bcm5690交换芯片工作原理

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1、·摘要：BCM5690是BroadCOM公司推出的集成有12个千兆端口和１个万兆端口的多层交换芯片。文章比较全方面地介绍了该芯片的结构和功能特性，给出了他的访问控制方式和数据流程，同时给出了用ＢＣＭ５６９０设计交换整机的硬件结构和软件实现方法。   关键词：千兆以太网；BCM5690；堆叠；数据流程目前，万兆芯片技术不断取得新的发展，尤其在“真”万兆的问题上，只有拥有更先进的芯片，设备厂商才能够在芯片功能和特性的基础上研发自身的交换机体系架构。虽然Ｂｒｏａｄｃｏｍ、Ｉｎｔｅｌ、Ｍａｒｖｅｌｌ、美国国家半导体（ＮＳ）、英飞

2、凌（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ）和意法半导体（ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）都推出了最新的千兆以太网芯片产品。但万兆芯片的发展无疑会从硬件和架构层面来加快万兆产品的发展速度。为此，ＢｒｏａｄＣＯＭ公司研发了ＢＣＭ５６９０（１２＋１）单芯片交换方案。该集成电路芯片集成１２个千兆端口和１个万兆端口，是一款功能比较强大和全方面的三层千兆以太网交换芯片。文中将周详介绍ＢＣＭ５６９０芯片的功能特性及基于该芯片的交换机实现方法。１ＢＣＭ５６９０芯片简介１．１ＢＣＭ５６９０芯片结构ＢＣＭ５６９０是芯片提供有１２个ＧＥ接口（千兆端口）和１

3、个ＨｉＧｉｇ接口（内联端口），并具有堆叠功能。器件的端口采用ＰＣＩ接口进行管理。其结构框图如图１所示。   由图１能看出：ＢＣＭ５６９０芯片由以下一些主要功能模块组成：（１）ＧＩＧＡ接口控制器ＧＰＩＣ：用于提供ＧＥ口和交换逻辑之间的接口。（２）内联端口（ＨｉＧｉｇ）控制器ＩＰＩＣ：主要提供ＨｉＧｉｇ口和内部交换逻辑之间的接口，有时也被用于多片ＢＣＭ５６９０之间的堆叠操作。（３）ＣＰＵ管理接口ＣＭＩＣ：主要提供ＣＰＵ和ＢＣＭ５６９０设备不同功能块之间的接口，同时也用于诸如ＭＩＩＭ、Ｉ２Ｃ和灯的处理等功能。该模块通过ＰＣＩ接

4、口和ＣＰＵ相联，可使ＣＰＵ访问和控制ＢＣＭ５６９０，而ＤＭＡ引擎则支持数据从ＣＰＵ传向ＢＣＭ５６９０或从ＢＣＭ５６９０传向ＣＰＵ。（４）地址解析逻辑ＡＲＬ：该逻辑功能模块可在数据包的基础上确定该数据包的转发策略。他利用二层表（Ｌ２＿ＴＡＢＬＥ）、二层组播表?Ｌ２ＭＣＴＡＢＬＥ?、三层表（Ｌ３＿ＴＡＢＬＥ）、三层最长前缀匹配表（ＤＥＦ＿ＩＰ＿ＨＩ和ＤＥＦ＿ＩＰ＿ＬＯ）、三层接口表?Ｌ３－ＩＮＴＦ?、ＩＰ组播表（Ｌ３＿ＩＰＭＣ）、ＶＬＡＮ表（ＶＬＡＮ）及ｓｐａｎｎｉｎｇｔｒｅｅＧｒｏｕｐ表（ＶＬＡＮ＿ＳＴＡＧ）来决定怎么转发

5、数据包。（５）公共缓冲池ＣＢＰ?ＣＢＰ实际上是１ＭＢ共享的包缓冲区。ＣＢＰ由８１９２（８Ｋ）个单元组成，每个单元１２８字节。设备里的每个数据包消耗一至多个单元。（６）内存管理单元ＭＭＵ：ＢＣＭ５６９０有一个独立的内存管理单元。每个ＭＭＵ和设备的功能块（ＧＰＩＣ、ＩＰＩＣ等）相关联。ＭＭＵ负责数据包的缓冲和调度。他首先接收数据包，然后再将数据包缓冲，并在发送时加以调度，同时他还管理交换单元的流控特性。概括来说，就是缓冲逻辑、调度逻辑、流控逻辑。缓冲逻辑从ＣＰ－ＢＵＳ接收包并存放在ＣＢＰ，同样也从ＣＢＰ获取包并将他们发送到Ｃ

6、Ｐ－ＢＵＳ上去。包的发送顺序由调度逻辑根据包的优先级别确定。流控逻辑包括Ｈｅａｄ－ｏｆ－Ｌｉｎｅ?ＨＯＬ?阻塞预防和Ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅ两种方式。   这些功能模块之间可通过两条内部总线联系起来：ＣＰ－Ｂｕｓ（图１粗黑线所示）、Ｓ－ＣｈａｎｎｅｌＢｕｓ?图１细黑线所示?。其中ＣＰ－Ｂｕｓ用于芯片内数据包的高速传输，他支持所有端口的同时线速转发。而Ｓ－ＣｈａｎｎｅｌＢｕｓ则有两个作用：第一是用于ＭＭＵ到其他功能块的流控；第二是通过ＣＭＩＣ利用软件控制来访问内部寄存器和表。１．２ＢＣＭ５６９０芯片特性及功能介绍Ｂｒｏａｄ

7、ｃｏｍ公司ＸＧＳ系列芯片的重要特性是具有堆叠功能，该功能能将多个交换芯片组合在一起，以形成一个更大规模的系统，或将多个带交换芯片的系统组合在一起形成一个完整的系统设备。这种功能最多能实现３０个设备的堆叠。ＢＣＭ５６９０能够通过Ｈｉ－Ｇｉｇ和ＧＩＧＡ来扩展系统容量。他有四种模式，其中ｃａｓｃａｄｅ模式通过Ｈｉ－Ｇｉｇ口单向互联来形成(环行组网)；而全双工堆叠模式则通过ＢＣＭ５６９０的Ｈｉ－Ｇｉｇ口双向地和ＢＣＭ５６７Ｘ相连来扩展容量(环形组网)；第三是ｃｈａｓｓｉｓ模式，该模式是将Ｈｉ－Ｇｉｇ通过背板互连形成（星形组网）。

8、可实现冗余备份和逐级交换，不需中转，且效率比环行组网高；最后是ＳＬ形式的堆叠，他通过ＧＩＧＡ口来互连ＢＣＭ５６９０。图２所示为ＢＣＭ５６９０的逻辑框图。ＢＣＭ５６９０是一款千兆以太网交换芯片，他支持二层交换、三层路由及第２～７层数据包的分类和过滤等。地址解析逻辑是ＢＣＭ５６９０集成电路芯片的中心部件?ＧＰＩＣ的入口逻