队列管理设计报告.doc

队列管理设计报告 在介绍存储队列管理模块之前，做出如下定义：上行链路表示Et端口到St端口的数据流向；下行链路表示 St端口到Et端口的数据流向。 队列管理模块是实现AAL5适配功能的核心模块，其主要功能是向调度器模块提供信元入队或出队的地址信息。该模块负责管理Et和St两个端口之间512个存储队列，在逻辑上将以太网帧进行AAL5分割并将来自卫星ATM网络的信元重装成AAL5帧。其中512个队列包括上行256条虚连接、下行256条虚连接。 队列管理模块负责对新到达信元进行相应链接的入队管理，分配其在RAM里的存储空间；负责对要离开的信元进行相应链接的出队管理，并提供其在RAM里的存储位置；负责释放已经出队并发送完毕的信元的存储空间。 队列管理基于简单的链表管理策略，设计思想来自于数据结构中一种称为静态链表的链表结构。这种存储结构需要预先分配一个较大的空间，但在做线性表的插入和删除操作时不需要移动元素，仅需要修改指针，具有链式存储结构的优点。图1所示线性表在插入数据元素“i”，删除数据元素“a”之后的状况。 利用上述的思想，图1中的一个RAM单元（单元1，2….）表示一个BD(Buffer Describe )，BD里可以存放数据（如a，b）和指向下一个BD的指针，图中 2或5表示信元载荷存储在RAM中的逻辑地址。这样，如果单元8指向一个AAL5帧的最后一个信元载荷，则从单元2到单元8就组成一个AAL5帧，实现了载荷在RAM里的AAL5适配。图中初始头尾指针为h_ptr=2，t_ptr=8。当有信元入队（添加i），信元出队（删除a）时，修改头尾指针为h_ptr=5，t_ptr=1。 图1线性链表举例 BD是缓存描述符，其物理地址为信元载荷在内存中的逻辑地址，经过译码，映射为信元载荷的物理地址。每个BD对应片外SSRAM48字节信元净荷的存储空间。片外SSRAM数据位带为32位，所以每个BD地址对应片外SSRAM12个连续地址空间，代表片外12个连续地址空间的起始地址，如图2所示。 图2 BD地址和片外RAM地址的对应关系 存储BD信息的RAM称为BD_RAM，是一个双端口RAM，有两个读写端口，BD_RAM需要初始化，由FPGA内部生成。BD_RAM的一个地址所对应的存储单元便是一个BD项，初始化时整个BD_RAM中的所有BD项构成一个空闲BD队列，空闲BD管理单元负责管理空闲BD的分配和回收。 BD格式如下图3所示： 图3 BD格式 各字段定义如下： Next BD：共22bit，存储下一个BD项的地址。根据片外SSRAM的实际大小动态调整BD的总数目。BD_RAM数据宽度为32位，BD_RAM的深度由FPGA内部支持初始化文件的内存总量决定。对应片外RAM容量为12Mbit。 Length：6bit，表明数据域存储信元的实际长度。由于本设计主要是对以太网帧的卫星ATM适配和转发，因此最后一个信元的实际长度不一定是48字节。 PT：3bit，卫星ATM信元头的PT信息。 CLP：1bit，信元丢失优先级。（考虑删除） 下面是关于一条虚连接所对应队列的管理方式的例子，如下图4所示为连接i所对应的存储队列的逻辑示意图。 图4 连接i存储队列逻辑示意图 在图4中可以看到，连接i所对应的存储队列有两个记录项：头BD和尾BD，它们分别指向连接i所对应存储队列的第一个BD和最后一个BD，第一个BD中的指针指向连接i所对应存储队列的第二个BD，依此类推，尾BD中的指针域为空（默认值为全零）。这样一条连接所对应的存储空间便被唯一确定。 每个存储队列都有头BD和尾BD项这两个记录项，记录发送队列里的一个队列头BD及其它控制信息的表项定义为TCT（Transmit Connection Table）表项，记录接收队列里的一个队列尾BD及其它控制信息的表项定义为RCT（Receive Connection Table）表项。TCT及RCT表项的格式分别如图5和图6所示。 图5 TCT表项格式 TCT表项共64bit，各字段定义如下： VCON：连接打开指示TPT：指示VCON清零。 TBD_BASE：该连接对应的 图6 RCT表项格式 RCT表项共64bit，各字段定义如下： CH_State：3bit，连接状态指示。高位表示该连接是否接收到信元；中间位表示该连接是否只收到一个信元；低位是RT_HEAD修改使能指示，对应下行链路，当正确收到CHn的一个AAL5帧后将此位置“1”，否则置“0”。 RT_HEAD：22bit，实时头指针，存储对应连接所接收最后一个AAL5帧的头BD指针，只有St端口的接收查找表(RCT_St)使用该字段。 RBD_BASE：22bit，对应连接的尾BD指针的next_bd字段，即该连接的最后一个信元所对应的BD地