JP2004523829A - メモリを介してデータ処理システムの間でデータのフローを制御する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この装置には、ホスト・コンピュータ・システムおよびデータ通信インターフェースによってアクセスされる複数の記述子を保管する記述子テーブルが含まれる。記述子ロジックによって、記述子テーブルに保管される記述子が生成される。記述子には、テーブル内の別の記述子へのリンクを含む分岐記述子が含まれる。
Description
【0001】
本発明は、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークの間でデータを通信するホスト・コンピュータ・システムおよびデータ通信インターフェースなどの第1および第2のデータ処理システムの間でメモリを介してデータのフローを制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のデータ処理ネットワークには、イーサネット(R)・アーキテクチャなどの中間のネットワーク・アーキテクチャによってすべてが相互接続される複数のホスト・コンピュータ・システムおよび複数の付加デバイスが含まれる。ネットワーク・アーキテクチャには、通常は、1つまたは複数のデータ通信交換機が含まれる。ホスト・コンピュータ・システムおよび付加デバイスのそれぞれが、データ処理ネットワーク内のノードを形成する。各ホスト・コンピュータ・システムには、通常は、PCIバス・アーキテクチャなどのバス・アーキテクチャによって相互接続される、複数の中央処理装置およびデータ・ストレージ・メモリ・デバイスが含まれる。ネットワーク・アダプタも、ホスト・コンピュータ・システムとデータ処理ネットワーク内の他のノードの間でネットワーク・アーキテクチャを介してデータを通信するためにバス・アーキテクチャに接続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ホスト・コンピュータ・システムとネットワーク・アーキテクチャの間のデータおよび制御情報の転送をできる限り効率的に促進することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明によれば、メモリを介して第1および第2のデータ処理システムの間でデータのフローを制御する装置であって、第1および第2のデータ処理システムによってアクセスされる複数の記述子を保管する記述子テーブルと、記述子テーブルに保管される記述子を生成する記述子ロジックであって、記述子が、テーブル内の別の記述子へのリンクを含む分岐記述子を含む、記述子ロジックとを含む装置が提供される。
【0005】
記述子ロジックおよび記述子テーブルによって、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークの間でデータを通信するホスト・コンピュータ・システムとデータ通信インターフェースなど、第1および第2のデータ処理システムの間でのデータ・フロー制御の効率が改善される。
【0006】
記述子ロジックによって生成される記述子には、メモリ内の位置と第2データ処理システムの間で通信されるデータ・パケットを定義するフレーム記述子と、メモリ内の位置を識別するポインタ記述子を含めることができる。記述子テーブルを、第1データ処理システムのメモリに保管することができる。その代わりに、記述子テーブルを、第2データ処理システムのメモリに保管することができる。記述子テーブルには、その中の分岐記述子を介して一緒に順次リンクされる複数の記述子リストを含めることができる。その代わりに、記述子テーブルに、循環記述子リストを含めることができる。
【0007】
本発明は、メモリを有するホスト処理システムと、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークの間でデータを通信するデータ通信インターフェースと、ホスト・コンピュータ・システムのメモリとデータ通信インターフェースの間でのデータのフローを制御する、上に記載された装置とを含むデータ処理システムに拡張される。
【0008】
もう1つの態様から本発明を見ると、メモリを介して第1および第2のデータ処理システムの間でデータのフローを制御する方法であって、第1および第2のデータ処理システムによってアクセスされる複数の記述子を記述子テーブルに保管することと、記述子ロジックによって、記述子テーブルで保管される記述子を生成することであって、記述子が、テーブル内の別の記述子へのリンクを含む分岐記述子を含む、生成することとを含む方法が提供される。
【0009】
本発明の好ましい実施形態を、例のみとして、添付図面に関してこれから説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
まず図1を参照すると、本発明を実施するデータ処理ネットワークの例に、InfiniBandネットワーク・アーキテクチャ(InfiniBandはInfiniBandTrade Association社の商標である)などの中間ネットワーク・アーキテクチャ30によって相互接続された、複数のホスト・コンピュータ・システム10および複数の付加デバイス20が含まれる。ネットワーク・アーキテクチャ30には、通常は、複数のデータ通信交換機40が含まれる。ホスト・コンピュータ・システム10および付加デバイス20のそれぞれが、データ処理ネットワーク内のノードを形成する。各ホスト・コンピュータ・システム10に、PCIバス・アーキテクチャなどのバス・アーキテクチャ70によって相互接続される、複数の中央処理装置(CPU)50およびメモリ60が含まれる。ネットワーク・アダプタ80も、ホスト・コンピュータ・システム10と、データ処理ネットワーク内の他のノードとの間で、ネットワーク・アーキテクチャ30を介してデータを通信するために、バス・アーキテクチャに接続される。
【0011】
図2を参照すると、本発明の特に好ましい実施形態では、ネットワーク・アダプタ80に、ホスト・コンピュータ・システム10のバス・アーキテクチャ70への取外し可能な挿入のためのエッジ・コネクタなどのコネクタを有するプラグ可能オプション・カードが含まれる。オプション・カードは、コネクタ270を介してバス・アーキテクチャ70に接続可能な特定用途向け集積回路(ASIC)またはインテグレーテッド・システム・オン・ア・チップ(Integrated System on a Chip、ISOC)120、ISOC120に接続される1つまたは複数の第3レベル・メモリ・モジュール250、および、ネットワーク・アーキテクチャ30の媒体とISOC120の間でデータを通信するためにISOC120に接続されたインターポーザ260を担持する。インターポーザ260は、ネットワーク30への物理的接続を提供する。本発明のいくつかの実施形態では、インターポーザ260を、単一のASIC内で実施することができる。しかし、本発明の他の実施形態では、インターポーザ260を、複数の構成要素によって実施することができる。たとえば、ネットワーク30に光ネットワークが含まれる場合に、インターポーザ260に、別の光トランシーバを駆動するリタイマ(retimer)を含めることができる。メモリ250は、SRAM、SDRAM、またはその組合せによって実施することができる。他の形態のメモリも、メモリ250の実施に使用することができる。ISOC120には、第1および第2のメモリが含まれる。アダプタ80のメモリ・サブシステムを、すぐに説明する。以下の説明から明らかになるように、この配置は、データ処理ネットワークで動作する分散アプリケーションの改良された性能、改良されたシステム・スケーラビリティ、ある範囲の通信プロトコルとの互換性、およびホスト・コンピュータ・システムでの減らされた処理要件を提供する。具体的に言うと、この配置では、アダプタ80とホスト・システム10の間の異種通信プロトコルの共存が可能になる。そのようなプロトコルは、さまざまなアプリケーションをサービスし、同一のアダプタ80を使用し、データ構造の事前定義の組を使用することができ、これによって、ホストとアダプタ80の間のデータ転送が機能強化される。並列にオープンすることができるアプリケーション・チャネルの数は、アダプタ80に割り振られるメモリ・リソースの量によって決定され、アダプタに組み込まれる処理能力に依存しない。下記から、複数の構成要素を単一の集積回路チップに統合するというISOC120の概念によって、有利なことに、製造コストが最小になり、再利用可能なシステム基本構成要素が提供される。しかし、本発明の他の実施形態で、ISOC120の要素を、別個の構成要素によって実施できることも諒解されたい。
【0012】
以下の説明では、用語「フレーム」が、ホスト・コンピュータ・システム10で稼動するソフトウェアとアダプタ80の間で転送されるデータ単位またはメッセージを指す。各フレームに、フレーム・ヘッダおよびデータ・ペイロードが含まれる。データ・ペイロードに、ユーザ・データ、高水準プロトコル・ヘッダ・データ、肯定応答、フロー制御、またはこれらの任意の組合せを含めることができる。フレーム・ヘッダの内容を、詳細にすぐに説明する。アダプタ80は、フレーム・ヘッダだけを処理する。アダプタ80は、フレームを、ネットワーク・アーキテクチャ30でより効率的に移送される、より小さいパケットに断片化することができる。しかし、そのような断片化では、一般に、データ・ペイロードは変換されない。
【0013】
本発明の特に好ましい実施形態では、データが、ネットワーク・アーキテクチャ30上で、以下でパケットと称するアトミックな単位で移送される。各パケットには、経路情報と、その後のハードウェア・ヘッダ・データおよびペイロード・データが含まれる。本発明の通常の例では、1024バイトまでのパケット・サイズが使用される。より大きいサイズのフレームは、1024バイト・パケットに断片化される。本発明の他の実施形態で、異なるパケット・サイズを使用できることを諒解されたい。
【0014】
本発明の好ましい実施形態では、アダプタ80と、ホスト・コンピュータ・システム10で稼動する複数のアプリケーションとの間の通信が、論理通信ポート(Logical Communication Port)アーキテクチャ(LCP)を介してもたらされる。アダプタ80には、異なる内部データ構造へのアクセス待ち時間の最適化を可能にするメモリ階層が含まれる。このメモリ階層を、すぐに説明する。本発明の好ましい実施形態では、アダプタ80が、ネットワーク・アーキテクチャ30に宛てられたアウトバウンド(TX)データとホスト・コンピュータ・システム10に宛てられたインバウンド(RX)データに別々のパスを提供する。各パスには、それ自体のデータ転送エンジン、ヘッダ処理ロジック、およびネットワーク・アーキテクチャ・インターフェースが含まれる。これらのパスも、詳細にすぐに説明する。
【0015】
図3を参照すると、LCPアーキテクチャによって、ホスト・コンピュータ・システム10で稼動するローカル・コンシューマとアダプタ80の間のインターフェースのフレームワークが定義される。そのようなコンシューマの例に、アプリケーションとスレッドの両方が含まれる。コンピュータ・システム10を、ユーザ・アプリケーション空間90とカーネル空間110に副分割することができる。LCPアーキテクチャは、各コンシューマにネットワーク・アーキテクチャ30への論理ポートを与える。このポートには、ユーザ空間90から直接にアクセスすることができる。本発明の特に好ましい実施形態では、ハードウェア保護機構が、アクセス許可を解決する。LCP登録が、データ・フレームの転送の前に、カーネル空間110によって実行される。LCPアーキテクチャでは、通信プロトコルを定義する必要がない。そうではなく、LCPアーキテクチャでは、データおよび制御情報を転送するための、アプリケーションとアダプタ80の間のインターフェースが定義される。その代わりに、通信プロトコルの詳細を、アプリケーションおよびアダプタ80で実行されるプログラム・コードによってセットすることができる。アダプタ80で使用できるチャネルの数は、LCP関連情報に使用可能なアダプタ・カード80上のメモリの量だけによって制限される。各LCPポートを、特定の特徴の組を有するようにプログラムすることができる。特徴の組は、特定のプロトコルに従って、ホスト・コンピュータ・システム内のメモリ60とアダプタ80の間でのデータ転送を最もよくサポートするように選択される。さまざまな通信プロトコルを、各プロトコルで異なるLCPポートを使用して、同時にサポートすることができる。
【0016】
LCPアーキテクチャには、LCPクライアント100、カーネル空間110に常駐するLCPマネージャ130、および、アダプタ80に常駐する1つまたは複数のLCPコンテキスト140が含まれる。
【0017】
各LCPクライアント100は、LCPポートに接続された、単一方向アプリケーション・エンド・ポイントである。LCPクライアント100を、ユーザ・アプリケーション空間90またはカーネル110内に配置することができる。動作中に、各LCPクライアント100は、メモリ60から読み取られ、アダプタ80によってTX LCPチャネルを介して転送されるコマンドおよびデータを作るか、アダプタ80によってメモリ60へRX LCPチャネルを介して転送されるデータを消費する。
【0018】
LCPマネージャ130は、LCPチャネルの割振りおよび割振り解除と、チャネルごとのメモリ60内の読取/書込区域の登録の要求をサービスする、信頼される構成要素である。LCPマネージャ130は、他の通信動作、アプリケーション、またはホスト・コンピュータ・システム10のオペレーティング・システムを危険にさらさずに、ユーザ空間アプリケーションが、アダプタ80のリソースを使用できるようにする。
【0019】
各LCPコンテキスト140は、特定のLCPクライアント100をサービスするのにアダプタ80が必要とする制御情報の組である。LCPコンテキスト140には、可能なコマンド、ポインタ構造、およびバッファ記述子定義など、チャネルの存在全体を通じて一定のLCPチャネル属性を含めることができる。LCPコンテキスト140には、サービスを待っているデータの量、関連するLCPチャネルにアクセスするための次のアドレスなど、LCPチャネルに関する特定のLCPサービス情報も含めることができる。LCPコンテキスト140は、アダプタ80に常駐するメモリに保管されて、アダプタ80があるチャネルのサービスを停止し、別のチャネルのサービスを開始する時の高速LCPコンテキスト切替が可能になっている。
【0020】
LCPポートの開始を要求するLCPクライアント100は、LCPマネージャ130に頼り、LCPチャネルの割振りを要求する。LCPチャネル属性は、この時に決定され、これによって、LCPポートの挙動およびLCPクライアント100がLCPポートに関連して実行を許可される動作が規定される。LCPクライアント100は、一意の保護された形でアダプタ80にアクセスするのに使用されるアドレスを許可される。このアドレスを、ドアベル(Doorbell)アドレスと称する。
【0021】
LCPマネージャ130は、アダプタによる仮想アドレスから物理アドレスへの変換を可能にし、ユーザ空間クライアントが他のプログラムを改竄せずにこれらのホスト・メモリ区域にアクセスできるようにするために、ホスト・メモリ60の区域を登録する責任も負う。
【0022】
新しいバッファの登録および前のバッファの登録解除は、実行時中に各LCPクライアント100が要求することができる。そのような変更は、LCPクライアント100、LCPマネージャ130、およびアダプタ80の間の情報交換のシーケンスを必要とする。
【0023】
各LCPクライアント100およびポートは、LCPポートによってコマンド実行のために送られる保留中の要求をサービスするためにアダプタ80が必要とするすべての情報を提供するLCPコンテキスト140に関連する。
【0024】
LCPクライアント100とアダプタ80の間のメモリ転送を開始し、フレームの送信を開始するために、LCPクライアント100は、特定の動作に関する情報を保持する記述子を用意する。LCPクライアント100は、アダプタ80にマッピングされたドアベル・アドレスへの入出力書込を実行する。ドアベル・アドレスに書き込むことによって、アダプタ80のLCPコンテキスト140が更新され、新しい要求が実行のために追加される。
【0025】
アダプタ80は、保留中の要求を有するさまざまな送信LCPポートの間で調停し、次にサービスされる送信LCPポートを選択する。
【0026】
データの受信時に、受信されたパケットのフレームおよびLCPが、識別される。記述子を生成して、受信されたLCPに必要な動作を定義する。アダプタ80のLCPエンジンによるこれらの記述子の実行によって、着信データが、ホスト・コンピュータ・システム10のメモリ60内でLCPチャネルに割り振られた適当なデータ・バッファに保管される。
【0027】
サービスされるLCPチャネルごとに、アダプタ80は、関連するLCPコンテキスト情報をロードし、この情報を使用して、データ転送の所望の組を実行する。その後、アダプタ80は、次に選択されるLCPコンテキスト140の処理に継続する。
【0028】
図4を参照すると、前に述べたように、ISOC120に、第1メモリ空間220および230と第2メモリ空間240が含まれ、アダプタ80に、さらに、第3レベル・メモリ250が含まれる。第1、第2、および第3のメモリは、アダプタ80のメモリ・サブシステム210のために間隔を空ける。本発明の好ましい実施形態では、ISOC120に、データ送信動作専用のTXプロセッサ(TX MPC)150と、データ受信動作専用のRXプロセッサ(RX MPC)160が含まれる。本発明の特に好ましい実施形態では、プロセッサ150および160が、IBM PowerPC 405 RISCマイクロプロセッサなどの縮小命令セット・コンピューティング(RISC)マイクロプロセッサによって実施される。メモリ・サブシステム210内で、ISOC120に、第1および第2のメモリ空間の他に、TXプロセッサ150に関連するデータ・キャッシュ180および命令キャッシュ170が、RXプロセッサ160に関連する第2データ・キャッシュ190および第2命令キャッシュ200と共に含まれる。3つのレベルの間の相違は、メモリのサイズおよび関連するアクセス時間である。すぐに明らかになるように、メモリ・サブシステム210は、TXプロセッサ150およびRXプロセッサ160の両方による命令およびデータへの便利なアクセスと、スケーラビリティと、削減された製造コストのためのTXプロセッサ150およびRXプロセッサ160の間のリソースの共用とを容易にする。
【0029】
第1レベル・メモリ空間(M1)220および230に、TX−M1メモリ空間220およびRX−M1メモリ空間230が含まれる。TX−M1メモリ220は、TXプロセッサ150によってのみアクセスでき、RX−M1メモリ230は、RXプロセッサ160によってのみアクセスできる。動作中に、第1レベル・メモリ空間220および230は、一時データ構造、ヘッダ・テンプレート、スタックなどを保持するのに使用される。第1レベル・メモリ空間220および230の両方が、0待ち状態に反応する。第1レベル・メモリ空間220および230のそれぞれは、プロセッサ150および160の対応する1つのデータ・インターフェースだけに接続され、命令インターフェースには接続されない。この配置によって、キャッシュ可能およびキャッシュ不能の両方の第1レベル・メモリ区域を使用可能にすることができるのと同時に、第1レベル・メモリ空間220および230内のデータへの効率的なアクセスを維持できるようになる。
【0030】
第2レベル・メモリ空間(M2)240は、プロセッサ150および160の両方、アダプタ80の他の構成要素、およびホスト・コンピュータ・システム10から使用可能な共用メモリである。第2レベル・メモリ空間240へのアクセスは、第1レベル・メモリ区域220および230へのアクセスより低速である。というのは、第2レベル・メモリ空間240が、共用される内部バスを介してより多くのエージェントによって使用されるからである。第3レベル・メモリ空間250も、共用リソースである。本発明の特に好ましい実施形態では、アダプタ80に、その上で第1レベル・メモリ空間220および230と第2レベル・メモリ空間240の両方がプロセッサ150および160と同一のASICに集積される、コンピュータ周辺回路カードが含まれる。共用メモリ空間240および250は、一般に、高速で頻繁なアクセス・サイクルを必要としないデータ・タイプに使用される。そのようなデータ・タイプには、LCPコンテキスト140および仮想アドレス変換テーブルが含まれる。この共用メモリ空間240および250は、プロセッサ150および160の命令インターフェースおよびデータ・インターフェースの両方からアクセス可能である。
【0031】
アダプタ80は、送信データ・フローと受信データ・フローを別々に処理する。送信パスおよび受信パスのプロセッサ150および160は、タスク間の切替のオーバーヘッドを防止し、あるパス内の一時的な処理負荷を他のパスから分離し、着信データ・ストリームおよび発信データ・ストリームの処理に2つの組込みプロセッサを使用することを促進する。図5を参照すると、ISOC120に、送信パス・ロジック280および受信パス・ロジック290と、共用ロジック300が含まれる。送信パス・ロジック280には、各LCPチャネルの詳細をデコードし、LCP関連コマンドを実行のために取り出すLCP TXエンジン310と、アダプタ80へのフレームの転送を制御するTXロジック320と、TXフレームおよびパケット処理の管理用の前述のTXプロセッサ150と、命令および一時データ構造を保持する前述の第1レベルTXメモリ220と、リンク・ロジック330と、フレームのデータ・パケットへの断片化の経路指定処理などのデータ・フロー処理およびパケット処理を管理する際にTXプロセッサ150を支援するロジックとが含まれる。TXプロセッサ150は、プロセッサが例外およびエラーの際にのみ割り込まれる、ポーリングのみ方式に基づいてタスクを直列に処理する。第1レベルTXメモリ220は、プロセッサ150によって、TXロジック320との通信に使用される。受信パス・ロジック290には、リンク・ロジック340と、着信パケットのヘッダ処理およびそのようなパケットのフレームへの変換または組立の際に前述のRXプロセッサ160を支援するハードウェアと、RXフレームおよびパケット処理用の前述のRXプロセッサ160と、命令を保持する前述の第1レベルRXメモリ230と、ネットワーク・アーキテクチャ30からのフレームの転送を制御するRXロジック350と、各LCPチャネルの詳細をデコードし、関連するLCPデータ構造内の着信データをホスト・コンピュータ・システムのメモリ60に保管し、LCPクライアント100によってアダプタ80による使用のために供給される時に、空フレーム・バッファへのポインタを受け入れ、登録する、LCP RXエンジン360とが含まれる。RXプロセッサ160は、RXプロセッサ160が例外およびエラーの際にのみ割り込まれる、ポーリングのみ方式を使用してタスクを直列に処理する。第1レベルRXメモリ230は、RXプロセッサ160によって、RXロジック350との通信に使用される。
【0032】
前に述べたように、ISOC手法では、アダプタ80および、回路ボードおよび他のサポート・モジュールなどのアダプタの他の構成要素に関連する製造コストの削減が可能になる。ISOC手法では、アダプタ80の単純さも高まり、これによって信頼性が高まる。ISOC120の要素の間の接続の数は、効果的に無制限である。したがって、複数の幅広い相互接続パスを実施することができる。ホスト・コンピュータ・システム10でのデータ処理オーバーヘッドを減らすために、ホスト・メモリ60との間のデータ転送動作は、大部分がISOC120によって実行される。ISOC120は、着信パケットおよび発信パケットのヘッダの処理も実行する。送信中に、ISOC120は、ヘッダを作り、ネットワーク・アーキテクチャ30に経路指定する。受信中に、アダプタ80は、システムのメモリ内でのヘッダの位置を判定するためにヘッダを処理する。レベル1メモリ220および230は、0待ち状態メモリであり、スタック、テンプレート、テーブル、および一時保管場所などのプロセッサ・データ空間を提供する。本発明の特に好ましい実施形態では、送信パス・ロジック280、受信パス・ロジック290、および共用ロジック300が、コアと称する、より小さい論理要素から作られる。用語コアが使用されるのは、これらの要素が、それらを異なる応用例に使用できるようにする独立型の特性を有する個々のロジックとして設計されるからである。
【0033】
前に示したように、送信パス・ロジック280は、送信フレームまたは発信フレームを処理する責任を負う。フレーム送信は、バス・アーキテクチャ70を介して、ホスト・コンピュータ・システム10のCPU50などのCPUによって開始される。ISOC120には、バス・アーキテクチャ70と通信するバス・インターフェース・ロジック370が含まれる。ISOC120には、バス・インターフェース・ロジック370をISOC120のプロセッサ・ローカル・バス(PLB)390に接続するバス・ブリッジング・ロジック380も含まれる。LCP TXエンジン310は、コマンドおよびフレームをホスト・メモリ60から取り出す。TXプロセッサ150は、各フレームのヘッダを処理して、ネットワーク・アーキテクチャ30上でパケットとして送信するのに適するフォーマットにする。TXロジック320は、フレーム・データを修正なしで転送する。リンク・ロジック330は、送信される各パケットを処理して、ネットワーク・アーキテクチャ30での送信用の最終的な形にする。リンク・ロジック330には、それぞれがネットワーク・アーキテクチャ30に接続可能である1つまたは複数のポートを含めることができる。
【0034】
前に示したように、受信パス・ロジック290は、着信パケットを処理する責任を負う。まず、ネットワーク・アーキテクチャ30から受信されたパケットが、リンク・ロジック340によって処理される。リンク・ロジック340は、ヘッダおよびペイロードのフォーマットのパケットを再作成する。パケット・フォーマットおよびホスト・メモリ60内での宛先を判定するために、ヘッダが、RXプロセッサ160によって処理される。リンク・ロジック340には、それぞれがネットワーク・アーキテクチャ30に接続可能である1つまたは複数のポートを含めることができる。RX LCPエンジンは、バス・アーキテクチャ370を介してデータをホスト・メモリ60に転送する責任を負う。
【0035】
送信パス・ロジック280には、TX LCPエンジン310とTXプロセッサ150の間のHeaderIn先入れ先出しメモリ(FIFO)400が含まれる。受信パス・ロジックには、RXプロセッサ160とRX LCPエンジン360の間のHeaderOut FIFO410が含まれる。追加のFIFOおよびキューを、TXロジック320内およびRXロジック350内に設けることができる。これらのFIFOおよびキューを、すぐに説明する。
【0036】
共用ロジック300には、送信パス・ロジック280および受信パス・ロジック290によって共用されるすべての要素が含まれる。この要素には、前述のバス・インターフェース・ロジック370、バス・ブリッジング・ロジック380、PLB390、第2レベル・メモリ240、およびリモート第3レベル・メモリ250へのアクセスを提供するコントローラ420が含まれる。バス・インターフェース・ロジック370は、バス・アーキテクチャ70上でマスタおよびスレーブの両方として動作する。スレーブとして、バス・インターフェース・ロジックは、CPU50が、第2レベル・メモリ240に、コントローラ420を介して第3レベル・メモリ250に、および、ISOC120の構成レジスタおよび状況レジスタにもアクセスできるようにする。そのようなレジスタは、一般に、CPU50、TXプロセッサ150、およびRXプロセッサ160によってアクセスすることができる。マスタとして、バス・インターフェース・ロジックは、TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360が、ホスト・コンピュータ・システム10のメモリ60にアクセスできるようにする。図5では、「M」がマスタ接続、「S」がスレーブ接続を示す。
【0037】
図6を参照すると、ISOC120を通るパケットフローは、一般に対称である。言い換えると、フローの全般的な構造は、送信方向と受信方向の両方で類似する。ISOC120は、第1インターフェース・ロジック440と、第1制御ロジック460と、プロセッサ・ロジック480と、第2制御ロジック470と、第2インターフェース・ロジック450とを含むとみなすことができる。パケットは、下記の形で処理される。
【0038】
A.送信方向では、情報が、バス・アーキテクチャ70から第1インターフェース・ロジックを介してISOC120に持ってこられる。受信方向では、情報が、ネットワーク・アーキテクチャ30から第2インターフェース・ロジック450を介してISOC120に持ってこられる。
【0039】
B.送信方向では、第1インターフェース・ロジック440を介してISOC120に持ってこられた情報が、第1制御ロジック460によって処理される。受信方向では、第2インターフェース・ロジック450を介してISOCに持ってこられた情報が、第2制御ロジック470によって処理される。
【0040】
C.送信方向では、フレーム・ヘッダが、第1制御ロジック460で発信フレームについて抽出され、プロセッサ・ロジック480によって処理される。プロセッサ・ロジック480は、フレーム・ヘッダに基づいて、第2制御ロジック470用の命令を生成する。発信フレームのペイロードは、第2制御ロジック470に渡される。受信方向では、フレーム・ヘッダが、第2制御ロジック470で着信フレームから抽出され、プロセッサ・ロジック480によって処理される。プロセッサ・ロジック480は、フレーム・ヘッダに基づいて、第1制御ロジック460用の命令を生成する。着信フレームのペイロードは、第1制御ロジック460に渡される。両方の方向で、プロセッサ480は、ペイロード・データを直接には処理しない。
【0041】
D.送信方向では、第2制御ロジック470が、プロセッサ・ロジック480から受け取った命令に従って発信ペイロード・データをパッケージする。受信方向では、第1制御ロジック460が、プロセッサ・ロジック480から受け取った命令に従って着信ペイロード・データをパッケージする。
【0042】
E.送信方向では、情報が、第2インターフェース・ロジック450からその宛先へネットワーク・アーキテクチャ30を介して移動される。受信方向では、情報が、第1インターフェース・ロジックからその宛先へバス・アーキテクチャ70を介して移動される。
【0043】
ホスト・コンピュータ・システム10で動作するソフトウェアへのインターフェースを、430に示す。同様に、プロセッサの入力および出力で動作するマイクロコードへのインターフェースを、490および500に示す。
【0044】
図7を参照して、以下は、ISOC120を通る送信データ・フレームのフローの1例のより詳細な説明である。ISOC120は、ISOC120内の情報のさまざまなフォーマットに基づいて、LCPコンテキスト・ドメイン510、フレーム・ドメイン520、およびネットワーク・ドメイン530に分割することができる。TX LCPエンジン310には、LCP要求FIFO550、直接メモリ・アクセス(DMA)ロジック560、フレーム・ロジック580、および前述のLCPコンテキスト・ロジック140が含まれる。LCP要求FIFO550、DMAロジック560、およびLCP TXコンテキスト・ロジック590は、LCPコンテキスト・ドメイン510に常駐する。フレーム・ロジック580は、フレーム・ドメイン520に常駐する。TXロジック320、第1レベルTXメモリ空間220、およびTXプロセッサ150は、フレーム・ドメイン520とネットワーク・ドメイン530の境界にまたがる。TXリンク・ロジック330は、ネットワーク・ドメイン530に常駐する。本発明の特に好ましい実施形態では、HeaderIn FIFO400が、第1レベルTXメモリ空間220に一体化される。一般に、ホスト・コンピュータ・システム10で実行されるアプリケーションが、フレームを作成する。フレームは、その後、アダプタ80のTX LCPチャネルを使用して送信される。アプリケーションとアダプタ80の間のハンドシェークは、LCPマネージャ130によって前に実行された初期化を前提とする。LCPサービス要求を追加するために、LCPクライアント100が、アダプタ80に、1つまたは複数の追加の送信フレームが実行の準備ができていることを知らせる。これは、ドアベルに制御ワードを書き込むことによって実行される。ドアベルのアドレスは、LCPポートに一意に関連し、他のプロセスによるアクセスから保護されるアドレスを使用して、書込動作が、バス・アーキテクチャ70上での物理書込サイクルに変換される形で割り振られる。アダプタ80は、書込動作を検出し、特定のLCPクライアント100の前の要求の項目を増分することによって、新しい要求をログに記録する。これは、関係するLCPコンテキスト140の一部である。アダプタ80のメモリ・サブシステム210内に保持される調停リストも、更新される。単純な例では、調停で、保留中の要求を有するすべての送信LCPチャネルの間で前述のFIFO方式550が使用される。あるLCPチャネルがサービスされている間に、次のLCPチャネルが選択される。サービス・サイクルは、対応するLCPコンテキストがTX LCPエンジン310にロードされる時に開始される。その後、LCPコンテキスト140にアクセスして、LCPチャネルをサービスするアトミック・オペレーションを導出し、そのような動作のパラメータを判定する。たとえば、そのようなアトミック・オペレーションは、LCPコンテキスト140に記録されたLCPチャネル属性に基づくものとすることができる。完全なサービス・サイクルに、通常は、LCPクライアント100によって作成される複数のアトミックな記述子をフェッチし、実行するためにアダプタ80によって実行されるアクティビティの組が含まれる。TX LCPチャネルの場合に、サービス・サイクルに、一般に、ホスト・メモリ60からアダプタ80のメモリ・サブシステム210に複数のフレームを読み取ることが含まれる。最後に、修正を必要とするすべてのLCPコンテキスト情報(言い換えると、LCPサービス情報)が、アダプタ80のメモリ・サブシステム210内で更新される。一般に、アダプタ80によってLCPサービス・サイクル内で最初に実行される動作は、次に処理される記述子を取り出すことである。
【0045】
ISOC120による送信フレームの処理には、通常は下記のステップが含まれる。
【0046】
A.後続LCPポート・フレーム記述子の取出
次に取り出される記述子のアドレスは、LCPチャネルのコンテキスト140の一部として保管される。アダプタ80は、ホスト・メモリ60から記述子を読み取り、LCPチャネル属性に基づいてその記述子をデコードする。記述子によって、新しいフレーム・ヘッダのサイズ、データ・ペイロードのサイズ、およびこれらの項目の位置が定義される。
【0047】
B.仮想アドレスの物理アドレスへの変換
データ・バッファが、アプリケーション内で仮想メモリ・アドレスによって参照される場合に、そのアドレスは、アドレス変換という追加処理を受けなければならない。この場合に、アプリケーションによって使用される仮想アドレスが、アダプタ80がホスト・メモリ60にアクセスする間にアダプタ80によって使用可能な物理アドレスに変換される。これは、ページ境界を超えることを監視し、LCPマネージャ130によってアダプタ80のメモリ・サブシステム210に書き込まれる物理ページ位置情報を使用することによって行われる。仮想アドレスから物理アドレスへの変換処理は、記述子テーブルが、信頼されないLCPクライアント100によって作成される場合のセキュリティ手段としても働く。これによって、ホスト・メモリ60の無関係な区域への許可されないアクセスが防止される。
【0048】
C.フレーム・ヘッダの読取
物理アドレッシングを使用して、TXフレームのヘッダおよびペイロード・データが、ホスト・メモリ60内のバッファから読み取られる。その後、ヘッダが、TX HeaderIn FIFO400に保管される。ヘッダ取出が完了した時に、アダプタ80は、ヘッダの処理をTXプロセッサ150によって開始できることを示す内部フラグをセットする。
【0049】
D.フレーム・データの読取
ペイロード・データが、ホスト・メモリ60から読み取られ、アダプタ80によってデータFIFO570に保管される。データFIFO570は、図7では、TXロジック320に常駐するものとして図示されている。しかし、データFIFO570を、第1レベルTXメモリ空間220に一体化することもできる。データ読取トランザクションは、送信されるデータのすべてがアダプタ80のメモリ・サブシステム210に保管されるまで継続する。読取動作の完了に続いて、状況指示が、LCPクライアント100に返される。ヘッダがHeaderIn FIFO400に読み取られてすぐに、ヘッダの処理を開始できることに留意されたい。データ全体が読み取られるのを待つ必要はない。
【0050】
E.フレーム・ヘッダの処理
ヘッダ処理は、TXプロセッサ150によって実行される。ヘッダ処理は、プロトコル依存であり、LCPアーキテクチャの外部のプロトコル情報が用いられる。TXプロセッサ150は、TXプロトコル・ヘッダ・マイクロコードを実行し、プロトコルおよび経路指定初期化シーケンス中にアダプタ80のメモリ・サブシステム210に既に保管された経路指定テーブルおよび他の関連情報にアクセスする。TXプロセッサ150は、新しいヘッダがHeaderIn FIFO400内で待っていることの指示を受け取る時に、ヘッダ処理を開始する。ヘッダ処理では、ネットワーク・アーキテクチャ30を介してパケットを送信するのに使用されるフォーマットであり、経路指定情報を含む、1つまたは複数のパケット・ヘッダが作られる。ペイロード・サイズが、ネットワーク・アーキテクチャ30によって許容される最大パケット・サイズより大きい場合には、元のペイロード・データの連続するデータ・セグメントに関してそれぞれが使用される複数のパケット・ヘッダを生成して、ネットワーク・アーキテクチャ30を介する通信用のパケットを形成することによって、ペイロードを断片化する。
【0051】
F.送信用のパケット・ヘッダのキューイング
パケットのヘッダ・ワード数およびデータ・ワード数を定義するコマンドおよびパケット・ヘッダ自体が、TXプロセッサ150によって、第1レベル・メモリ空間220内のTX HeaderOut FIFO540に書き込まれる。
【0052】
G.送信用のパケット・ヘッダおよびパケット・データのマージ
ネットワーク・アーキテクチャ30でのパケットの送信は、コマンドがHeaderOut FIFO540内で準備ができており、データFIFO570に、関連するパケットの送信を完了するのに十分なデータが含まれる時に、必ずトリガされる。巡回冗長検査(CRC)を、各パケットのヘッダおよびデータに追加することができる。各完全なパケットが、TXリンク・ロジック330を介してネットワーク・アーキテクチャ30に転送される。
【0053】
各フレームの送信処理は、すべてのフレーム・データが、1つまたは複数のパケットによってネットワーク・アーキテクチャ30で送信された時に完了する。アダプタ80によって処理されるフレームごとに、第2のLCPクライアント100を介してアプリケーションに状況を返すことができる。この状況は、ホスト・メモリ60からアダプタ80へのフレーム・データ転送の完了、フレーム送信自体の完了、または他のレベルの送信状況とすることができる。
【0054】
どの瞬間でも、アダプタ80は、次にサービスされるLCPの選択、LCPチャネルAのサービスの開始、LCPチャネルBの最後のフレームのデータのDMA取出の実行、LCPチャネルCのフレーム・ヘッダの処理および断片化、LCPチャネルDから発するパケットの送信のうちの一部またはすべてを平行に実行することができる。
【0055】
図8を参照して、以下は、例のみとして、RX LCPポートを使用するアプリケーションによるデータ・フレーム受信の説明である。ISOC120の動作は、LCPによってサポートされるプロトコルのタイプに応じて変更することができる。アプリケーションとアダプタ80の間のハンドシェークは、LCPマネージャ130によって前に実行された初期化を前提とする。RX LCPエンジン360には、LCP割振りロジック620、LCPコンテキスト・ロジック610、およびDMAロジック630が含まれ、これらのすべてが、LCPコンテキスト・ドメイン510に常駐する。RXプロセッサ160、第1レベルRXメモリ空間230、およびRXロジック350のすべてが、フレーム・ドメイン520とネットワーク・ドメイン530の間の境界にまたがる。RXリンク・ロジック340およびパケット援助ロジック600は、ネットワーク・ドメイン530に常駐する。本発明の特に好ましい実施形態では、HeaderOut FIFO410が、第1レベルRXメモリ空間230内に配置される。ISOC120によってネットワーク・アーキテクチャ30から受信されたフレームは、ホスト・メモリ60内のLCPクライアント・バッファに書き込まれる。メモリ・バッファの可用性は、LCP RXクライアント100によって判定され、着信データ・フレームの挿入のためにアダプタ80に示される。LCPクライアント100は、送信される準備ができた新しいフレームについて送信パス・ロジック280が知らされる前に述べた形に似て、ISOC120の受信ドアベルに書き込むことによってバッファを提供する。ドアベル・レジスタ・アドレスは、書込動作がバス・アーキテクチャ70への物理書込サイクルに変換されるように割り振られる。アダプタ80は、書込動作を検出し、特定のLCP RXクライアント100の使用可能なワード項目の数を増分することによって、空のメモリ区域の新たな提供をログに記録する。使用可能なワード・カウントは、関係するLCPコンテキスト140の一部である。アプリケーションは、バッファ内の受信したフレームの処理を完了する時に、必ずドアベルに書き込む。この書込サイクルによって、新たに使用可能なメモリ空間のワード数が示される。LCPコンテキスト内のカウントが、その量だけ増分される。ネットワーク・アーキテクチャ30から受信されたパケットは、アダプタ80によってホスト・メモリ60内の連続する空間に組み立てられる、より大きいフレームの一部である場合がある。ISOC120による受信されたフレームの処理には、一般に、下記のステップが含まれる。
【0056】
A.パケット・ヘッダとデータの分離
RXリンク・ロジック340は、ネットワーク・アーキテクチャ30からの情報をパケットのストリームに変換する。受信されたパケットのそれぞれが、RXリンク・ロジック340によって処理されて、パケット・ヘッダがペイロード・データから分離される。ヘッダは、第1レベルRXメモリ空間230内のRX HeaderIn FIFO640にプッシュされる。ペイロードは、RXロジック350内のRXデータFIFO650にプッシュされる。RXデータFIFO650は、第1レベルRXメモリ空間230内で実施することもできる。
【0057】
B.パケット・ヘッダのデコードおよびLCPフレーム・ヘッダの生成。
パケット・ヘッダをデコードして、パケットが属するフレームのID、ペイロードのサイズ、およびフレーム・データのサイズを示すフィールドを提供する。パケット・ヘッダが、RX HeaderIn FIFO640に関するリーダーになるならば、指示が、RXプロセッサ160に送られる。RXプロセッサは、パケット・ヘッダ情報を処理し、パケット・データの転送に必要な情報を含むLCP関連コマンドを生成する。そのような情報には、パケットのアドレスおよび長さが含まれる。ヘッダ処理の終りに、記述子または記述子の組が、LCP RX HeaderOut FIFO410に書き込まれ、指示がトリガされる。
【0058】
C.RX LCPコンテキスト内のデータの転送
記述子が、RX LCPエンジン360によってRX HeaderOut FIFO410から取り出され、デコードされる。記述子には、LCP番号、パケット・アドレス、パケット・データ長、および、アダプタ80のメモリ・サブシステム210に転送されるデータのソース・アドレスが含まれる。RX LCPエンジン340は、LCPコンテキスト情報を使用して、ホスト・メモリ60内の書き込まれるターゲット物理アドレス(または、ページにまたがる場合には複数のアドレス)を作成し、DMA転送を開始して、データを書き込む。
【0059】
D.ISOC DMAトランザクション
ISOC120は、適当なバス・コマンドを選択し、可能な最長のバーストを実行することによって、バス・アーキテクチャ70でのトランザクションの最適化を目指す。
【0060】
どの瞬間でも、アダプタ80は、LCPチャネルXのバッファ割振りの処理、LCPチャネルAのインバウンド・データ書込サービスの開始、LCPチャネルBのデータのDMAストアの実行、LCPチャネルC宛のパケットのフレーム組立の処理、およびLCPチャネルDのパケットの受信の一部またはすべてを並列に実行することができる。
【0061】
RXプロセッサ160およびTXプロセッサ150でのフレーム処理オーバーヘッドを最小にするために、パケット援助ロジック600に、フレーム断片化ロジック、CRCおよびチェックサム計算ロジック、およびマルチキャスト処理ロジックが含まれる。
【0062】
TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360の両方とホスト10の間のデータ・フローを、これから詳細に説明する。TX LCPポートおよびRX LCPポートの両方で、データ転送用のメモリ・バッファと、そのようなメモリ・バッファをポイントする記述子構造が使用される。記述子構造は、データ・プロバイダとデータ・コンシューマの間でデータ・バッファを管理し、データ・プロバイダによって使用される空のメモリ・バッファを返すのに使用される。記述子は、物理アドレスまたは仮想アドレスのいずれかに基づいてメモリ・バッファをポイントする。
【0063】
TX LCPチャネルは、ホスト・メモリ60からISOC120のバッファへのデータ転送の責任を負う。ロジックの他の層は、ISOC120のバッファからネットワーク30にデータを転送する責任を負う。RX LCPチャネルは、ネットワーク30から受信されたデータのホスト・メモリ60への転送の責任を負う。
【0064】
TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360は、比較的多数のLCPチャネルを扱うことができる。各LCPチャネルは、それに固有のすべての情報を含むパラメータの組を有する。この情報には、チャネルの構成、現在の状態、および状況が含まれる。あるチャネルに関連するLCPコンテキスト140が、チャネルの初期化中にLCPマネージャ130によってセットされる。チャネル動作中に、LCPコンテキスト140の内容が、ISOC120のみによって更新される。LCPコンテキスト140は、アダプタ80のメモリ・サブシステム210内のコンテキスト・テーブルに保管される。LCPチャネルのLCPコンテキスト140へのアクセスは、LCP番号に従って実行される。LCPのRXチャネルおよびTXチャネルでは、異なるLCPコンテキスト構造が使用される。
【0065】
データ・バッファは、ホスト10のメモリ60内のピン止めされた区域である。送信バッファには、送信用のデータが保持される。TX LCPエンジン310は、これらのバッファに置かれたデータをISOC120の内部バッファに移動する。ネットワーク・アーキテクチャ30から受信される着信データは、RX LCPエンジン360によって、ホスト10のメモリ60内のバッファに移動される。バッファの所有権は、ホスト10内のソフトウェアとISOC120の間で交番する。LCP TXチャネルでのイベントの順序は、次の通りである。
A.ホスト10のソフトウェアが、ホスト10のメモリ60内で、送信されるデータと共にバッファを準備する。
B.ソフトウェアが、バッファ内のデータが送信の準備ができていることをISOC120に通知する。
C.ISOC120が、バッファからデータを読み取る。
D.ISOC120が、ホスト10のソフトウェアに対して、読み取られ、新しいデータを転送するためにホスト10のソフトウェアによって再利用することができるバッファを識別する。
【0066】
LCP RXチャネルでのイベントの順序は、次の通りである。
A.ホスト10のソフトウェアが、ISOC120が受信されたデータを書き込むことができるバッファを準備する。
B.ソフトウェアが、空きバッファがホストのメモリ60内で準備ができていることをISOC120に通知する。
C.ISOC120が、データをバッファに書き込む。
D.ISOC120が、ホスト10のソフトウェアに対して、受信されたデータが書き込まれ、ソフトウェアによって処理されることができるバッファを識別する。
【0067】
ソフトウェアが、ISOC120によって使用されるバッファを準備する時に、バッファ情報が、ドアベル・レジスタを介して追跡される。ISOC120によって使用されるバッファに関する情報は、状況更新を使用してまたは完了キューを介して、ソフトウェアに返される。TX LCPチャネルについて、バッファに、TX LCPエンジン310によってISOC120に転送され、処理されて、ネットワーク30での送信用の1つまたは複数のパケットになるデータおよびヘッダの情報が含まれる。ヘッダは、ISOC120のTXプロセッサ150によって、ネットワーク30で送信されるパケットのヘッダを生成するのに使用される。RX LCPチャネルについて、空きバッファが、ホスト10のソフトウェアによってアダプタ80に割り当てられる。アダプタ80は、受信されたパケットをバッファに書き込む。
【0068】
記述子によって、ISOC120およびホスト10のソフトウェアの両方に既知のデータ構造が定義されている。ソフトウェアは、記述子を使用して、ISOC120に制御情報を転送する。制御情報は、所望の機能に応じて、フレーム記述子、ポインタ記述子、または分岐記述子の形とすることができる。ソフトウェア内およびISOC120内の記述子ロジックは、行われる制御手段に従って記述子を生成し、修正する。そのような手段を、すぐに説明する。フレーム記述子には、パケットの記述子(たとえば、データ長、ヘッダ長など)が含まれる。ポインタ記述子には、データ位置の記述子が含まれる。分岐記述子には、記述子位置の記述(たとえば、記述子のリンク・リスト)が含まれる。記述子内の情報は、TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360によって実行されるデータ移動動作の、ホスト10内のソフトウェアによる制御に使用される。TXパケット・ヘッダを生成するためにフレームを処理するのに使用される情報は、フレームのヘッダに配置される。図9を参照すると、記述子を、単一のテーブル700内に設けることができ、LCPコンテキスト140が、テーブル700の先頭をポイントする。図10を参照すると、記述子を、リンクされた記述子テーブル720から740の構造で配置することもできる。LCPチャネル初期化の後に、LCPコンテキスト140は、構造内の最初の記述子テーブル720の先頭をポイントする。分岐記述子750から770は、テーブル720から740のリンク・リストを生成するのに使用され、ここで、記述子テーブル720から740の終りの分岐記述子750から770は、別のテーブル720から740の始めをポイントする。図9に戻ると、分岐記述子は、循環バッファを生成するのにも使用することができ、ここで、テーブル700の終りの分岐記述子710は、同一のテーブル700の始めをポイントする。循環バッファは、受信パスで使用することもできる。この場合に、LCPコンテキスト140が、バッファの先頭をポイントするように開始される。バッファは、ISOC120がその終りに達した時に、ラップ・アラウンドされる。ホスト10のソフトウェアは、ホスト10のメモリ60に(受信パスと送信パスの両方について)、またはアダプタ80のメモリ250に(送信パスのみについて)記述子を書き込むことができる。アダプタ80のメモリ・サブシステム210への記述子の書込には、ホスト10のソフトウェアによる入出力動作が含まれ、アダプタ80のメモリ・サブシステム210が占有される。ホスト10のメモリ60での記述子の書込は、アダプタ80が、新しい記述子を読み取らなければならない時に、必ずホスト10のメモリ60にアクセスすることを必要とする。ソフトウェア記述子の位置は、LCPチャネルごとに独立に、LCPマネージャ130によって定義される。記述子の位置は、システム性能最適化に従って定義される。記述子は、キューの構成での柔軟性を提供する。
【0069】
TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360は、記述子テーブル内の記述子にアクセスし、データ・バッファにアクセスするのに、アドレスを使用する。アドレスは、物理アドレスまたは仮想アドレスのいずれかとすることができる。用語物理アドレスは、ISOC120が、そのままでバス70に駆動できるアドレスを指す。用語仮想アドレスは、物理アドレスではなく、ソフトウェアまたはマイクロコードによって使用されるアドレスを指す。仮想アドレスは、物理アドレスを生成するために、マッピングを受けなければならない。TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360によって使用されるアドレスは、LCPチャネル・コンテキスト140内のポインタ、ホスト10で稼動するソフトウェアによって準備される記述子内のポインタ、RXプロセッサ160によって準備される記述子内のポインタ、およびTXプロセッサ150によって準備される記述子内のポインタ(完了メッセージを返すのに使用される)という異なるソースを有することができる。ポインタは、記述子またはデータ・バッファをポイントすることができる。TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360によって使用されるすべてのアドレスを、任意選択として、バス70上の物理アドレスとして使用される新しいアドレスにマッピングすることができる。アドレス・マッピングは、TX LCPエンジン310およびRX LCPエンジン360によって行われる。ISOC120は、ローカル・メモリ210を使用して、変換テーブルを保持する。LCPマネージャ130は、メモリ登録中にアダプタ80に変換テーブルを書き込む。アドレス・マッピングによって、バッファまたは記述子テーブルに仮想アドレスを使用できるようになる。仮想アドレッシングによって、物理的に複数の物理ページに配置される仮想バッファの管理が可能になる。アドレス・マッピングによって、ホスト10が、ソフトウェアのための変換プロセッサを必要とせずに、仮想アドレスを使用するアプリケーションを直接に扱えるようになる。
【0070】
図11を参照すると、この図には、ホスト10のソフトウェアから見えるバッファ880のイメージ800が示されている。ホスト10内のメモリ60にアクセスするのに使用される、アドレスの物理マッピング810も示されている。仮想ポインタが、バッファ内の位置を820ポイントする。この例のバッファは、ホスト10のメモリ60内の少数の連続しないページ840から870を占める仮想バッファである。LCPエンジン310および360は、変換テーブル830を介してアドレスを変換することによってマッピングを実行する。変換テーブルは、仮想バッファ880からマッピングされる各物理バッファ840から870の先頭への物理アドレス・ポインタを保持する。アダプタ80内でのアドレス・マッピングによって、ホスト10のメモリ60内で記述子およびデータ・バッファをマッピングする時の柔軟性が可能になる。アダプタ80内でのアドレス・マッピングによって、ホスト10のソフトウェアが物理アドレスへのアドレス変換を実行することを必要とせずに、仮想アドレスを使用するソフトウェア・バッファへの直接接続も可能になる。
【0071】
アダプタ80がホストのメモリ60に書き込む各パケットは、それに関連する状況を有する。状況を用いると、アダプタ80とホスト10のソフトウェアの間の同期化が可能になる。状況は、パケットの異なる信頼性レベルを示すのに使用することができる。ISOC120は、下記の状況ライト・バックを提供する:送信DMA完了は、TXパケット内のデータがアダプタ80に読み込まれたことを示し;信頼される送信は、ネットワーク30でのデータ送信の完了を示すために返され;受信DMA完了は、メモリ60への受信データ転送の完了を示し;信頼される受信は、ネットワーク30内の宛先ノードによる送信パケットの受信を示す。
【0072】
TXフレーム記述子には、2バイトの状況フィールドが含まれる。状況ライト・バックは、トランザクション状態が記述子にライト・バックされることを意味する。状況には、ホスト10のソフトウェアがポーリングできる完了ビットが含まれる。ホスト10のソフトウェアは、セットされた完了ビットを見つけた時に、そのフレーム記述子によって定義されるフレームに関連するバッファを再利用することができる。
【0073】
完了キューは、RX LCPチャネルによって実施される。完了キューによって使用されるLCPチャネルは、どのRX LCPチャネルによっても実施することができる柔軟性および特性のすべてを有する。TXプロセッサ150およびRXプロセッサ160は、状況ライト・バックを生成して、信頼される送信、信頼される受信、受信DMA完了、または送信DMA完了を示す。フレームに関連する異なる指示を、異なる場合に使用することができる。たとえば、信頼される送信の場合に、TXプロセッサ150は、パケット送信の状況を示す内部レジスタを読み取る。信頼される受信の場合に、RXプロセッサ160が、肯定応答を含む受信されたパケットとして完了指示を得る。受信DMA完了の場合に、RXプロセッサ160が、フレーム完了情報を使用する。送信DMA完了の場合に、TXプロセッサ150が、アダプタ80での送信用フレームの受信を示す。完了キューは、単一のTX LCPチャネルまたは単一のRX LCPチャネルによって使用することができ、あるいは、複数のチャネルによって共用することができる。アダプタ80のマイクロ・コードが、RX LCPエンジン360のコマンド・キューへのフレーム記述子を開始することによって、状況キューを更新する。図12を参照すると、状況は、完了キュー920を含む完了状況LCP900を介してホスト10のメモリ60に転送される。完了キュー920は、連続し(物理的にまたは仮想的にのいずれか)、ホスト10のメモリ60内に配置される。たとえば、完了キューを、連続するバッファ内に保持することができる。完了キューの項目930は、固定されたサイズを有することが好ましい。各項目が、受信LCP910に関連するバッファ950の先頭へのポインタ940を保持する。バッファ950には、完了状況に関連するパケット960が書き込まれる。
【0074】
TXソフトウェア/アダプタ・ハンドシェークに、TX LCPポートよび完了RX LCPポートが含まれる。各LCP送信チャネルでは、下記のデータ構造が使用される。
メモリ・マップされたアドレスとして実施され、記述子およびデータを処理する増分要求についてアダプタ80に知らせる、ドアベル項目。各プロセスは、ドアベル・アクセスに使用されるメモリ・マッピングされたアドレスの単一のページへの一意のアクセスを有する。
LCP属性フィールドおよび状況フィールドを含む、アダプタ・メモリ空間210内のLCPコンテキスト項目。
送信記述子の構造。この構造は、ホスト10のメモリ60内の複数の物理ページにまたがることができる。仮想アドレッシングが、記述子について使用される場合に、変換テーブルを使用して、あるページから次のページに移動する。物理アドレッシングが、記述子について使用される場合に、分岐記述子が、あるページから次のページへの移動に使用される。送信記述子には、アダプタ80への記述子関連データのすべての転送の後に更新することができる状況フィールドが含まれる。
ポインタ記述子によってポイントされる、ホスト10のメモリ60内でピン止めされた送信データ・バッファ。仮想アドレッシングが、データ・バッファについて使用される場合に、変換テーブルによって、ポインタが、アダプタ80によってホスト10のメモリ60にアクセスするのに使用される物理アドレスに変換される。
アダプタ・メモリ空間210内の変換テーブルおよび保護ブロックが、アドレス・マッピングに使用される。
【0075】
図13を参照すると、送信パケットのフローに、ステップ1000で、ホスト10のソフトウェア1020が、送信されるデータをバッファ1030に書き込むことが含まれる。ステップ1010で、ソフトウェア1020が、記述子1040を更新する。記述子1040は、ホスト10のメモリ60内またはアダプタ80のメモリ・サブシステム210内のいずれかとすることができる。ステップ1050で、ソフトウェア1020が、ドアベルを鳴らして、新しいデータの送信の準備ができていることをアダプタ80に通知する。ステップ1060で、アダプタ80が、異なるLCPチャネルからの要求の間の調停を管理する。あるチャネルが調停に勝った時に、アダプタ80が、新しい記述子1040を読み取る。ステップ1070で、アダプタ80が、データを読み取る。ステップ1080で、データが、ネットワーク30に送信される。ステップ1090で、状況が、記述子1040内または完了キュー内で更新される。
【0076】
TX LCPチャネルでは、データ・バッファにアクセスする時にアドレス変換を使用することができる。この場合に、データ・バッファは、複数のメモリ・ページからなる。この処理に関する限り、これらのメモリ・ページは、連続する仮想メモリ空間内にある。しかし、アダプタ80に関する限り、これらのメモリ・ページは、連続しない物理メモリ空間内にある場合がある。完了状況構造に、送信されたフレームの状況を示す情報が含まれる。これは、別々のLCPチャネルとして実施される。すべてのフレームの最初の記述子であるフレーム記述子は、フレームがアダプタ80に転送された後に更新することができる任意選択の状況フィールドを有する。
【0077】
図14を参照すると、送信LCPチャネル・フローの例で、記述子1100が、ホスト10のメモリ60に配置される。記述子1100およびパケット1120を保管するバッファ1110へのアクセスは、アダプタ80に配置される変換テーブル1130を介するアドレス変換を必要とする。バッファ1110によって、ホスト10のソフトウェアの仮想アドレス空間内の連続するスペースが使用される。各フレーム1120は、2タイプの記述子すなわち、パケットに関係する情報を与えるフレーム記述子1140と、データ1120を保持するバッファ1110をポイントするポインタ記述子1150とによって記述される。各パケットに、データ・ペイロード1170と、同一のバッファ1180でそれに先行するヘッダ1160が含まれる。
【0078】
ドアベルへの書込トランザクション1190によって、アダプタ80による使用に使用可能なワード数1200が更新される。この情報は、LCPコンテキスト140に保管される。送信LCPコンテキスト140には、送信されるデータを保持するバッファ1110の先頭へのポインタ1210が含まれる。LCPチャネルが、ISOC120の内部調停に勝つ時に、ISOC120は、LCPコンテキスト140内のポインタ1210に従ってLCPチャネルの記述子を読み取る。LCPチャネルの記述子1100およびバッファ1110の両方に関する仮想アドレスは、アダプタ80のメモリ・サブシステム210内に配置される変換テーブル1130を使用して物理アドレスに変換される。変換テーブル1130は、メモリ・バッファの登録中にLCPマネージャ130によって更新される。ISOC120は、データおよびフレーム・ヘッダをバッファ1110からアダプタ80へ読み取る。フレーム・ヘッダ1160が、ISOC上でネットワーク30のヘッダに置換される1320。パケット・ヘッダおよび対応するデータが、ネットワーク30に送信される。
【0079】
RX LCPポートは、着信データをISOC120からホスト10で稼動するソフトウェア・アプリケーションによって使用されるメモリ60に転送するのに使用される。TX LCPチャネルは、完全に、ホスト10のソフトウェアによって開始される記述子を介して制御される。RX LCPチャネルでは、ホスト10のソフトウェアおよびISOC120の両方からの記述子が使用される。ISOC120によって開始される記述子は、LCPチャネル動作を制御して、ホスト10のメモリ60内の受信されたフレームの宛先を定義するのに使用される。ホスト10のソフトウェアによって開始される記述子は、バッファが変換テーブル内のマッピングを介して定義されない場合に、バッファの位置を定義するのに使用することができる。ホスト10のソフトウェアとアダプタ80の間のハンドシェークを実施するために、2つのLCPチャネルすなわち、受信された着信データ構造を扱うRX LCPチャネルと、完了状況キューを扱うRX LCPチャネルが使用されることが好ましい。この完了状況は、アダプタ80が、ホスト10のソフトウェアに、ホスト10のメモリ60へのフレーム転送が完了したことをシグナリングするのに使用される。項目が、完了キュー構造の順次アドレスに挿入される。完了状況項目のそれぞれに、アダプタ80によってマークされ、項目所有権がアダプタ80からホスト10のソフトウェアに転送されたことを検査するためにホスト10のソフトウェアによってポーリングされるフィールドが含まれる。1つまたは複数のRX LCPチャネルが、同一の完了状況キューを使用することができる。複数のRX LCPチャネルによる完了状況キューの共用は、ISOC120によって実行される。
【0080】
RX LCPチャネルは、着信パケットの宛先アドレスを示す情報を必要とする。ISOC120は、空きバッファの位置を見つけるための下記の2つのアドレッシングを有する。
直接アドレッシング・モードは、バッファをポイントするのにポインタ記述子を使用しないLCPチャネルを指す。宛先アドレスは、ISOC120のマイクロコードによって定義されるか、コンテキスト140から読み取られる。
間接アドレッシング・モードは、記述子構造内でデータ・バッファへのポインタを維持するLCPチャネルを指す。記述子は、ホスト10のメモリ60内に配置されることが好ましい。
【0081】
直接アドレッシングでは、アダプタ80を介する着信パケットの処理の待ち時間が、実質的に短縮される。しかし、直接アドレッシングでは、アダプタ80での仮想アドレスから物理アドレスへの変換情報の保管を含めて、LCPマネージャ130によるメモリ・バッファの登録が必要である。ホスト10のソフトウェアは、チャネル・ドアベルに書き込んで、チャネルによって使用可能な空きバッファに追加されるワード数を示す。直接モードでは、下記のステップを使用して、宛先バッファのアドレスを判定する。
A.アドレスAが、LCPエンジンへのコマンドとして駆動される。
B.(任意選択)アドレスAをアドレスA’にマッピングする。
C.アドレスA’(ステップBが実行される場合)またはA(ステップBが実行されない場合)が、宛先バッファの基底アドレスになる。
【0082】
間接モードでは、アダプタ80が、記述子を使用して、データ・バッファのアドレスを見つける。記述子は、ホスト10のソフトウェアによって管理される。記述子は、ホスト10のメモリ60に配置されることが好ましい。用語「間接」は、アダプタ80が、宛先アドレスを定義するために追加情報を読み取ることを強調するのに使用される。アダプタ80は、実行時中にこの情報にアクセスする。間接アドレッシングでは、変換テーブルを保管するのに必要なアダプタ80のメモリの量が削減される。記述子は、通常は、ホスト10のメモリ60に配置される。間接モードでは、宛先バッファのアドレスを判定するのに、下記のステップが使用される。
A.アドレスAが、LCPエンジンに対するコマンドとして駆動される。
B.(任意選択)アドレスAをアドレスA’にマッピングする。
C.アドレスA’(ステップBが実行される場合)またはA(ステップBが実行されない場合)が、ポインタ記述子のアドレスになる。
D.バッファへのポインタすなわちアドレスBを、記述子から読み取る。
E.(任意選択)アドレスBをアドレスB’にマッピングする。
F.アドレスB’(ステップEが実行される場合)またはB(ステップEが実行されない場合)が、宛先バッファの基底アドレスになる。
【0083】
各RX LCPチャネルでは、下記のデータ構造が使用される。
メモリ・マッピングされたアドレスとして実施される、ドアベルへのアクセスによって、追加データについてまたはアダプタ80がパケット・データを書き込むのに使用可能な記述子について、アダプタ80が知らされる。
アダプタ80のメモリ・サブシステム210内のLCPコンテキスト項目に、LCP属性、状況、構成、および状況フィールドが含まれる。
間接モードで使用されるメモリ・バッファをポイントする記述子。
ホスト10のメモリ60内の連続する仮想アドレス空間内のバッファ。
アドレス・マッピング用の、アダプタ80のメモリ空間210内の変換テーブルおよび保護ブロック。
【0084】
パケットの受信のフローは、下記の特性に依存する。
直接または間接の、アドレッシング・モード。
間接モードについて、記述子がホスト10のメモリ60内に配置される。
直接モードについて、アドレス・マッピングを、記述子へのアクセス中に使用してもしなくてもよい。
アドレス・マッピングを、バッファへのアクセス中に使用してもしなくてもよい。
間接モードについて、アドレス保護を、記述子へのアクセス中に使用してもしなくてもよい。
アドレス保護を、バッファへのアクセス中に使用してもしなくてもよい。
【0085】
これらの特性は、LCPチャネルごとに、LCPチャネル初期化中にチャネルのコンテキスト140の一部としてセットされる。
【0086】
図15を参照すると、パケット受信のフローに、ステップ1300での、受信されたデータ用の空きバッファ1320の、ホスト10内のソフトウェア1310による準備が含まれる。ステップ1330で、間接モードで、ホスト10のソフトウェア1310が、記述子1340を更新する。記述子1340は、ホスト10のメモリ60に配置される。ステップ1350で、ホスト10のソフトウェアが、ドアベルを鳴らして、空きバッファ空間についてアダプタ80に通知する。間接モードでは、ドアベルが、新しい記述子1340を示す情報を提供する。直接モードでは、ドアベルが、追加された空きバッファ空間を示す情報を提供する。この段階で、アダプタ80は、ネットワーク30からホスト10のメモリ60に受信データを転送する準備ができている。ステップ1300、1330、および1350は、ホスト10のソフトウェア1310が、RX LCPチャネルに空きバッファ1320を追加する時に、必ず繰り返される。ISOC120は、受信されたパケットごとに下記のステップを繰り返す。ステップ1360で、アダプタ80が、データを受信する。ステップ1370で、間接モードで、アダプタ80が、空きデータ・バッファ1320の位置をポイントする記述子1340を読み取る。ステップ1380で、データおよびヘッダが、データ・バッファ1320に書き込まれる。ステップ1390で、状況が、完了キュー内で更新される。
【0087】
図16を参照すると、受信LCPチャネル・フローの例で、ポインタ記述子が使用されない。さらに、変換テーブルが使用されない。データ・バッファ1400で、バッファ1400を使用するホスト10内のソフトウェアの物理アドレス空間の連続する空間が使用される。ヘッダおよびデータ・ペイロードの両方が、バッファ1400に書き込まれる。ドアベルへの書込トランザクション1410によって、アダプタ80による使用のために使用可能なデータ空間が更新される。この情報は、LCPコンテキスト140に保管される。受信/完了LCPコンテキスト140に、新しいデータ/完了項目の書込に使用される次/現在のアドレスへの、バッファ1400の先頭へのポインタ1420とオフセット1430が含まれる。アダプタ80は、パケットを受信する時に、次のパケット位置へのオフセット1430を増分し、使用可能なデータ空間を更新する。完了項目1440が、フレーム受信の完了時、フレーム・タイムアウト時、またはLCPクライアント100が知ることを必要とする他のフレーム・イベントについて、完了LCP1450に追加される。完了項目1440には、LCPデータ・バッファ1400内でフレームを突き止めるためにLCPクライアント100が必要とするすべての情報が含まれる。ホスト10のソフトウェアは、完了項目1440内のフィールドを使用して、完了項目1440の所有権を与えられていることを認識する。
【0088】
ISOC120は、アダプタ80のメモリ・サブシステム210とホスト10のメモリ60の間でデータを移動するのにLCPチャネルを使用できるようにする。ホスト10のメモリ60からアダプタ80にデータを転送するために、送信チャネルが使用される。アダプタ80からホスト10のメモリ60にデータを転送するために、受信チャネルが使用される。データが、ホスト10のメモリ60からアダプタ80に転送される時に、フレーム記述子に、ISOC120のバス390での宛先アドレスが含まれる。このアドレスによって、フレーム・データ・ペイロードの宛先が定義される。パケット・ヘッダは、通常の形で転送される。これによって、ISOC120のメモリ空間へのテーブルおよびコードのロードが可能になる。ISOC120のメモリ空間からホスト10のメモリ60に受信チャネルを介してデータを転送するために、記述子が、RXプロセッサ160によって開始される。この記述子には、ホスト10のメモリ60での宛先アドレスとソース・アドレスの両方を示す情報が含まれる。
【0089】
上で説明した本発明の好ましい実施形態では、アダプタ80が、バス・アーキテクチャ70を介してホスト・コンピュータ・システム10のCPU50およびメモリ60に接続される。しかし、本発明の他の実施形態では、アダプタ80を、バス・アーキテクチャ70とは独立にホスト・コンピュータ・システム10に統合することができる。たとえば、本発明の他の実施形態で、アダプタ80を、ホスト・メモリ60に接続されたメモリ・コントローラを介してホスト・システムに統合することができる。
【0090】
さらに、上で説明した本発明の好ましい実施形態では、アダプタ80が、ホスト・コンピュータ・システム10に挿入されるプラグ可能アダプタ・カードの形で実施された。しかし、本発明の他の実施形態で、アダプタ80の異なる実施形態が可能であることを諒解されたい。たとえば、アダプタ80を、CPU50およびメモリ60と共に、ホスト・コンピュータ・システムのマザー・ボード上に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0091】
【図1】データ処理ネットワークの例のブロック図である。
【図2】データ処理ネットワークのネットワーク・インターフェース・アダプタ・カードのブロック図である。
【図3】データ・ネットワークのホスト・システムの例のブロック図である。
【図4】ネットワーク・アダプタ・カードのインテグレーテッド・システム・オン・ア・チップ(ISOC)の例のブロック図である。
【図5】ISOCのもう1つのブロック図である。
【図6】ISOCを通る情報のフローを示すISOCのブロック図である。
【図7】ISOCを通る論理送信パスのブロック図である。
【図8】ISOCを通る論理受信パスのブロック図である。
【図9】循環記述子テーブルのブロック図である。
【図10】記述子テーブルのリンクされた組のブロック図である。
【図11】仮想バッファおよびその物理的に対応するバッファのブロック図である。
【図12】完了キューのブロック図である。
【図13】ホストからネットワークへのデータの送信フローのブロック図である。
【図14】ホストからネットワークへのデータの送信フローのもう1つのブロック図である。
【図15】ネットワークからホストへのデータの受信フローのブロック図である。
【図16】ネットワークからホストへのデータの受信フローのもう1つのブロック図である。
Claims (15)
- メモリを介して第1および第2のデータ処理システムの間でデータのフローを制御する装置であって、第1および第2のデータ処理システムによってアクセスされる複数の記述子を保管する記述子テーブルと、記述子テーブルに保管される記述子を生成する記述子ロジックであって、記述子が、テーブル内の別の記述子へのリンクを含む分岐記述子を含む、記述子ロジックとを含む装置。
- 記述子ロジックによって生成される記述子が、メモリ内の位置と第2データ処理システムとの間で通信されるデータ・パケットを定義するフレーム記述子と、メモリ内の位置を識別するポインタ記述子とを含む、請求項1に記載の装置。
- 記述子テーブルが、第1データ処理システムのメモリに保管される、請求項1または2に記載の装置。
- 記述子テーブルが、第2データ処理システムのメモリに保管される、請求項1ないし3のいずれかに記載の装置。
- 記述子テーブルが、その中の分岐記述子を介して一緒に順次リンクされる複数の記述子リストを含む、請求項1ないし4のいずれかに記載の装置。
- 記述子テーブルが、循環記述子リストを含む、請求項5に記載の装置。
- 第1データ処理システムが、ホスト・コンピュータ・システムを含む、請求項1ないし6のいずれかに記載の装置。
【請求項8】第2データ処理システムが、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークとの間でデータを通信するデータ通信インターフェースを含む、請求項1ないし7のいずれかに記載の装置。 - データ処理システムであってメモリを有するホスト処理システムと、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークとの間でデータを通信するデータ通信インターフェースと、ホスト・コンピュータ・システムのメモリとデータ通信インターフェースとの間でのデータのフローを制御する、請求項1ないし8のいずれかに記載の装置とを含むデータ処理システム。
- メモリを介して第1および第2のデータ処理システムの間でデータのフローを制御する方法であって、第1および第2のデータ処理システムによってアクセスされる複数の記述子を記述子テーブルに保管することと、記述子ロジックによって、記述子テーブルで保管される記述子を生成することであって、記述子が、テーブル内の別の記述子へのリンクを含む分岐記述子を含む、生成することとを含む方法。
- 記述子ロジックによって、メモリ内の位置と第2データ処理システムとの間で通信されるデータ・パケットを定義するフレーム記述子と、メモリ内の位置を識別するポインタ記述子とを生成することを含む、請求項10に記載の方法。
- 記述子テーブルを第1データ処理システムのメモリに保管することを含む、請求項10または11に記載の方法。
- 記述子テーブルを第2データ処理システムのメモリに保管することを含む、請求項10ないし12のいずれかに記載の方法。
- 複数の記述子リストをその中の分岐記述子を介して直列にリンクすることによって記述子テーブルを形成することを含む、請求項10ないし12のいずれかに記載の方法。
- 第1データ処理システムが、ホスト・コンピュータ・システムを含む、請求項10ないし14のいずれかに記載の方法。
- 第2データ処理システムが、ホスト・コンピュータ・システムとデータ通信ネットワークとの間でデータを通信するデータ通信インターフェースを含む、請求項10ないし15のいずれかに記載の方法。
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