利用硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索,通常采用兩種策略一種是利用ＦＰＧＡ或ＣＰＬＤ等可編程邏輯器件定制數(shù)據(jù)檢索單元。本系統(tǒng)兩種地址的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,定制簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的檢索單元體現(xiàn)不了可編程邏輯器件功能強(qiáng)大、靈活性強(qiáng)等優(yōu)越性,并且這類器件的開發(fā)難度相對(duì)較大,完成后還需要相當(dāng)長一段時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。另一種策略是選擇ＣＡＭ實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索。兩者比較,本系統(tǒng)采用ＣＡＭ。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),本交換機(jī)采用兩塊ＣＡＭ實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索功能,ＭＡＣ－ＣＡＭ用于以太網(wǎng)幀的ＭＡＣ地址檢索,ＡＴＭ－ＣＡＭ用于ＡＴＭ信元的ＶＰＩ／ＶＣＩ檢索,如圖２所示。
２．２ 檢索算法設(shè)計(jì)
下面根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,以ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表為例說明以太網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)檢索功能的實(shí)現(xiàn)。如圖３所示,ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表由硬件、軟件兩個(gè)子模塊構(gòu)成。ＭＡＣ－ＣＡＭ表實(shí)現(xiàn)ＭＡＣ地址到偏移地址的查詢,這部分由硬件實(shí)現(xiàn);ＲＡＭ表實(shí)現(xiàn)偏移地址到配置信息的查詢,這部分由軟件實(shí)現(xiàn);兩者通過偏移地址耦合。本系統(tǒng)將每一個(gè)ＶＰ／ＶＣ認(rèn)為是一個(gè)用戶端口,ＶＰ／ＶＣ的值保存在用戶端口域。
當(dāng)進(jìn)行ＭＡＣ地址檢索時(shí),ＣＰＵ首先以ＭＡＣ地址為關(guān)鍵字通過ＭＡＣ－ＣＡＭ表的檢索得到對(duì)應(yīng)的偏移地址ａ,然后再根據(jù)公式（１）得到ＲＡＭ表中該ＭＡＣ地址的存儲(chǔ)位置,并由此地址獲得相關(guān)配置信息。ＲＡＭ表中標(biāo)志域１、標(biāo)志域２分別表示用戶ＭＡＣ地址的狀態(tài)信息,限于篇幅這里不詳述了。
ＲＡＭ地址＝基地址 ＋ ａ×ｂ （１）
公式（１）中,基地址是ＲＡＭ表的起始地址;ａ是通過ＭＡＣ－ＣＡＭ表查詢得到的偏移量,即ＭＡＣ地址的索引值;ｂ表示ＲＡＭ表中的一個(gè)表項(xiàng)的寬度為多少字節(jié)。
與ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表的實(shí)現(xiàn)基本相同,ＶＰＩ／ＶＣＩ通道表的實(shí)現(xiàn)也分為兩部分,一部分由硬件ＣＡＭ實(shí)現(xiàn),另一部分由軟件實(shí)現(xiàn)。執(zhí)行ＶＰＩ／ＶＣＩ檢索時(shí),ＣＰＵ先通過ＣＡＭ得到某ＶＰＩ／ＶＣＩ的偏移地址,然后再根據(jù)該偏移地址得到ＲＡＭ表中保存的具體配置。
正是通過ＭＡＣ－ＶＰ／ＶＣ表和ＶＰＩ／ＶＣＩ通道表,本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了ＡＴＭ網(wǎng)絡(luò)與Ｅ－ＭＡＮ的交換。
２．３ 檢索算法的實(shí)現(xiàn)
按協(xié)議規(guī)定ＭＡＣ地址占４８位,表示為６字節(jié)的數(shù)組。圖４和圖５分別表示了ＭＡＣ－ＣＡＭ表中ＭＡＣ地址的高３２位數(shù)據(jù)和低１６位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖６所示為ＭＡＣ地址索引項(xiàng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它分為兩部分：最高位為匹配標(biāo)志（ＭＳ）,０表示匹配成功,１表示匹配失敗;匹配輸出的低１６位為ＭＡＣ地址的索引（ｍａｃＩｎｄｅｘ）,用戶可按需要對(duì)其進(jìn)行定義,如ＭＡＣ地址００－３Ｃ－ＣＤ－１７－６５－ＡＢ的索引值為０ｘ０３ＥＦ。
不同的協(xié)議要求,ＶＰＩ／ＶＣＩ表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與ＭＡＣ表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不相同。但由于處理方式相近,這里就不贅述了。
ＭＣＭ６９Ｃ２３３的匹配規(guī)則由通用屏蔽字（Ｇｌｏｂａｌ Ｍａｓｋ）制定。進(jìn)行檢索時(shí),ＭＣＭ６９Ｃ２３３將檢索內(nèi)容與通用屏蔽字進(jìn)行按位或運(yùn)算,１表示屏蔽該位的值,０表示對(duì)該位敏感。從上文可看到,兩種數(shù)據(jù)檢索的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大不相同,因此需要不同的匹配規(guī)則。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,ＡＴＭ信元的檢索只對(duì)ＶＰＩ／ＶＣＩ敏感,因此通用屏蔽字為０ｘＦＦ００＿００００＿ＦＦＦＦ＿ＦＦＦＦ,即忽略ＧＦＣ字段和ＰＨＹ地址標(biāo)識(shí)段。對(duì)于ＭＡＣ地址的匹配操作,通用屏蔽字為０ｘ００００＿００００＿００００＿ＦＦＦＦ,即４８位匹配。通用屏蔽字的設(shè)定必須在ＣＡＭ初始化時(shí)完成。
在執(zhí)行匹配操作前,ＣＡＭ須進(jìn)行初始化。由于ＡＴＭ－ＣＡＭ和ＭＡＣ－ＣＡＭ的工作模式不同,因此兩者的初始化過程亦不盡相同。下面以ＡＴＭ－ＣＡＭ為例,用偽碼形式說明初始化過程。
ａｔｍＣａｍＩｎｉｔ（）
{
Ｓｅｔ ＡＴＭ＿ＣＡＭ ｗｏｒｋｉｎｇ ｏｎ ＡＴＭ ｍｏｄｅ;
Ｓｅｔ ｔｈｅ Ｇｌｏｂａｌ ｍａｓｋ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｆｏｒ ＶＰＩ／ＶＣＩ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ;
Ｓｅｔ ｔｈｅ ＡＴＭ＿ＣＡＭ ｔｏ ｆａｓｔ ｅｎｔｒｙ ｍｏｄｅ;
Ｉｎｐｕｔ ＶＰＣ ｔａｂｌｅ;
Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ ＶＰＣ ｔａｂｌｅ;
}
對(duì)于ＡＴＭ－ＣＡＭ,首先必須設(shè)定工作模式,ＡＴＭ－ＣＡＭ工作于ＡＴＭ模式;然后對(duì)通用屏蔽字進(jìn)行設(shè)置,以保證正確的匹配規(guī)則;緊接著,將ＡＴＭ－ＣＡＭ設(shè)為快速輸入模式（Ｆａｓｔ ｅｎｔｒｙ ｍｏｄｅ,當(dāng)需要將大量數(shù)據(jù)寫入ＣＡＭ時(shí),該模式能加快輸入速度）,將預(yù)先定義好的ＶＰＩ／ＶＣＩ－Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｄｅ表寫入ＣＡＭ;最后執(zhí)行表初始化指令。至此,ＡＴＭ－ＣＡＭ能夠正常工作了。前面已提到,ＭＡＣ表的形成是通過自學(xué)習(xí)得到的,因此ＭＡＣ－ＣＡＭ的初始化并不需要該過程。另外,ＭＡＣ－ＣＡＭ工作在基本模式,ＭＣＭ６９Ｃ２３３上電后,默認(rèn)工作模式為基本模式。因此ＭＡＣ－ＣＡＭ的初始化只需要兩步,通用屏蔽字的設(shè)置和表初始化。
圖4、圖5和圖6
當(dāng)進(jìn)行ＭＡＣ地址檢索時(shí),ＣＰＵ先向匹配口寫入如圖４所示的低３２位數(shù)據(jù),其中高１６位有效,低１６位可以為任意值;緊接著ＣＰＵ向匹配口寫入如圖５所示的高３２位數(shù)據(jù);隨后ＣＰＵ讀匹配口,就可得到如圖６所示的結(jié)果。如果被查詢的ＭＡＣ地址存在,則ＭＳ位為０,ｍａｃＩｎｄｅｘ為有效輸出;如果被查詢的ＭＡＣ地址不存在,則ＭＳ位為１,ｍａｃＩｎｄｅｘ為輸出無效。上述過程可通過偽碼表示如下：
ＳＴＡＴＵＳ ｍａｃＣａｍＣｈｅｃｋＥｎｔｒｙ
{
Ｗｒｉｔｅ ｌｏｗ ３２－ｂｉｔ ｗｏｒｄ ｔｏ ｍａｔｃｈ ｐｏｒｔ ｉｎ ｆｉｒｓｔ ｃｙｃｌｅ
Ｗｒｉｔｅ ｈｉｇｈ ３２－ｂｉｔ ｗｏｒｄ ｔｏ ｍａｔｃｈ ｐｏｒｔ ｉｎ ｓｅｃｏｎｄ ｃｙｃｌｅ
Ｒｅａｄ ３２－ｂｉｔ ｒｅｓｕｌｔ ｆｒｏｍ ｍａｔｃｈ ｐｏｒｔ
Ｉｆ ＭＳ ｆｌａｇ ｉｓ “１”
Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｓｕｃｈ Ｅｎｔｒｙ
Ｅｌｓｅ ｒｅｔｕｒｎ ｍａｃＩｎｄｅｘ
}
３ 運(yùn)行結(jié)果
某交換機(jī)的運(yùn)行結(jié)果表明, 采用ＣＡＭ, 交換機(jī)的以太網(wǎng)端口能工作在１００Ｍｂｐｓ,基本滿足設(shè)計(jì)要求;如采用軟件搜索方法, 則只能達(dá)到３０Ｍｂｐｓ。
