KR0164966B1 - The multistage interconnection network with the folded structure and loop-back function - Google Patents

The multistage interconnection network with the folded structure and loop-back function Download PDF

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Abstract

이 발명은 종래의 상호연결망의 구조를 개선시킨 것으로서, 종래의 다단계 상호연결망(multistage interconnection network)의 중간 스테이지에서 스위치간의 연결방식, 그리고 지역통신시의 비효율성들을 개선시킬수 있는 성능이 개선된 다단계 상호연결망에 관한 것이다. 구체적으로는 첫째, 기본적인 베니안 망에서 최상위레벨의 스위치 노드들끼리 접힌 구조로 연결구성하여 다중경로를 확보하도록 하였다. 둘째, 본 발명의 다단계 상호연결망은 첫 번째 스테이지의 스위치 노드에 루프-백 기능을 첨가함으로써, 인접 노드간의 통신 지연문제를 개선시킨다. 이 루핑기능을 사용하면 인접 노드와의 통신시에 전체 스테이지를 거칠 필요가 없이 직접 인접노드와 통신이 가능하다. 따라서 인접노드간의 지역적 통신시에 원래의 다단계 상호 연결망과는 달리 불필요한 망 지연시간의 증가를 막을 수 있다. 중간 스테이지에서는 비용 대 성능을 고려하여 시스템 설계자가 셔플 연결 보드나 직선연결보드를 사용할 수 있다. 직선 연결은 비용을 줄일 수 있으며, 셔플 연결을 사용시는 중간 스테이지에서 다중경로 확보가 가능하게 되어 전체 시스템의 성능을 향상시킨다. 첫 번째 스테이지와 마지막 스테이지(최상위 스테이지)를 이중으로 구현하여 이 노드 스위치에서 오류시에 복구가 불가능한 종래의 단점을 보완하여 전체 상호연결망 시스템의 성능을 향상시킬 수도 있다.The present invention is an improvement of the structure of a conventional interconnection network, and is a multi-stage interconnection with improved performance to improve the interconnection between switches in the intermediate stage of a conventional multistage interconnection network and inefficiencies in local communication. It's about the network. Specifically, first, the switch network of the highest level is connected to each other in the basic Bennet network by the folded structure to secure the multipath. Second, the multistage interconnection network of the present invention improves the communication delay problem between adjacent nodes by adding a loop-back function to the switch node of the first stage. This looping function enables direct communication with neighbor nodes without having to go through the entire stage when communicating with neighbor nodes. Therefore, unlike the original multilevel interconnection network, it is possible to prevent unnecessary network delay increase in local communication between adjacent nodes. In the mid-stage, cost-performance considerations allow system designers to use shuffle or straight boards. Straight line connections can reduce costs, and when shuffled connections are used, multipaths can be obtained at intermediate stages, improving overall system performance. The dual implementation of the first stage and the last stage (top-level stage) can also improve the performance of the entire interconnect network system by compensating for the conventional non-recoverable failure in this node switch.

Description

접힌 구조와 루프백 기능을 갖는 다단계 상호연결망Multilevel interconnection network with folded structure and loopback

제1도는 프로세서 노드들이 다단계 상호연결망에 의해 연결된 구도를 도시한 도면으로, 제1(a)도는 각 프로세서 노드가 단일 프로세서를 포함하는 구조를 도시한 도면이고 제1(b)도는 각 프로세서 노드가 프로세서, 캐쉬, 메모리, I/O장치를 포함하는 구조를 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a structure in which processor nodes are connected by a multistage interconnection network. FIG. 1 (a) illustrates a structure in which each processor node includes a single processor, and FIG. 1 (b) illustrates each processor node. Figure illustrates a structure that includes a processor, cache, memory, and I / O devices.

제2도(a)도는 단방향 링크를 갖는 망을, 제2(b)도는 본 발명의 양방향의 링크를 갖는 망을 예시한 도면.2 (a) illustrates a network having a unidirectional link, and FIG. 2 (b) illustrates a network having a bidirectional link of the present invention.

제3도는 종래 기술의 다단계 상호연결망을 도시한 도면.3 illustrates a prior art multistage interconnection network.

제4도(a)도는 중간 스테이지간의 연결이 직선연결인 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망을, 제4(b)도는 중간 스테이지간의 연결이 셔플 연결인 다단계 상호연결망을 예시한 도면.4 (a) illustrates an improved multistage interconnection network of the present invention in which the connection between the intermediate stages is a straight line connection, and FIG. 4 (b) illustrates a multistage interconnection network in which the connection between the intermediate stages is a shuffle connection.

제5도는 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망에서 사용하기 위한 스위칭 노드의 연결 패턴을 예시하는 도면.5 illustrates a connection pattern of a switching node for use in the improved multistage interconnection network of the present invention.

제6도는 본 발명의 개선된 첫 번째 스테이지의 스위치 노드를 상세하게 나타낸 블록도.Figure 6 is a block diagram detailing the switch node of the improved first stage of the present invention.

제7도는 종래의 다단계 상호연결망에서 데이타의 망 순회경로를 도시한 블록도.7 is a block diagram illustrating a network traversal path of data in a conventional multistage interconnection network.

제8도는 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망에서 데이타의 네트워크 순회 경로를 도시한 블록도.8 is a block diagram illustrating a network traversal path of data in an improved multistage interconnection network of the present invention.

제9도는 경로배정을 위한 라우팅 태그 정보를 기술한 블록도.9 is a block diagram describing routing tag information for routing.

제10도는 오류허용을 위해 중복단계를 갖는 다단계 상호연결망의 블록도.10 is a block diagram of a multilevel interconnection network with redundant steps for error tolerance.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

100 : 양방향 링크 200 : 크로스바 스위치100: bidirectional link 200: crossbar switch

300 : 첫 스테이지 스위칭 보드 400 : 셔플 백플레인300: first stage switching board 400: shuffle backplane

500 : 직선연결 스위칭 보드 600 : 송신기500: linear connection switching board 600: transmitter

1000 : 프로세서 노드 2000 : 스위치 노드1000: processor node 2000: switch node

3000 : 네트워크 제어기 4000 : 다단계 상호연결망3000: Network controller 4000: Multilevel interconnection network

본 발명은 대형 병렬처리 컴퓨터 시스템에서 프로세서 노드(processor nodes)간을 연결해주는 상호연결 기법(interconnection technology)에 관한 것으로, 특히, 프로세서 노드간의 통신경로(communication paths)를 제공하는 다단계 상호연결망(Multistage interconnection Network : MIN)으로서 통신지연시간을 최소로 하며, 또한 스위치 노드에 오류가 있을시도 다른 통신 경로를 설정함으로써 이를 극복 할 수 있는 다단계 상호연결망에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an interconnection technology that connects processor nodes in a large parallel processing computer system. In particular, a multistage interconnection network provides communication paths between processor nodes. Network (MIN) is a multi-level interconnect network that minimizes communication delay time and overcomes this by setting up a different communication path in the event of a switch node failure.

다수의 프로세서 노드를 연결하는 상호연결망 구조는 어떠한 위상(topology)을 갖는가에 따라 전체 시스템의 성능이 좌우되는 매우 중요한 시스템 설계 매개변수중의 하나이다. 즉, 매우 빠른 속도의 프로세서가 속속 출현하는데 비해 프로세서간의 데이터 통신 경로를 상호연결망의 성능은 상대적으로 정체되어 있다. 이 상호연결망의 통신지연 문제가 전체 시스템의 성능을 결정하게 되는 요인이 되고 있다.The interconnection network structure connecting multiple processor nodes is one of the very important system design parameters in which the performance of the overall system depends on the topology. That is, the performance of the interconnection network in the data communication path between the processors is relatively stagnant, while very high speed processors appear one after another. The communication delay problem of this interconnect network is a factor that determines the performance of the whole system.

대용량의 병렬처리 시스템은 강결합 시스템(tightly coupled system)과 약결합 시스템(loosely coupled system)으로 크게 대별될 수 있는데, 본 발명의 상호연결망이 적용되는 구조는 분산 공유 메모리를 사용하는 약결합 형태의 시스템 즉, 분산 공유 메모리를 소유하는 다수의 프로세서 노드가 상호연결망을 통해 상호연결된 구조로서 제1도에 그 일반적인 구조가 개략적으로 도시되어 있다.The massively parallel processing system can be roughly divided into a tightly coupled system and a loosely coupled system. The structure to which the interconnection network of the present invention is applied is a weakly coupled type using a distributed shared memory. The general structure is shown schematically in FIG. 1 as a structure in which a plurality of processor nodes owning a system, i.e., distributed shared memory, are interconnected via an interconnection network.

제1도에서 프로세서 노드(1000)는 각 노드내에서는 강결합(tightly coupled)구조로서, 그리고 프로세서 노드(1000)간에는 약결합 구조로서 병행 사용한 다중 프로세싱 기술을 이용하여 여러개의 프로세서를 강결합 대칭적 프로세서 구조인 SMP(Symmetric Multi-Processor modules)구조로 지원할 수 있다.In FIG. 1, the processor node 1000 is a tightly coupled structure within each node, and a weakly coupled structure between the processor nodes 1000. It can be supported by SMP (Symmetric Multi-Processor modules) structure.

각각의 프로세서 노드(1000)는 제1(a)도에 도시된 바와 같이, 하나의 프로세서(processor)만을 탑재한 보드 또는, 제1(b)도에 도시된 바와 같이, 하나이상의 프로세서, 지역메모리(local memory), 캐쉬(cache), 입출력 장치(I/O device)등을 탑재하고, 자신의 입출력 버스(100)를 통해서 상호연결망(4000)에 부착된 완전한 대칭형의 프로세싱 모듈로도 구성될 수도 있다.Each processor node 1000 may be a board having only one processor as shown in FIG. 1 (a) or one or more processors or local memory as shown in FIG. 1 (b). (local memory), cache (cache), I / O device (I / O device), etc., may be composed of a fully symmetric processing module attached to the interconnect network 4000 through its input / output bus 100 have.

이러한 시스템에서 사용하는 상호연결망(4000)구조는 연결자원에 따라 약간다르게 구분되지만, 여기서는 크게 정적 연결망(static interconnection)과 동적 연결망(dynamic interconnection)을 갖는 구조로 대별된다. 우선 정적 연결망은 일단 구성되면 프로그램의 실행동안 그 연결형태가 고정되는 방량 링크(direct link)를 사용하며, 이러한 형태의 상호연결망은 정적연결(static conncetion)로 예견가능하거나 구현가능한 통신 패턴을 갖는 컴퓨터 시스템을 구성하는데 적당하다. 이러한 특징을 갖는 위상으로는 링(ring), 트리(tree), 메쉬(mesh), 토러스(torus), 하이퍼큐브(hypercube)등을 들수 있다. 한편, 동적 연결망은 다수의 스위치 채널로 구성되는데, 이 스위치 채널은 사용자 프로그램의 통신요구에 따라 동적으로 구성된다. 이러한 특성을 갖는 위상으로는 공유버스(shared bus), 크로스바(crossbar), 다단계 상호 연결망(MIN)등이 있다. 공유버스 구조는 구현이 용이한 반면 버스 대역폭의 제한으로 인해 시스템의 확장이 어려우며, 크로스바 연결은 높은 시스템의 성능을 보장하지만, 상호연결망의 비용이 너무 높아 큰 규모의 시스템에는 적합치 않다.The interconnection network structure 4000 used in such a system is slightly different depending on the connection resources, but here, the structure of the interconnection network 4000 is largely classified into a structure having a static interconnection and a dynamic interconnection. First, a static network uses a direct link that, once configured, is fixed during the execution of a program. This type of interconnect network is a computer that has a predictable or feasible communication pattern with static conncetion. It is suitable for configuring the system. Phases having such characteristics include a ring, a tree, a mesh, a torus, a hypercube, and the like. On the other hand, the dynamic connection network is composed of a plurality of switch channels, which are dynamically configured according to the communication needs of the user program. Topologies with these characteristics include shared buses, crossbars, and multilevel interconnections (MINs). The shared bus architecture is easy to implement, but the limitations of the bus bandwidth make it difficult to scale the system. Crossbar connections guarantee high system performance, but the cost of interconnection networks is too high, making them unsuitable for larger systems.

반면, 다단계 상호연결망은 각 단계에서 스위치의 비용이 추가되지만 높은 대역폭의 제공으로 대용량의 시스템으로 확장시에 적합한 구조이다. 이러한 다단계 상호연결망은 장단점이 존재하는데, 장점으로는 모듈러 구성이 갖는 확장 용이성을 들수 있고, 단점으로는 망 지연시간이 망내의 단계 수에 비례하여 증가한다는 문제가 존재한다는 것이다.Multilevel interconnection networks, on the other hand, add cost to the switch at each stage but offer high bandwidth, making them suitable for scaling to large systems. This multistage interconnection network has advantages and disadvantages. Advantages include the ease of expansion of the modular configuration, and disadvantages include that network latency increases in proportion to the number of steps in the network.

그러나 미래의 대용량의 컴퓨터 시스템을 구성하는데 있어서, 어떤 특수한 응용에서는 정적인 위상이 더 요구될 수도 있지만, 광 기술 및 전자공학의 급속한 발전에 힘입어 대규모의 다단계 상호연결망이나 크로스바망이 대용량의 범용 병렬처리 컴퓨터 시스템에서 동적인 위상을 구성하는데 더 경제적이고 용이하게 될 것이라는 견해가 지배적이다. 이러한 다단계 상호연결망은 단방향 링크 혹은 양방향 링크를 가질 수 있는데 제2(a)도는 단방향 링크를 갖는 단방향 상호연결망(4000)을, 제2(b)도는 양방향 링크를 갖는 양방향 상호연결망(4000)구조를 예시한다. 제2(a) 및 (b)에서, 프로세서 노드(1000)는 원(0,1,2,...n-2,n-1)으로 나타내고, 상호연결망(4000)은 블록도로, 링크는 화살표로 도시되어 있다. 비록 양방향 링크(100)가 비용측면에서는 불리하지만, 통신경로의 단순성과 통신 지연 시간의 감소로 인한 독립적인 여러 프로세서 노드(1000)를 연결하는데 있어서 적합한 방식임을 알 수 있다.However, in the construction of future high-capacity computer systems, some special applications may require a more static phase, but, thanks to the rapid development of optical technology and electronics, large-scale, multi-level interconnects or crossbar networks have become large, general-purpose parallels. The prevailing view is that it will be more economical and easier to construct a dynamic phase in processing computer systems. Such a multi-level interconnection network may have a unidirectional link or a bidirectional link. The bidirectional interconnect network 4000 may include a unidirectional interconnect network 4000 having a unidirectional link, and a second bidirectional interconnect network 4000 having a bidirectional link. To illustrate. In second (a) and (b), processor node 1000 is represented by circles (0,1,2, ... n-2, n-1), interconnect network 4000 is a block diagram, and links are It is shown by the arrow. Although the bidirectional link 100 is disadvantageous in terms of cost, it can be seen that it is a suitable method for connecting several independent processor nodes 1000 due to the simplicity of the communication path and the reduction of communication delay time.

제3도는 종래 기술의 다단계 상호연결망(MIN)을 예시하는 도면으로, 상호 연결망(4000)의 위상으로는 베니안 망(banyan network)을 사용하고 있다. N개의 입력과 N개의 출력을 갖는 베니안 망은 b x b 크기의 스위치 노드(2000)로 이루어진 n개의 스테이지를 통하여 상호연결되어 있다. 여기서 n=logbN이고 스테이지는 0부터 n-1까지 번호 매김된다. 이러한 베니안 망은 임의의 입력과 출력 쌍간에는 하나의 경로만이 존재한다. 그리고 망 내에서의 라우팅은 목적지 태그(destination tag)를 사용하는 셀프-라우팅(self-routing)방식이다. 이러한 베니안 망에는 델타 망(delata network),오메가 망(omega network), 베이스라인 망(baseline network)등이 있으며, 이 망들은 위상적으로는 동형(topological equivalence)이다. 이러한 베니안 망은 입출력 쌍간의 경로가 하나뿐이므로 이 경로상에 있는 스위치 노드나 링크에 오류가 발생하면 치명적인 결과를 초래하게 된다.FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-level interconnection network (MIN) of the prior art, and a Banyan network is used as a phase of the interconnection network 4000. A Benin network with N inputs and N outputs is interconnected through n stages of switch nodes 2000 of size bxb. Where n = log b N and the stages are numbered from 0 to n-1. In such a Benin network, there is only one path between any input and output pair. And routing in the network is a self-routing method using a destination tag. These Venetian networks include delta networks, omega networks, and baseline networks, which are topological equivalences. Such a Benin network has only one path between input / output pairs, so if an error occurs in a switch node or link on the path, a fatal result is obtained.

따라서 본 발명은 베니안망에서 입출력 쌍간에 다중경로를 확보하는 연결망을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a connection network that secures multipath between input / output pairs in a Benin network.

본 발명의 다른 목적은 연결망에서 스위치내의 인접 로드로의 전송시 지역통신을 가능하게 하는 것이다.Another object of the present invention is to enable local communication in transmission from adjacent networks to adjacent loads in a switch.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 다단계 상호 연결망에서 상기한 베니안 망을 기본위상으로 사용하되, 임의 입축력 쌍간에 다중경로(multipath)의 확보를 위해서 그 위상의 일부를 변경하였다. 위상의 변경사항은 최상위 레벨을 접힌 구조(folded structure)로 하여 중복경로를 확보하도록 하는 것이다. 이렇게 최상위 레벨에서 접힌 구조를 사용하면 각 프로세서 노드로의 다중 경로확보가 가능하고 이에 따라 한 스위치 노드의 오류시에도 다른 중복 경로를 통하여 데이터 전송이 가능하므로 상당한 오류허용 능력을 확보 할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention for achieving the above object, in the multi-stage interconnection network, the above-described Bennetian network is used as a basic phase, but a part of its phase is changed to secure multipath between arbitrary pairs of axial force. The change in phase is to ensure that the top level is a folded structure to ensure overlapping paths. By using the folded structure at the top level, it is possible to secure multiple paths to each processor node, and thus data can be transferred through another redundant path even in case of a switch node failure. have.

상술한 목적을 달성하기위한 본 발명에 따르면, 다단계 상호연결망에서 첫스테이지에서 루프-백(loop-back)기능을 갖도록 하여, 첫 스테이지에서 같은 스위치 노드에 연결된 이웃노드(이를 지역 노드(local node)라 칭함)와의 통신시 상위레벨의 스테이지로 순회하지 않고 바로 이웃노드와 통신할 수 있도록 하였다. 이러한 통신을 지역통신(local communication)이라고 부르며, 상기 설명한 지역통신시에는 일반적인 다단계 상호연결망에서 보다 매우 짧은 망지연시간을 갖게 된다. 만일 이러한 기능이 없다면, 첫 스테이지에서 같은 스위치 노드에 연결된 지역 노드일지라도 다단계 상호연결망의 상위레벨 스테이지까지 순회하여야 한다. 이를 위하여 스위치 노드는 각 프로세서 노드에서 통신요구가 발생하면, 전송 패킷의 헤더에 포함된 목적지 노드 번지를 통해 그 통신이 지역노드와의 지역통신인지 아닌지를 먼저 판단한다. 그런 후 만약 목적지 노드가 발원지 노드와 동일 스위치에 연결된 지역 노드인 경우는 첫 스테이지 루프-백 기능을 이용하여 직접 지역 통신을 하고, 그렇지 않은 경우는 종래의 다단계 상호연결망과 동일하게 전체 네트워크를 거치는 전역 통신을 수행하게 된다. 결국 본 발명에 의하면 지역 통신이 존재한 경우 기존의 다단계 상호연결망보다 망 지연시간을 효과적으로 개선시킬수 있다. 한편, 지역통신이 전혀 없는 경우에는 종래의 다단계 상호연결망과 동일한 성능을 나타낸다. 그러나 일반적인 경우 상당수의 지역 통신이 존재하게 마련이므로, 평균적으로 본 발명의 다단계 상호연결망은 종래의 다단계 상호연결망에 비해 상당한 성능개선 효과를 가져온다.According to the present invention for achieving the above object, in a multi-stage interconnection network to have a loop-back function at the first stage, a neighbor node connected to the same switch node at the first stage (local node) Communication with neighboring nodes, instead of going to a higher-level stage. This communication is called local communication, and the above-described local communication has a much shorter network delay time than in a general multilevel interconnection network. Without this capability, even local nodes connected to the same switch node in the first stage must traverse to the upper level stage of the multistage interconnection network. To this end, when a communication request occurs in each processor node, the switch node first determines whether the communication is a local communication with the local node through the destination node address included in the header of the transport packet. Then, if the destination node is a local node connected to the same switch as the source node, direct local communication is performed using the first stage loop-back function; otherwise, it is global through the entire network as in the conventional multistage interconnection network. Communicate. As a result, according to the present invention, when local communication exists, network delay time can be improved more effectively than existing multilevel interconnection networks. On the other hand, if there is no local communication at all, it shows the same performance as the conventional multi-stage interconnection network. However, in general, since a large number of local communications exist, on average, the multistage interconnection network of the present invention has a significant performance improvement effect compared to the conventional multistage interconnection network.

이하 본 발명의 일 실시예를 첨부도면의 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제4도는 참조하면, 중간 스테이지간의 연결이 직선연결(500)인 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망(제4(a)도)과 중간 스테이지간의 연결이 셔플연결(500)형태인 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망(제4(b)도)이 예시되어 있다.4, the improved multi-stage interconnection network of the present invention, in which the connection between the intermediate stages is a straight line 500 (FIG. 4 (a)) and the improvement of the present invention in the form of a shuffle connection 500 in the connection between the intermediate stages Multilevel interconnection network (FIG. 4 (b)) is illustrated.

도시된 바와 같이, 최상위 스테이지가 접힌 구조 즉, 최상위 스테이지의 스위치 노드가 동일한 최상의 스테이지의 다른 스위치와 연결되어 있는 구조로 되어 있음을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 최상위 스테이지에서 접힌 구조를 사용하면 이 스테이지에 포함된 스위치 노드에서 각 프로세서 노드로 연결될 수 있는 경로수가 많아지므로 대용량의 병렬처리 컴퓨터에서 과도한 메시지 트래픽으로 인한 링크의 충돌과 이에 기인한 링크자원의 부족 문제를 효과적으로 다룰 수 있는 다중경로 확보가 가능하다. 이러한 다중경로는 최상위 스위치 노드의 링크에서 메시지 충돌시 다른 경로를 통하여 메시지를 전송 할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한 부가적으로 한 스위치 노드내에서 오류가 발생한 경우에는 다른 경로를 통하여 데이터 전송이 가능하므로 상당한 오류허용 능력을 갖는다. 최상위 스위치 노드에서의 라우팅은 먼저 해당경로상(현재 스위치노드의 위에서 아랫방향으로)에 있는 링크 또는 그 링크에 연결된 입력버퍼가 사용중 버퍼 풀인가를 판단한다. 만일 사용중이면, 사용중이지 않은 다른 이웃 스위치 노드에 연결된 임의의 링크를 선택하는 라우팅을 계속한다. 이렇게 이웃 스위치 노드에 연결된 임의의 링크를 선택하는 이유는 본 발명의 상호연결망 구조가 어느 링크를 선택하여도 해당 목적지에 도착할 수 있는 토폴로지의 연결을 갖기 때문이다. 또한 이렇게 임의 선택을 하는 다른 이유는 어느 특정 링크에 과부하가 걸리는 것을 없애기 위해서이다.As shown, it can be seen that the top stage is folded, that is, the switch node of the top stage is connected to other switches of the same top stage. As described above, the use of the collapsed structure at the top stage increases the number of paths from the switch nodes included in this stage to each processor node, resulting in link conflicts due to excessive message traffic in high-capacity parallel processing computers. It is possible to secure multipaths to effectively deal with the lack of link resources. This multipath has the advantage of being able to send messages through different paths in case of message collision on the link of the highest switch node. In addition, when an error occurs in one switch node, data can be transmitted through another path, thus having considerable error tolerance. Routing at the top switch node first determines if the link on the path (currently above and below the switch node) or the input buffer connected to that link is in use. If in use, routing continues to select any link that is connected to another neighboring switch node that is not in use. The reason for selecting any link connected to the neighbor switch node is that the interconnection network structure of the present invention has a topology connection that can reach its destination regardless of which link is selected. Another reason for this random selection is to avoid overloading any particular link.

제4(a)도는 중간 스테이지가 직선 형태(500)의 연결을 갖는 구조이다. 이 구조에서는 중간 스위치 노드간(2000)의 연결을 직선으로 하여 위상상의 간단성 및 실제 구현시에 백플레인(backplane)으로 사용하는 셔플연결(shuffle connection)(400)을 필요로 하지 않는다는 것이다. 그러나 이러한 비용상의 잇점은 있지만, 이 구조는 중간 스테이지에서 상호연결된 스위치 노드(2000)쌍간에 존재하는 링크의 오류나 두스위치 노드(2000)쌍 중에서 어느 한 스위치 노드(2000)에 오류가 발생할 경우에는 시스템의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 따라서 이러한 연결상의 문제점을 해결하기 위해 중간 스테이지도 셔플 연결을 갖도록 구성할 수가 있다. 이러한 구성은 제4(b)도로 도시되어 있으며 부가적인 셔플 백플레인을 필요로 하지만, 중간 스테이지에서 중복경로가 확보됨으로써, 한 스위치노드(2000)나 링크의 오류를 충분히 허용할 수 있어, 전체 시스템의 최대성능을 여전히 유지하게 된다.4 (a) is a structure in which the intermediate stage has a connection of the straight form 500. This structure eliminates the need for a shuffle connection 400 that is used as a backplane in the realization of phase and simplicity in actual implementation by making the connection between the intermediate switch nodes 2000 in a straight line. However, although there is such a cost advantage, this structure is a system in the case of a failure of a link existing between pairs of switch nodes 2000 interconnected at an intermediate stage or a failure of one of the two switch nodes 2000 pairs. It is a factor that degrades the performance. Therefore, in order to solve this connection problem, the intermediate stage can also be configured to have a shuffle connection. This configuration is shown in FIG. 4 (b) and requires an additional shuffle backplane, but by ensuring redundant paths in the intermediate stage, one switch node 2000 or link can be sufficiently tolerated, thus providing a Maximum performance is still maintained.

본 발명에서 사용하는 셔플연결은 다음과 같은 함수를 사용한다. 전체망이 N개의 입력과 N개의 출력을 갖고 b x b 크기의 스위치 노드(2000)로 이루어진 n개의 스테이지를 통하여 상호연결되어 있다고 가정할 때, 스테이지 수는 n=logbN이다. 0≤ⅰ≤n에 대하여, 입력포트 bn-1....b1....b0는 셔플함수 S에 의해 다음과 같은 출력포트에 연결된다.The shuffle link used in the present invention uses the following function. Assuming that the entire network is interconnected through n stages of switch nodes 2000 of size bxb with N inputs and N outputs, the number of stages is n = log b N. For 0≤ⅰ≤n, the input ports b n-1 .... b 1 .... b 0 are connected to the following output ports by the shuffle function S.

S(bn-1bn-2..b1b0)=bn-2bn-3..b1b0bn-1 S (b n-1 b n-2 ..b 1 b 0 ) = b n-2 b n-3 ..b 1 b 0 b n-1

그러나 스테이지간의 연결은 항상 셔플함수만을 사용하는 것은 아니다. 일반적으로 중간의 몇 개의 스위치만을 바꾸거나 연결패턴을 일부 변경하여도 동형의 다른 위상도 만들수가 있으므로 베니안 망과 함수적 동형 특성을 갖는 연결패턴은 모두 본 발명의 범위에 포함된다.However, the connection between stages does not always use only shuffle functions. Generally, even if only a few switches in the middle or a part of the connection pattern can be changed, other phases of the homogeneous shape can be made, so the connection pattern having the functional homomorphism with the Bennetian network is included in the scope of the present invention.

제5도를 참조하면 본 발명의 개선된 다단계 상호연결망에서 사용하기 위한 스위치 노드(2000)의 연결 패턴이 예시되어 있다. 제5도에서는 8 x 8스위치 노드(2000)를 예로 들어 도시한다. 물론 이 스위치 노드의 크기는 시스템 설계자의 요구에 따라 변할 수 있는 시스템 설계 매개변수이다.Referring to FIG. 5, the connection pattern of the switch node 2000 for use in the improved multistage interconnection network of the present invention is illustrated. In FIG. 5, the 8 x 8 switch node 2000 is illustrated as an example. Of course, the size of this switch node is a system design parameter that can vary depending on the needs of the system designer.

먼저, 제5(a)도는 전방향 연결패턴(하위 레벨에서 상위레벨로 올라가는 방향,또는 왼쪽에서 오른쪽으로의 방향)을 예시한 도면으로 한 입력링크는 8개의 출구중 임의의 출력포트로 연결될 수 있다. 다음 제5(b)도는 역방향 연결패턴(상위레벨에서 하위레벨로 내려오는 방향, 또는 오른쪽에서 왼쪽으로의 방향)으로 전방향에 반대되는 데이터 전송시 사용하는 패턴이다. 제5(c)도는 본 발명에 따라서 구성된 첫 번째 스테이지의 스위치(2000)에서만 사용하는 패턴으로 한 입력에서 임의의 다른 입력포트(이때는 출력포트)로의 연결이 가능하다. 이러한 루프-백 연결이 효율적인 지역통신을 보장하게 된다.First, FIG. 5 (a) illustrates an omnidirectional connection pattern (a direction from a lower level to a higher level, or a direction from left to right). An input link may be connected to any output port among eight outlets. have. Next, FIG. 5 (b) is a pattern used for data transmission opposite to the previous direction in a reverse connection pattern (a direction descending from an upper level to a lower level or a direction from right to left). 5 (c) is a pattern used only in the switch 2000 of the first stage configured according to the present invention, it is possible to connect from one input to any other input port (in this case, an output port). This loop-back connection ensures efficient local communications.

제6도는 본 발명의 개선된 첫 번째 스테이지의 스위치 노드를 상세하게 나타낸 블록도이다. 제6도에서 첫 번째 스테이지의 스위치노드(2000)구조는 종래의 스위치 노드(2000)에는 없는 루프-백 기능을 수행 할 수 있는 구조로 변경된다. 이러한 루프-백 기능은 종래의 스위치 노드(2000)크기를 2배로 하여 성취할 수가 있다. 그리고 라우팅의 형태는 첫 번째 스테이지의 경우 같은 스위치 노드(2000)에 연결된 프로세서 노드(1000)로의 통신인 지역 라우팅(local routing)과 다른 스위치노드(2000)에 있는 프로세서 노드(1000)로의 통신인 전역 라우팅(global routing)이 있는데 첫 번째 스테이지의 스위치 노드(2000)에서는 지역 라우팅인지 전역 라우팅인지를 구별할 수 있는 능력을 가져야 한다. 따라서 첫 번째 스위치 노드(2000)내부에는 지역 라우팅인지 전역 라우팅인지를 구별할 수 있는 라우팅 제어기(routing controller)가 존재하고, 이 라우팅 제어기의 신호를 사용하여 경로 선택을 담당하는 경로 선택기(path selector), 그리고 경로 테이블(routing table), 양방향 FIFO버퍼(First in First Out buffer)등이 구비되어야 한다. 상기한 기능이외에도 여러 메시지 라우팅 관련 제어신호(예를 들면, 연결요청 라인(request line) 및 승인라인(grant line)등)들을 다루는 제어논리(control logic) 부분, 그리고 이전 스테이지에 역채널(back channel)로 응답신호(ack)를 보낼 수 있는 기능등이 부가되어야 한다. 한편, 첫 번째 단계의 스위치 노드를 비롯하여 모든 스위치 노드(2000)는 메시지 또는 패킷의 헤더에 포함되어 있는 목적지의 정보만으로 라우팅을 자체적으로 할 수 있는 셀프-라우팅 기능을 가지며, 스위치 노드(2000)는 타 부품간의 인터페이스를 셀프타임드(self-timed)방식으로 하고 있어서 전역 클럭(global clock)신호를 제공받을 필요가 없게 되며, 이 기능은 여러개의 보드로 구성이 되는 중대형 시스템에서 특히 중요한 기능이 된다.6 is a block diagram showing in detail the switch node of the improved first stage of the present invention. In FIG. 6, the structure of the switch node 2000 of the first stage is changed to a structure capable of performing a loop-back function which is not present in the conventional switch node 2000. This loop-back function can be achieved by doubling the size of a conventional switch node 2000. In the first stage, the form of routing is local routing, which is communication to the processor node 1000 connected to the same switch node 2000, and global, which is communication to the processor node 1000 on the other switch node 2000. There is global routing, and the switch node 2000 of the first stage should have the ability to distinguish between local routing and global routing. Therefore, there is a routing controller within the first switch node 2000 that can distinguish between local routing and global routing, and a path selector responsible for path selection using signals of the routing controller. And a routing table, a bidirectional FIFO buffer (First in First Out buffer), and the like. In addition to the above functions, the control logic section handles various message routing-related control signals (e.g., request line and grant line), and a back channel to the previous stage. ), A function to send a response signal (ack) should be added. On the other hand, all the switch nodes 2000, including the switch node of the first stage has a self-routing function that can route itself by only the information of the destination included in the header of the message or packet, the switch node 2000 Self-timed interface between other components eliminates the need for a global clock signal, which is especially important for medium to large systems with multiple boards. .

루프-백 기능을 갖는 양방향의 스위치 노드(2000)를 설계하는 구체적인 방안은 2가지 방법이 가능하다. 먼지 스위치 노드(2000)내부에 같은 크기의 크로스바(200)크기를 2배로 하고, 입력측과 출력측에 각각 송신기(transmitter)(600)와 수신기(receiver)(700)로 구성된 송/수신 모듈을 두어 송수신이 동시에 가능하도록 하여 양방향 및 루프-백 기능을 갖도록 구현할 수 있다. 중앙에 위치한 크로스바 회로(200)는 개개의 수신기(700)에서 들어오는 데이터 신호를 수신기(700)가 제각기 요구하는 송신기(600)로 연결하는 요구 할 때에 충돌 해결을 하는 것도 크로스바(200)의 중요한 역할이다. 일단 수신기(700)로 메지시의 헤더가 도착하게 되면 그 헤더체 의해서 출력 송신기(600)가 결정된다. 수신기(700)는 메시지 헤더의 목적지 정보에 의해서 출력 송신기(600)를 디코딩해서 그 송신기(600)와 핸드쉐이킹신호를 주고 받음으로써 출력 송신기(600)와의 연결을 확인하고 타이밍을 맞추어 데이터를 전달하게 된다. 이러한 스위치 구성법이 크로스바(200)방식을 사용하는 스위치 노드 설계 방안이다.There are two methods for designing a bidirectional switch node 2000 having a loop-back function. The size of the crossbar 200 of the same size is doubled in the dust switch node 2000, and a transmitter / receiver module composed of a transmitter 600 and a receiver 700 is provided on the input side and the output side, respectively. This can be done at the same time, making it possible to have bidirectional and loop-back functions. The crossbar circuit 200 located at the center plays an important role of the crossbar 200 in resolving collisions when a request for connecting the data signals coming from the individual receivers 700 to the transmitters 600 that the receivers 700 require, respectively. to be. Once the header of the message arrives at the receiver 700, the output transmitter 600 is determined by the header. The receiver 700 decodes the output transmitter 600 according to the destination information of the message header and sends and receives a handshaking signal with the transmitter 600 to confirm the connection with the output transmitter 600 and to transmit the data in a timely manner. do. Such a switch configuration method is a switch node design method using a crossbar 200 method.

또 다른 방식은 제6(b)도에 도시된 바와 같이 크로스바회로(200)의 역할을 대신하는 회로로 출력 제어논리에서 우선순위 MUX(priority)를 사용하는 것이다. 각 스테이지에서 사용될 스위치를 실제크기의 동일한 노드를 2개씩 사용(스위치 노드(2000)의 크기가 8 x 8이면, 실제 구현시는 16 x 16이 됨)하여 하나는 아래쪽에서 위쪽으로의 전방향 통신경로로 사용하고, 다른 하나는 위쪽에서 아래쪽으로의 역방향 통신경로로 사용하는 것이다. 결국 이러한 구성으로 양방향 통신이 동시에 가능하게 되며, 첫 번째 스테이지는 루프-백 기능이 부가되도록 첫 번째 스테이지의 스위치 단 다음에 아래쪽에서 위쪽으로의 경로상에는 디멀티플랙서(demultiplexer)(10)를 두어야 하며, 위쪽에서 아래쪽 방향으로의 경로상에는 멀티플렉서(multiplexer)(11)를 두어야 한다. 종래의 다단계 상호연결망에서는 이웃하는 프로세서 노드(1000)와의 통신시에도 최상위 스테이지까지 망을 순회해야 하는 문제가 있었다. 이 문제를 본 발명에서는 첫 스테이지 다음에 디멀티플렉서(10)를 두어 메시지의 라우팅 형태를 분리하였다. 메시지의 통신이 지역 통신일 경우 디멀티플렉서(10)를 사용하여 현재 레벨에서 상위 경로로 계속 순회하지 않고 첫 스테이지의 스위치 노드(2000)를 통해 인접한 같은 쌍의 하위경로를 갖는 스위치 노드(2000)에 연결된 프로세서 노드(1000)로 직접통신 할 수 있다. 그리고, 다른 스위치 노드(2000)에 연결된 프로세서 노드(1000)와의 통신시는 전역 라우팅을 하게 됨으로 디멀티플렉서(10)에서 메시지가 노드(1000)와의 통신시는 전역 라우팅을 하게 됨으로 디멀티플렉서(10)에서 메시지가 계속 상위 레벨로 진행하도록 동작하여, 백플레인의 셔플연결을 통해 적당한 목적 노드까지 셀프 라우팅 방법으로 네트워크를 순회하여 목적지에 도착하게 된다.Another method is to use priority MUX (priority) in the output control logic as a circuit that replaces the role of the crossbar circuit 200 as shown in Figure 6 (b). Each switch uses two identical nodes of actual size (if the size of the switch node 2000 is 8 x 8, the actual implementation will be 16 x 16), one forward-to-bottom communication It is used as a path, and the other is used as a reverse communication path from top to bottom. As a result, bi-directional communication is possible with this configuration, and the first stage needs to have a demultiplexer 10 on the path from bottom to top after the switch stage of the first stage to add the loop-back function. The multiplexer 11 must be placed on the path from the top to the bottom. In the conventional multi-stage interconnection network, there is a problem that the network must be traversed to the highest stage even when communicating with neighboring processor nodes 1000. In the present invention, the demultiplexer 10 is placed after the first stage to separate the routing form of the message. If the communication of the message is local communication, the demultiplexer 10 is used to connect to the switch node 2000 having the same pair of lower paths through the switch node 2000 of the first stage, without continuing to traverse from the current level to the higher path. Direct communication with the processor node 1000 may be provided. In addition, when the communication with the processor node 1000 connected to the other switch node 2000 is performed global routing, the message in the demultiplexer 10 is globally routed when communicating with the node 1000. Continues to advance to the upper level, traversing the network in a self-routing way to the appropriate destination node through the backplane's shuffle connection to reach its destination.

경로의 선택방법은 다음과 같다. 첫 번째 스테이지의 스위치 노드(2000)는 스위치에 연결된 프로세서 노드(1000)에서 통신요구가 발생하여 메시지가 전송되어 오면, 그 메시지에서 목적지 노드의 주소를 얻어낸다. 이 목적지 노드의 주소를 검사하여 목적지 노드가 지역 노드(발원지 노드와 동일한 스위치 노드(2000)에 연결된 노드)인지 전역노드(지역 노드 이외의 노드)인지를 판단한다. 목적지 노드가 지역 노드로 판명되면 첫 스테이지의 스위치 노드(2000)에서 루프-백 기능을 이용하여 지역통신을 하고, 목적지 노드가 전역노드로 판명되면 전체 네트워크를 순회하는 전역통신을 하게 된다. 이때 디멀티플렉서(10)의 1-비트 선택변수는 지역통신/전역통신 여부를 나타내는 메시지 해더의 정보를 사용한다. 이렇게 첫 번째 스테이지에서 지역 통신이 가능한 루프-백 기능를 가짐으로써 네트워크내의 불필요한 트래픽만을 유발하는 네트워크 순회를 방지할 수 있어, 지역성이 충분히 보장되는 응용이나 운영체제의 지원하에서 본 발명에서 사용하는 개선된 다단계 상호연결망의 성능은 최소의 하드웨어로 충분한 네트워크 대역폭을 확보함은 물론 네트워크의 통신지연 문제를 최소로 할 수가 있다.The path selection method is as follows. The switch node 2000 of the first stage obtains the address of the destination node from the message when a communication request occurs in the processor node 1000 connected to the switch and a message is transmitted. The address of the destination node is examined to determine whether the destination node is a local node (node connected to the same switch node 2000 as the source node) or a global node (node other than the local node). If the destination node is found to be a local node, the local node uses the loop-back function in the switch node 2000 of the first stage, and if the destination node is identified as the global node, global communication is performed around the entire network. At this time, the 1-bit selection variable of the demultiplexer 10 uses information of the message header indicating whether local communication or global communication. This loop-back function enables local communication in the first stage, which prevents network traversal that causes only unnecessary traffic in the network, thereby improving the multi-level mutual use of the present invention under the support of an application or an operating system whose locality is sufficiently guaranteed. The performance of the network can be secured with a minimum of hardware and can minimize network delay problems.

제7도는 종래의 다단계 상호연결망에서의 라우팅 과정을 나타내고 있다. 이 경우에 지역 통신일 경우에는 전체 네트워크를 순회하게 됨을 볼수 있다.7 shows a routing process in a conventional multistage interconnection network. In this case it can be seen that in case of local communication, the whole network is traversed.

제7도는 스위치 보드(2000)와 프로세서노드(1000), 그리고 셔플 백플레인을 회선교환 방식으로 연결하는 방법을 보여주고 있다. 이 그림과 같은 연결방식을 통해 회선을 형성한 후 메시지를 전송하게 된다.FIG. 7 illustrates a method for circuit-connecting the switch board 2000, the processor node 1000, and the shuffle backplane. The message is sent after the line is formed through the connection as shown in the figure.

제8도는 본 발명의 다단계 상호연결망의 메시지의 순회경로를 보여주고 있다. 망 구성 요소를 사용한 지역 통신일 경우, 망을 순회하는 통신 패스가 매우 짧음을 알수 있다.8 shows a traversal path of a message of a multilevel interconnection network of the present invention. In the case of local communication using network components, it can be seen that the communication path traversing the network is very short.

제9도는 경로배정을 위한 라우팅 태그정보를 기술한 블록도이다. 라우팅을 위한 스위치 노드(2000)는 예를 들어 8 x 8형태로 되어 있으며 회선 교환 방식을 지원한다. 종래의 MIN스위칭 보드와 동일하게 입력은 8개의 송수신기(600,700)모듈로 들어오게 되며, 출력은 8개의 송수신기(600,700)모듈로 나온다. 각 송수신기(600,700)모듈은 1개의 9-비트 전방향 채널을 통해서 제어 패킷과 데이타 패킷을 아래쪽에서 위쪽 방향으로 보내고 1개의 1-비트 역방향 채널을 통해서 응답신호(ACK)를 받게 된다. 각 스위치 노드(2000)는 크로스바(200)연결상태에서와 같이 임의의 입력포트에서 임의의 출력포트로 연결이 가능하다. 입력포트로 들어가는 9-비트 전방향 채널은 8-비트의 데이터와 1-비트의 패리티 비트를 포함하고 있다 하나의 프로세서 노드(1000)에서 다른 프로세서 노드(1000)로 메시지를 보낼 때는 다음과 같은 절차를 거친다. 먼저 회선 설정(circuit setup)을 요구하는 제어 패킷을 발신노드에서 목적노드까지 보내게 된다. 이 제어패킷은 17-비트의 목적지 정보를 포함하고 있으며, 웜홀 라우팅 방식(L.M.Ni and P.K.Makinly, A Survey of Wormhole Routing Techniques in Direct Network,IEEE COmputer, pp62-76, Feb.1993참조)으로 상호연결망내에서 전달이 된다. 제안된 MIN 의 각 스위치노드(2000)에서는 제어 패킷을 완충기에 받아들여서 라우팅 정보를 분석하게 된다. 라우팅 정보의 상위 4-비트는 6가지 라우팅 방식(6가지 라우팅 방식으로는 shuffle, exchange, unicast(one-to-one), multicast(many-to-many), broadcast(one-to -all), personalized communicat ion(one-to-many)등이 있으며, 이들의 상세한 설명은 Kai Hwang Advanced Computer Architecture : Paralleism, Scalability, Programmablity, McGraw-hill,1993에 기술되어 있다)중에 한가지를 나타내게 된다. 라우팅 정보의 다른 부분은 지역통신/전역통신을 구분하는 1-비트 그리고 나머지 부분은 연결해야 할 출력 송수신 모듈을 결정하는데에 사용된다. 이를 위해서는 라우팅 테이블을 참조하게 된다. 라우팅 테이블은 8 x 3크기의 배열이며, 라우팅 정보를 해당 출력포트로 변화시켜준다. 각 스위치 노드(2000)는 8 x 8크기이므로 각 스위치 단에서는 3-비트로 출력포트를 결정 할 수 있다. 일단 출력 포트가 결정이 되면 그 쪽으로 연결을 시도하게 되지만, 그 출력포트의 사용상태에 따라서 연결의 성공여부가 결정이 된다. 이러한 결정을 해주는 장치가 바로 8개의 입력을 받아들일 수 있는 중재기능을 갖는 경로 선택기이다. 경로 선택기는 8개의 입력 포트에서의 연결요구를 감지해서 그중에서 하나를 선택하여 연결시켜 주게 된다. 이 때 멀티 캐스트는 모노 캐스트보다 우선순위가 있으며, 이미 결정된 연결상태는 선점할 수 없게 된다. 모든 중간 스위치를 통해서 회선이 성곡적으로 형성이 되면 수신 노드의 제어장치가 응답신호를 역채널을 이용해서 발신 노드로 보내게 된다. 발신노드가 첫 번째의 응답신호를 받게 되면 회선이 완전히 결성된 것이며 메시지를 보내기 시작할 수 있게 된다.9 is a block diagram describing routing tag information for routing. The switch node 2000 for routing is, for example, 8 × 8 and supports circuit switched. In the same way as the conventional MIN switching board, the input comes into eight transceivers 600 and 700, and the output comes out of eight transceivers 600 and 700. Each transceiver module 600, 700 sends control packets and data packets from one downlink direction through one 9-bit omnidirectional channel and receives an acknowledgment signal (ACK) through one 1-bit reverse channel. Each switch node 2000 may be connected to any output port from any input port as in the crossbar 200 connection state. The 9-bit omni-directional channel entering the input port contains 8-bit data and 1-bit parity bits. When a message is sent from one processor node 1000 to another processor node 1000, the following procedure is performed. Go through. First, a control packet requesting a circuit setup is sent from the originating node to the destination node. This control packet contains 17-bit destination information. It is delivered within. Each switch node 2000 of the proposed MIN receives a control packet in a buffer and analyzes routing information. The top four bits of routing information are six routing schemes (six routing schemes: shuffle, exchange, unicast (one-to-one), multicast (many-to-many), broadcast (one-to-all), personalized communicat ion (one-to-many), one of which is described in detail in Kai Hwang Advanced Computer Architecture: Paralleism, Scalability, Programmablity, McGraw-hill, 1993. The other part of the routing information is a 1-bit that distinguishes the local / global communication and the other part is used to determine the output transceiver module to be connected. This is done by referencing the routing table. The routing table is an array of 8 x 3 size, which changes the routing information to the corresponding output port. Since each switch node 2000 is 8 x 8 size, the output port can be determined by 3-bit at each switch stage. Once the output port is determined, the connection is attempted there, but the success of the connection is determined by the use of the output port. The device that makes this decision is a path selector with an arbitration function that can accept eight inputs. The path selector detects the connection request from the eight input ports and selects one of them to connect. At this time, multicast has priority over monocast, and the already determined connection state cannot be preempted. When the circuit is successfully formed through all intermediate switches, the control device of the receiving node sends a response signal to the calling node using the reverse channel. When the originating node receives the first response, the line is completely formed and can start sending messages.

제10도는 오류허용을 위해 중복 단계를 갖는 상호 연결망의 블록도를 프로세서 노드(1000)와의 관계로 나타낸 것으로, 단일 하드웨어 스위치 노드(2000)만을 사용할 때 네트워크 동작이 치명적이 될 수 있는 부분의 스위칭 모듈을 중복하여 이중으로 구현한 것이다.FIG. 10 is a block diagram of an interconnection network having redundant steps for error tolerance in relation to the processor node 1000. The switching module of the part where the network operation can be fatal when only a single hardware switch node 2000 is used. This is a duplicate implementation of.

Claims (9)

다단계 상호연결망(multistage interconnection network)으로서 자신의 첫 번째 스테이지에 결합된 다수의 프로세서 노드(processor nodes)간에 상호 통신 경로를 제공하는 다단계 상호연결망에 있어서, 상기 다단계 상호연결망의 최상위 스테이지에 속한 각각의 스위치 노드가 각기 접힌 구조 연결되어 상기 다수의 프로세서간에 중복 통신경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.In a multistage interconnection network providing a mutual communication path between a plurality of processor nodes coupled to its first stage as a multistage interconnection network, each switch belonging to the highest stage of the multistage interconnection network. Multi-level interconnection network, characterized in that nodes are each connected in a folded structure to provide redundant communication paths between the plurality of processors. 제1항에 있어서, 상기 다수의 프로세서는 각기 프로세서, 캐쉬, 메모리, 입출력 장치와 이들을 상호 연결하는 내부버스를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.2. The multistage interconnection network of claim 1, wherein each of the plurality of processors has a processor, a cache, a memory, an input / output device and an internal bus interconnecting them. 다단계 상호연결망으로서, 자신의 첫 번째 스테이지에 결합된 다수의 프로세서 노드간의 상호 통신경로를 제공하는 다단계 상호연결망에 있어서, 상기 다단계 상호연결망의 첫 번째 스테이지에 속한 각각의 스위치 노드는 상기 스위치 노드에 결합된 프로세서 노드로부터 발생된 통신요구를 수신할 때, 상기 통신 요구가 상기 스위치 노드에 결합된 다른 프로세서 노드에 대한 통신요구인지의 여부를 판단하여, 상기 통신요구를 상기 다단계 상호연결망의 상위 스테이지에 전달하지 않고, 직접 상기 다른 프로세서 노드에 전달함으로써 상기 두 프로세서 사이에 통신 경로를 설정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.A multistage interconnection network, wherein in a multistage interconnection network providing an interconnection path between a plurality of processor nodes coupled to its first stage, each switch node belonging to the first stage of the multistage interconnection network is coupled to the switch node. Upon receiving a communication request originating from the established processor node, determines whether the communication request is a communication request for another processor node coupled to the switch node, and forwards the communication request to a higher stage of the multistage interconnection network. And means for establishing a communication path between the two processors by communicating directly to the other processor node. 제3항에 있어서, 상기 다수의 프로세서는 각각 프로세서, 캐쉬, 메모리 입출력장치와 이들을 상호 연결하는 내부버스를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호 연결망.The multilevel interconnection network of claim 3, wherein each of the plurality of processors includes a processor, a cache, a memory input / output device, and an internal bus interconnecting them. 제3항에 있어서 상기 통신 경로 설정 수단은 : 상기 통신 요구를 상기 상위 스테이지에 전달하기 위한 제1크로스바 연결 수단; 상기 통신 요구를 상기 다른 프로세서에 전달하기 위한 제2크로스바 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.4. The apparatus of claim 3, wherein the communication path setting means comprises: first crossbar connecting means for delivering the communication request to the upper stage; And a second crossbar connecting means for conveying said communication request to said other processor. 제3항에 있어서, 상기 통신 경로 설정수단은 송신 스위치노드, 디멀티프렉서, 멀티프렉서, 수신 스위치 노드를 구비하며, 상기 디멀티프렉서는, 상기 통신요구가 상기 스위치 노드에 결합된 다른 프로세서 노드에 대한 통신 요구인지 여부의 판단결과에 따라, 상기 송신 스위치 노드와 상기 상위 스테이지 혹은 상기 디멀티프렉서 사이에서 선택적으로 연결을 설정하며, 상기 멀티프렉서는 상기 통신 요구가 상기 스위치 노드에 결합된 다른 프로세서 노드에 대한 통신요구인지의 여부의 판단결과에 따라, 상기 상위 스테이지 혹은 상기 멀티프렉서와 상기 스위치 노드사이에서 선택적으로 연결을 설정하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.4. The communication path setting means according to claim 3, wherein the communication path setting means comprises a transmit switch node, a demultiplexer, a multiplexer, and a receive switch node, wherein the demultiplexer is configured such that the communication request is coupled to the switch node. According to a result of the determination of whether the request is for a processor node, a connection is selectively established between the transmitting switch node and the upper stage or the demultiplexer, and the multiplexer sets the communication request to the switch node. And selectively establishing a connection between the upper stage or the multiplexer and the switch node according to a determination result of whether or not a communication request for the other processor node is combined. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 다단계 상호연결망의 중간 스테이지 사이는 직선형태로 연결된 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.7. The multistage interconnection network of claim 5 or 6, wherein the intermediate stages of the multistage interconnection network are connected in a straight line. 제5항 또는 6항에 있어서, 상기 다단계 상호연결망의 중간 스테이지 사이는 셔플형태로 연결된 것을 특징으로 하는 다단계 상호연결망.7. The multistage interconnection network of claim 5 or 6, wherein the intermediate stages of the multistage interconnection network are shuffled. 다단계 상호연결망으로서, 자신의 첫 번째 스테이지에 결합된 다수의 프로세서 노드(processor nodes)간에 상호통신경로를 제공하는 다단계 상호연결망에 있어서, 상기 다단계 상호연결망의 최상위 스테이지에 속한 각각의 스위치 노드가 접힌 구조 연결되어 상기 다수의 프로세서간에 중복 통신경로를 제공하며; 상기 다단계 상호연결망의 첫 번째 스테이지에 속한 각각의 스위치 노드는 상기 스위치 노드에 결합된 프로세서 노드로부터 발생된 통신요구를 수신할 때, 상기 통신 요구가 상기 스위치 노드에 결합된 다른 프로세서 노드에 대한 통신요구인지의 여부를 판단하여, 상기 통신요구가 상기 스위치 노드에 결합된 다른 프로세서 노드에 대한 통신요구이면, 상기 통신요구를 상기 다단계 상호연결망의 상위 스테이지에 전달하지 않고 직접 상기 다른 프로세서 노드에 전달함으로써 상기 두 프로세서 사이에 통신 경로를 설정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단계 상호 연결망.A multilevel interconnection network, wherein a multilevel interconnection network provides an interconnection path between a plurality of processor nodes coupled to its first stage, wherein each switch node belonging to the top stage of the multilevel interconnection network is folded. Coupled to provide redundant communication paths between the plurality of processors; Each switch node belonging to the first stage of the multistage interconnection network receives a communication request originating from a processor node coupled to the switch node, the communication request being directed to another processor node coupled to the switch node. If the communication request is a communication request for another processor node coupled to the switch node, the communication request is forwarded directly to the other processor node instead of the upper stage of the multi-stage interconnection network. And a means for establishing a communication path between the two processors.
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