn，以该至少一个交换节点SW包括多个交换节点且表示为SW1至SWi为例进行说明。

在该数据交换网络中，该m个源节点S和该n个目的节点D中的每个节点均可以包括一个或者多个端口。对于源节点S来说，该一个或者多个端口为输入端口(input port)，该输入端口可用于从该交换系统的外部接收数据包或信元，并发送至该至少一个交换节点SW。该至少一个交换节点SW可用于根据接收到的数据包或信元的目的信息(比如，目的IP地址、目的端口或者目的节点等信息)进行交换，并将交换后的数据包或信元发送给对应的目的节点D。对于目的节点D来说，该一个或者多个端口为输出端口(output port)，该输出端口可用于向该交换系统的外部发送已完成交换的数据包或信元。

可选的，该数据交换网络可用于实现可变长数据包(variable-length packet)的交换，也可以用于实现定长的信元(cell)的交换。进一步的，上述源节点S在接收到数据包时，可以保持原来的可变长数据包的格式进行发送，也可以将数据包切分成信元(cell)后发送；若源节点S是按照将数据包切分成信元的形式发送的，则目的节点D可以在接收到所有信元之后，再重组成完整的数据包。

需要说明的是，上述图3中以源节点S和目的节点D是两个独立的节点为例进行说明，在实际应用中，该源节点S和目的节点D也可以为同一节点，同时具有输入端口和输出端口，上述图3并不对本申请实施例构成限制。

在本申请实施例中，上述源节点S、目的节点D和交换节点SW可以是晶粒(die)，比如，源节点S和目的节点D可以是网络处理(network processing，NP)晶粒(也可以称为NP晶粒)，交换节点SW可以是交换晶粒(也可以称为SW晶粒)。因此，上述数据交换网络可以是一个包括多个NP晶粒和一个或者多个SW晶粒的通信芯片(chip)，或者是由多个这样的通信芯片合并封装在一起得到的芯片组。下面对该通信芯片的结构进行详细介绍说明。

图4为本申请实施例提供的一种通信芯片的结构示意图，该通信芯片包括SW晶粒10和多个NP晶粒20，该多个NP晶粒20中的任意一个NP晶粒可以直接或者间接与该SW晶粒10连接。可选的，每个NP晶粒包括内部端口和外部端口，该外部端口用于接收来自外部的报文、或者向外部发送报文，该内部端口用于与其它NP晶粒、和/或与SW晶粒相连。

其中，上述晶粒也可以称为裸晶或裸片，从而SW晶粒也可以称为SW裸晶或SW裸片，NP晶粒也可以称为NP裸晶或NP裸片。可选的，该SW晶粒10和该多个NP晶粒20可以是从晶元(wafer)切割下来的多个独立的晶粒，也可以是位于同一晶元上的多个未切割的晶粒。

另外，对于该多个NP晶粒20中的每个NP晶粒，当该NP晶粒用于接收来自外部的报文时，该NP晶粒可以称为源NP晶粒，当该NP晶粒为某一报文的目的NP晶粒时，该NP晶粒可以称为目的NP晶粒。其中，同一报文的源NP晶粒和目的NP晶粒可以为同一NP晶粒，也可以为不同的NP晶粒。

该多个NP晶粒中的任一NP晶粒(也可以称为第二NP晶粒，下文中将第二NP晶粒表示为NP晶粒21)用于：通过外部端口接收来自通信芯片外部的第一报文，获取第一报文的目的信息，并通过内部端口发送第二报文，第二报文包括第一报文和该目的信息，该目的信息用于指示第一报文的目的网络处理晶粒。示例性的，该NP晶粒21包括外部端口(也可以称为输入端口)，可用于通过该外部端口接收来自该通信芯片外部的报文，并解析该报文的目的地址或目的端口，以根据该目的地址或目的端口确定该目的信息，该目的信息可以为目的地址或目的端口所对应的目的NP晶粒的标识。

该SW晶粒10用于：接收来自NP晶粒的第二报文，并根据该目的信息向该多个网络处理晶粒20中的第一NP晶粒22发送第二报文。其中，该SW晶粒10可以包括多个交换端口，该多个交换端口可以分别与不同的NP晶粒连接，该SW晶粒10可以将一个交换端口接收到的报文交换至另一交换端口输出，以将报文从一个NP晶粒交换至另一个NP晶粒。示例性的，该SW晶粒10包括与NP晶粒21连接的第一交换端口、以及与第一NP晶粒22连接的第二交换端口，该SW晶粒10通过第一交换端口接收第二报文，并根据该目的信息确定该第二报文需要交换至第二交换端口，从而将该第二报文交换至第二交换端口并输出，以将该第二报文发送给第一NP晶粒22。

第一NP晶粒22用于：接收来自SW晶粒10的第二报文，并通过外部端口向外部发送第二报文，或者，通过内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒。示例性的，第一NP晶粒22包括外部端口(也可以称为输出端口)，第一NP晶粒22在接收到第二报文时，若第一报文的目的NP晶粒为第一NP晶粒22，第一NP晶粒22通过该外部端口向外部发送第二报文，以将交换后的第二报文发送出去；若第一报文的目的NP晶粒不是第一NP晶粒22，第一NP晶粒22通过内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒。

可选的，上述NP晶粒21与该SW晶粒10可以直连，也可以不直连。当该NP晶粒21与该SW晶粒10直连时，该NP晶粒21可以直接向该SW晶粒10发送第二报文。当该NP晶粒21与该SW晶粒10不直连时，该NP晶粒21可以向与该SW晶粒连接的其它NP晶粒发送第二报文，以通过该其它NP晶粒向该SW晶粒10发送第二报文。其中，该NP晶粒21与该SW晶粒之间的传输路径中可以存在一个或者多个NP晶粒，本申请实施例对此不作具体限制。图4中以该NP晶粒21与该SW晶粒10直连为例进行说明。

类似的，第一NP晶粒22可能是第一报文的目的NP晶粒，也可以不是第一报文的目的NP晶粒，即第一报文的目的NP晶粒与该SW晶粒10可以直连，也可以不直连。当第一NP晶粒22是第一报文的目的NP晶粒，即该目的NP晶粒与该SW晶粒10直连时，该SW晶粒10可以直接向该目的NP晶粒发送第二报文。当第一NP晶粒22不是第一报文的目的NP晶粒，即该目的NP晶粒与该SW晶粒10不直连时，该SW晶粒10可以通过第一NP晶粒22向该目的NP晶粒发送第二报文，第一NP晶粒22与该SW晶粒10连接。其中，该SW晶粒10与该目的NP晶粒之间的传输路径中可以存在一个或者多个NP晶粒，本申请实施例对此不作具体限制。

下面通过图5和图6对该NP晶粒21与该SW晶粒10不直连、以及该目的NP晶粒与该SW晶粒10不直连的情况进行介绍说明。

第一、对于该目的NP晶粒与该SW晶粒10不直连的情况。

在一种可能的实施例中，如图5所示，上述多个NP晶粒20还包括作为目的NP晶粒的NP晶粒23，该NP晶粒23分别与第一NP晶粒22和该SW晶粒10相连。其中，第一NP晶粒22具体用于：接收来自SW晶粒10的第二报文，并通过内部端口向NP晶粒23转发该第二报文。也即是，该SW晶粒10在向该NP晶粒23发送该第二报文时，该SW晶粒10可以向第一NP晶粒22发送该第二报文，第一NP晶粒22在接收到该第二报文后，可以将该第二报文转发给该NP晶粒23。

在另一种可能的实施例中，如图6所示，该多个NP晶粒20中存在至少两个第一NP晶粒22，该NP晶粒23可通过该至少两个第一NP晶粒22中的任意一个第一NP晶粒22与SW晶粒10相连。也即是，该NP晶粒23与该SW晶粒10之间存在多条传输路径。图6中以该至少两个第一NP晶粒22包括两个第一NP晶粒且分别表示为22a和22b为例进行说明。

此时，该SW晶粒10还用于：从该至少两个第一NP晶粒22中选择一个第一NP晶粒22发送第二报文。也即是，该SW晶粒10可用于从该SW晶粒10与该NP晶粒23之间的多条传输路径中选择一条传输路径。相应的，选择的第一NP晶粒22具体用于：接收该SW晶粒10发送的第二报文，并将该第二报文转发给该NP晶粒23。

可选的，该NP晶粒23与该SW晶粒10之间存在多条传输路径时，该SW晶粒10可以按照一定的流量控制策略从该多条传输路径中选择一条传输路径传输该报文。比如，该流量控制策略可以包括一条数据流通过一条传输路径传输，或者一条数据流按照负载均衡的方式通过多条传输路径传输等，本申请实施例对此不作具体限制。

在上述两种可能的实施例中，在第一NP晶粒22可用于通过外部端口向外部发送报文，也可以用于通过内部端口将第二报文发送给其他网络处理晶粒的情况下。为了保证第一NP晶粒22能够正确地传输该第二报文，该SW晶粒10还用于：向第一NP晶粒22发送路径指示信息，该路径指示信息用于指示该第二报文的发送路径。相应的，第一NP晶粒22还用于：接收该路径指示信息，并根据该路径指示信息通过外部端口向外部发送第二报文，或者，根据该路径指示信息通过内部端口将第二报文发送给其他NP晶粒。进一步的，当该SW晶粒10与该目的NP晶粒之间的传输路径中存在多个NP晶粒时，该路径指示信息可用于指示第二报文在该多个NP晶粒中的发送路径，即该多个NP晶粒可根据该路径指示信息对第二报文进行转发，直至将第二报文转发至该目的NP晶粒。

示例性的，如图7所示，第一NP晶粒22a包括第一选择开关221。其中，第一选择开关221包括连接端Q0、第一选择端Q1和第二选择端Q2，第一选择开关221的连接端Q0与该SW晶粒10连接，第一选择开关221的第一选择端Q1和第二选择端Q2分别与第一NP晶粒22a的外部端口和该NP晶粒23连接。图7中以第一NP晶粒22a为例对第一选择开关221的结构进行举例说明。

可选的，第一选择开关221还可以包括至少两个第二选择端Q2，该至少两个第二选择端Q2分别与第一NP晶粒22的至少两个内部端口相连，该至少两个内部端口分别与该多个NP晶粒中20的至少两个相连。此时，第一NP晶粒22还用于：在根据该路径指示信息通过内部端口将第二报文转发给其他NP晶粒时，导通第一选择开关221的连接端与该路径指示信息指示的发送路径对应的第二选择端Q2。

第二、对于该NP晶粒21与该SW晶粒10不直连的情况。

在一种可能的实施例中，如图5所示，上述多个NP晶粒20还包括与SW晶粒10和该NP晶粒21均直连的NP晶粒24(也可以称为第三NP晶粒)，该NP晶粒21通过该NP晶粒24与该SW晶粒10连接。

其中，该NP晶粒24用于：接收来自该NP晶粒21的第二报文，并向该SW晶粒10转发该第二报文。也即是，该NP晶粒21在向该SW晶粒10发送第二报文时，该NP晶粒21可以向该NP晶粒24发送第二报文，该NP晶粒24在接收到该第二报文后，可以将该第二报文转发给该SW晶粒10。

在另一种可能的实施例中，如图6所示，该多个NP晶粒中存在至少两个NP晶粒24，该NP晶粒21通过该至少两个NP晶粒24中的任意一个NP晶粒24与该SW晶粒10连接。也即是，该NP晶粒21与该SW晶粒10之间存在多条传输路径。图6中以该至少两个NP晶粒24包括两个NP晶粒且分别表示为24a和24b为例进行说明。

此时，该NP晶粒21还用于：在发送第二报文时，向该至少两个NP晶粒24中的一个NP晶粒24发送第二报文。也即是，该NP晶粒21可用于从NP晶粒21与该SW晶粒10之间的多条传输路径中选择一条传输路径。相应的，选择的NP晶粒24用于：接收来自NP晶粒21发送的第二报文，并将该第二报文转发给该SW晶粒10。

可选的，该NP晶粒21与该SW晶粒10之间存在多条传输路径时，该NP晶粒21可以按照一定的流量控制策略从该多条传输路径中选择一条传输路径传输该第二报文。比如，该流量控制策略可以包括一条数据流通过一条传输路径传输，或者一条数据流按照负载均衡的方式通过多条传输路径传输等，本申请实施例对此不作具体限制。

下面对该NP晶粒21的具体结构进行举例说明。在一种示例中，如图7所示，当该NP晶粒21分别通过至少两个NP晶粒24(比如，NP晶粒24a和NP晶粒24b)与SW晶粒10连接时，该NP晶粒21可以包括第二选择开关211，第二选择开关211包括连接端P0和至少两个选择端P1至Pi(i为大于1的正整数)，第二选择开关211的连接端P0与该NP晶粒21的外部端口连接，第二选择开关211的至少两个选择端P1至Pi分别与该至少两个NP晶粒24连接。图7中以该至少两个NP晶粒24包括两个NP晶粒且分别表示为24a和24b，该至少两个选择端P1至Pi包括两个选择端且分别表示为P1和P2，NP晶粒24a与选择端P1连接，NP晶粒24b与选择端P2连接为例进行说明。

具体的，该NP晶粒21还用于：控制第二选择开关211的连接端P0与第二选择开关211的至少两个选择端P1至Pi中的一个选择端导通，以实现从该至少两个NP晶粒24中选择一个NP晶粒24发送第二报文。示例性的，结合图7，该NP晶粒21可用于控制第二选择开关211的连接端P0与第二选择开关211的选择端P1导通，以从NP晶粒24a和NP晶粒24b中选择NP晶粒24a发送第二报文，即该NP晶粒21选择通过NP晶粒24a向该SW晶粒10转发该第二报文。

可选的，该NP晶粒21和第一NP晶粒22除了包括选择开关，还可以包括其他功能单元。示例性的，该NP晶粒21和第一NP晶粒22还可以包括媒体接入控制(media accesscontrol)汇聚单元(aggregation)、网络处理器(network processor，NP)和流量管理器(traffic manager，TM)，媒体接入控制汇聚单元可以简称MAG。其中，MAG可用于感知光信号或电信号，将该光信号或电信号转发为数据帧(即报文)，并对该数据帧进行合法性检查。NP的上行处理可以包括报文解析、数据流分析、报文转发、以及将MAC/IP地址映射到TM队列号等；NP的下行处理上可以包括报文封装和出口处理等。TM可用于提供大容量内存、拥塞避免、流量整形、多级流量调度和流量拥塞控制等功能，还用于将TM队列号映射到目的NP晶粒的标识。

类似的，上述NP晶粒23和NP晶粒24中也可以包括媒体接入控制汇聚单元MAG、网络处理器NP和流量管理器TM。进一步的，当上述NP晶粒23和NP晶粒24不仅可用于接收外部的报文或向外部转发报文，而且可用于为其他NP晶粒或者SW晶粒10转发报文时，上述NP晶粒中还可以包括与第一选择开关221或第二选择开关211类似的选择开关，本申请实施例对此不作具体限制。

此外，该多个NP晶粒20除了包括该NP晶粒21至NP晶粒24之外，还可以包括更多数量的其他NP晶粒。上述图7中以该多个NP晶粒20包括8个NP晶粒，每个NP晶粒均包括选择开关、MAG、NP和TM，并以其他NP晶粒还包括NP晶粒25和NP晶粒26为例进行说明。

需要说明的是，上述NP晶粒21至NP晶粒24的相关描述，均是以NP晶粒在数据交换中的不同角度为例进行说明的。在该通信芯片中，该多个NP晶粒10中的任一个NP晶粒均有可能执行上述NP晶粒21至NP晶粒24中任意一个NP晶粒的功能，具体与需要交换的报文和该NP晶粒在该通信芯片中的位置(或称为连接关系)有关。

可选的，当上述NP晶粒包括选择开关、媒体接入控制汇聚单元MAG、网络处理器NP和流量管理器TM等多个不同功能单元时，该NP晶粒也可以被拆分成多个不同的晶粒，每个晶粒用于对应上述一个或者多个功能单元。示例性的，结合图7，如图8所示，每个NP晶粒可以包括两个晶粒，这两个晶粒包括与MAG对应的晶粒，和NP、TM及选择开关对应的晶粒。

本申请实施例中的多个NP晶粒的结构可以相同，也可以不同。其中，当该多个NP晶粒的结构相同时，该多个NP晶粒可以是通过一次流片或者相同的流片过程得到的完全相同的多个NP晶粒，通过配置和旋转该多个NP晶粒即可得到该通信芯片中不同位置上的NP晶粒，这样可以大大降低NP晶粒的开发成本。

为便于理解，下面图9-图10所示的通信芯片为例，对该通信芯片中不同位置上的NP晶粒在多个不同的交换路径中的作用进行举例说明。该不同位置上的NP晶粒可以包括与SW晶粒直连的NP晶粒(简称直连NP晶粒)、以及与SW晶粒不直连的NP晶粒(简称非直连NP晶粒)。图9-图10中以该通信芯片包括SW晶粒(表示为SW)和8个NP晶粒(分别表示为NP1-NP8)，NP2、NP4、NP5和NP7为与SW晶粒直连的NP晶粒，NP1、NP3、NP6和NP8为与SW晶粒不直连的NP晶粒，NP1通过NP2和NP4与SW晶粒连接，NP3通过NP2和NP5与SW晶粒连接，NP6通过NP4和NP7与SW晶粒连接，NP8通过NP5和NP7与SW晶粒连接。

在一种可能的示例中，如图9所示，以与该SW晶粒直连的NP晶粒(NP2、NP4、NP5和NP7)中的NP4为例，对源NP晶粒为直连的NP晶粒时可能的交换路径进行举例说明。若目的NP晶粒为NP4，则报文的交换路径S11为NP4-SW-NP4；若目的NP晶粒为SW晶粒的其他直连NP晶粒，以NP5为目的NP晶粒为例，对应的交换路径S12为NP4-SW-NP5；若目的NP晶粒为SW晶粒的不直连NP晶粒，以NP3为目的NP晶粒为例，对应的交换路径S13为NP4-SW-NP2-NP3，或者交换路径S3为NP4-SW-NP5-NP3。

在另一种可能的示例中，如图10所示，以与该SW晶粒不直连的NP晶粒(NP1、NP3、NP6和NP8)中的NP1、NP6和NP8为例，对源NP晶粒为不直连的NP晶粒时可能的交换路径进行举例说明。源NP晶粒为NP1，若目的NP晶粒为其他非直连NP晶粒，以该其他非直连NP晶粒NP3为例，则交换路径S21为NP1-NP4-SW-NP5-NP3、交换路径S22为NP1-NP4-SW-NP2-NP3、交换路径S23为NP1-NP2-SW-NP2-NP3、交换路径S24为NP1-NP2-SW-NP5-NP3。源NP晶粒为NP6，若目的NP晶粒为直连NP晶粒，以该直连NP晶粒为NP5为例，则交换路径S25为NP6-NP4-SW-NP5、交换路径S26为NP6-NP7-SW-NP5。源NP晶粒为NP8，若目的NP晶粒为NP8，则交换路径S27为NP8-NP5-SW-NP5-NP8、交换路径S28为NP8-NP5-SW-NP7-NP8和NP8-NP7-SW-NP5-NP8、交换路径S29为NP8-NP7-SW-NP7-NP8。

需要说明的是，上述图9-图10中以源NP晶粒和目的NP晶粒为同一NP晶粒时，对应的交换路径需要经过SW晶粒为例进行说明。可选的，当源NP晶粒和目的NP晶粒为同一NP晶粒时，对应的交换路径也可以不经过SW晶粒，从而直接从该NP晶粒输出。示例性的，以源NP晶粒和目的NP晶粒均为NP4为例，NP4可以在接收到报文并确定该报文的目的NP晶粒为NP4时，将该报文通过对应的输出端口输出。

上述图4-图10仅是示例性的，当该通信芯片用于实现更大容量的数据交换时，该通信芯片还可以包括更多数量的NP晶粒和更多数量的SW晶粒，该更多数量的SW晶粒可以看作一个整体用于实现上述SW晶粒10类似的功能。其中，该多个NP晶粒可用于接收外部的报文，或者向外部发送报文；该多个NP晶粒中的一部分NP晶粒还可以用于为另一部分NP晶粒转发报文，以将源NP晶粒接收到的报文转发至该多个SW晶粒；该多个NP晶粒中的一部分NP晶粒还可以用于为该多个SW晶粒转发报文，以将报文转发至目的NP晶粒。该多个SW晶粒中的SW晶粒可用于交换报文，不同的SW晶粒之间还可用于转发报文。

进一步的，该通信芯片还可以包括：至少一个存储晶粒，该多个NP晶粒中的任意一个NP晶粒与该至少一个存储晶粒中的一个或者多个存储晶粒连接。示例性的，结合图10，如图11所示，该至少一个存储晶粒包括8个存储晶粒，该8个NP晶粒NP1-NP8中的每个NP晶粒与一个存储晶粒连接。可选的，该存储晶粒的存储介质类型包括但不限于：动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、静态随机存取存储器(static random accessmemory，SRAM)、铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory，FeRAM)或者磁性随机存储器(magnetic random access memory，MRAM)等。图11中以该存储晶粒的存储介质类型为DRAM为例进行说明。

其中，当该至少一个存储晶粒包括多个存储晶粒时，该多个存储晶粒的存储介质类型可以相同或不同；当一个NP晶粒与多个存储晶粒耦合时，该NP晶粒对应耦合的该多个存储晶粒的存储介质类型可以相同或不同，本申请实施例对此不作具体限制。

本申请实施例中通信芯片包括SW晶粒和多个NP晶粒，该SW晶粒和该多个NP晶粒在该通信芯片内可实现连接，且该多个NP晶粒可用于接收外部的报文或者向外部发送报文，该SW晶粒可用于实现报文的交换，从而在该通信芯片内部即可实现数据交换，与现有技术中通过多个NP芯片和多个交换芯片组成的数据交换网络相比，能够大大降低功耗和体积，同时减小采用该通信芯片的设备的散热成本和部署空间，以满足当前对于绿色低碳和可持续发展的需求。

基于此，本申请实施例还提供一种数据交换装置，该数据交换装置包括背板、以及设置在该背板上的至少一个通信芯片，该通信芯片为上文所提的任意一种通信芯片。可选的，该数据交换装置可以为交换盒子；或者，该数据交换装置可以为交换框。其中，当该数据交换装置为交换盒子时，该数据交换装置可以为单设备形态，不支持扩容，从而在该背板上可以不设置背板接口。当该数据交换装置为交换框时，该数据交换装置可以不是单设备形态，支持扩容，从而在该背板上可以设置相应的背板接口。

在一种示例中，当该数据交换装置为交换框时，该交换框包括与该至少一个通信芯片对应的至少一个线卡，该至少一个通信芯片分别通过该至少一个线卡与该背板上的背板接口连接，以将该至少一个通信芯片设置在该背板上。

基于此，本申请实施例还提供一种交换设备，该交换设备可以为路由器或者交换机，该交换设备包括上文所提供的数据交换装置。

需要说明的是，上述关于通信芯片的详细描述均可对应援引到该数据交换装置和该交换设备中的，本申请实施例在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种数据处理方法，其特征在于，应用于包括交换晶粒和多个非交换晶粒的芯片中，任一非交换晶粒与其它非交换晶粒和/或交换晶粒相连，所述方法包括：

任一非交换晶粒接收来自外部的第一报文，获取所述第一报文的目的信息，并向所述交换晶粒发送第二报文，所述第二报文包括所述第一报文和所述目的信息，所述目的信息用于指示所述第一报文的目的非交换晶粒；

所述交换晶粒接收所述第二报文，并根据所述目的信息向所述多个非交换晶粒中的第一非交换晶粒发送所述第二报文；

所述第一非交换晶粒接收所述第二报文，并向外部发送所述第二报文，或者，通过将所述第二报文发送给其他非交换晶粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述交换晶粒在接收到所述第二报文之后，向所述第一非交换晶粒发送路径指示信息，所述路径指示信息用于指示所述第二报文的发送路径；

所述第一非交换晶粒接收所述路径指示信息，并根据所述路径指示信息向外部发送所述第二报文，或者，根据所述路径指示信息将所述第二报文发送给其他非交换晶粒。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一非交换晶粒包括第一选择开关，所述第一选择开关包括连接端、第一选择端和第二选择端，所述第一选择开关的连接端与所述交换晶粒相连，所述第一选择开关的第一选择端与所述外部相连，所述第一选择开关的第二选择端与所述其它非交换晶粒相连；

所述第一非交换晶粒根据所述路径指示信息向外部发送所述第二报文，包括：所述第一非交换晶粒在根据所述路径指示信息通过所述外部向外部发送所述报文时，导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第一选择端；

所述第一非交换晶粒根据所述路径指示信息将所述第二报文发送给其他非交换晶粒，包括：所述第一非交换晶粒在根据所述路径指示信息将所述报文转发给其他非交换晶粒时，导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第二选择端。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一选择开关包括至少两个所述第二选择端，所述至少两个所述第二选择端分别与不同的非交换晶粒相连；所述第一非交换晶粒导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第二选择端，包括：

所述第一非交换晶粒导通所述第一选择开关的连接端与所述路径指示信息指示的发送路径对应的所述第二选择端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述目的非交换晶粒与所述交换晶粒不相连、且所述多个非交换晶粒中存在至少两个所述第一非交换晶粒均与所述交换晶粒和所述目的非交换晶粒相连；所述交换晶粒发送所述第二报文，包括：

所述交换晶粒向所述至少两个所述第一非交换晶粒中的一个发送所述第二报文。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述多个非交换晶粒中存在至少一个第二非交换晶粒与所述交换晶粒不相连；所述向所述交换晶粒发送第二报文，包括：

所述第二非交换晶粒向第三非交换晶粒发送所述第二报文，所述第三非交换晶粒与所述交换晶粒相连；

所述第三非交换晶粒接收所述第二报文，并向所述交换晶粒转发所述第二报文。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多个非交换晶粒中存在至少两个所述第三非交换晶粒，所述第二非交换晶粒向第三非交换晶粒发送所述第二报文，包括：

所述第二非交换晶粒向所述至少两个第三非交换晶粒中的一个发送所述第二报文。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二非交换晶粒还包括第二选择开关，所述第二选择开关包括连接端和至少两个选择端，所述第二选择开关的连接端与所述外部相连，所述第二选择开关的所述至少两个选择端分别与所述至少两个第三非交换晶粒相连；所述第二非交换晶粒向所述至少两个第三非交换晶粒中的一个发送所述第二报文，包括：

所述第二非交换晶粒导通所述第二选择开关的连接端与所述至少两个选择端中的一个选择端，以从所述至少两个第三非交换晶粒中选择一个发送所述第二报文。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第二非交换晶粒在所述目的非交换晶粒为所述第二非交换晶粒时，向所述外部发送所述第一报文。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括交换晶粒和多个非交换晶粒，任一非交换晶粒与其它非交换晶粒和/或交换晶粒相连；

任一非交换晶粒，用于接收来自外部的第一报文，获取所述第一报文的目的信息，并向所述交换晶粒发送第二报文，所述第二报文包括所述第一报文和所述目的信息，所述目的信息用于指示所述第一报文的目的非交换晶粒；

所述交换晶粒，用于接收所述第二报文，并根据所述目的信息向所述多个非交换晶粒中的第一非交换晶粒发送所述第二报文；

所述第一非交换晶粒，用于接收所述第二报文，并向外部发送所述第二报文，或者，通过将所述第二报文发送给其他非交换晶粒。

11.根据权利要求10所述的芯片，其特征在于，

所述交换晶粒，还用于在接收到所述第二报文之后，向所述第一非交换晶粒发送路径指示信息，所述路径指示信息用于指示所述第二报文的发送路径；

所述第一非交换晶粒，还用于接收所述路径指示信息，并根据所述路径指示信息向外部发送所述第二报文，或者，根据所述路径指示信息将所述第二报文发送给其他非交换晶粒。

12.根据权利要求11所述的芯片，其特征在于，所述第一非交换晶粒包括第一选择开关，所述第一选择开关包括连接端、第一选择端和第二选择端，所述第一选择开关的连接端与所述交换晶粒相连，所述第一选择开关的第一选择端与所述外部相连，所述第一选择开关的第二选择端与所述其它非交换晶粒相连；

所述第一非交换晶粒，还用于在根据所述路径指示信息通过所述外部向外部发送所述报文时，导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第一选择端；

所述第一非交换晶粒，还用于在根据所述路径指示信息将所述报文转发给其他非交换晶粒时，导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第二选择端。

13.根据权利要求12所述的芯片，其特征在于，所述第一选择开关包括至少两个所述第二选择端，所述至少两个所述第二选择端分别与不同的非交换晶粒相连；

所述第一非交换晶粒，还用于在导通所述第一选择开关的连接端与所述第一选择开关的第二选择端时，导通所述第一选择开关的连接端与所述路径指示信息指示的发送路径对应的所述第二选择端。

14.根据权利要求10-13任一项所述的芯片，其特征在于，所述目的非交换晶粒与所述交换晶粒不相连、且所述多个非交换晶粒中存在至少两个所述第一非交换晶粒均与所述交换晶粒和所述目的非交换晶粒相连；

所述交换晶粒，还用于在发送所述第二报文时，向所述至少两个所述第一非交换晶粒中的一个发送所述第二报文。

15.根据权利要求10-14任一项所述的芯片，其特征在于，所述多个非交换晶粒中存在至少一个第二非交换晶粒与所述交换晶粒不相连；

所述第二非交换晶粒，用于向第三非交换晶粒发送所述第二报文，所述第三非交换晶粒与所述交换晶粒相连；

所述第三非交换晶粒，用于接收所述第二报文，并向所述交换晶粒转发所述第二报文。

16.根据权利要求15所述的芯片，其特征在于，所述多个非交换晶粒中存在至少两个所述第三非交换晶粒；

所述第二非交换晶粒，用于在向第三非交换晶粒发送所述第二报文时，向所述至少两个第三非交换晶粒中的一个发送所述第二报文。

17.根据权利要求16所述的芯片，其特征在于，所述第二非交换晶粒还包括第二选择开关，所述第二选择开关包括连接端和至少两个选择端，所述第二选择开关的连接端与所述外部相连，所述第二选择开关的所述至少两个选择端分别与所述至少两个第三非交换晶粒相连；

所述第二非交换晶粒，还用于导通所述第二选择开关的连接端与所述至少两个选择端中的一个选择端，以从所述至少两个第三非交换晶粒中选择一个发送所述第二报文。

18.根据权利要求17所述的芯片，其特征在于，

所述第二非交换晶粒，还用于在所述目的非交换晶粒为所述第二非交换晶粒时，向所述外部发送所述第一报文。

19.根据权利要求10-18任一项所述的芯片，其特征在于，所述交换晶粒和所述多个非交换晶粒位于同一晶元中。

20.根据权利要求10-19任一项所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括：多个存储晶粒，所述多个非交换晶粒中的任意一个非交换晶粒与所述多个存储晶粒中的一个或者多个存储晶粒连接。

21.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括背板、以及设置在所述背板上的至少一个芯片，所述芯片为权利要求10-20任一项所述的芯片。