以太网交换机的硬件体系结构与设计实现

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3.0 朱铭铭 2024-09-20 4 4 388KB 6 页 150积分

以太网交换机的硬件体系结构与设计实现

The hardware architecture and the design of

Ethernet Switch

Abstract: In the research of network communication, the study of the Ethernet Switch is a hot topic in these days. In this paper,

the Acute Corporation’s switch chip AQ6928 and PHY layer chip ADM7008 are used to design the main body of the twenty-four

ports switch. The architecture feature and work flow of switch chip AQ6928 and hardware architecture of this switch are discussed in

details; the designs of 100 mega port and 1000 mega port are fully analyzed. Besides, the important peripheral circuits and circuit

board design rules are deeply studied. At last, this paper studies the realization of the driver.

Key Words: Switch, AQ6928 Switch Chip, Ethernet Switch Technology

摘要：以太网交换机是当前网络传输设备研究的热点问题，它通常用专用交换芯片构成交换单元来实现数据交换。本

文用 Acute 公司交换芯片 AQ6928 和物理层芯片 ADM7008 来设计 24 口以太网交换机。本文讨论了 AQ6928 交换芯片的结构特

点、工作流程和以太网交换机的硬件体系结构；对它的百兆网口和千兆网口的设计进行了详细地分析；而且对它的其它重

要外围电路和电路板设计规范进行了深入地研究。最后研究了交换机的驱动程序的实现。

关键字：交换机，AQ6928 交换芯片，以太网交换技术

引言

随着计算机性能的提高及通信量的剧增，传统共享式局域网已经愈来愈超出了自身的负荷，交换式

以太网技术应运而生，。当前交换式网络日益取代传统网络，因此以太网交换机的研究也成为当前网络技

术研究的热点问题。与基于网桥和路由器的共享媒介的局域网拓扑结构相比，局域网交换机能显著增加带

宽。交换技术的加入，可以建立地理位置相对分散的网络，使局域网交换机的每个端口可平行、安全、同时

地互相传输信息，而且使局域网能够高度扩充。局域网交换机实现了 OSI 模型的下两层协议，通常交换机

工作在 OSI 模型的第二层，使用专用集成电路（ASIC）来转发数据，数据转发速度比路由器和网桥快。目

前采用的交换技术主要有两种：存储转发和直接转发。存储转发是先把数据帧保存到输入接口的缓冲区进

行循环冗余校验(CRC)，正确的数据被转发至输出口。而直接转发是在未接收完完整的数据帧下根据数据

帧的目的地址直接把数据帧转发到要发送的接口。对于数据包的转发：如 IP/IPX 封包的转发，这些有规

律的过程通过硬件得以高速实现。通过ASIC 电路将这些功能集成在一个芯片上，具有设计简单、可靠性高、

电源消耗低、性能更高和成本更低等优点。某些局域网交换机还实现了 OSI 参考模型的第三层协议，实现

简单的路由选择功能。

本文从交换芯片的结构特点和工作流程，交换机的硬件体系结构，百兆网口和千兆网口和外围接口

电路设计等方面详细研究了 24 口以太网存储转发式交换机硬件的设计。

1 交换芯片体系结构

交换芯片采用 ACUTE 公司的 AQ6928 [1]，它是高性能的 2/4 层以太网控制芯片，提供24 个 10/100M

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摘要：

以太网交换机的硬件体系结构与设计实现ThehardwarearchitectureandthedesignofEthernetSwitchAbstract:Intheresearchofnetworkcommunication,thestudyoftheEthernetSwitchisahottopicinthesedays.Inthispaper,theAcuteCorporation’sswitchchipAQ6928andPHYlayerchipADM7008areusedtodesignthemainbodyofthetwenty-fourportsswitch.Thearchitec...

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