TWI418196B - 用於媒體存取控制器（ｍａｃ）-實體層裝置（ｐｈｙ）介面之調整式速率控制方法與裝置 - Google Patents

用於媒體存取控制器（ｍａｃ）-實體層裝置（ｐｈｙ）介面之調整式速率控制方法與裝置 Download PDF

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Description

用於媒體存取控制器(MAC)－實體層裝置(PHY)介面之調整式速率控制方法與裝置
本發明一般涉及資料通信。更尤其是，本發明涉及用於媒體存取控制器(MAC)和實體層裝置(PHY)之間介面之調整式速率控制。
在傳統資料通信系統中，多速率媒體存取控制器(MAC)通常藉由多速率介面連接到多速率實體層裝置(PHY)。在這些系統中，PHY速率是利用自動協商、軟體等來設置的，並且MAC用此調整其速率。
但是，在某些系統中，MAC無法支援PHY所支援的所有資料速率，反之亦然。例如，當單速率MAC藉由單速率介面連接到多速率PHY時，PHY可以在不由MAC支持之速率操作。作為另一示例，即使MAC和PHY都是多速率的，其中任何一方也可能支援另一方不支援的速率。
通常，在一個方面，本發明提供了一種裝置，其包括：第一先進先出緩衝器(FIFO)，用於接收和儲存來自媒體存取控制器(MAC)的資料；實體層裝置(PHY)，用於傳送代表此資料的信號；以及控制電路，其包括讀取電路和傳送暫停電路，其中此讀取電路用於將資料從此第一FIFO傳輸到此PHY，此傳送暫停電路用於在儲存在此第一FIFO中的資料數量超過預定臨界值時向此MAC傳送暫停畫面。
在某些實施例中，此暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括此包含此裝置的積體電路。某些實施例包含此MAC。在某些實施例中，此MAC包含10 Gbps的單速率MAC，此PHY包含具有10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps和10 Gbps速率的四速率PHY，並且此MAC和此PHY藉由單速率介面通信。在某些實施例中，此單速率介面包含XAUI介面。某些實施例包括此包含此裝置的網路裝置。在某些實施例中，此網路裝置是從由以下各項構成的群組中選出的：網路開關；路由器；以及網路介面控制器。在某些實施例中，此控制電路更包括：接收暫停電路，用於在當此PHY接收到代表第二暫停畫面的第二信號時，暫停從此第一FIFO傳送資料至此PHY。在某些實施例中，此第二暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。在某些實施例中，此PHY接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號；以及其中此控制電路丟棄一個或多個此資料畫面。某些實施例包含管理資訊庫(MIB)丟棄計數器，用於計數被丟棄的資料畫面。某些實施例包含第二FIFO，用於儲存由此PHY接收的來自對等裝置的資料畫面；其中此控制電路從此第二FIFO擷取此資料畫面，並將此資料畫面傳送到此MAC。在某些實施例中，在半雙工模式中，此讀取電路在需要時從此第一FIFO向此PHY再次傳輸資料。在某些實施例中，此PHY接收來自此MAC的暫停畫面，並傳送代表此暫停畫面的信號。
通常，在一個方面中，本發明提供了一種裝置，其包括：第一緩衝器裝置，用於接收和儲存來自媒體存取控制器(MAC)的資料；實體層裝置，用於傳送代表此資料的信號；以及用於控制的裝置，其包括讀取裝置和傳送暫停裝置，其中此讀取裝置用於將資料從此第一緩衝器傳輸到此實體層裝置，此傳送暫停裝置用於在儲存在此第一緩衝器中的資料數量超過預定臨界值時向此MAC傳送暫停畫面。
在某些實施例中，此暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括此包含此裝置之積體電路。某些實施例包含此MAC。在某些實施例中，此MAC包含10 Gbps的單速率MAC，此實體層裝置包含具有10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps和10 Gbps速率的四速率實體層裝置，並且此MAC和此實體層裝置藉由單速率介面通信。在某些實施例中，此單速率介面包含XAUI介面。某些實施例包括此包含此裝置的網路裝置。在某些實施例中，此網路裝置是從由以下各項構成的群組中選出的：網路開關；路由器；以及網路介面控制器。在某些實施例中，此用於控制的裝置更包括：接收暫停裝置，用於在當此實體層裝置接收代表第二暫停畫面的第二信號時，暫停從此第一緩衝器到此實體層裝置的資料傳輸。在某些實施例中，此第二暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。在某些實施例中，此實體層裝置接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號；並且其中此用於控制的裝置丟棄一個或多個此資料畫面。某些實施例包含用於計數被丟棄的資料畫面的裝置。某些實施例包含第二緩衝器裝置，用於儲存由此實體層裝置接收的來自對等裝置的資料畫面；其中此用於控制的裝置從此第二緩衝器裝置擷取此資料畫面，並將此資料畫面傳送到此MAC。在某些實施例中，在半雙工模式中當需要時，此讀取電路從此第一FIFO緩衝器向此實體層裝置再次傳輸資料。在某些實施例中，此實體層裝置接收來自此MAC的暫停畫面，並傳送代表此暫停畫面的信號。
通常，在一個方面中，本發明提供了一種方法，包括：儲存以第一資料速率接收自媒體存取控制器(MAC)的資料；以第二資料速率擷取此被儲存的資料；產生代表此擷取的資料的信號；以及當此被儲存的資料的量超過預定臨界值時產生一暫停畫面。
某些實施例包括從此MAC接收此資料。某些實施例包括將此暫停畫面傳送到此MAC。在某些實施例中，此暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括：接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號；以及丟棄一個或多個此資料畫面。某些實施例包括對丟棄的資料畫面進行計數。某些實施例包括：接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號；將此資料畫面儲存在緩衝器中；從此緩衝器擷取此資料畫面；以及傳送此資料畫面到此MAC。某些實施例包括當接收到代表第二暫停畫面的第二信號時，暫停擷取此資料。在某些實施例中，此第二暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括在半雙工模式中，在需要時產生代表再次擷取的資料的信號。某些實施例包括：從此MAC接收暫停畫面；以及傳送代表此暫停畫面的信號。
通常，在一個方面中，本發明提供了一種可在處理器上執行的電腦程式，其包括：用於儲存以第一資料速率從媒體存取控制器(MAC)接收資料的指令；用於以第二資料速率擷取此被儲存的資料的指令；其中此實體層裝置產生代表此擷取的資料的信號的指令；以及用於當此被儲存的資料的量超過預定臨界值時產生暫停畫面的指令。
某些實施例包括用於將此暫停畫面傳送到此MAC的指令。在某些實施例中，此暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括：當接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號時，用於丟棄一個或多個此資料畫面的指令。某些實施例包括，用於對丟棄的資料畫面進行計數的指令。某些實施例包括：其中，當接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號時，用於將此資料畫面儲存在緩衝器中的指令；用於從此緩衝器擷取此資料畫面的指令；並且其中此資料畫面被傳送到此MAC。某些實施例包括用於當接收到代表第二暫停畫面的第二信號時，暫停擷取此資料的指令。在某些實施例中，此第二暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。某些實施例包括用於在半雙工模式中，在需要時產生代表再次擷取的資料的信號的指令。
在附圖和以下描述中提出了一種或多種實現方式的細節。從以下描述和附圖以及申請專例範圍中，其他特徵由於說明、圖式、以及申請專例範圍而將變得明顯。
在本說明書中使用的各參考號碼的第一數字指示該參考號碼首次出現之圖號。
本發明的實施例提供了用於MAC－PHY介面的調整速率控制。根據這些實施例，先進先出緩衝器(FIFO)緩衝從MAC傳送到PHY的資料，並且當FIFO中的資料數量超出預定臨界值時，控制電路向MAC傳送暫停畫面。可以根據IEEE標準802.3x在MAC中將流程控制致能，並且每個暫停畫面可以包含IEEE 802.3x暫停畫面。
與對等裝置的流程控制可以利用控制電路來執行。例如，控制電路與對等裝置自動協商以根據IEEE標準802.3x執行流程控制。當控制電路從對等裝置接收到暫停畫面時，控制電路暫停從FIFO到PHY的資料流動。
第1圖顯示根據本發明某些實施例的包含與對等網路裝置104通信的網路裝置102的資料通信系統100。網路裝置102包括與媒體存取控制器(MAC)108通信的主機106，媒體存取控制器(MAC)108與實體層電路110通信，而實體層電路110與對等網路裝置104通信。實體層電路110包含傳送先進先出緩衝器(FIFO)112、控制電路114和實體層裝置(PHY)116。控制電路114包含讀取電路118、接收暫停電路120和傳送暫停電路122。MAC 108可以包含複數個傳統的管理資訊庫(MIB)計數器124。如相關領域所熟知的，MIB是用於管理網路通信裝置的資料庫。實體層電路110可以包含MIB丟棄計數器126，用於計數被丟棄的畫面。
實體層電路110還可以包括接收FIFO 128，用於緩衝從對等網路裝置104接收的資料。就是說，接收FIFO 128儲存PHY 116從對等網路裝置104接收的資料畫面，並且控制電路114從接收FIFO 128擷取此資料畫面，並將資料畫面傳送到MAC 108。由於MAC 108的資料速率超過PHY 116的資料速率，因此每一畫面在被傳送到MAC 108之前，該畫面的全部或幾乎全部應該被儲存在接收FIFO 128中以防止接收FIFO 128的負載不足(underrun)。
網路裝置102可被實現為開關、路由器、網路介面控制器(NIC)等。實體層電路1可以作為一個或多個積體電路而執行。
在某些實施例中，MAC 108是10 Gbps的單速率MAC，PHY 116是具有速率10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps和10 Gbps的四速率PHY，並且MAC 108和實體層電路110藉由諸如XAUI之類的單速率介面通信。在其他實施例中，MAC 108是藉由多速率介面與實體層電路110通信的多速率MAC。
第2圖顯示根據本發明某些實施例的用於第1圖的資料通信系統100的過程。雖然在所說明實施例中，過程200的元素按一種配置呈現，但是基於在此所提供的揭示和教導，對於熟習相關人士而為明顯，其他實施例可以設想其他佈置。例如，在各個實施例中，過程200的某些或全部步驟可以按不同的順序、被同時地或者以其他方式執行。
當網路裝置102啟動時，將用於MAC 108的流程控制致能(步驟202)，並且控制電路114可以與對等網路裝置104自動協商以建立流程控制(步驟204)。流程控制機制可以是IEEE 802.3x流程控制。
MAC 108從主機106接收將被傳送到對等網路裝置104的資料畫面(步驟206)，並將資料傳送到實體層電路110(步驟208)，實體層電路110將資料如同所接收地儲存在FIFO 112中(步驟210)。讀取電路118以PHY 116所需的資料速率將資料從FIFO 112傳送到PHY 116(步驟212)。PHY 116傳送代表資料的信號到對等網路裝置104(步驟214)。
控制電路114監視儲存在FIFO 112中的資料數量(步驟216)。由於MAC 108的資料速率超過PHY 116的資料速率，因此儲存在FIFO 112中的資料數量將會增長。當儲存在FIFO 112中的資料數量超過預定臨界值時(步驟218)，傳送暫停電路122向MAC 108傳送暫停畫面(步驟220)。該暫停畫面可以是IEEE 802.3x暫停畫面，並且IEEE 802.3x流程控制總是對於MAC 108而致能。因此，MAC 108在暫停畫面所設定的期間停止向實體層電路110傳送資料(步驟222)。
在某些情況下，控制電路114和對等網路裝置104自動協商以執行流程控制。控制電路114監視從對等網路裝置104接收的流量以檢測暫停畫面的存在(步驟224)。當控制電路114判斷已經從對等網路裝置104接收到暫停畫面時(步驟226)，讀取電路118在由接收到的暫停畫面設定期間暫停從FIFO 112到PHY 116的資料傳輸(步驟228)。暫停畫面不被傳輸到MAC 108。
由於流程控制總是對於MAC 108而被致能，因此MAC 108可以產生暫停畫面。當實體層電路110從MAC 108接收到暫停畫面時，PHY 116簡單地傳送代表暫停畫面的信號到對等網路裝置104。在某些實施例中，如果需要，控制電路114還負責半雙工和重新傳送。就是說，在半雙工模式中當需要時，讀取電路118(例如在PHY 116傳輸代表資料的信號期間發生衝突之後)從FIFO 112向PHY 116再次傳輸資料。
當與對等網路裝置104的流程控制被去能時，實體層電路110可以丟棄從對等網路裝置104接收的資料畫面。由於畫面是在實體層電路110中被丟棄的，因此該丟棄將不被MAC 108中的MIB計數器124所記錄。因此，在某些實施例中，實體層電路110包含MIB丟棄計數器126，用於計數被丟棄的畫面。
本發明的實施例可以在數位電子電路、或電腦硬體、韌體、軟體、或其組合中實施。本發明的裝置可以在電腦程式產品中實施，此電腦程式產品是具體地包含於此機器可讀取儲存裝置中，而由可程式處理器執行。本發明之方法步驟可以由一執行程式指令之可程式處理器實施，其藉由在輸入資料上操作且產生輸出，以實施本發明之功能。本發明可以在一或更多電腦程式中有利地實施。此等電腦程式可以在一可程式系統上執行。此可程式系統包括：至少一可程式處理器，其被耦接而從一資料儲存系統接收資料與指令，且對其傳輸資料與指令；至少一輸入裝置；以及至少一輸出裝置。各電腦程式可以在：高位準程序或物件導向程式語言、在組合語言、或如果想要的話在機器語言中實施；且在任何情況中，此語言為可編輯或可解釋語言。作為例子，適當的處理器包括一般與特殊用途微處理器。通常，處理器從唯讀記憶體和/或隨機存取記憶體接收指令與資料。通常，電腦包括一或更多個用於儲存資料檔案之大容量儲存裝置。此等裝置包括：磁碟，例如：內部硬碟和可移除式碟；磁性光碟；以及光學碟。適合用於具體包含電腦程式指令與資料之儲存裝置包括、所有形式之非揮發性記憶體，作為例子其包括半導體記憶體裝置，例如EPROM、EEPROM、以及快閃記憶體器裝置；磁碟，例如內部硬碟與可移除式碟；磁性光碟；以及CD－ROM碟。以上任何一種可以被ASIC(特殊用途積體電路)補充或被包括於ASIC中。
以上已經說明本發明之數種實施方式。然而，應瞭解，可以作各種修正，而不會偏離本發明之精神與範圍。因此，其他實施方式亦在以下申請專利範圍之範圍中。
100．．．資料通信系統
102．．．網路裝置
104．．．對等網路裝置
106．．．主機
108．．．媒體存取控制器(MAC)
110．．．實體層電路
112．．．先進先出緩衝器(FIFO)
114．．．控制電路
116．．．實體層裝置(PHY)
118．．．讀取電路
120．．．接收暫停電路
122．．．傳送暫停電路
124．．．管理資訊庫(MIB)計數器
126．．．MIB丟棄計數器
128．．．接收先進先出緩衝器(FIFO)
200．．．過程
202、204、206．．．步驟
208、210、212．．．步驟
214、216、218．．．步驟
220、222、224．．．步驟
226、228．．．步驟
第1圖顯示根據本發明某些實施例之資料通信系統、其包含與對等網路裝置通信之網路裝置；以及第2圖顯示根據本發明某些實施例之用於第1圖的資料通信系統之過程。
100．．．資料通信系統
102．．．網路裝置
104．．．對等網路裝置
106．．．主機
108．．．媒體存取控制器(MAC)
110．．．實體層電路
112．．．先進先出緩衝器(FIFO)
114．．．控制電路
116．．．實體層裝置(PHY)
118．．．讀取電路
120．．．接收暫停電路
122．．．傳送暫停電路
124．．．管理資訊庫(MIB)計數器
126．．．MIB丟棄計數器
128．．．接收先進先出緩衝器(FIFO)

Claims (18)

  1. 一種網路裝置，包括：一媒體存取控制器；一第一先進先出緩衝器，用於接收和儲存來自該媒體存取控制器的資料；一實體層裝置，用於傳送代表該資料的信號；以及一控制電路，包括：一讀取電路，用於將該資料從該第一先進先出緩衝器傳輸到該實體層裝置；以及一傳送暫停電路，用於當儲存在該第一先進先出緩衝器中的資料數量超過預定臨界值時，向該媒體存取控制器傳送暫停畫面其中基於該暫停畫面該媒體存取控制器被配置用來從該媒體存取控制器到該實體層裝置經由該第一先進先出緩衝器且於該網路裝置內調整資料流動的速率，當實體層裝置係以一第一速率操作時，該媒體存取控制器以一第一速率操作，當實體層裝置係以一第二速率操作時，該媒體存取控制器以一第二速率操作，以及該第一速率係大於該第二速率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中該暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。
  3. 一種包含如申請專利範圍第1項所述之網路裝置之積體電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中該媒體存取控制器包含10Gbps的單速率媒體存取控制器，其中該實體層裝置包含具有10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps速率的四速率實體層裝置，並且其中該媒體存取控制器和該實體層裝置 藉由單速率介面通信。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之網路裝置，其中該單速率介面包含百億位元(10gigabit)附接單元介面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中該網路裝置是從由以下各項構成的群組中選出的：一網路開關；一路由器；以及一網路介面控制器。
  7. 如申請專利範圍第1項之網路裝置，其中該控制電路更包括一接收暫停電路，用於當該實體層裝置接收代表第二暫停畫面的第二信號時，暫停從該第一先進先出緩衝器到該實體層裝置的資料傳輸。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之網路裝置，其中該第二暫停畫面包含IEEE 802.3x暫停畫面。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之網路裝置，其中該實體層裝置接收代表由對等裝置傳送的資料畫面的信號，且其中該控制電路丟棄一個或多個該資料畫面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之網路裝置，更包括一管理資訊庫(MIB)丟棄計數器，用於計數被丟棄的資料畫面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，更包括一第二先進先出緩衝器，用於儲存由該實體層裝置接收的來自對 等裝置的資料畫面，其中該控制電路從該第二先進先出緩衝器擷取該資料畫面，並將該資料畫面傳送到該媒體存取控制器。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中在半雙工模式中，該讀取電路在需要時從該第一先進先出緩衝器向該實體層裝置再度傳輸資料。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中該實體層裝置接收來自該媒體存取控制器的暫停畫面，並傳送代表該暫停畫面的信號。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，進一步包括一主機，其中該媒體存取控制器自該主機接收該資料。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之網路裝置，其中該資料係從該主機經由該媒體存取控制器、該先進先出緩衝器和該實體層裝置被傳送到一對等裝置。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之網路裝置，其中在該主機將該資料傳送至該該媒體存取控制器之後，該媒體存取控制器經由該先進先出緩衝器將該資料傳送至該媒體存取控制器。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，其中該第二速率係大於或等於10Mbps。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之網路裝置，進一步包括：一主機，其傳送該資料至該媒體存取控制器；以及一實體層電路，其包括該第一先進先出緩衝器和該實體層裝置，其中該媒體存取控制器傳送該資料至該實體層電路，且 其中該實體層裝置傳送代表該資料的該信號至一對等網路裝置。
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