多输入多输出匹配硬件架构的制作方法

本发明涉及多输入多输出匹配，具体涉及多输入多输出匹配硬件架构。

背景技术：

1、随着目前对互联网络大容量和高可扩展性的追求，很难单纯的通过增加端口数量或者提升线路速率来满足大规模交换系统的要求，因此各种高效、低延迟、规模灵活、易于布线的高性能互联网络应运而生。

2、在互联网络中往往存在多级路由节点node，每个路由节点连接至若干的互联网络输入输出设备port或其他路由节点node，如图1所示。每一对输入输出端口之间都有多条可选通路，因此在互联网络实现的关键在于匹配策略的优劣。

3、但是现有技术中，通常是从每一对输入输出端口对应的多条可选通路中随机确定一条作为当前目标通路。由于目标通路一旦确定，目标通路对应的输入端口和输出端口则锁死，即目标通路对应的输入端口不能再与其他输出端口进行通信，目标通路对应的输出端口不能再与其他输入端口进行通信。从而会导致，存在输入端口或/和输出端口并没有建立目标通路。

4、因此，现有技术中的多输入多输出匹配方法，存在匹配结果少，存在输入端口或/和输出端口并没有建立目标通路的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种多输入多输出匹配硬件架构，以解决现有技术中的多输入多输出匹配方法，存在匹配结果少，存在输入端口或/和输出端口并没有建立目标通路的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种多输入多输出匹配硬件架构，多输入多输出匹配硬件架构包括：矩阵寄存器组件、匹配计算组件、以及匹配状态更新组件；矩阵寄存器组件与匹配计算组件连接，匹配计算组件与匹配状态更新组件连接，其中：

3、矩阵寄存器组件，用于存储多个输入端口与多个输出端口对应的原始匹配结果，原始匹配结果用于描述各输入端口与各输出端口之间的原始通信连接关系；

4、匹配计算组件，用于从各原始匹配结果中确定待优化匹配结果；对待优化匹配结果进行拆分，将待优化匹配结果对应的待优化输出端口与第一目标输入端口匹配，将待优化匹配结果对应的待优化输入端口与第一目标输出端口匹配，生成优化匹配结果；对优化匹配结果进行优化，直至得到各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果；

5、匹配状态更新组件，用于基于各目标匹配结果，对输入端口与各输出端口之间的原始通信连接关系进行更新。

6、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，矩阵寄存器组件，用于存储多个输入端口与多个输出端口对应的原始匹配结果；匹配计算组件，用于从各原始匹配结果中确定待优化匹配结果，保证了确定的待优化匹配结果的准确性。对待优化匹配结果进行拆分，将待优化匹配结果对应的待优化输出端口与第一目标输入端口匹配，将待优化匹配结果对应的待优化输入端口与第一目标输出端口匹配，生成优化匹配结果，保证了生成的优化匹配结果的准确性。增加了输入端口与输出端口之间的匹配数量，提高数据输出数量提高系统性能。对优化匹配结果进行优化，直至得到各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果，保证各输入端口与各输出端口均得到对应的目标匹配结果，从而解决了现有技术中的多输入多输出匹配方法，存在匹配结果少，存在输入端口或/和输出端口并没有建立目标通路的问题。此外，本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构可以直接在硬件上应用，也解决了复杂庞大的软件模型无法与硬件设备匹配的问题。

7、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于根据原始匹配结果，针对各输出端口，确定与输出端口存在原始通信连接的输入端口的第一输入端口数量；

8、根据各输出端口对应的第一输入端口数量，确定待优化匹配结果中对应的待优化输出端口；

9、并根据待优化输出端口，确定待优化输出端口对应的待优化输入端口；

10、确定待优化输出端口与待优化输入端口之间的原始通信连接关系为待优化匹配结果。

11、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于根据原始匹配结果，针对各输出端口，确定与输出端口存在原始通信连接的输入端口的第一输入端口数量，保证了确定的与输出端口存在原始通信连接的输入端口的第一输入端口数量的准确性。根据各输出端口对应的第一输入端口数量，确定待优化匹配结果中对应的待优化输出端口，保证了确定的待优化输出端口的准确性。并根据待优化输出端口，确定待优化输出端口对应的待优化输入端口，保证了确定的待优化输出端口对应的待优化输入端口的准确性。确定待优化输出端口与待优化输入端口之间的原始通信连接关系为待优化匹配结果，保证了确定的待优化匹配结果的准确性。

12、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于基于原始匹配结果，生成初始关系矩阵，并计算初始行匹配向量和初始列匹配向量，初始关系矩阵中各初始元素由各匹配组对构成，各匹配组对中包括各输出端口与各输出端口之间的原始匹配结果以及对原始通信连接关系进行调整后的调整匹配结果；初始关系矩阵中各输出端口与各输出端口之间的原始匹配结果以及调整匹配结果一致；

13、根据初始关系矩阵中包括的原始匹配结果，计算各输出端口对应的请求计数，请求计数用于表征与输出端口存在原始通信连接的输入端口的第一输入端口数量；

14、从各请求计数中确定最小请求计数对应的输出端口为待优化输出端口。

15、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于基于原始匹配结果，生成初始关系矩阵，并计算初始行匹配向量和初始列匹配向量，根据初始关系矩阵中包括的原始匹配结果，计算各输出端口对应的请求计数，请求计数用于表征与输出端口存在原始通信连接的输入端口的第一输入端口数量，保证了计算得到的第一输入端口数量的准确性。从各请求计数中确定最小请求计数对应的输出端口为待优化输出端口，保证了确定的待优化输出端口的准确性，且对请求计数中确定最小的待优化输出端口进行最先优化可以避免后续请求计数中确定最小的待优化输出端口无法建立通信的情况。

16、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于根据初始关系矩阵，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系的各输入端口，并确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系的各输入端口的第一优先级；

17、确定第一优先级最高的输入端口为待优化输入端口。

18、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于根据初始关系矩阵，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系的各输入端口，并确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系的各输入端口的第一优先级，保证了确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系的各输入端口的第一优先级的准确性。确定第一优先级最高的输入端口为待优化输入端口，保证了确定的待优化输入端口的优先级较高，且进而可以保证在待优化输入端口与待优化输出端口对应的待优化匹配无法进行优化时，待优化匹配也可以是较优匹配结果，不至于由于待优化匹配结果较差而导致正常通信。

19、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，还用于从初始关系矩阵确定待优化匹配结果对应的初始元素，并将初始元素确定为待优化元素，将待优化输出端口和待优化输入端口标记为占用状态；

20、根据待优化元素的状态，更新初始行匹配向量生成第一行匹配向量，更新初始列匹配向量，生成第一列匹配向量。

21、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，还用于从初始关系矩阵确定待优化匹配结果对应的初始元素，并将初始元素确定为待优化元素，将待优化输出端口和待优化输入端口标记为占用状态，进而可以根据各个输出端口和输入端口的状态，确定待优化元素对应的行匹配向量和列匹配向量。根据待优化元素的状态，更新初始行匹配向量生成第一行匹配向量，更新初始列匹配向量，生成第一列匹配向量，保证了确定的行匹配向量和列匹配向量的准确性，进而可以保证根据行匹配向量和列匹配向量确定是否得到各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果。

22、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于在初始关系矩阵中，将待优化输出端口与除待优化输入端口之外的其余第一输入端口之间的调整匹配结果擦除，并将待优化输入端口与除待优化输出端口之外的其余第一输出端口之间的调整匹配结果擦除，更新初始关系矩阵，生成更新关系矩阵；

23、根据更新关系矩阵，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输入端口，以及与待优化输入端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输出端口；

24、从各第一候选输入端口中确定可与待优化输出端口建立目标通信连接关系的第一目标输入端口；

25、从各第一候选输出端口中确定可与待优化输入端口建立目标通信连接关系的第一目标输出端口；

26、将待优化输出端口与第一目标输入端口匹配，生成第一优化匹配结果；

27、将待优化输入端口与第一目标输出端口匹配，生成第二优化匹配结果。

28、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于在初始关系矩阵中，将待优化输出端口与除待优化输入端口之外的其余第一输入端口之间的调整匹配结果擦除，并将待优化输入端口与除待优化输出端口之外的其余第一输出端口之间的调整匹配结果擦除，更新初始关系矩阵，生成更新关系矩阵，保证了生成的更新关系矩阵的准确性。根据更新关系矩阵，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输入端口，以及与待优化输入端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输出端口，保证了确定的第一候选输入端口和第一候选输出端口的准确性。从各第一候选输入端口中确定可与待优化输出端口建立目标通信连接关系的第一目标输入端口，保证了确定的第一目标输入端口的准确性。从各第一候选输出端口中确定可与待优化输入端口建立目标通信连接关系的第一目标输出端口，保证了确定的第一目标输出端口的准确性。将待优化输出端口与第一目标输入端口匹配，生成第一优化匹配结果；将待优化输入端口与第一目标输出端口匹配，生成第二优化匹配结果，保证了生成的第一优化匹配结果和第二优化匹配结果的准确性，且增加了输入端口与输出端口之间的匹配数量，提高数据输出数量提高系统性能。解决了现有技术中的多输入多输出匹配方法，存在匹配结果少，存在输入端口或/和输出端口并没有建立目标通路的问题。

29、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于根据更新关系矩阵，确定待优化元素对应的行校验向量和列校验向量，行校验向量中的元素用于表征与待优化元素处于同一行的初始元素中的原始匹配结果替换待优化元素中的原始匹配结果的可能性；列校验向量中的元素用于表征与待优化元素处于同一列的初始元素中的原始匹配结果替换待优化元素中的原始匹配结果的可能性；

30、根据行校验向量和列校验向量，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输入端口对应的第二输入端口数量，以及与待优化输入端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输出端口对应的第二输出端口数量；

31、若第二输入端口数量和第二输出端口数量均大于或者等于1，则确定各第一候选输入端口以及各第一候选输出端口。

32、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于根据更新关系矩阵，确定待优化元素对应的行校验向量和列校验向量，根据行校验向量和列校验向量，确定与待优化输出端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输入端口对应的第二输入端口数量，以及与待优化输入端口存在原始通信连接关系，且处于空闲状态的第一候选输出端口对应的第二输出端口数量，保证了确定的第二输入端口数量和第二输出端口数量的准确性。若第二输入端口数量和第二输出端口数量均大于或者等于1，则确定各第一候选输入端口以及各第一候选输出端口，保证了确定的各第一候选输入端口以及各第一候选输出端口的准确性。

33、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，还用于若第二输入端口数量和/或第二输出端口数量小于1，则确定待优化元素不可优化，对待优化元素对应的调整匹配结果进行锁死标记。

34、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，还用于若第二输入端口数量和/或第二输出端口数量小于1，则确定待优化元素不可优化，对待优化元素对应的调整匹配结果进行锁死标记，进而避免了对待优化元素进行不必要的优化。

35、在一种可选的实施方式中，多输入多输出匹配硬件架构还包括仲裁计算组件，仲裁计算组件与匹配计算组件连接，其中：

36、匹配计算组件，用于将各第一候选输入端口以及各第一候选输出端口，传输至仲裁计算组件；

37、仲裁计算组件，用于确定各第一候选输入端口对应的第二优先级以及各第一候选输出端口对应的第三优先级，并将各第一候选输入端口对应的第二优先级以及各第一候选输出端口对应的第三优先级传输至匹配计算组件；

38、匹配计算组件，用于根据各第一候选输入端口对应的第二优先级，从各第一候选输入端口中确定第二优先级最高的第一候选输入端口为第一目标输入端口；并根据各第一候选输出端口对应的第三优先级，从各第一候选输出端口中确定第三优先级最高的第一候选输出端口为第一目标输出端口。

39、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于将各第一候选输入端口以及各第一候选输出端口，传输至仲裁计算组件；仲裁计算组件，用于确定各第一候选输入端口对应的第二优先级以及各第一候选输出端口对应的第三优先级，并将各第一候选输入端口对应的第二优先级以及各第一候选输出端口对应的第三优先级传输至匹配计算组件，保证了确定的各第一候选输入端口对应的第二优先级以及各第一候选输出端口对应的第三优先级的准确性。匹配计算组件，用于根据各第一候选输入端口对应的第二优先级，从各第一候选输入端口中确定第二优先级最高的第一候选输入端口为第一目标输入端口；并根据各第一候选输出端口对应的第三优先级，从各第一候选输出端口中确定第三优先级最高的第一候选输出端口为第一目标输出端口，保证了确定的第一目标输入端口和第一目标输出端口对应的优先级均较高，且在实时冲突中考虑整体因素提高端口匹配公平性。

40、在一种可选的实施方式中，匹配计算组件，用于在更新关系矩阵中，将待优化输出端口与待优化输入端口之间的调整匹配结果进行擦除，优化待优化元素；

41、将待优化输出端口与第一目标输入端口对应的调整匹配结果进行占用标记，并更新第一优化匹配结果对应的第一匹配元素；

42、将第一目标输入端口与除待优化输出端口之外的其余第二输出端口之间的调整匹配结果擦除，并更新第一目标输入端口与各其余第二输出端口之间对应的初始元素；

43、将待优化输入端口与第一目标输出端口对应的调整匹配结果进行占用标记，并更新第二优化匹配结果对应的第二匹配元素；

44、将第一目标输出端口与除待优化输入端口之外的其余第二输入端口之间的调整匹配结果擦除，并更新第一目标输出端口与各其余第二输入端口之间对应的初始元素，生成目标关系矩阵；

45、根据目标关系矩阵，更新第一行匹配向量和第一列匹配向量，生成第二行匹配向量和第二列匹配向量；

46、根据第二行匹配向量和第二列匹配向量判断当前匹配结果是否处于最优匹配结果；

47、当前匹配结果未处于最优匹配结果，则根据目标关系矩阵，对第一优化匹配结果和第二优化匹配结果进行优化，直至确定优化后的当前匹配结果为最优匹配结果，将最优匹配结果确定为各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果。

48、本技术实施例提供的多输入多输出匹配硬件架构，匹配计算组件，用于在更新关系矩阵中，将待优化输出端口与待优化输入端口之间的调整匹配结果进行擦除，优化待优化元素，保证了对待优化元素进行优化的准确性。将待优化输出端口与第一目标输入端口对应的调整匹配结果进行占用标记，并更新第一优化匹配结果对应的第一匹配元素，保证了对第一优化匹配结果对应的第一匹配元素进行更新的准确性。将第一目标输入端口与除待优化输出端口之外的其余第二输出端口之间的调整匹配结果擦除，并更新第一目标输入端口与各其余第二输出端口之间对应的初始元素；将待优化输入端口与第一目标输出端口对应的调整匹配结果进行占用标记，并更新第二优化匹配结果对应的第二匹配元素；将第一目标输出端口与除待优化输入端口之外的其余第二输入端口之间的调整匹配结果擦除，并更新第一目标输出端口与各其余第二输入端口之间对应的初始元素，生成目标关系矩阵，保证了生成的目标关系矩阵的准确性。根据目标关系矩阵，更新第一行匹配向量和第一列匹配向量，生成第二行匹配向量和第二列匹配向量，保证了更新后的行匹配向量和列匹配向量的准确性。根据第二行匹配向量和第二列匹配向量判断当前匹配结果是否处于最优匹配结果；保证了确定的是否处于最优匹配结果的准确性。当前匹配结果未处于最优匹配结果，则根据目标关系矩阵，对第一优化匹配结果和第二优化匹配结果进行优化，直至确定优化后的当前匹配结果为最优匹配结果，将最优匹配结果确定为各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果，保证了确定的各输入端口与各输出端口对应的目标匹配结果的准确性。