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DE69527110T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Routen von nach einem asynchronen Transfermodus einkommenden verschachelten Zellen mit reduzierter Vermittlung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Routen von nach einem asynchronen Transfermodus einkommenden verschachelten Zellen mit reduzierter Vermittlung

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DE69527110T2
DE69527110T2 DE69527110T DE69527110T DE69527110T2 DE 69527110 T2 DE69527110 T2 DE 69527110T2 DE 69527110 T DE69527110 T DE 69527110T DE 69527110 T DE69527110 T DE 69527110T DE 69527110 T2 DE69527110 T2 DE 69527110T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cells
channel
atm
state machine
memory
Prior art date
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DE69527110T
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English (en)
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DE69527110D1 (de
Inventor
Denny Gentry
Rasoul M. Oskouy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Microsystems Inc
Original Assignee
Sun Microsystems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sun Microsystems Inc filed Critical Sun Microsystems Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69527110D1 publication Critical patent/DE69527110D1/de
Publication of DE69527110T2 publication Critical patent/DE69527110T2/de
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Computernetzwerke.
  • Genauer ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung Netzwerkschnittstellen von vernetzten Computersystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Neuordnung ankommender verschachtelter Zellen des Asynchronen-Transfer-Modus (ATM-Zellen).
  • Traditionell sind Computersysteme in einem Computersystemnetzwerk physikalisch über Medien miteinander verbünden, die mit den Netzwerkschnittstellen der Computersysteme verbunden sind. In der Technik sind verschiedene Konzepte zur Übertragung von Daten zwischen den Computersystemer entwickelt worden. Typischerweise umfasst jede Netzwerkschnittstelle eine kleine Anzahl von Direktspeicherzugriffskanälen (DMA-Kanälen) zur Datenübertragung, von denen jeder eine vorbestimmte Bandbreite aufweist. Die Netzwerkdienste der Betriebssysteme, die auf diesen Computersystemen laufen, verarbeiten die physikalische Datenübertragung zwischen den Computersystemen innerhalb der vorbestimmten Bandbreitengeschwindigkeiten gemäß zuvor festgelegten Protokollen. Die Applikationen, die auf den Computersystemen laufen, sind von den physikalischen Details abgeschirmt. Die Applikationen bearbeiten die Datenübertragung auf Datenstrukturebene.
  • Für ein großes Computersystemnetzwerk ist es oftmals wünschenswert, die Computersysteme über Vermittlungen miteinander zu verbinden. Die Vermittlungen können öffentliche und lokale Vermittlungen umfassen. Ein Computersystem wird über seine Netzwerkschnittstelle und ein Medium mit einer lokalen Vermittlung verbunden. Die lokale Vermittlung ist ihrerseits direkt oder indirekt mit einer öffentlichen Vermittlung verbunden. Die öffentlichen Vermittlungen sind miteinander verbunden. Für solche großen Computersystemnetzwerke ist es weiterhin wünschenswert, dass die Vermittlungen in der Lage sind, Daten zwischen den Computersystemen asynchron zu übertragen. Daher ist eine Anzahl von auf Zellen basierenden asynchronen Übertragungskonzepten zur Datenübertragung zwischen Computersystemen in einem großen Computersystemnetzwerk in der Technik entwickelt worden.
  • Bei diesen traditionellen zellenbasierten asynchronen Übertragungskonzepten wird das Übertragungsdatenpaket auf Netzwerkschnittstellenebene in Zellen aufgeteilt und wieder zusammengesetzt. Die Aufteilung in Zellen und das Wiederzusammensetzen des Übertragungsdatenpakets auf Netzwerkschnittstellenebene weist mindestens zwei Nachteile auf. Erstens bringt dies einen größeren Speicherbedarf an der Netzwerkschnittstelle mit sich. Zweitens stehen die empfangenen Daten nicht zur Verfügung, bis das gesamte Datenpaket wieder zusammengesetzt ist. Somit ist es weiterhin wünschenswert, dass die Übertragungsdaten übertragen und verfügbar gemacht werden können, wenn das Übertragungsdatenpaket segmentiert und wieder zusammengesetzt wird.
  • US-Patent-Nr. 5278828 offenbart ein Warteschlangenverwaltungsverfahren und -system, das in die Warteschlange eingereihte Zellen so verwaltet, dass Zellen mit einer höheren Priorität zuerst verarbeitet werden. Die Zellen mit niedriger Priorität werden ausgelassen, wenn die Warteschlange voll ist, und innerhalb derselben Priorität wird jegliche Interferenz vermieden. Zur Implementierung der Warteschlangenverwaltung wird jeder Zelle eine Absendereihenfolge zugewiesen. Bei der Reihenfolge werden die Konzepte der voll verteilten und hochparallelen Verarbeitung angewendet, um die Übertragungsreihenfolge oder die Auslassreihenfolge der Zellen zu planen. Angemessenerweise wird eine Ablaufsteuerung bereitgestellt, damit die Größe der Warteschlange und die Anzahl der Prioritätsebenen flexibel und grenzenlos zunehmen können.
  • In US-Patent-Nr. 6026443 ist ein zellenbasiertes asynchrones Übertragungskonzept offenbart, das die Nachteile der Konzepte des Stands der Technik überwindet. Das offenbarte Konzept bietet eine auf einem Zentralrechner basierende Aufteilung in Zellen und Wiederzusammensetzung der Übertragungsdatenpakete.
  • Innerhalb des offenbarten Konzepts wird ein Steuerspeicher zur Speicherung der Steuer- und Zustandsinformationen einer Anzahl virtueller Direktspeicherzugriffskänale (DMA-Kanäle) bereitgestellt. Ein Steuerspeicherzuteiler und ein Steuerspeicherdatenbus sind für die Zuteilung der Zugriffe auf den Steuerspeicher ebenfalls bereitgestellt, um eine asynchrone Übertragung und einen asynchronen Empfang zu ermöglichen. In dem Steuerspeicher sind separate Bereiche für die Speicherung der Steuer- und Zustandsinformationen der Übertragungs-DMAs und der Empfangs-DMAs vorgesehen. Zusätzlich werden für die Übertragungs- und Empfangs-DMAs ebenfalls beschreibende Informationen über die Übertragungs-/Empfangsdatenringe und ihre Deskriptoren, die übertragenen Datenpakete und ihre Zellen gespeichert.
  • Zusätzlich ist ebenfalls ein Segmentierungs-Zusammensetzungs-/Wiederzusammensetzungsmodul (SAR- Modul) bereitgestellt, das auf dem Zentralrechner Sendepakete in Zellen aufteilt und Empfangspakete wieder zusammensetzt, um Sendepakete in Übertragungszellen für die Übertragung zu segmentieren und Empfangszellen wieder zu Empfangspaketen zusammenzusetzen. Es sind zwei Reihen von FIFOs für das Stapeln der Übertragungs- und Empfangszellennutzinformationen vorgesehen. Schließlich ist ergänzend zum SAR-Modul ein Medienzellenmanagermodul (MCM) für das Paketieren der Übertragungszellennutzinformationen vor ihrer Übertragung und das Depaketieren der Empfangszellennutzinformationen bei ihrem Empfang vorgesehen.
  • Jedoch implementieren einige Zentralrechnersysteme virtuelle Adressräume, wobei jeder virtuelle Adressraum eine Anzahl von typischerweise nicht zusammenhängenden physikalischen Speicherseiten umfasst. Es wird jederzeit nur eine Untermenge der Einträge der Übersetzung von virtueller Adresse zu realer Adresse im Cache-Speicher gespeichert. Da die ATM-Zellen der verschiedenen DMA-Kanäle stark verschachtelt und auf verschiedene Kanäle gerichtet sein können, kann das offenbarte Konzept stark verschachtelte Zugriffe auf verschiedene Adressübersetzungseinträge zur Folge haben, wodurch ein übermäßiges Füllen und Verdrängen von Adressübersetzungseinträgen in einem solchen System verursacht wird. Daher ist es wünschenswert, ein Leistungsgleichgewicht für diese Systeme schaffen zu können, um in der Lage zu sein, die Aufteilung in Zellen und in einem gewissen Umfang das Wiederzusammensetzen auf den Zentralrechnern durchzuführen, ohne jedoch ein übermäßiges Füllen und Verdrängen von Adressübersetzungseinträgen zu verursachen. Genauer ausgedrückt ist es wünschenswert, die ATM-Zellen puffern und neu ordnen zu können, bevor sie auf den Zentralrechnern wieder zusammengesetzt werden.
  • Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, die diese und andere wünschenswerten Ergebnisse in vorteilhafter Weise erzielen.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die umfasst:
  • mindestens eine Speichereinheit mit einer ersten Vielzahl m von Speicherzellen 12 zur temporären Speicherung von ankommenden verschachtelten Zellen des asynchronen Übertragungsmodus (ATM-Zellen) 18 von einer Eingangskommunikationsleitung und mit einer zweiten Vielzahl von Speicherzellen 13 zur Speicherung einer Vielzahl von Datenstrukturen, die freie Speicherzellen der ersten Vielzahl m von Speicherzellen 12 verfolgen, die zur temporären Speicherung zusätzlicher ankommender ATM-Zellen 18 von der Eingangskommunikationsleitung verfügbar sind, sowie mindestens eine Zustandsmaschine 22-24, die mit der Speichereinheit verbunden ist, um ankommende verschachtelte ATM-Zellen 18 in die freien Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen 12 zu laden, wenn sie durch die Eingangskommunikationsleitung ankommen, wobei die Zustandsmaschine 22-24 die Datenstrukturen aktualisiert, wenn die Zellen geladen und entladen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
  • die Zellen 18 eine variable Anzahl von Kanälen umfassen, die Datenstrukturen die Speicherzellen von gegenwärtig gespeicherten ATM-Zellen 18 für jeden Kanal der variablen Anzahl von Kanälen verfolgen und die Speichereinheitweiterhin eine dritte Vielzahl von Speicherzellen 14 zur Speicherung eines kanalbasierten Entladeplans, der bestimmt, welcher Zellenkanal der variablen Anzahl von Zellenkanälen entladen werden muss, sowie die Zustandsmaschine 22-24 umfasst, die die gespeicherten ATM-Zellen 18 aus ihren Speicherzellen in eine Ausgangskommunikationsleitung in einer neugeordneten Folge gemäß dem kanalbasierten Entladeplan entlädt, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro planmäßigem Kanal, und wobei jeder Kanal der variablen Anzahl von Kanälen für eine Entladung eingeplant wird, als Reaktion auf a) die Ankunft einer letzten Zelle eines Datenpakets für einen bestimmten Kanal und b) das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den bestimmten Kanal gespeichert ist.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Leiten verschachtelter, durch eine Eingangskommunikationsleitung ankommender asynchroner Übertragungsmodus (ATM-Zellen), durch eine Ausgangskommunikationsleitung zu einem Zentralrechner für eine variable Anzahl von Kanälen bereitgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
  • a) Laden und temporäres Speichern der verschachtelten ankommenden ATM-Zellen für die Kanäle in einer ersten Speichereinheit, die eine erste Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei das Laden und Speichern ausgeführt wird, wenn die ATM-Zellen durch die Eingangskommunikationsleitung ankommen, und Verfolgen freier Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen, die für das Speichern zusätzlicher ankommender ATM-Zellen verfügbar sind, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
  • b) Verfolgen der Speicherzellen der gegenwärtig gespeicherten ATM-Zellen für die variable Anzahl von Kanälen durch mindestens eine Zustandsmaschine,
  • c) Einplanung eines Kanals mit Hilfe der Zustandsmaschine, der gespeicherte ATM-Zellen aufweist, die entladen werden sollen, als Reaktion auf entweder die Ankunft der letzten Zelle eines Datenpakets für den Kanal oder das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den Kanal gespeichert sind; und
  • d) Entladen der gespeicherten ATM-Zellen mit Hilfe der Zustandsmaschine in einer neugeordneten Folge in Übereinstimmung mit den eingeplanten Kanälen auf die Ausgangskommunikationsleitung, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro Kanal.
  • Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung einer Funktion für das Leiten verschachtelter ankommender asynchroner Übertragungsmodus (ATM- Zellen), bereitgestellt, die bei einem reduzierten Ausmaß von Kanalwählvorgängen an einer Netzwerkschnittstelle eine variable Anzahl von Kanälen umfassen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
  • a) Bereitstellung mindestens einer Speichereinheit, die eine erste Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung der ankommenden ATM-Zellen, die durch eine Eingangskommunikationsleitung zugeführt werden, eine zweite Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung einer Vielzahl von Datenstrukturen, die die Speicherzellen der gespeicherten ATM-Zellen für die variable Anzahl von Kanälen und freie Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung zusätzlicher ankommender ATM- Zellen verfolgen, und eine dritte Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung eines Kanalbasierten Entladeplans umfasst, der bestimmt, welcher der Kanäle gespeicherte ATM-Zellen aufweist, die entladen werden müssen;
  • b) Bereitstellung mindestens einer Zustandsmaschine, die mit der Speichereinheit gekoppelt ist, zum Laden der verschachtelten ATM-Zellen in die Speichereinheit, wenn diese ankommen, und Entladen der gespeicherten ATM-Zellen aus ihren Speicherzellen in einer neugeordneten Folge in eine Ausgangskommunikationsleitung gemäß dem kanalbasierten Entladeplan, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro planmäßigem Kanal, wodurch die Anzahl der Kanalwählvorgänge verringert wird,
  • wobei die mindestens eine Zustandsmaschine weiterhin die Datenstrukturen und den kanalbasierten Entnahmeplan aktualisiert und verfolgt, wenn das Laden und Entladen ausgeführt wird, wobei jeder der Kanäle für das Entladen eingeplant wird, als Reaktion auf entweder die Ankunft einer letzten Zelle eines Datenpakets für den Kanal oder das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den Kanal gespeichert sind.
  • Die ATM-Zellenspeichereinheit weist m Speicherzellen für das Speichern von m ankommenden ATM- Zellen auf. Die Steuerdatenspeichereinheit weist eine Speicherkapazität für das Speichern einer Kanalzustandstabelle mit n1 Einträgen für n1 Kanäle auf, eine für jeden Kanal, eines Erstes-Freies- Betriebsmittel-Zeigers, eines Feldes mit m verknüpfenden Verhältniszeigern, die den m Speicherzellen der ATM-Zellenspeichereinheit entsprechen, und einer Speicherwarteschlange für das Einreihen in die Warteschlange von bis zu n2 Kanaletiketten, die bis zu n2 zu entladende Kanäle bestimmen, wobei n2 kleiner oder gleich n1 ist.
  • Jeder Eintrag der Kanalzustandstabelle umfasst einen Start- und einen Endverknüpfungszeiger, die auf zwei verknüpfende Verhältniszeiger in dem Feld für einen Kanal zeigen. Der Erstes-Freies- Betriebsmittel-Zeiger zeigt auf einen verknüpfenden Verhältniszeiger in dem Feld, das der ersten freien Speichelzelle der ATM-Zellenspeichereinheit entspricht. Jeder verknüpfende Verhältniszeiger in dem Feld zeigt entweder auf einen anderen verknüpfenden Verhältniszeiger in dem Feld, oder er zeigt das Ende des verknüpfenden Verhältnisses an. Zusammen bilden sie eine Anzahl von Verknüpfungslisten für die Kanäle, die bestimmen, wo ihre ATM-Zellen in der ATM-Zellenspeichereinheit gespeichert sind, und eine Verknüpfungsliste der freien Speicherzellen, die bestimmt, wo diese sich in der ATM- Zellenspeichereinheit befinden.
  • Die Zustandsmaschinen umfassen eine Ladezustandsmaschine für das Laden ankommender ATM-Zellen in die Speicherzellen der ATM-Zellenspeichereinheit und eine Entladezustandsmaschine für das Entladen von ATM-Zellen aus den Speicherzellen in der ATM-Zellenspeichereinheit. Sowohl die Lade- als auch die Entladezustandsmaschine sind weiterhin für die Ausführung verschiedener Verfolgungsdaten- Managementfunktionen bezüglich der ATM-Zellen und der freien Betriebsmittel verantwortlich.
  • Für jedes Zellenereignis lädt die Ladezustandsmaschine eine ankommende ATM-Zelle in die erste freie Speicherzelle und aktualisiert die Verfolgungsdatenstrukturen entsprechend. Zudem reiht die Ladezustandsmaschine, wenn entweder die ankommende ATM-Zelle die letzte Zelle eines Datenpaketes ist oder die Anzahl der ATM-Zellen, die für den Kanal gespeichert sind, einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat und der Kanal gegenwärtig nicht für ein Entladen eingeplant ist, das Kanaletikett des Kanals in die Planwarteschlange ein, wodurch der Kanal als einer der Kanäle, die entladen werden sollen, identifiziert wird.
  • Die Entladezustandsmaschine befindet sich in einem inaktiven Zustand, wenn die Planwarteschlange leer ist. Die Entladezustandsmaschine geht in einen aktiven Zustand über, wenn die Planwarteschlange aufgrund der Einplanung von zu verarbeitenden Kanälen nicht leer wird, und bleibt so lange in dem aktiven Zustand, wie die Planwarteschlange nicht leer ist. Die Entladezustandsmaschine geht wieder in den inaktiven Zustand über, wenn die Planwarteschlange wieder leer wird, da alle eingeplanten Kanäle verarbeitet sind.
  • Während sich die Entladezustandsmaschine im aktiven Zustand befindet, entlädt sie die gespeicherten ATM-Zellen für den Kanal am Kopf der Planwarteschlange. Dabei aktualisiert die Entladezustandsmaschine die Verfolgungsdatenstrukturen entsprechend. Zusätzlich gliedert die Entladezustandsmaschine das Kanaletikett eines Kanals aus der Planwarteschlange aus, wobei der Kanal als einer der Kanäle, die entladen werden sollen, entfernt wird, nachdem die Verarbeitung des Kanals abgeschlossen ist.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 die Hauptkomponenten der vorliegenden Erfindung einschließlich der ATM-Zellenspeichereinheit, der Steuerdatenspeichereinheit sowie der Lade- und der Entladezustandsmaschine veranschaulicht.
  • Fig. 2 eine Ausführungsform der Verfolgungsdatenstrukturen ausführlicher veranschaulicht.
  • Fig. 3 den Betriebsablauf der Ladezustandsmaschine veranschaulicht.
  • Fig. 4 den Betriebsablauf der Entladezustandsmaschine veranschaulicht.
  • Fig. 5 eine beispielhafte "On-Board"-Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, in die die verschiedenen Elemente in einer Netzwerkschnittstelle direkt integriert sind.
  • Fig. 6 eine beispielhafte "Out-Board"-Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, bei der die verschiedenen Elemente auf einem externen integrierten Schaltkreises angeordnet sind, der für das Zusammenwirken mit einer Netzwerkschnittstelle ausgelegt ist.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Beschreibung werden aus Gründen der Erläuterung bestimmte Nummern, Materialien und Konfigurationen aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Jedoch ist für Durchschnittsfachleute ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne die spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Systeme in grafischer Form oder in Form eines Blockdiagramms dargestellt, um die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise zu verunklaren.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das die Hauptkomponenten der vorliegenden Erfindung darstellt. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Anzahl von Speichereinheiten 12-14 und zwei Zustandsmaschinen 22-24 zur Neuordnung ankommender verschachtelter ATM-Zellen 10. Die Speichereinheiten 12-14 umfassen eine ATM-Zellenspeichereinheit 12, eine Verfolgungsdatenstruktur-Speichereinheit 13 und eine Planwarteschlangen-Speichereinheit 14. Die Zustandsmaschinen 22-24 umfassen eine Ladezustandsmaschine 22 und eine Entladezustandsmaschine 24. Diese Elemente 12-14 und 22-24 sind wie gezeigt miteinander verbunden.
  • Die ATM-Zellenspeichereinheit 12 weist m Speicherzellen für die Speicherung von bis zu m ankommenden ATM-Zellen 18 für die verschiedenen Kanäle auf. Die Steuerdatenspeichereinheit 14 weist eine Speicherkapazität für die Speicherung verschiedener Verfolgungsdatenstrukturen zur Verfolgung der gespeicherten ATM-Zellen 18 für n1 Kanäle und der freien Betriebsmittel der ATM- Zellenspeichereinheit 12 auf. Die Steuerdatenspeichereinheit 14 speichert weiterhin eine Entladeplanwarteschlange für die Einreihung von bis zu n2 Kanaletiketten 20 in die Warteschlange, wobei die Kanaletiketten 20 die bis zu n2 zu entladenden Kanäle identifizieren und n2 kleiner oder gleich n1 ist. Während die vorliegende Erfindung mit separaten Speichereinheiten 12-14 beschrieben wird, ist auf der Grundlage der folgenden Beschreibungen ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung mit einigen- oder allen dieser Speichereinheiten 12-14, die voneinander getrennt oder kombiniert sein können, ausgeführt werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine Ausführungsform der Verfolgungsdatenstrukturen ausführlicher darstellt. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Verfolgungsdatenstrukturen eine Kanalzustandstabelle 26, einen Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger 38 und ein Feld mit verknüpfenden Verhältniszeigern 34. Die Kanalzustandstabelle 26 speichert bis zu n1 Kanalzustandseinträge 28 für n 1 Kanäle, und zwar einen Eintrag pro Kanal. Das Feld der verknüpfenden Verhältniszeiger 34 umfasst m verknüpfende Verhältniszeiger 36, die den m ATM-Zellenspeicherzellen entsprechen.
  • Jeder Eintrag 28 der Kanalzustandstabelle 26 umfasst einen Startverknüpfungszeiger (BEG_PTR_i) 30 und einen Endverknüpfungszeiger (END_PTR_i) 32, die auf zwei verknüpfende Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_i) 36 in dem Feld 34 zeigen, die einer Start- und einer End-ATM-Zellenspeicherzelle für einen Kanal entsprechen. Der Startverknüpfungszeiger (BEG_PTR_i) 30 wird auf einen speziellen vorbestimmten Wert, wie beispielsweise Null, eingestellt, wenn gegenwärtig keine ATM-Zellenspeicherzelle für den Kanal benutzt wird. Die Endverknüpfungszeiger (END_PTR_i) 32 ermöglichen der Ladezustandsmaschine 22, schnell die letzten ATM-Zellenspeicherzellen der Kanäle zu bestimmen, ohne dass sie die Verknüpfungslisten der Kanäle durchsuchen muss, da die Zeit einen wesentlichen Faktor zum Zeitpunkt des Ladens darstellt.
  • Der Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger (FIRST_FREE_RSRCE_PTR) 38 zeigt auf einen verknüpfenden Verhältniszeiger 36 im Feld 34, der der ersten freien ATM-Zellenspeicherzelle entspricht. Der Erstes- Freies-Betriebsmittel-Zeiger (FIRST_FREE_RSRCE_PTR) 38 wird ebenfalls auf einen speziellen vorbestimmten Wert, wie beispielsweise Null, eingestellt, wenn alle ATM-Zellenspeicherzellen gegenwärtig in Gebrauch sind. Mit anderen Worten, es ist kein freies Betriebsmittel verfügbar.
  • Jeder verknüpfende Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_i) 36 im Feld 34 zeigt entweder auf einen anderen verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_i) 36 im Feld 34, oder er zeigt das Ende des verknüpfenden Verhältnisses mit einem speziellen vorbestimmten Wert, wie beispielsweise Null, an.
  • Bei der Initialisierung wird der Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger (FIRST_FREE_RSRCE_PTR) 38 so initialisiert, dass er auf den ersten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_1) 36 im Feld 34 zeigt, und jeder der verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_i) 36 wird so initialisiert, dass er auf den nächsten unmittelbar folgenden verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_i+1) 36 im Feld 34 zeigt. Mit anderen Worten wird der erste verknüpfende Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_1) 36 so initialisiert, dass er auf den zweiten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_2) 36 zeigt, der zweite verknüpfende Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_2) 36 wird so initialisiert, dass er auf den dritten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_3) 36 zeigt, und so weiter.
  • Somit bilden diese Zeiger 30-38 zusammen eine Anzahl von Verknüpfungslisten für eine Anzahl von Kanälen, die bezeichnen, wo die ATM-Zellen 18 für die verschiedenen Kanäle gespeichert sind, und eine Verknüpfungsliste, die bezeichnet, wo sich die freien ATM-Zellenspeicherzellen befinden.
  • Beispielsweise kann der erste Kanalzustandseintrag 28 einen Startverknüpfungszeiger (BEG_PTR_1) 30 enthalten, der auf den ersten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_1) 36 zeigt, der auf den dritten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_3) 36 zeigt, der auf den fünften verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_5) 36 zeigt, der das Ende des verknüpfenden Verhältnisses anzeigt, wodurch eine erste Verknüpfungsliste gebildet wird, die anzeigt, dass die ATM- Zellen in der ersten, dritten und fünften Speicherzelle für den ersten Kanal gespeichert sind. Der Endverknüpfungszeiger (END_PTR_1) 32 würde auf den fünften verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_5) 36 zeigen. Der zweite Kanalzustandseintrag 28 kann einen Startverknüpfungszeiger (BEG_PTR_2) 30 enthalten, der auf den zweiten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_2) 36 zeigt, der auf den vierten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_4) 36 zeigt, der auf den sechsten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_6) 36 zeigt, der das Ende des verknüpfenden Verhältnisses anzeigt, wodurch eine zweite Verknüpfungsliste gebildet wird, die anzeigt, dass die ATM-Zellen in der zweiten, vierten und sechsten Speicherzelle für den zweiten Kanal gespeichert sind. Der Endverknüpfungszeiger (END_PTR_2) 32 würde auf den sechsten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_6) 36 zeigen.
  • In gleicher Weise zeigt der Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger (FIRST_FREE_RSRCE_PTR) 38 auf den siebten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_7) 36, der auf den achten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_8) 36 zeigt, ..., der auf den m - 1-ten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_m-1) 36 zeigt, der auf den m-ten verknüpfenden Verhältniszeiger (NEXT_REL_PTR_m) 36 zeigt, der das Ende des verknüpfenden Verhältnisses anzeigt, wodurch eine Betriebsmittel-Verknüpfungsliste gebildet wird, die die siebte bis m-te Speicherzelle als freie ATM- Zellenspeicherzellen identifiziert.
  • Zusätzlich umfasst jeder Eintrag 28 der Kanalzustandstabelle 26 weiterhin ein Planbit (S_i) 31, das, wenn es eingestellt ist, anzeigt, dass der Kanal für eine Entladung eingeplant ist. Ähnlich den Endverknüpfungszeigern (END_PTR_i) 32 ermöglichen die Planbits (S_i) 31 der Ladezustandsmaschine 22, schnell zu bestimmen, ob ein Kanal für eine Entladung eingeplant wurde, ohne die gesamte Planwarteschlange durchzusuchen.
  • Die Restzeiger (RSD_PTR_i) 33 werden weiter unten im Zusammenhang mit der exemplarischen "On- Board"-Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben, wobei die Elemente der vorliegenden Erfindung direkt in eine Netzwerkschnittstelle integriert werden.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das den Betriebsablauf der Ladezustandsmaschine darstellt. Für jedes Zellenereignis bestimmt die Ladezustandsmaschine 22, ob eine ankommende ATM-Zelle vorliegt, Block 42. Wenn keine ankommende ATM-Zelle vorliegt, unternimmt die Ladezustandsmaschine 22 bis zum nächsten Zellenereignis nichts.
  • Wenn eine ankommende ATM-Zelle vorliegt, bestimmt die Ladezustandsmaschine 22 die erste freie Speicherzelle mit Hilfe des Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeigers und lädt die ankommende ATM-Zelle in die erste freie Speicherzelle, Block 44. Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist die Speicherkapazität der ATM-Zellenspeichereinheit 12 so ausgelegt, dass sie ausreichend groß ist, um die Möglichkeit zu minimieren, dass alle Speicherzellen aufgebraucht werden. In dem unwahrscheinlichen Fall, dass alle Speicherzellen benutzt werden, wird bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die ankommende ATM-Zelle jedoch nicht geladen und geht verloren.
  • Nach dem Laden der ankommenden ATM-Zelle in die erste freie Speicherzelle aktualisiert die Ladezustandsmaschine 22 die Verfolgungsdatenstrukturen entsprechend, Block 46. Genauer ausgedrückt werden für die oben beschriebenen bevorzugten Verfolgungsdatenstrukturen sowohl der Start- als auch der Endzeiger 30-32 des Kanaleintrags 28 aktualisiert, wenn die ankommende ATM-Zelle die erste ATM-Zelle ist, die für den Kanal gespeichert ist, so dass sie auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigen, der der Speicherzelle entspricht. Wenn andererseits die ankommende ATM-Zelle nicht die erste ATM-Zelle ist, die für den Kanal gespeichert ist, dann werden sowohl der Endzeiger 32 des Kanaleintrags 28 als auch der letzte verknüpfende Verhältniszeiger 36 des Kanals aktualisiert, so dass sie auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigen, der der Speicherzelle entspricht. Zusätzlich wird der verknüpfende Verhältniszeiger 36, der der Speicherzelle entspricht, in jedem Fall aktualisiert, so dass er das Ende des verknüpfenden Verhältnisses anzeigt, und der Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger 38 wird aktualisiert, so dass er auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigt, der der nächsten freien Speicherzelle entspricht.
  • Nach der Aktualisierung der Verfolgungsdatenstrukturen prüft die Ladezustandsmaschine 22 den Kanalzustandseintrag 28, um zu bestimmen, ob der Kanal für eine Entladung eingeplant wurde, Block 48. Wenn der Kanal für eine Entladung eingeplant wurde, unternimmt die Ladezustandsmaschine 22 bis zum nächsten Zellenereignis nichts. Wenn der Kanal nicht für eine Entladung eingeplant wurde, bestimmt die Ladezustandsmaschine 22 weiterhin, ob entweder die ankommende Zelle die letzte Zelle eines Datenpakets ist oder die Anzahl der ATM-Zellen, die für den Kanal gespeichert sind, einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat, Block 52. Wenn keine der Bedingungen zutrifft, unternimmt die Ladezustandsmaschine 22 bis zum nächsten Zellenereignis nichts weiter. Wenn mindestens eine der Bedingungen zutrifft, reiht die Ladezustandsmaschine 22 das Kanaletikett des Kanals in die Planwarteschlange ein, wodurch der Kanal als einer der Kanäle identifiziert wird, die zu entladen sind, Block 52.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist, ein Blockdiagramm gezeigt, das den Betriebsablauf der Entladezustandsmaschine darstellt. Die Entladezustandsmaschine 24 befindet sich in, einem inaktiven Zustand, wenn die Planwarteschlange leer ist, Block 56. Die Entladezustandsmaschine geht durch die Einplanung von Kanälen, die verarbeitet werden müssen, in einen aktiven Zustand über, wenn die Planwarteschlange nicht leer wird, und bleibt solange in dem aktiven Zustand, wie die Planwarteschlange nicht leer ist, Blöcke 58-64. Die Entladezustandsmaschine geht wieder in den inaktiven Zustand über, wenn die Planwarteschlange durch die Verarbeitung aller eingeplanten Kanäle wieder leer wird, Block 64.
  • Während sich die Entladezustandsmaschine im aktiven Zustand befindet, entlädt sie die gespeicherten ATM-Zellen für den Kanal am Kopf der Planwarteschlange, Block 58. Danach aktualisiert die Entladezustandsmaschine die Verfolgungsdatenstrukturen entsprechend, Block 60. In den oben beschriebenen Verfolgungsdatenstrukturen aktualisiert die Entladezustandsmaschine 24, genauer ausgedrückt, den Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeiger 38, so dass er auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigt, der der zuletzt verarbeiteten Speicherzelle entspricht, den verknüpfenden Verhältniszeiger 36, der der zuletzt verarbeiteten Speicherzelle entspricht, so dass er auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigt, der der letzten minus einer voll verarbeiteten Speicherzelle entspricht, ... und den verknüpfenden Verhältniszeiger 36, der der ersten verarbeiteten Speicherzelle entspricht, so dass er auf den verknüpfenden Verhältniszeiger 36 zeigt, auf den zuvor der Erstes-Freies- Betriebsmittel-Zeiger 38 gezeigt hat. Mit anderen Worten werden die verarbeiteten Speicherzellen in den Freie-Betriebsmittel-Pool in umgekehrter Reihenfolge zurückgegeben, wobei die letzte verarbeitete Speicherzelle vorne an die Liste der freien Speicherzellen gesetzt wird.
  • Nach der Aktualisierung der Verfolgungsdatenstrukturen aktualisiert die Entladezustandsmaschine 24 die Entladeplaninformationen entsprechend, Block 62. Die Entladezustandsmaschine 24 gliedert das Kanaletikett des Kanals, den sie soeben verarbeitet hat, aus der Planwarteschlange aus, wodurch der Kanal vom Plan entfernt wird. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform mit einem s-Bit 31 im Kanalzustandseintrag 28 setzt die Entladezustandsmaschine 24 weiterhin das s-Bit 31 auf Null, um anzuzeigen, dass der Kanal nicht mehr für eine Entladung eingeplant ist.
  • Nach der Entfernung des verarbeiteten Kanals vom Plan bestimmt die Entladezustandsmaschine 24, ob die Planwarteschlange leer ist, d. h. ob alle eingeplanten Kanäle verarbeitet worden sind, Block 64. Wenn die Planwarteschlange nicht leer ist, wiederholt die Entladezustandsmaschine 24 die Blöcke 58-62 für den nächsten Kanal am Kopf der Planwarteschlange. Wenn die Planwarteschlange jedoch leer ist, geht die Entladezustandsmaschine 24 in den inaktiven Zustand über.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine exemplarische "On-Board"- Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Elemente der vorliegenden Erfindung sind direkt in die Netzwerkschnittstelle 66a integriert. Wie veranschaulicht, umfasst die Netzwerkschnittstelle 66a ein Übertragungssegmentierungsrnodul (TX_ATM_SYS) 70a; ein Empfangszusammensetzungsmodul (RX_ATM_SYS) 80a, ein Uberträgungsmedienmanagermodul (TX_Media) 72a und ein Empfangsmedienmanagermodul (RX_Media) 82a. Zusätzlich umfasst die Netzwerkschnittstelle 66a einen Übertragungssteuerspeicher (TX_Cntrl_Mem) 74a, einen Empfangssteuerspeicher (RX_Cntrl_Mem) 84a, einen Übertragungsdatenpufferspeicher (TX_DB_Mem) 78a, einen Empfangsdatenpufferspeicher (RX_DB_Mem) 88a, einen Übertragungs-FIFO (TX_FIFO) 76a, einen Empfangs-FIFO (RX_FIFO) 86a und eine Systembusschnittstelle 68a. Diese Elemente sind wie gezeigt miteinander verbunden. Die Systembusschnittstelle 68a ihrerseits ist mit einem Systembus eines Zentralrechners verbunden.
  • Bei einer Ausführungsform ist die Netzwerkschnittstelle 66a mit Ausnahme von TX_DB_Mem 78a und RX_DB_Mem 88a auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis (Chip) angeordnet, und TX_DB_Mem 78a und RX_DB_Mem 88a sind in einem externen Speicher angeordnet.
  • TX_ATM_SYS 70a segmentiert zusammen mit den anderen Übertragungselementen 74a-78a die Sendepakete in Übertragungszellen für Übertragungen. TX_ATM_SYS 70a teilt die Sendepakete teilweise auf dem Zentralrechner und teilweise auf der Netzwerkschnittstelle 68a selbst in Zellen auf. Zusammen mit den anderen Empfangselementen 84a-88a setzt RX_ATM_SYS 80a die Empfangszellennutzinformationen wieder zu Empfangspaketen zusammen. RX_ATM_SYS 80a setzt die Empfangspakete teilweise auf dem Zentralrechner und teilweise auf der Netzwerkschnittstelle 66a selbst wieder zusammen. TX_Media 72a paketiert die Übertragungszellennutzinformationen von Sendepaketen vor der Übertragung. RX_Media 82a depaketiert die Empfangszellennutzinformationen für die nachfolgende Wiederzusammensetzung in Empfangspakete.
  • TX_Cntrl_Mem und RX_Cntrl_Mem, 74a und 84a, speichern die Steuerinformationen jeweils für die Aufteilung der Sendepakete in Zellen und das Wiederzusammensetzen der Empfangspakete. IX_DB_Mem und RX_DB_Mem, 78a und 88a, speichern jeweils die Übertragungs- und Empfangszellennutzinformationen. TX_FIFO und RX FIFO, 76a und 86a stapeln die paketierten Übertragungszellennutzinformationen und die depaketierten Übertragungszellennutzinformationen jeweils für die Übertragung und die Wiederzusammensetzung. Die Systembusschnittstelle 68a stellt eine Schnittstelle mit dem Systembus des Zentralrechners dar.
  • Bei dieser exemplarischen Netzwerkschnittstelle 68a ist die ATM-Zellenspeichereinheit 12 der vorliegenden Erfindung als Teil des RX_DB_Mem 88a integriert. Die ATM-Zellenspeichereinheit 12 weist eine ausreichende Kapazität für das Speichern von m 48 Bytes von depaketierten ATM-Zellen auf. Die Verfolgungsdatenstruktur- und Planwarteschlangen-Speichereinheit 14 der vorliegenden Erfindung ist als Teil des RX_Cntrl_Mem 84a integriert.
  • Wie zuvor beschrieben, weist die Verfolgungsdatenstruktur- und Planwarteschlangen-Speichereinheit 14 eine ausreichende Kapazität für das Speichern einer Zustandstabelle für n1 Kanäle, eines Feldes von m verknüpfenden Verhältniszeigern für die m entsprechenden Speicherzellen, eines Erstes-Freies- Betriebsmittel-Zeigers und einer Entladeplanwarteschlange für n2 Kanäle auf, wobei n2 kleiner oder gleich n1 ist.
  • Die Lade- und die Entladezustandsmaschine 22 und 24 der vorliegenden Erfindung sind als Teil des RX_ATM_SYS 80a integriert. Die Entladezustandsmaschine 24 überträgt die Entlade-ATM-Zelle über die Systembusschnittstelle und den Systembus zum Zentralrechner. Vorzugsweise ist die Übertragung gespeicherter ATM-Zelle für den Systembus optimiert. Bei einer Ausführungsform, bei der der Zentralrechner einen SBus umfasst, überträgt die Entladezustandsmaschine 24 die gespeicherten ATM- Zellen in mehreren Datenblöcken von 64 Bytes. Vorzugsweise werden, außer wenn die letzte zu verarbeitende ATM-Zelle das letzte Datenpaket ist, Restdaten von weniger als 64 Bytes der zuletzt verarbeiteten ATM-Zelle in der ATM-Zellenspeichereinheit zurückgelassen und das nächste Mal, wenn der Kanal verarbeitet wird, entladen.
  • Zur Integration dieser bevorzugten Art der Verarbeitung von Restdaten ist jeder Kanalzustandseintrag 28 der Kanalzustandstabelle 26 weiterhin mit einem Restzeiger (RSD_PTR_i) 33 versehen, der auf die letzte teilweise verarbeitete Speicherzelle zeigt. Die Entladezustandsmaschine 24 aktualisiert den Restzeiger (RSD_PTR_i), so dass er auf die letzte teilweise verarbeitete Speicherzelle zeigt, wenn sie Restdaten für die nächste Verarbeitungsgelegenheit zurücklässt. Weiterhin prüft die Entladezustandsmaschine 24 die Restzeiger (RSD_PTR_i), um zu Beginn jeder Verarbeitungsgelegenheit zu bestimmen, ob Restdaten vorliegen, die von der letzten Verarbeitungsgelegenheit zurückgelassen wurden.
  • Der SBus ist ein Hochleistungssystem und eine Hochleistungs-Ein-/Ausgangsverbindung (E/A- Verbindung) für die Verwendung in hochintegrierten Computern, wie beispielsweise Sun Workstations®, die von Sun Microsystems, Inc. in Mountain View, Ca., hergestellt werden. Für eine ausführlichere Beschreibung des SBus werden die Leser auf die technische Literatur verwiesen, die von Sun Microsystems, Inc. veröffentlicht wird (Sun Workstation ist ein eingetragenes Warenzeichen von Sun Microsystems, Inc.)
  • Abgesehen von den Lehren der vorliegenden Erfindung, die in der Tatsache bestehen, dass TX_ATM_SYS 70a und RX_ATM_SYS 80a eine Aufteilung der Übertragungsdatenpakete in Zeilen und eine Wiederzusammensetzung der Empfangsdatenpakete teilweise auf dem Zentralrechnersystem und teilweise auf der Netzwerkschnittstelle 66a selbst jeweils mit Hilfe von TX_DB_Mem 78a und. RX_DB_Mem 88a durchführen und dass TX_Media 72a und RX_Media 82a primär jeweils mit dem TX_FIFO 76a und dem RX_FIFO 86a zusammenwirken, entsprechen die Funktionen und der Aufbau dieser Elemente 72a-78a, 82a-88a und 68a den entsprechenden Elementen, die in der US- Patentanmeldung US-A-60264 beschrieben sind. In einigen Fällen, wie beispielsweise im Fall von TX_Media 72a und RX_Media 82a, sind die Funktionen und der Aufbau der Elemente vereinfacht.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine "Out-Board"-Anwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Elemente der vorliegenden Erfindung sind auf einem externen integrierten Schaltkreis angeordnet, der für das Zusammenwirken mit einer Netzwerkschnittstelle 66b ausgelegt ist. Wie veranschaulicht, umfasst die Netzwerkschnittstelle 66b ein Übertragungssegmentierungsmodul (TX_ATM_SYS) 70b, ein Empfangszusammensetzungsmodul (RX_ATM_SYS) 80b, ein Übertragungsmedienmanagermodul (TX_Media) 72b und ein Empfangsmedienmanagermodul (RX_Media) 82b. Zusätzlich umfasst die Netzwerkschnittstelle 66b einen Übertragungssteuerspeicher (TX_Cntrl_Mem) 74b, einen Empfangssteuerspeicher (RX_Cntrl_Mem) 84b, einen Übertragungs-FIFO (TX_FIFO) 76b, einen Empfangs-FIFO (FIX_FIFO) 86b und eine Systembusschnittstelle 68b. Diese Elemente sind wie gezeigt miteinander verbunden. Die Systembusschnittstelle 68b ist mit einem Systembus eines Zentralrechners verbunden. Die Netzwerkschnittstelle 66b ist auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis angeordnet.
  • Zusammen mit den anderen Übertragungselementen 72b-78b segmentiert TX_ATM_SYS 70b die Übertragungspakete in Übertragungszellen für Übertragungen. TX_ATM_SYS 70b teilt die Übertragungspakete auf dem Zentralrechner in Zellen auf. Zusammen mit den anderen Empfangselementen 82b-86b setzt RX_ATM_SYS 80b die Empfangszellennutzinformationen wieder zu Empfangspaketen zusammen. RX_ATM_SYS 80b setzt die Empfangspakete auf dem Zentralrechner und teilweise auf der Netzwerkschnittstelle 66b selbst wieder zusammen. Zusammen mit den anderen Übertragungselementen 70b und 74b-76b paketiert TX_Media 72b die Übertragungszellennutzinformationen von Übertragungspaketen vor der Übertragung. Zusammen mit den anderen Empfangselementen 80b und 84b-86b depaketiert RX_Media 82b die Empfangszellennutzinformationen für die nachfolgende Wiederzusammensetzung in Empfangspakete.
  • TX_Cntrl_Mem und RX_Cntrl_Mem, 74b und 84b, speichern die Steuerinformationen jeweils für die Aufteilung der Übertragungspakete in Zellen und die Wiederzusammensetzung der Empfangspakete. TX_FIFO und RX_FIFO, 76b und 86b, stapeln die paketierten Übertragungszellennutzinformationen und die depaketierten Übertragungszellennutzinformationen jeweils für die Übertragung und die Wiederzusammensetzung. Die Systembusschnittstelle 68b stellt die Schnittstelle mit dem Systembus des Zentralrechners dar. Die Funktionen und der Aufbau dieser Elemente 72a-78a, 82a-88a und 68a stimmen mit den entsprechenden Elementen überein, die in der oben genannten US-Patentanmeldung beschrieben sind.
  • Die ATM-Zellenspeichereinheit 12 sowie die Verfolgungsdatenstruktur- und Planwarteschlangen- Speichereinheit 14 der vorliegenden Erfindung sind als Teil eines externen Neuordnungs- und Steuerspeichers 96 angeordnet. Die Lade- und Entladezustandsmaschine 22 und 24 der vorliegenden Erfindung sind auf dem integrierten Schaltkreis 90 angeordnet und wie gezeigt mit dem externen Neuordnungs- und Steuerspeicher 96 verbunden. Zusätzlich umfasst der integrierte Schaltkreis 90 ein Stufenregister 94, das wie gezeigt mit der Lademaschine 22 verbunden ist.
  • Die ATM-Zellenspeichereinheit 12 weist eine ausreichende Kapazität für die Speicherung von im 54 Bytes von paketierten ATM-Zellen auf. Wie zuvor beschrieben, weist die Verfolgungsdatenstruktur- und Planwarteschlangen-Speichereinheit 14 eine ausreichende Kapazität für die Speicherung einer Zustandstabelle für n1 Kanäle, eines Feldes von m verknüpfenden Verhältniszeigern für die m entsprechende Speicherzelle, eines Erstes-Freies-Betriebsmittel-Zeigers und einer Entladeplanwarteschlange für n2 Kanäle auf, wobei n2 kleiner oder gleich n1 ist.
  • Das Stufenregister 94 empfängt die ATM-Zellen von den Eingabemedien und stapelt sie, bevor es diese in den ATM-Zellenspeicherzellen im Neuordnungsspeicher 96 unter der Kontrolle der Ladezustandsmaschine 22 und mit Hilfe derselben speichert. Die Entladezustandsmaschine 24 entlädt die gespeicherten ATM-Zellen und überträgt sie zur Netzwerkschnittstelle 66b.
  • Da die Neuordnung außerhalb der Netzwerkschnittstelle 66b vorgenommen wird, ist die Neuordnung der ATM-Zellen für die Netzwerkschnittstelle 66b vollkommen transparent. Für die Netzwerkschnittstelle 66b kommen die ATM-Zellen einfach in einer geordneteren und weniger verschachtelten Weise an, so, als ob die Sender dieser ATM-Zellen untereinander die Übertragungen koordinieren würden.

Claims (21)

1. Gerät, das umfasst:
mindestens eine Speichereinheit mit einer ersten Vielzahl (m) von Speicherzellen (12) zur temporären Speicherung von ankommenden verschachtelten Zellen des asynchronen Übertragungsmodus' (im Folgenden ATM-Zellen genannt) (18) von einer Eingangskommunikationsleitung, und mit einer zweiten Vielzahl von Speicherzellen (13) zur Speicherung einer Vielzahl von Datenstrukturen, die freie Speicherzellen der ersten Vielzahl (m) von Speicherzellen (12) verfolgen, die zur temporären Speicherung zusätzlicher ankommender ATM-Zellen (18) von der Eingangskommunikationsleitung verfügbar sind, sowie mindestens eine Zustandsmaschine (22-24), die mit der Speichereinheit verbunden ist, um ankommende verschachtelte ATM-Zellen (18) in die freien Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) zu laden, wenn sie durch die Eingangskommunikationsleitung ankommen, wobei die Zustandsmaschine (22-24) die Datenstrukturen aktualisiert, wenn die Zellen geladen und entladen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
die Zellen (18) eine variable Anzahl von Kanälen umfassen, die Datenstrukturen die Speicherzellen von gegenwärtig gespeicherten ATM-Zellen (18) für jeden Kanal der variablen Anzahl von Kanälen verfolgen und die Speichereinheit weiterhin eine dritte Vielzahl von Speicherzellen (14) zur Speicherung eines kanalbasierten Entladeplans, der bestimmt, welcher Zellenkanal der variablen Anzahl von Zellenkanälen entladen werden muss, sowie die Zustandsmaschine (22-24) umfasst, die die gespeicherten ATM-Zellen (18) aus ihren Speicherzellen in eine Ausgangskommunikationsleitung in einer neugeordneten Folge gemäß dem kanalbasierten Entladeplan entlädt, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro planmäßigem Kanal, und wobei jeder Kanal der variablen Anzahl von Kanälen für eine Entladung eingeplant wird, als Reaktion auf a) die Ankunft einer letzten Zelle eines Datenpakets für einen bestimmten Kanal und b) das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den bestimmten Kanal gespeichert ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit die ATM-Zellen in der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) in paketierter Form speichert.
3. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit die ATM-Zellen in der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) in nicht paketierter Form speichert.
4. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit zur Verfolgung der Speicherzellen gegenwärtig gespeicherter ATM-Zellen sowie freier Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12), die für das Speichern zusätzlicher ankommender ATM-Zellen zur Verfügung stehen, in der zweiten Vielzahl von Speicherzellen (13) Folgendes speichert:
ein Feld verknüpfender Verhältniszeiger (34), die der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) zugeordnet sind, wobei jeder der verknüpfenden Verhältniszeiger (34) entweder auf einen anderen verknüpfenden Verhältniszeiger (34) weist oder das Ende eines Verknüpfungsverhältnisses anzeigt;
eine Kanalzustandstabelle (26), die eine Vielzahl von Kanaleinträgen für die variable Anzahl von Kanälen aufweist, wobei jeder Kanaleintrag einen Startverknüpfungszeiger (30) umfasst, der auf einen der verknüpfenden Verhältniszeiger (34) weist, wobei der verknüpfende Verhältniszeiger (34) einer bestimmten der ersten Mehrzahl von Speicherzellen (12) zugeordnet ist, die eine erste ATM-Zelle des entsprechenden Kanals speichert; und
einen ersten Freie-Speicherzelle-Zeiger (38), der auf einen der verknüpfenden Verhältniszeiger (34) weist, wobei der verknüpfende Verhältniszeiger (34) einer ersten freien Speicherzelle der Vielzahl von Speicherzellen zugeordnet ist, die für das Speichern einer ersten zusätzlichen ATM-Zelle der ankommenden ATM-Zellen verfügbar ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, wobei jeder der Kanaleinträge der Kanalzustandstabelle (26) weiterhin einen Endverknüpfungszeiger (32) umfasst, der auf einen der verknüpfenden Verhältniszeiger (34) weist, wobei der verknüpfende Verhältniszeiger (34) einer bestimmten Speicherzelle der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) zugeordnet ist, die eine letzte ATM-Zelle des entsprechenden Kanals speichert.
6. Gerät nach Anspruch 4, wobei jeder der Kanaleinträge der Kanalzustandstabelle (26) weiterhin einen Restverknüpfungszeiger (33) umfasst, der auf einen der verknüpfenden Verhältniszeiger (34) weist, wobei der verknüpfende Verhältniszeiger (34) einer bestimmten Speicherzelle der ersten Vielzahl von Speicherzellen (12) zugeordnet ist, die eine teilweise entladene ATM-Zelle des entsprechenden Kanals speichert.
7. Gerät nach Anspruch 4, wobei jeder der Kanaleinträge der Kanalzustandstabelle (26) weiterhin ein Bit (31) umfasst, das anzeigt, ob eine Entladung des entsprechenden Kanals gegenwärtig eingeplant ist.
8. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit eine Vielzahl von Etiketten geordneter Kanäle in der dritten Vielzahl von Speicherzellen (14) speichert, wobei die Etiketten geordneter Kanäle die eingeplanten Kanäle sowie die Reihenfolge, in der die eingeplanten Kanäle entladen werden sollen, bestimmen.
9. Gerät nach Anspruch 1, wobei zusätzlich zu einer ankommenden ATM-Zelle, die eine letzte Zelle eines Datenpaketes für einen Kanal sein muss, oder zu einer ankommenden ATM-Zelle, die veranlassen muss, dass die Anzahl der gespeicherten ATM-Zellen für den Kanal das vorbestimmte Niveau erreicht, die Zustandsmaschine den Kanal nur dann für die Entladung einplant, wenn der Kanal gegenwärtig nicht eingeplant ist.
10. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Zustandsmaschine einen ersten Abschnitt zur Entladung gespeicherter ATM-Zellen aus ihren Speicherzellen gemäß dem kanalbasierten Entladeplan umfasst, wobei der erste Abschnitt in einen inaktiven Zustand versetzt wird, wenn der kanalbasierte Entladeplan leer wird, und der erste Abschnitt in einen aktiven Zustand versetzt wird, wenn der kanalbasierte Entladeplan nicht leer wird.
11. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Zustandsmaschine gespeicherte ATM-Zellen eines eingeplanten Kanals in einer Weise entlädt, die für einen Zentralrechner optimiert ist:
12. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Zustandsmaschine gespeicherte ATM-Zellen des eingeplanten Kanals in mehreren Datenblöcken von n Biß unabhängig von der Zellbereichsausrichtung entlädt und Restdaten, die weniger als n Bits umfassen, für eine nachfolgende Entladung zurücklässt, es sei denn, die Restdaten sind Teil einer letzten ATM-Zelle eines Datenpakets.
13. Gerät nach Anspruch 1, wobei
die mindestens eine Speichereinheit eine erste Speichereinheit umfasst, die die ersten Speicherzellen (12) zur Speicherung der ATM-Zellen umfasst, sowie eine zweite Speichereinheit, die die zweiten und dritten Speicherzellen (13, 14) zur Speicherung der Verfolgungsdatenstrukturen und des kanalbasierten Entladeplans umfasst, und
die mindestens eine Zustandsmaschine eine Ladezustandsmaschine und eine Entladezustandsmaschine (22-24) zum Laden und Entladen der ATM-Zellen in die erste Speichereinheit und aus dieser umfasst.
14. Gerät nach Anspruch 13, wobei
die zweite Speichereinheit sowie die Ladezustandsmaschine und die Entladezustandsmaschine in einem einzigen integrierten Schaltkreis einer Netzwerkschnittstelle angeordnet sind, der mit einem Systembus eines Zentralrechners gekoppelt ist, wobei die Netzwerkschnittstelle Sende- und Empfangspakete teilweise auf dem Zentralrechner und teilweise auf der Netzwerkschnittstelle selbst in Zellen anordnet und wieder zusammensetzt; und
die erste Speichereinheit ein externer Speicher ist, der mit dem integrierten Schaltkreis der Netzwerkschnittstelle gekoppelt ist.
15. Gerät nach Anspruch 13, wobei die erste und die zweite Speichereinheit sowie die Ladezustandsmaschine und die Entladezustandsmaschine auf externen integrierten Schaltkreisen angeordnet sind, die für das Zusammenwirken mit einem integrierten Schaltkreis der Netzwerkschnittstelle ausgelegt sind, der mit einem Systembus eines Zentralrechners verbunden ist, wobei die Netzwerkschnittstelle Sende- und Empfangspakete auf dem Zentralrechner in Zellen anordnet und wieder zusammensetzt.
16. Verfahren zum Leiten verschachtelter, durch eine Eingangskommunikationsleitung ankommender asynchroner Übertragungsmoduszellen, im Folgenden ATM-Zellen genannt, durch eine Ausgangskommunikationsleitung zu einem Zentralrechner für eine variable Anzahl von Kanälen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
a) Laden und temporäres Speichern der verschachtelten ankommenden ATM-Zellen für die Kanäle in einer ersten Speichereinheit, die eine erste Vielzahl von Speicherzellen aufweist, wobei das Laden und Speichern ausgeführt wird, wenn die ATM-Zellen durch die Eingangskommunikationsleitung ankommen, und Verfolgen freier Speicherzelten der ersten Vielzahl von Speicherzellen, die für das Speichern zusätzlicher ankommender ATM-Zellen verfügbar sind, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
b) Verfolgen der Speicherzellen der gegenwärtig gespeicherten ATM-Zellen für die variable Anzahl von Kanälen durch mindestens eine Zustandsmaschine,
c) Einplanung eines Kanals mit Hilfe der Zustandsmaschine, der gespeicherte ATM- Zellen aufweist, die entladen werden sollen, als Reaktion auf entweder die Ankunft der letzten Zelle eines Datenpakets für den Kanal oder das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den Kanal gespeichert sind; und
d) Entladen der gespeicherten ATM-Zellen mit Hilfe der Zustandsmaschine in einer neugeordneten Folge in Übereinstimmung mit den eingeplanten Kanälen auf die Ausgangskommunikationsleitung, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro Kanal.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst:
e) Aktualisieren der Verfolgung der Speicherstellen der gespeicherten ATM-Zellen für den entladenen Kanal und freier Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen, die für die Speicherung zusätzlicher ankommender ATM-Zellen zur Verfügung stehen; und
f) Streichen des Kanals aus dem Plan, nachdem die gespeicherten ATM-Zellen des Kanals entladen wurden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst:
g) Bestimmen, ob alle eingeplanten Kanäle entladen wurden; und
h) Wiederholen der Schritte d) bis g), bis alle eingeplanten Kanäle entladen sind.
19. Verfahren zur Bereitstellung einer Funktion für das Leiten verschachtelter ankommender asynchroner Übertragungsmoduszellen, im Folgenden ATM-Zellen genannt, die bei einem reduzierten Ausmaß von Kanalwählvorgängen an einer Netzwerkschnittstelle eine variable Anzahl von Kanälen umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
a) Bereitstellung mindestens einer Speichereinheit, die eine erste Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung der ankommenden ATM-Zellen, die durch eine Eingangskommunikationsleitung zugeführt werden, eine zweite Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung einer Vielzahl von Datenstrukturen, die die Speicherzellen der gespeicherten ATM-Zellen für die variable Anzahl von Kanälen und freie Speicherzellen der ersten Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung zusätzlicher ankommender ATM-Zellen verfolgen, und eine dritte Vielzahl von Speicherzellen zur Speicherung eines kanalbasierten Entladeplans umfasst, der bestimmt, welcher der Kanäle gespeicherte ATM-Zellen aufweist, die entladen werden müssen;
b) Bereitstellung mindestens einer Zustandsmaschine, die mit der Speichereinheit gekoppelt ist, zum Laden der verschachtelten ATM-Zellen in die Speichereinheit, wenn diese ankommen, und Entladen der gespeicherten ATM-Zellen aus ihren Speicherzellen in einer neugeordneten Folge in eine Ausgangskommunikationsleitung gemäß dem kanalbasierten Entladeplan, und zwar jeder planmäßige Kanal einzeln und mehrere Zellen pro planmäßigem Kanal,
wobei die mindestens eine Zustandsmaschine weiterhin die Datenstrukturen und den kanalbasierten Entnahmeplan aktualisiert und verfolgt, wenn das Laden und Entladen ausgeführt wird, wobei jeder der Kanäle für das Entladen eingeplant wird, als Reaktion auf entweder die Ankunft einer letzten Zelle eines Datenpakets für den Kanal oder das Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Anzahl von Zellen, die für den Kanal gespeichert sind.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Speichereinheit und die mindestens eine Zustandsmaschine in eine Netzwerkschnittstelle integriert sind.
21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die mindestens eine Speichereinheit und die mindestens eine Zustandsmaschine auf einem kooperativen integrierten Schaltkreis angeordnet sind, der extern zu einer Netzwerkschnittstelle angeordnet ist.
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