技术摘要：
本发明实施例公开了一种应用于存储转发机制交换机的存储转发装置和方法，该存储转发装置中，时间片调度模块，用于根据交换端口的数量，产生n*n个时间片；接收模块，用于在其对应的端口写时间片有效、且有碎片数据时，同时产生写最后一个完整数据和写碎片数据，并将写最  全部
背景技术：
航空电子全双工交换式以太网(Avionics  Full  Duplex  Switched  Ethernet，简 称为：AFDX)作为新兴的航空电子总线标准，以普通以太网为基础，在终端和交换机中均加 入了流量控制策略，从而保证航电系统中数据传输的实时性。 随着交换机所要求的端口数目的增加和端口速率从百兆提高到千兆，交换机所要 求的数据交互带宽将不断增加。因此，如何保证有足够的带宽来进行数据交换是交换机设 计中的关键技术。以24端口千兆交换机为例，其带宽要求达到了48Gbps，而且由于帧数据的 长度是随机的，无法与外部存储器的宽带相配备，因此，必定有数据碎片的读写存在，这就 造成了实际的有效数据带宽远低于外部存储器所提高的数据带宽，最差情况下约50％，造 成需要96Gbps的外部储存带宽要求。 采用提高器件工作频率的方法来最终满足带宽要求的方式会造成功耗的增加和 设计布线的难度；采用提高存储器位宽的方法，一方面增加了成本和PCB模块面积，另一方 面，功耗增加。上述两种方法虽然能达到带宽的要求，但均有缺点，均无法提高实际的数据 存储转发的效率，因为碎片的存储造成了实际数据带宽的效率下降。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种应用于存储转发机制交换机的 存储转发装置和方法，以解决AFDX网络中由于帧碎片数据读写造成的实际有效带宽利用率 低的问题，从而满足千兆交换机对带宽的要求。 本发明实施例提供一种应用于存储转发机制交换机的存储转发装置，包括：时间 片调度模块，接收模块，发送模块，外部存储器控制器，碎片存储控制器，碎片存储器和外部 存储器； 所述时间片调度模块，用于根据交换端口的数量，产生n*n个时间片，所述n*n个时 间片分别对应到n个写端口和n个读端口； 所述接收模块，用于接收一帧数据后，在其对应的端口写时间片有效、且有碎片数 据时，同时产生写最后一个完整数据和写碎片数据，并将写最后一个完整数据通过外部存 储器控制器存储到外部存储器，将写碎片数据通过碎片存储控制器存储到碎片存储器； 所述发送模块，用于在其对应的端口读时间片有效、且有碎片数据时，同时产生读 最后一个完整数据和读碎片数据，并将读最后一个完整数据通过外部存储器控制器从外部 存储器读出，将读碎片数据通过碎片存储控制器从碎片存储器读出。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中，还包括：地址 管理模块； 4 CN 111585918 A 说　明　书 2/8 页 所述地址管理模块，用于进行外部帧数据的存储空间管理，将外部存储器的存储 空间划分为m帧空间进行存储控制，且所述地址管理模块中存储m帧空间的首地址； 所述碎片存储器中划分为m个碎片存储空间，每个存储空间大小为一个完整传输 长度。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中，所述外部存 储器中的每帧空间为2KB； 所述碎片存储器中每个存储空间为一个完整传输长度。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中， 所述接收模块，还用于接收一帧数据后，将帧数据缓存在片上接收缓存区内，获得 帧数据的长度，并从地址管理模块获取该帧数据的存储空间起始地址； 所述接收模块，还用于将帧数据从片上接收缓存区搬移到外部存储器；所述搬移 过程包括： 在其对应的端口写时间片有效、且当前写操作不是最后一次时，发出外部存储器 的写操作信号，包括写数据、写地址和写有效信号；在第一个数据写出时，将接收的帧数据 的转发信息写入发送模块的输出队列中，所述转发信息包括：所述帧数据的存储起始地址 和长度 在其对应的端口写时间片有效、且当前写操作为最后一次时，同时发出外部存储 器写操作信号和碎片存储器写操作信号，包括外部存储器写数据、写地址和写有效信号，以 及碎片存储器写碎片数据、写地址和写有效信号。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中， 所述发送模块，还用于在其输出队列不为空时，从输出队列中获取所述帧数据的 存储起始地址和长度，启动读操作；所述读操作过程包括： 在其对应的端口读时间片有效、且当前读操作不是最后一次时，发出外部存储器 读操作信号，包括读数据、读地址和读有效信号； 在其对应的端口读时间片有效、且当前读操作为最后一次，发出外部存储器读操 作信号和碎片存储器读操作信号，包括外部存储器读数据、读地址和读有效信号，以及碎片 存储器读碎片数据、读地址和读有效信号。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中， 所述外部存储器控制器，用于按照读写端口外部存储器写有效信号和读有效信 号，产生对应的读信号或写信号至外部存储器； 所述碎片存储控制器，用于按照读写端口碎片写有效信号和读有效信号，产生对 应的读信号或写信号至碎片存储器。 可选地，如上所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置中，所述外部存 储器控制器和所述碎片存储控制器均为2n-to-1型MUX选通器。 本发明实施例还提供一种应用于存储转发机制交换机的存储转发方法，采用上述 任一项所述的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置执行所述方法，所述存储转发装 置预先根据交换端口的数量，产生分别对应于n个写端口和n个读端口的n*n个时间片，所述 存储转发方法包括： 步骤1，接收帧数据，将帧数据缓存在片上接收缓存区内，获得帧数据的长度，并获 5 CN 111585918 A 说　明　书 3/8 页 取该帧数据的存储空间起始地址； 步骤2，在端口写时间片有效、且当前写操作不是最后一次时，发出外部存储器的 写操作信号，包括写数据、写地址和写有效信号； 步骤3，在第一个数据写出时，将接收的帧数据的转发信息写入发送模块的输出队 列中，所述转发信息包括：所述帧数据的存储起始地址和长度； 步骤4，在端口写时间片有效、且当前写操作为最后一次时，同时发出外部存储器 写操作信号和碎片存储器写操作信号，包括外部存储器写数据、写地址和写有效信号，以及 碎片存储器写碎片数据、写地址和写有效信号，以同时将写数据存储到外部存储器，将写碎 片数据存储到碎片存储器； 步骤5，从输出队列中获取所述帧数据的存储起始地址和长度，启动读操作； 步骤6，在端口读时间片有效、且当前读操作不是最后一次时，发出外部存储器读 操作信号，包括读数据、读地址和读有效信号； 步骤7，在端口读时间片有效、且当前读操作为最后一次，同时发出外部存储器读 操作信号和碎片存储器读操作信号，包括外部存储器读数据、读地址和读有效信号，以及碎 片存储器读碎片数据、读地址和读有效信号，以同时从外部存储器读出读数据，从碎片存储 器读出读碎片数据存。 本发明实施例提供的应用于存储转发机制交换机的存储转发装置和方法，该存储 转发装置主要包括：接收模块，时间调度模块，发送模块，碎片存储器控制器，碎片存储器， 外部存储器控制器和发送模块；其中，接收模块和发送模块在时间片有效时根据帧数据长 度产生写、读外部存储器和碎片存储器的写、读信号，并且在最后一个时间片同时处理完整 数据和碎片数据的读、写操作。本发明实施例提供的装置，可有效降低外存数量和PCB布线 面积和产品功耗，利用片上存储器作为碎片数据存储，在不增加片外存储资源和提高工作 频率的情况下，将数据存储转发的效率提高到100％，满足了千兆交换机对数据交互带宽的 要求，适合FPGA/ASIC实现。另外，本发明实施例提供的装置可应用于类似应用场合中，有较 广的推广价值，经济效益较好。 附图说明 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本 申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。 图1为本发明实施例提供的一种应用于存储转发机制交换机的存储转发装置的结 构示意图； 图2为本发明实施例提供的一种应用于存储转发机制交换机的存储转发方法的流 程图。