復(fù)位。復(fù)位同步于主時(shí)鐘的上升沿,一個(gè)時(shí)鐘周期的復(fù)位就能清空CAM表和輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)隊(duì)列,置標(biāo)志寄存器為1C,錯(cuò)誤代碼寄存器為FFFF,幾乎滿寄存器FFF,并清除中斷屏蔽。
控制口時(shí)序,訪問(wèn)控制口如同處理器訪問(wèn)RAM一樣,時(shí)序較為簡(jiǎn)單。
匹配口時(shí)序,訪問(wèn)匹配口分兩種情況：一種是匹配字節(jié)小于等于32位,只用LH/SM信號(hào)裝載匹配數(shù)據(jù),LL信號(hào)無(wú)用,另一種是匹配字節(jié)大于32位,先用LL信號(hào)裝載匹配數(shù)據(jù)低位部分,再由LH/SM信號(hào)裝載高位部分,匹配結(jié)果由MC信號(hào)和MS信號(hào)指示,使能G信號(hào)讀取匹配結(jié)果數(shù)據(jù),匹配口時(shí)序參見參考文獻(xiàn)[1]。
兩口同時(shí)匹配,控制口模擬匹配和匹配口匹配同時(shí)進(jìn)行時(shí),匹配口優(yōu)先權(quán)較高,另外控制口模擬匹配操作之前要求輸入隊(duì)列為空,以便接收結(jié)果。
深度擴(kuò)展。芯片簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)即可擴(kuò)展深度,具體的擴(kuò)展連接方法請(qǐng)參見參考文獻(xiàn)[1]。
3 MCM69C232芯片的應(yīng)用
3.1 MCM69C232在交換機(jī)中的應(yīng)用
在以太網(wǎng)上,交換機(jī)維護(hù)一張用于二層交換的地址表（通常稱為"CAM表"）,該表維護(hù)MAC地址與出接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這樣每當(dāng)接收到一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀,交換機(jī)就會(huì)進(jìn)行判斷,如果該數(shù)據(jù)幀不是發(fā)送給自己的,則根據(jù)數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址查詢CAM表,如果能命中（所謂命中,就是在CAM表中找到與該MAC地址對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)）,則根據(jù)查詢的結(jié)果（通常是一個(gè)出接口列表）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā);如果不能命中,則向所有端口廣播該數(shù)據(jù)幀。
交換機(jī)的這張CAM表可以通過(guò)多種方式獲得,比如靜態(tài)匹配、動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)。針對(duì)多播,還可以通過(guò)各種多播協(xié)議（如IGMP窺探、GMRP協(xié)議等方式）獲得（多播轉(zhuǎn)發(fā)表不能通過(guò)學(xué)習(xí)獲得,而且多播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)跟普通轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)不同,與其對(duì)應(yīng)的出口可能不只一個(gè),而是一個(gè)出口集合）;但對(duì)于單播,最重要的一種建立方式是動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)。
當(dāng)交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí),提取出該數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址,并以此為根據(jù)進(jìn)行CAM表查詢,如果能查找到結(jié)果,則根據(jù)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā),如果不能命中,則對(duì)除接收端口外的所有端口進(jìn)行復(fù)制。在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí),交換機(jī)還進(jìn)行一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程,它把數(shù)據(jù)幀的源MAC地址提取出來(lái),查詢CAM表,看CAM表中是否有針對(duì)該MAC地址的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng),如果沒(méi)有,則把該MAC地址和接收到該MAC地址的端口綁定起來(lái),插入CAM表項(xiàng),這樣當(dāng)接收到一個(gè)發(fā)送到該MAC地址的數(shù)據(jù)幀時(shí),就不需要向所有端口廣播,而僅向這個(gè)端口發(fā)送即可,需要注意的是,數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)是依據(jù)目的MAC地址查詢MAC表,而CAM表的學(xué)習(xí)則是以源MAC地址為依據(jù)的。
之所以在交換機(jī)中使用CAM,是因?yàn)榻粨Q機(jī)對(duì)性能要求特別高, 交換機(jī)中的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的性能主要取決于兩方面：硬件平臺(tái)的運(yùn)算性能和算法優(yōu)越性,其中,硬件平臺(tái)的運(yùn)算性能最為關(guān)鍵,這一點(diǎn)在交換機(jī)中表現(xiàn)的尤為突出,按照設(shè)計(jì)要求,以太網(wǎng)幀的MAC地址的檢索時(shí)間一般都是μs級(jí),因此首先要保證數(shù)據(jù)檢索任務(wù)的響應(yīng)速度;除了十分繁重的數(shù)據(jù)檢索任務(wù)外,交換機(jī)還必須完成SNMP（Simple Network Management Protocol）協(xié)議處理、命令行處理等任務(wù),所以還必須解決數(shù)據(jù)檢索對(duì)系統(tǒng)資源的占用問(wèn)題,利用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)幀的MAC地址檢索并不復(fù)雜,但由于檢索次數(shù)頻繁,大量的系統(tǒng)資源被占用,致使系統(tǒng)的響應(yīng)速度大大降低,滿足不了大流量數(shù)據(jù)通信的要求,因此純軟件算法解決不了數(shù)據(jù)檢索部分占用大量資源的問(wèn)題,為提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,必須將數(shù)據(jù)檢索的任務(wù)分離出來(lái)由硬件實(shí)現(xiàn),而協(xié)議處理部分仍由CPU完成,數(shù)據(jù)檢索模塊和協(xié)議處理模塊并行工作,利用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索還可以提高檢索速度,降低系統(tǒng)資源的占用率。在這里CAM的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。
3.2 檢索操作
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(guò)MAC-CAM表的檢索得到對(duì)應(yīng)的索引值,然后再根據(jù)索引值找到RAM表中該MAC地址對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息的存儲(chǔ)位置,并也此地址獲得相關(guān)配置信息,在RAM中的相關(guān)配置中可以存放諸如MAC地址、用戶端口、有效標(biāo)志域等其他信息。CAM表示RAM的映射關(guān)系如圖3所示。
按協(xié)議規(guī)定MAC地址占48位,表示為6字節(jié)的數(shù)組,故對(duì)于MAC地址的匹配操作,屏蔽字設(shè)為0x0000_0000_0000_FFFF,即48位匹配,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,MCM69C232上電后,默認(rèn)工作模式為基本模式,因此不必再設(shè)置工作模式,前面已提到過(guò),CAM中MAC表的形成是通過(guò)自學(xué)習(xí)得到的,因此無(wú)需向CAM表中寫入數(shù)據(jù)項(xiàng)。
匹配操作通過(guò)對(duì)匹配口讀/寫來(lái)完成,匹配口數(shù)據(jù)線MQ只有32位,由于MAC地址占48位,因此需要兩次寫操作才能完整地將一個(gè)MAC地址表達(dá)出來(lái),當(dāng)進(jìn)行MAC地址檢索時(shí),CPU先向匹配口寫入MAC地址的低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向匹配口寫入高32位數(shù)據(jù),隨后CPU讀匹配口,即可得到匹配結(jié)果。
結(jié)語(yǔ)
采用內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器MCM69C232,極大的提高了數(shù)據(jù)檢索速度,而這是用純軟件緊縮算法所不能比擬的,設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能夠滿足了大流量網(wǎng)絡(luò)通信的要求,使產(chǎn)品獲得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
（來(lái)源：中電網(wǎng)）
