TW567418B

TW567418B - Interrupt signal generating method and media access controller utilizing same

Info

Publication number: TW567418B
Application number: TW091108798A
Authority: TW
Inventors: Yi-Jeng Chen
Original assignee: Via Tech Inc
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-12-21
Also published as: US7114022B2; US20030212808A1

Description

567418 五、發明說明（1) 發明領域本案係為一種中斷信號產生方法與應用該方法之媒體存取控制器，尤指應用於媒體存取控制器上之中斷信號產生方法與應用該方法之媒體存取控制器。發明背景請參見第一圖，其係一具網路連線功能之個人電腦内部之習用架構方塊示意圖，其核心部份主要係由微處理器 1 0、北橋晶片1 1 、南橋晶片1 2所構成，而記憶體1 1 1係連接於北橋晶片11 ，至於網路卡1 2 1則可透過一週邊元件連接介面匯流排（P C I B u s )而連接至北橋晶片1 1 ，而網路卡 121中之媒體存取控制器1211(Media Access C ο n t r ο 1 1 e r，簡稱M A C )在某些組態中則可被直接整合於南橋晶片1 2中，至於實體裝置（PHY ) 1 2 1 2則與外部網路連接。而當媒體存取控制單元1 2 1 1進行資料封包之傳送或接收時，媒體存取控制單元1211均會向微處理器10發出硬體中斷信號，使得微處理器1 0放下目前任務而轉向處理此媒體存取控制單元1211之驅動程式之中斷服務常式（ISR)，請參見第二圖（a )，其係媒體存取控制單元1 2 1 1及其驅動程式於接收資料封包時所產生之相關信號波形示意圖，其中RxDV之高準位係代表正在接收封包，而當RxDV由高準位

567418 五、發明說明（2) 拉低至低準位時，則代表一個封包被接收完畢，此時I NT A 打出一低準位脈波信號且PRXM(Perfect Rx interrupt M a s k )暫存器值由邏輯” 1”被改寫成邏輯"〇 ” ，而微處理器

10便因應該中斷信號ΙΝΤΑ之觸發而進行中斷服務常式 (ISR ’Interrupt Service Routine)與延緩程序碼（DPC， Defer Procedure Code)之動作，用以讓作業系統 (Operating System)將媒體存取控制單元1211所接收到並暫存在記憶體111中之資料封包取走並釋放其原先占用之記憶體資源。而當DPC執行完畢後，接著執行一段 EnableINT之程式碼，用以將PRXM暫存器值由邏輯"〇”再改寫回邏輯"1 π ，進而將罩幕（m a s k )回復。如此一來，後續中斷信號便可因應封包之接收完畢而再被發出。至於第二圖（b )，其係媒體存取控制單元1 2 1 1及其驅動程式於傳送資料封包時所產生之相關信號波形示意圖，其中T X D V之高準位係代表正在傳送封包，而當TxDV由高準位拉低至低準位時，則代表一個封包被傳送完畢，此時I NT A打出一低準位脈波信號且PTXM(Perfect Tx interrupt Mask)暫存器值由邏輯"1 n被改寫成邏輯” 〇” ，而微處理器1 〇便因應該中斷信號ΙΝΤΑ之觸發而進行ISR(Interrupt Service Routine)與DPC(Defer Procedure Code)之動作，用以讓作業系統（Operating System)將媒體存取控制單元1211已傳送出去資料封包所占用之記憶體資源予以釋放。而當 DPC執行完畢後，同樣接著執行一段EnableINT之程式碼，用以將PTXM暫存器值由邏輯” 再改寫回邏輯” 1” ，進而將

第6頁 567418 五、發明說明（3) 罩幕（m a s k )回復。如此一來，，後續中斷信號便可因應封包之傳送完畢而再被發出。而由上述敘述與相對應信號波形示意圖可清楚看出，於習用手段中，隨著每一個資料封包之傳送完畢或接收完 . 畢，媒體存取控制單元1 2 1 1均會對微處理器1 〇發出一硬體中斷信號（即I N T A打出一低準位脈波信號），進而佔用微處 · 理器1 0之運算資源。然而，隨著寬頻網路之普及，系統透過媒體存取控制單元進行傳送與接收之資料流量大增，因 _ 此微處理器1 0收到硬體中斷信號之頻率亦隨之大增，如此將導致微處理器1 0之運算資源被大量佔用，使得系統整體 -效能大打折扣，在某些作業系統環境下，過高的硬體中斷 φ 頻率甚至會導致系統當機。而如何改善上述習用手段之缺失，係為發展本案之一主要目的。發明概述本案係為一種中斷信號產生方法，應用於信號連接至一電腦主機與一外部網路間之一媒體存取控制器上，該方法包含下列步驟：發出一中斷信號至該電腦主機；該電腦主機係因應該中斷信號而進行一相對應之中斷服務，用以將已完成轉移之資料封包所佔用之記憶體空間予以釋放； _ 以及於該相對應之中斷服務完畢並再計時達到一預定時間之延遲後，方才再度發出該中斷信號至該電腦主機。〃根據上述構想，中斷信號產生方法中該相對應之中斷 -

第7頁 567418 五、發明說明（4) 服務包含有一中斷服務常式以及一延緩程序碼。根據上述構想，中斷信號產生方法中該電腦主機係包含一橋接晶片，而該媒體存取控制器係電連接至該橋接晶片上。 . 根據上述構想，中斷信號產生方法中該橋接晶片係為一北橋晶片。 · 根據上述構想，中斷信號產生方法中累積該預定時間之動作係由一計時器所完成。 _ 根據上述構想，中斷信號產生方法中該計時器係由一硬體計時器所完成，當該硬體計時器之計時值達該預定時 “ 間值時，該硬體計時器便發出該中斷信號，以再度觸發該 φ 電腦主機進行相對應之中斷服務。根據上述構想，中斷信號產生方法中該硬體計時器係為一單擊計時 H(one-shot timer)。根據上述構想，中斷信號產生方法中該計時器係由一軟體計時器所完成，當該軟體計時器之計時值達該預定時間值時，該軟體計時器便開啟一中斷罩幕，以再度觸發該電腦主機進行相對應之中斷服務。根據上述構想，中斷信號產生方法中該中斷罩幕係選自一接收中斷罩幕（Perfect Rx interrupt Mask)與一傳送中斷罩幕（Perfect Tx interrupt Mask)。 _ 根據上述構想，中斷信號產生方法中於該相對應之中斷服務完畢後，該電腦主機係執行一段中斷功能程式碼 " (E n a b 1 e I N T )，藉以觸發該計時器進行計時之動作。 ·

第8頁 567418 五、發明說明（5) 根據上述構想，中斷信號產生方法所應用其上之該媒體存取控制器係應用於一網路卡上。根據上述構想，中斷信號產生方法所應用其上之該媒體存取控制器係整合於一網路晶片中。根據上述構想，中斷信號產生方法所應用其上之該媒體存取控制器係整合於一南橋晶片中。根據上述構想，中斷信號產生方法中中更包含下列步驟：每隔一段時間對該中斷信號產生之頻率進行取樣；以及當該頻率小於一門檻值時，延遲該中斷信號產生之機制將被禁能。

根據上述構想，中斷信號產生方法中更包含下列步驟：每隔一段時間對輸出入資料流量之變化量進行取樣；以及當延遲該中斷信號產生之機制為啟動狀態，而資料流量之變化量小於0時，延遲該中斷信號產生之機制將被禁能。

本案之另一方面係為一種媒體存取控制器，信號連接至一電腦主機與一外部網路之間，該控制器係發出一中斷信號至該電腦主機，使該電腦主機因應該中斷信號而進行一相對應之中斷服務，用以將已完成轉移之資料封包所佔用之記憶體空間予以釋放，而該控制器之特徵在於具有一計時器，而該計時器係於該相對應之中斷服務完畢並再達到一預定時間之延遲後，方才再度發出該中斷信號至該電腦主機。根據上述構想，媒體存取控制器中該計時器係為一單

第9頁 567418 五、發明說明（6) 擊計時器（one- shot timer)，當該單擊計時器之計時值達該預定時間值時，該單擊計時器便發出該中斷信號，以再度觸發該電腦主機進行相對應之中斷服務。根據上述構想，媒體存取控制器中該相對應之中斷服務包含有一中斷服務常式以及一延緩程序碼。根據上述構想，媒體存取控制器中該電腦主機係包含一橋接晶片，而該媒體存取控制器係電連接至該橋接晶片上。根據上述構想，媒體存取控制器中該橋接晶片係為一北橋晶片。根據上述構想，媒體存取控制器係應用於一網路卡上。根據上述構想，媒體存取控制器係整合於一網路晶片中〇根據上述構想，媒體存取控制器係整合於一南橋晶片中。簡單圖式說明本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了解：第一圖：其係一目前具網路連線功能之個人電腦内部之架構方塊不意圖。第二圖（a )( b ):其係媒體存取控制單元及其驅動程式於接

第10頁 567418 五、發明說明（7) 收/傳送資料封包時所產生之相關信號波形與動作示意圖。第三圖（a)(b):其係本案在媒體存取控制單元之平台上，對其驅動程式所發展出之較佳實施例中於接收/傳送資料封包時所產生之相關信號波形與動作示意圖。第四圖：其係本案較佳實施例方法之步驟流程示意圖。第五圖··其係將本案較佳實施例中硬體計時器改以軟體完成之相關信號波形示意圖。本案圖式中所包含之各元件列示如下：

微處理器1 0 記憶體111 網路卡1 2 1 實體裝置1212 北橋晶片11 南橋晶片1 2 媒體存取控制器1 2 1 1 較佳實施例說明

請參見第三圖（a)，其係本案在第一圖所示之硬體平台上，對其驅動程式所發展出之較佳實施例方法中於接收資料封包時所產生之相關信號波形示意圖，其中RxDV之高準位係代表正在接收封包，而當RxDV由高準位拉低至低準位時，則代表一個封包被接收完畢，此時中斷狀態暫存器 (Interrupt Status Register)被改寫成1 ，而 INTA 打出一

第11頁 567418 五、發明說明（8) 低準位脈波信號且PRXM(Perfect Rx interrupt Mask)暫存器值由1轉變為Ο ，而微處理器10便因應該中斷信號INTA 之觸發而進行相對應ISR(Interrupt Service Routine)與 DPC(Defer Procedure Code)之動作，用以讓作業系統 (Operating System)將媒體存取控制單元1211已接收到並暫存在記憶體1 1 1中之第一資料封包取走並釋放其原先占用之記憶體資源。而當DPC執行完畢後，接著執行一段 E n a b 1 e I N T之程式碼時，本案所設置之硬體計時器 (t i m e r，例如一單擊計時器）便因應該E n a b 1 e I N T程式碼之觸發而開始計時，當硬體計時器之計時值達一預定時間值後，硬體計時器便發出一中斷信號I N T A，以觸發微處理器 10 進行相對應ISR(Interrupt Service Routine)與DPC (Defer Procedure Code)之動作，用以讓作業系統 (0 p e r a t i n g S y s t e m )將媒體存取控制單元1 2 1 1所接收到並暫存在記憶體1 1 1中之第二、第三資料封包一併取走並釋放其原先占用之記憶體資源，以下依此類推。因此，當資料封包流量增加時，在該預定時間值中所接收到之複數個資料封包便可於一次中斷信號INTA之觸發下一併處理，以圖中所示為例，在1毫秒（m s )之延遲中，媒體存取控制單元1 2 1 1已收到第二與第三資料封包，而當計時器之計時值到達1毫秒（ms)後主動發出之中斷信號INTA，將可把暫存在記憶體1 1 1中之第二、第三資料封包一併取走，如此將可降低中斷信號INTA產生之頻率，有效改善習用技術中過高的硬體中斷頻率而導致微處理器1 0之運算資源被大量佔

第12頁 567418 五、發明說明（9) 用，致使系統整體效能大打折扣之缺失。再請參見第三圖（b)，其係本案在第一圖所示之硬體平台上所發展出之較佳實施例方法中所接收資料封包之流量較低時所產生之相關信號波形示意圖，其與第三圖（a) 之最大不同在於1毫秒（ms)之延遲中，媒體存取控制單元 1 2 1 1並未再收到其它資料封包，因此於流量較低之情況下，本案機制並無太大作用，反而增加中斷信號INTA產生之頻率，因此吾人可每隔一段時間對中斷信號I NTA產生之頻率進行取樣，當該頻率小於一門檻值時，本案利用計時器來延遲中斷信號I NT A產生之機制將被禁能。以該預定時間值等於1毫秒（m s )為例，吾人可每隔2 0 0毫秒（m s )取樣一次，例如查看被記錄下來之I S R執行次數，而當取樣所得之頻率小於1 0 0 0赫茲（Η z )時，上述利用計時器來延遲中斷信號ΙΝΤΑ產生之機制將被禁能。另外，吾人亦可觀察輸出入資料流量之變化量 (throughput difference)，進而決定上述利用計時器來延遲中斷信號I NTA產生之機制是否被啟動。同樣地，以該預定時間值等於1毫秒（m s )為例，吾人可每隔2 0 0毫秒 (m s )對輸出入資料流量之變化量取樣一次，而取樣所得之變化量再根據下表一所示内容進行判斷，便可決定是否將上述利用計時器來延遲中斷信號I NT A產生之機制禁能。表一

第13頁 567418 五、發明說明（ίο) 本次資料流量變化前次之機制為啟動前次之機制為禁能變化量大於等於0 將機制維持在啟動將機制轉為啟動 ------ ! i變化量小於0 |將機制轉為禁能 ! ·.......- - - 將機制轉為啟動至於傳送資料封包之動作與相關信號波形示意圖與上述第三圖（a)(b)所示關於接收資料封包之動作原理並無太 _ 大不同，波形示意圖中僅需將RxDV置換成TxDV ，而PRXM (Perfect Rx interrupt Mask)置換成PTXM(Perfect Tx ~ interrupt Mask)即可，故在此不予贅述。而上述較佳實 @ 施例方法之步驟流程示意圖可參見第四圖所示，當媒體存取控制器發出一中斷信號時，作業系統便關閉所有中斷罩幕（interrupt mask，如前述之PRXM、PTXM)，用以將接受中斷之功能禁能，隨後便執行相對應該中斷信號之中斷服務常式（ISR)及延緩程序碼（DPC)，而於執行完畢後便恢復接受中斷之功能，此時有下列四種狀態，1 .如果該中斷信號為一傳送中斷（Tx interrupt)，開啟除了 PTXM之外的所有中斷罩幕（interrupt mask)。2.如果該中斷信號為一接收中斷（Rx interrupt)，開啟除了 PRXM之外的所有中斷罩幕（interrupt mask)。3.如果該中斷信號同時包含有傳送中斷（Tx interrupt)與接收中斷（Rx interrupt)，開啟除· 了 PTXM與PRXM之外的所有中斷罩幕（interrupt mask) ' 4 .如果該中斷信號不是上述1 . 2 . 3 ·之情況，開啟所有中斷 ·

第14頁 567418 五、發明說明（11) 罩幕（interrupt mask)。而因其中1·2·3·之狀態係為與封包傳送接收有關之中斷動作，故當屬於1 · 2 · 3.之狀態時，便啟動計時器開始計時，以進行延遲中斷信號產生之機制。再請參見第五圖，其係將上述硬體計時器改以軟體完成之相關波形示意圖，其不同處僅在於軟體計時器並不會實際發出一中斷信號ΙΝΤΑ，而是將PRXM(Perfect Rx interrupt Mask)或PTX Μ (Perfect T x interrupt Mask)由〇轉變為1 ，而在中斷狀態暫存器（Interrupt Status Register)值為1且PRXM或PTXM之值亦等於1之情況下，媒體存取控制器亦會發出一中斷信號INTA後再度將PRXM或 PTXM之值轉變為〇，但微處理器1〇已經可因應此中斷信號 INTA之觸發而進行相對應iSR(Interrupt Service Routine)與DPC(Defer Procedure Code)之動作，用以讓作業系統（Operating System)將暫存在記憶體111中之第二、第三資料封包一併取走並釋放其原先占用之記憶體資源。綜上所述，以硬體或軟體方式所完成之計時器，其皆可有效達成本案之目的。而本案方法所應用其上之該媒體存取控制器係可整合於網路卡、網路晶片或是南橋晶片中’故本案發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾’然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

第15頁 567418 圖式簡單說明第一圖：其係一目前具網路連線功能之個人電腦内部之架構方塊示意圖。第二圖（a)(b):其係媒體存取控制單元及其驅動程式於接收/傳送資料封包時所產生之相關信號波形與動作示意圖。第三圖（a)(b):其係本案在媒體存取控制單元之平台上，對其驅動程式所發展出之較佳實施例中於接收/傳送資料封包時所產生之相關信號波形與動作示意圖。第四圖：其係本案較佳實施例方法之步驟流程示意圖。第五圖：其係將本案較佳實施例中硬體計時器改以軟體完成之相關信號波形示意圖。雹

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Claims

567418 六、申請專利範圍 1. 一種中斷信號產生方法，應用於信號連接至一電腦主機與一外部網路間之一媒體存取控制器上，該方法包含下列步驟：發出一中斷信號至該電腦主機；該電腦主機係因應該中斷信號而進行一相對應之中斷服務，用以將已完成轉移之資料封包所佔用之記憶體空間予以釋放；以及於該相對應之中斷服務完畢並再計時達到一預定時間之延遲後，方才再度發出該中斷信號至該電腦主機。

2 .如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中該相對應之中斷服務包含有一中斷服務常式以及一延緩程序碼。 3. 如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中該電腦主機係包含一橋接晶片，而該媒體存取控制器係電連接至該橋接晶片上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中該橋接晶片係為一北橋晶片。 5 .如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中累積該預定時間之動作係由一計時器所完成。

6. 如申請專利範圍第5項所述之中斷信號產生方法，其中該計時器係由一硬體計時器所完成，當該硬體計時器之計時值達該預定時間值時，該硬體計時器便發出該中斷信號，以再度觸發該電腦主機進行相對應之中斷服務。 7. 如申請專利範圍第6項所述之中斷信號產生方法，其中

第17頁 567418 六、申請專利範圍該硬體計時器係為一單擊計時器（one-shot timer)。 8 ·如申請專利範圍第5項所述之中斷信號產生方法，其中該計時器係由一軟體計時器所完成，當該軟體計時器之計時值達該預定時間值時，該軟體計時器便開啟一中斷罩 - 幕，以再度觸發該電腦主機進行相對應之中斷服務。 9 .如申請專利範圍第8項所述之中斷信號產生方法，其中該中斷罩幕係選自一接收中斷罩幕（Perfect Rx interrupt Mask)與一傳送中斷罩幕（Perfect Tx · interruptMask)0 二 1 0 .如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中 — 於該相對應之中斷服務完畢後，該電腦主機係執行一段中參斷功能程式碼（E n a b 1 e I N T )，藉以觸發該計時器進行計時之動作。 1 1.如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其所應用其上之該媒體存取控制器係應用於一網路卡上。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其所應用其上之該媒體存取控制器係整合於一網路晶片中。 1 3.如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其所應用其上之該媒體存取控制器係整合於一南橋晶片中。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之中斷信號產生方法，其中更包含下列步驟： - 每隔一段時間對該中斷信號產生之頻率進行取樣；以 € 及 — 當該頻率小於一門檻值時，延遲該中斷信號產生之機，

第18頁 567418 六申制更中其法方生產號信斷中之述所項 IX 第圍 —取 J驟矛 -。專步圍能青列 JI6禁t下矛申、專被 U含請將士包 Hi!又— 稽取行進量化變之量流料資入出輸對間時段一隔每及以態狀啟為制機之生產 igb f 信斷中於該小遲量延化當變之量時流料資而禁被將制機之生產 # 信斷中該遲延能外 1 與機主腦電 1 至接號信器制控取存體媒 ^LQUl 種機服主斷腦中電之該應至對號相信一斷行中進一而出號發信係斷器中制該控應該因，機間主之腦路電網該部使予時延間計之空該間體而時憶，定記器預之時一用計到佔一達所有再包具並封於畢料在完資徵務之特服移之斷轉器中成制之完控應已該對將而相以，該用放於，釋係務以器機主腦電該至 *-eu # 信斷中該出發度再才方後遲中其器制控取存體媒之述所項 6 1X 第圍範利專請申如擊出服單發斷該便中當器之，時應 Vh 計對 me擊相 tl單行 t該進 ho,機 -S時主 le值腦 (0間電器時該時定發計預觸擊該度單達再一值以為時，係計號器之信時器斷計時中該計該中其器制控取存體媒之述所項 6 11 第圍範利專請申如〇務18 及以式常務服斷中一有含包務服斷中之應對。目 wir 才石' 該序程緩延中其器制控取存體媒之述所項 6 1X 第圍範利專請申如

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第19頁 t 567418 六、申請專利範圍該電腦主機係包含一橋接晶片，而該媒體存取控制器係電連接至該橋接晶片上。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 6項所述之媒體存取控制器，其中該橋接晶片係為一北橋晶片。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6項所述之媒體存取控制器，其係應用於一網路卡上。 2 2 .如申請專利範圍第1 6項所述之媒體存取控制器，其係整合於一網路晶片中。 2 3.如申請專利範圍第1 6項所述之媒體存取控制器，其係整合於一南橋晶片中。

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