FR2735888A1 - Reseau d'interconnexion multi-etages et ordinateur parallele muni d'un tel reseau - Google Patents

Reseau d'interconnexion multi-etages et ordinateur parallele muni d'un tel reseau Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un réseau d'interconnexion multi-étages permettant d'effectuer des communications avec une fiabilité élevée, tout en nécessitant moins de matériel. Dans le réseau d'interconnexion multi-étages, le premier étage (2) et l'étage final (4) ont chacun deux fois plus de commutateurs qu'un étage intermédiaire (3). Deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents du premier étage, et deux accès d'entrée sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents de l'étage final. Les accès d'entrée des commutateurs de l'étage intermédiaire sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents du premier étage, et les accès de sortie sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents de l'étage final. Au moins un accès de sortie de chaque commutateur du premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel de l'étage final.

Description

RESEAU D'INTERCONNEXION MULTI-ETAGES
ET ORDINATEUR PARALLELE MUNI D'UN TEL RESEAU
La présente invention concerne un réseau d'interconnexion multi-étages. De manière plus particulière, la présente invention concerne un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à un ordinateur parallèle capable d'interconnecter des noeuds de processeur, avec une fiabilité élevée.
Dans la structure d'un ordinateur parallèle habituel, les noeuds sont interconnectés par un réseau d'interconnexion multi-étages (réseau d' interconnexion mutuelle). . Un tel réseau d'interconnexion mutuelle est décrit dans le document JP-A-63-124 162.
Avec le réseau d'interconnexion mutuelle décrit dans la Publication mentionnée ci-dessus, cependant, un blocage peut se produire dans certaines voies de communication si le réseau d'interconnexion mutuelle présente une défaillance, et une voie de dérivation évitant le site de cette défaillance ne peut être établie.
Pour garantir une fiabilité élevée, des réseaux d'interconnexion mutuelle, par exemple deux réseaux, sont agencés, et les accès d'entrée/sortie de chaque noeud sont doublés. Les accès d'entrée/sortie situés d'un premier côté sont connectés à un premier réseau d'interconnexion mutuelle, et les accès d'entrée/sortie situés de l'autre côté sont connectés à l'autre réseau d'interconnexion mutuelle. Si une défaillance quelconque se produit sur un premier réseau d'interconnexion mutuelle, l'autre réseau d'interconnexion mutuelle est utilisé afin d'éviter qu'une interruption des communications ne soit engendrée par le blocage.
Avec une telle technique habituelle utilisant deux réseaux d'interconnexion mutuelle, la quantité de matériel est doublée pour garantir une fiabilité élevée.
Par conséquent, cette technique n'est pas adaptée à des ordinateurs de faible coût.
En outre, du fait que l'échelle du réseau d'interconnexion mutuelle est proportionnelle au nombre de noeuds d'un ordinateur parallèle, le problème de la réduction de la quantité de matériel des réseaux d'interconnexion mutuelle doublés se pose de manière importante compte tenu de l'augmentation prévisible du nombre de noeuds dans un futur proche.
Par conséquent, un but de la présente invention consiste à fournir un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter des noeuds et un ordinateur parallèle utilisant celui-ci, capable de garantir un niveau élevé de fiabilité, avec une quantité de matériel relativement moins importante et en garantissant une performance de communication équivalente à celle d'un ordinateur parallèle habituel.
Pour aboutir au but mentionné ci-dessus, dans un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter plusieurs noeuds, ayant chacun deux accès d'entrée et deux accès de sortie, le réseau d'interconnexion multi-étages ayant plusieurs étages, ayant chacun plusieurs commutateurs, est configuré de la manière suivante.
Les étages comportent un premier étage, dont chaque commutateur a un accès d'entrée connecté à l'accès de sortie d'un noeud, un étage final, dont chaque commutateur a un accès de sortie connecté à l'accès d'entrée d'un noeud, et, au moins un étage intermédiaire destiné à interconnecter le premier étage et l'étage final. Le premier étage et l'étage final ont des commutateurs deux fois plus nombreux que les commutateurs situés au niveau de l'étage intermédiaire. Deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents du premier étage, et deux accès d'entrée sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents de l'étage final.Les accès d'entrée des commutateurs de l'étage intermédiaire sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents du premier étage, et les accès de sortie sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents de l'étage final.
Au moins un accès de sortie de chaque commutateur du premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel de l'étage final.
Avec la structure mentionnée ci-dessus, dans un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter plusieurs noeuds, les deux accès de sortie de chaque noeud peuvent être assignés à des commutateurs différents du premier étage, et les deux accès d'entrée de chaque noeud peuvent être assignés à des commutateurs différents de l'étage final.
Au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé au premier étage possède une voie allant jusqu'à, au moins, un accès d'entrée d'un commutateur situé à l'étage final. En d'autres termes, plusieurs voies sont agencées depuis le premier étage jusqu'à l'étage final.
Pendant le transfert d'un paquet depuis le noeud d'origine de transfert jusqu'au noeud de destination de transfert, la voie qui s'étend de l'accès de sortie du noeud d'origine de transfert jusqu'à un commutateur situé au niveau du premier étage du réseau est dédoublée, plusieurs voies sont agencées depuis un commutateur Crossbar situé au niveau du premier étage jusqu'à un commutateur
Crossbar situé à l'étage final, et la voie qui s'étend du commutateur Crossbar situé à l'étage final du réseau jusqu'à un accès d'entrée du noeud de destination de trans fert est dédoublée. Par conséquent, on peut obtenir une fiabilité élevée du réseau.
Les voies, situées entre le commutateur du premier étage et le commutateur de l'étage final, peuvent ne pas être nécessairement formées par deux réseaux présentant la même structure.
Des modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemple uniquement, en se reportant aux dessins annexés, sur les quels
- la figure 1 est un schéma représentant la structure d'un réseau d'interconnexion multi-étages selon la présente invention,
- la figure 2 est un schéma représentant la structure d'un noeud,
- la figure 3 est un schéma représentant la structure d'un commutateur Crossbar, et
- la figure 4 est un schéma représentant la structure d'un paquet de communication.
Un ordinateur parallèle de la présente invention est constitué de plusieurs noeuds (noeuds de processeur) et d'un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à l'interconnexion des noeuds. Le réseau d'interconnexion multi-étages est un réseau d'interconnexion qui est structuré par une combinaison de plusieurs étages (multi-étages) de commutateurs Crossbar. Chaque commutateur Crossbar possède M accès d'entrée et M accès de sortie, où M est un entier positif.Le nombre total d'accès d'entrée/sortie d'un ordinateur parallèle est exprimé par
N = 2 (n est un entier positif) ... (1)
Le nombre M d'accès d'un commutateur Crossbar est exprimé par
M = 2m (m est un entier positif) . (2)
Chaque commutateur Crossbar possède M accès d'entrée, M accès de sortie, et M commutateurs et peut interconnecter des accès d'entrée/sortie non-utilisés, optionnels, sans aucun temps d'attente.
En représentant le nombre d'étages d'un réseau d'interconnexion multi-étages par k, ce réseau peut interconnecter des noeuds dont le nombre est fourni par la formule suivante: e ... (3)
On suppose maintenant que N noeuds sont interconnectés par k étages de commutateurs Crossbar. Dans ce cas, il est nécessaire que le nombre de noeuds interconnectés par k étages de commutateurs Crossbar soit égal ou supérieur au nombre total de noeuds d'un ordinateur parallèle.Par conséquent, la formule suivante doit être satisfaite N < Mk ... (4)
En remplaçant les formules (1) et (2) dans la formule (4), on obtient alors
2n # 2(mk) ... < 5)
Par conséquent,
n < mk . (6) et aussi,
k 2 n/m . (7)
Par conséquent, si N noeuds doivent être interconnectés par une combinaison de plusieurs étages de commutateurs Crossbar, ayant chacun M accès d'entrée/sortie, le nombre nécessaire d'étages est au moins la partie entière de n/m. Dans la présente description, on suppose que la formule < n/m > représente l'entier immédiatement supérieur ou égal à n/m.
En supposant que le nombre total de noeuds N soit égal à 16 et que le nombre d'accès d'entrée/sortie M de chaque commutateur Crossbar soit égal à 4, alors
N = 16 = 2n = 24 et M = 4 = 2m = 22. Par conséquent, < n/m > = < 4/2 > = 2 et le nombre d'étages de commutateurs
Crossbar est au moins égal à deux.
Dans le mode de réalisation de la présente invention, un ordinateur parallèle ayant 2 (= 16) noeuds va être décrit.
La figure 1 représente un ordinateur parallèle indiqué par la référence numérique 1 utilisant un réseau d'interconnexion multi-étages qui est constitué de (= 16) noeuds, et de < 4/2 > + 1 (= 3) étages (étages E, X et Y) de commutateurs Crossbar (ayant chacun M accès d'entrée/sortie) destinés à interconnecter les noeuds.
Sur la figure 1, une partie entourée par un trait interrompu indique un noeud. Pour des facilités de description, seize noeuds sont indiqués par les références numériques 0 à 15 et sont différenciés en les représentant en tant que noeuds n" 0 à noeud nO 15. Chaque noeud a une adresse de noeud de quatre bits en notation binaire (quatre bits correspondant au nombre de noeud égal à seize).
La raison pour laquelle on ajoute un 1 à < 4/2 > est d'augmenter le nombre d'étages du réseau d'interconnexion multi-étages, de sorte que la redondance et le nombre de voies du réseau puissent être augmentés. Par conséquent, le nombre de voies alternées qui peuvent être sélectionnées pendant une défaillance peut être augmenté.
Dans le mode de réalisation qui va suivre, bien que le nombre d'étages ne soit augmenté que de un, celui-ci peut être augmenté davantage selon le degré de redondance. Chaque noeud correspond à une partie entourée par un trait interrompu sur la figure 1, tel que décrit précédemment, et, à des fins de désignation sur la figure 1, un côté sortie o (sortie) et un coté i (entrée) sont représentés de manière différenciée.
La figure 2 est un schéma détaillé représentant la structure interne de chaque noeud du présent mode de réalisation, correspondant à la partie entourée par le trait interrompu sur la figure 1.
Le noeud 1 a deux accès d'entrée iO et il pour recevoir des signaux en provenance du réseau d'interconnexion multi-étages, lesquels accès sont connectés à des lignes de signaux d'entrée liO et lil correspondantes. Le noeud 1 a aussi deux accès de sortie oO et ol pour émettre des signaux vers le réseau d'interconnexion multi-étages, lesquels accès sont connectés à des lignes de signaux de sortie loO et lol correspondantes. Le noeud 1 a aussi une unité de calcul 100 destinée à effectuer un calcul de l'ordinateur parallèle, une mémoire locale (utilisée en tant que partie de mémorisation générale) 105, une unité de communication 115 destinée au transfert de signaux vers des commutateurs Crossbar et à partir de ceux-ci, via des lignes de signaux, et un bus 110.L'unité de communication, l'unité de calcul et la mémoire locale sont interconnectées par le bus 110, via lequel des données ou analogues sont transférées. Le noeud 1 a aussi des lignes de signaux 120 et 121 pour transmettre un signal depuis l'accès d'entrée iO et il vers l'unité de communication 115 et des lignes de signaux 122 et 123 pour transmettre des signaux depuis l'unité de communication 115 vers les accès de sortie oO et ol.
La figure 3 représente un commutateur Crossbar du présent mode de réalisation. Le commutateur Crossbar a 22 (= 4) 4) accès d'entrée et 22 (= 4) accès de sortie. Les accès d'entrée respectifs de chaque commutateur Crossbar sont affectés des numéros d'accès d'entrée 0, 1, 2 et 3 (00, 01, 10 et 11 en notation binaire) et sont connectés à des lignes de signaux d'entrée 9i0, 9il, 9i2 et 9i3.
Les accès de sortie respectifs sont affectés des numéros d'accès de sortie 0, 1, 2 et 3 (00, 01, 10 et 11 en notation binaire) et sont connectés à des lignes de signaux d'entrée 900, 9o1, 902 et 903.
Dans la suite, l'ordinateur parallèle muni d'un réseau d'interconnexion multi-étages constitué de (= 16) noeuds et de < 4/2 > + 1 (= 3) étages représenté sur la figure 1, va être décrit.
Le noeud émet des données vers le réseau d'interconnexion multi-étages et reçoit des données en provenance de ce dernier, le côté correspondant aux accès d'entrée est représenté par li et le côté correspondant aux accès de sortie est représenté par lo.
La colonne indiquée par la référence numérique 2 sur la figure 1 est le premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages, c'est-à-dire l'étage Crossbar vers lequel un signal émis par le noeud est d'abord envoyé en entrée. Le nombre de commutateurs Crossbar situés au niveau du premier étage est déterminé de la manière suivante. Du fait que le nombre de noeuds est égal à N (= 2fil) et que le nombre d'accès d'un commutateur Crossbar est égal à M (= 2m), le nombre minimal de commutateurs
Crossbar nécessaires est égal à < N/M > qui est l'entier immédiatement supérieur ou égal à N/M.Dans le présent mode de réalisation, cependant, afin d'obtenir une redondance de lignes de signaux entre les noeuds et les commutateurs Crossbar du premier étage, 2 x < N/M > commutateurs
Crossbar sont agencés au niveau du premier étage.
Les deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés à des commutateurs Crossbar différents, de sorte que chaque noeud possède essentiellement deux voies de sortie. Du fait que le nombre de noeuds est
N = 2n = 16 et du fait que le nombre d'accès d'entrée d'un commutateur Crossbar est M = 2 = 4 dans l'exemple représenté sur la figure 1, le nombre de commutateurs
Crossbar nécessaires pour le premier étage est de 2 x < (2n)/ < 2m) > = 2 (n-m+l) = 2(4-2+1) = 8. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, ces commutateurs Crossbar sont indiqués par EXBOO, EXB10, EXBO1, EXB11, EXB02, EXB12, EXB03 et EXB13, en commençant à partir du commutateur situé le plus en haut.
La colonne indiquée par la référence numérique 3 sur la figure 1 est le deuxième étage du réseau d'interconnexion multi-étages, c'est-à-dire l'étage (étage intermédiaire) constitué de commutateurs Crossbar qui ne sont pas directement connectés à un noeud. Cet étage intermédiaire est constitué de < N/M > = (2n)/(2m) = 2(4-2) = 4 commutateurs Crossbar. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, ces commutateurs Crossbar sont indiqués par YXBO, YXB1, YXB2 et YXB3. Une structure redondante n'est pas incorporée dans les commutateurs Crossbar situés au niveau des étages intermédiaires ne dépendant pas directement des noeuds.
La colonne indiquée par la référence numérique 4 sur la figure 1 est le troisième étage du réseau d'interconnexion multi-étages, c'est-à-dire l'étage (étage final avant un noeud) dont les commutateurs Crossbar délivrent en sortie un signal vers chaque noeud. Chaque commutateur Crossbar situé au niveau de l'étage final est connecté aux accès d'entrée de noeuds. Du fait que le nombre de noeuds est égal à N (= 2n) et du fait que le nombre d'accès d'un commutateur Crossbar est égal à
M (= 2m), , le nombre minimal de commutateurs Crossbar nécessaires au niveau de l'étage final est égal à < N/M > .
Dans le présent mode de réalisation, cependant, afin d'obtenir une redondance des lignes de signaux situées entre les noeuds et les commutateurs Crossbar au niveau de l'étage final, 2 x < N/M > commutateurs Crossbar sont agencés au niveau de cet étage final. Les deux accès d'entrée de chaque noeud sont connectés à des commutateurs Crossbar différents de l'étage final, de sorte que chaque noeud possède essentiellement deux voies d'entrée, via lesquelles les signaux sont reçus. La colonne 4 est constituée de 2 (4-2+1) = 8 commutateurs Crossbar, et ces commutateurs Crossbar sont indiqués par XXBOO, XXB10, XXBO1, XXB11, XXB02, XXB12, XXB03 et XXB13, en commençant à partir du commutateur Crossbar situé le plus vers le haut.
La ligne de signaux de sortie loO, connectée à l'accès de sortie oO de chaque noeud, en allant du noeud n" O au noeud n" 3, représentés sur la figure 1, est connectée à un accès d'entrée correspondant du commutateur
Crossbar EXBOO du premier étage, selon une correspondance une-à-une. A savoir, les lignes de signaux d'entrée 9i0, 9il, 9i2 et 9i3 du commutateur Crossbar EXBOO, représentées sur la figure 3, sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie loO des noeuds n" O à n" 3 respectifs.
La ligne de signaux de sortie lol, connectée à l'accès de sortie ol de chaque noeud, depuis le noeud n" 0 jusqu'au noeud n" 3, représentés sur la figure 1, est connectée à un accès d'entrée correspondant du commutateur Crossbar EXB10 du premier étage, selon une correspondance une-à-une. A savoir, les lignes de signaux d'entrée 9i0, 9il, 9i2 et 9i3 du commutateur Crossbar EXB10, représentées sur la figure 3, sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie lol des noeuds n" O à n" 3, respectifs.
De même que pour chaque accès de sortie des noeuds n" O à n" 3, chaque accès de sortie des noeuds n 4 à n 7, des noeuds n 8 à n 11, et des noeuds n 12 à n 15, est connecté à un commutateur correspondant parmi les commutateurs Crossbar situés au niveau du premier étage, EXBO1, EXBll, EXB02, EXB12, EXB03 et EXB13.
Avec la structure mentionnée ci-dessus, deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés à des commutateurs Crossbar différents. En conséquence, l'un des deux accès de sortie de chaque noeud est connecté à l'un des commutateurs Crossbar situés au niveau du premier étage EXBOO, EXBO1, EXB02 et EXB03, tandis que l'autre accès de sortie est connecté à l'un des commutateurs
Crossbar situé au premier étage EXB10, EXB11, EXB12 et EXB13. Avec cette structure, par conséquent, chaque noeud possède essentiellement deux voies, via lesquelles un signal est émis vers le réseau d'interconnexion multi-étages, et les commutateurs Crossbar du premier étage connectés aux deux voies sont différents pour chaque voie.En conséquence, même si une défaillance se produit dans un commutateur Crossbar du premier étage, le noeud connecté à ce commutateur Crossbar défaillant peut émettre un signal, via un autre commutateur Crossbar.
Ensuite, parmi les commutateurs Crossbar du premier étage, chaque ligne de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar EXBOO, EXB01, EXB02 et EXB03 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar YXBO de l'étage intermédiaire, selon une correspondance une-à-une. C'est-àdire que les lignes de signaux d'entrée 9i0, 9il, 9i2 et 9i3 du commutateur Crossbar YXBO sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar
EXBOO, EXBO1, EXB02 et EXB03, respectifs.
Chaque ligne de signaux de sortie 9o1 des commutateurs Crossbar EXBOO, EXBO1, EXB02 et EXB03 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar YXB1 de l'étage intermédiaire, selon une correspondance une-à-une. A savoir, les lignes de signaux d'entrée 9i0, 9il, 9i2 et 9i3 du commutateur Crossbar YXB1 sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 900 des commutateurs Crossbar EXBOO, EXBO1, EXB02 et EXB03, respectifs.
De manière similaire, parmi les commutateurs
Crossbar du premier étage, chaque ligne de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar EXB10, EXB11, EXB12 et EXB13 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar YXB2 se lon une correspondance une-à-une, et chaque ligne de signaux de sortie 9o1 des commutateurs Crossbar EXB10,
EXB11, EXB12 et EXB13 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur
Crossbar YXB3 selon une correspondance une-à-une.
Ensuite, en ce qui concerne les commutateurs
Crossbar de l'étage intermédiaire, chaque ligne de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar YXBO et
YXB1 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar XXBOO de l'étage final, selon une correspondance une-à-une. C'està-dire que, les lignes de signaux d'entrée 9i0 et 9il du commutateur Crossbar XXBOO sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar YXBO et YXB1, respectifs.
De manière similaire, chaque ligne de signaux de sortie 9o1 des commutateurs Crossbar YXBO et YXB1, chaque ligne de signaux de sortie 902 des commutateurs
Crossbar YXBO et YXB1, et chaque ligne de signaux de sortie 903 des commutateurs Crossbar YXBO et YxBî, sont connectées aux accès d'entrée correspondants parmi les accès d'entrée des commutateurs Crossbar XXBO1, XXB02 et XXB03, respectifs, de l'étage final, selon une correspondance une-à-une.
En ce qui concerne les commutateurs Crossbar de l'étage intermédiaire, chaque ligne de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar YXB2 et YXB3 est connectée à un accès d'entrée correspondant parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar XXB10 de l'étage final, selon une correspondance une-à-une. C'est-à-dire que, les lignes de signaux d'entrée 9i0 et 9il du commutateur
Crossbar XXB10 sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 9o0 des commutateurs Crossbar YXB2 et YXB3, respectifs.
De manière similaire, chaque ligne de signaux de sortie 9o1 des commutateurs Crossbar YXB2 et YXB3, chaque ligne de signaux de sortie 902 des commutateurs
Crossbar YXB2 et YXB3, et chaque ligne de signaux de sortie 903 des commutateurs Crossbar YXB2 et YXB3, sont connectées aux accès d'entrée correspondants parmi les accès d'entrée des commutateurs Crossbar XXB11, XXB12 et XXB13, respectifs, de l'étage final, selon une correspondance une-à-une.
Ensuite, les lignes de signaux de sortie 902 et 903 du commutateur Crossbar EXBOO du premier étage sont connectées aux accès d'entrée correspondants parmi les accès d'entrée du commutateur Crossbar XXBOO de l'étage final selon une correspondance une-à-une. C'est-à-dire que, les lignes de signaux d'entrée 9i2 et 9i3 du commutateur Crossbar XXBOO sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 902 et 903 du commutateur Crossbar
EXBOO, respectivement.
De manière similaire, les lignes de signaux de sortie 902 et 903 des commutateurs Crossbar EXB10, EXBO1,
EXB11, EXB02, EXB12, EXB03 et EXB13 sont connectées aux accès d'entrée correspondants parmi les accès d'entrée des commutateurs Crossbar XXB10, XXBO1, XXB11, XXB02, XXB12, XXB03 et XXB13, respectivement, selon une correspondance une-à-une.
Ensuite, les lignes de signaux de sortie 9o0, 9o1, 902 et 903 du commutateur Crossbar XXBOO de l'étage final sont connectées aux accès d'entrée correspondants iO des noeuds n" O à n" 3, respectifs. De manière spécifique, les lignes de signaux d'entrée liO des noeuds n" O à n" 3, respectifs, sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 9o0, 9o1, 902 et 903 du commutateur
Crossbar XXBOO.
Les lignes de signaux de sortie 9o0, 901, 902 et 903 du commutateur Crossbar XXB10 sont connectées aux accès d'entrée il correspondants, des noeuds n" O à n" 3, respectifs. De manière spécifique, les lignes de signaux d'entrée lil des noeuds n" O à n 3, respectifs, sont les mêmes que les lignes de signaux de sortie 900, 901, 902 et 903 du commutateur Crossbar XXB10.
De manière similaire, les commutateurs Crossbar XXBO1, XXB11, XXB02, XXB12, XXB03 et XXB13 sont aussi connectés aux accès d'entrée correspondants parmi les accès d'entrée des noeuds n" 4 à n" 7, des noeuds n" 8 à n" 11, et des noeuds n" 12 à n" 15. Par conséquent, chaque noeud possède essentiellement deux voies, via lesquelles un signal est reçu en provenance du réseau d'interconnexion multi-étages, et les commutateurs Crossbar de l'étage final, connectés aux deux voies de réception, sont différents pour chaque voie de réception.En conséquence, même si une défaillance se produit dans le commutateur Crossbar de l'étage final, le noeud connecté à ce commutateur Crossbar défaillant peut recevoir un signal, via l'autre commutateur Crossbar.
Avec la structure du réseau d'interconnexion multi-étages réalisé comme mentionné ci-dessus, chaque noeud possède essentiellement deux voies d'émission et deux voies de réception au niveau de ses accès d'entrée et de sortie. Dans ce réseau d'interconnexion multi-étages ayant deux voies, un signal est transféré via un commutateur Crossbar physiquement différent. En conséquence, même si une défaillance se produit dans un commutateur Crossbar, l'autre commutateur Crossbar peut établir une voie de communication.
En outre, même entre le commutateur Crossbar du premier étage et le commutateur Crossbar de l'étage final, deux ou plus de deux voies sont toujours disponibles et un signal passe à travers des commutateurs Crossbar différents pour chaque voie. En conséquence, pendant le transfert d'un signal depuis un noeud d'origine de trans fert vers un noeud de destination de transfert, des voies de dérivation sont toujours maintenues et le sont par tous les moyens.
On va décrire par la suite un procédé de routage pour le réseau d'interconnexion multi-étages et les noeuds selon un mode de réalisation de la présente invention.
La figure 4 représente la structure d'un paquet de communication utilisé pour les communications inter-noeuds selon le présent mode de réalisation.
Le paquet de communication 500 est constitué de champs de routage 510, 520 et 530 formés au niveau de la partie d'en-tête de celui-ci pour mémoriser des données de routage, et un champ de données 550 destiné à mémoriser des données à transférer.
Un champ 510 de routage EXB indique un accès de sortie à sélectionner par un commutateur Crossbar EXB (appartenant au premier étage). Un champ 520 de routage
YXB indique un accès de sortie à sélectionner par un commutateur Crossbar YXB (appartenant à l'étage intermédiaire). Un champ 530 de routage XXB indique un accès de sortie à sélectionner par un commutateur Crossbar XXB (appartenant à l'étage final).
Le champ 510 de routage EXB est constitué de deux bits qui sont définis par un noeud d'origine de transfert. Le bit de poids le plus fort fournit une information représentative d'une relation d'interconnexion entre le noeud d'origine de transfert et un noeud de destination de transfert. Si le noeud de destination de transfert est un noeud connecté à un commutateur Crossbar du premier étage auquel le noeud d'origine est connecté, ce noeud d'origine de transfert met à "1" le bit de poids le plus fort pour indiquer une telle relation. Si le noeud de destination de transfert est un noeud connecté à un commutateur Crossbar du premier étage qui est diffé rent du commutateur Crossbar du premier étage auquel est connecté le noeud d'origine, ce noeud d'origine de transfert met à "O" le bit de poids le plus fort pour indiquer une telle relation.
Si un "1" est établi, le commutateur Crossbar
EXB du premier étage effectue un routage direct d'un paquet envoyé par le noeud, en utilisant une ligne de signaux directement connectée au commutateur Crossbar XXB de l'étage final, sans utiliser de commutateur Crossbar de l'étage intermédiaire. Si un "O" est établi, le commutateur Crossbar EXB du premier étage transfère (effectue un routage) un paquet envoyé à partir du noeud vers un commutateur Crossbar de l'étage intermédiaire.
On suppose que chaque noeud mémorise dans la mémoire locale 105 la relation d'interconnexion du réseau d'interconnexion multi-étages entre le noeud de destination de transfert et son propre noeud.
Le bit de poids le plus faible du champ de routage EXB est établi à "1" ou à "O". Ce bit est utilisé, s'il existe plusieurs routes qui peuvent être sélectionnées en établissant à "O" ou à "1" le bit de poids le plus fort, pour déterminer quelle route, parmi les plusieurs routes, est sélectionnée. Par exemple, si le bit de poids le plus fort est à "O" et si un commutateur
Crossbar de l'étage intermédiaire est utilisé, le commutateur Crossbar EXBOO sélectionne le commutateur Crossbar
YXBO si le bit de poids le plus faible est à "O" et le commutateur Crossbar YXB1 si le bit de poids le plus faible est à "1".
La valeur du bit de poids le plus faible est déterminée par chaque noeud conformément à un numéro de noeud d'origine de transfert de paquet, à un numéro de noeud de destination de transfert, à un nombre aléatoire, ou à un équilibrage de la charge de communication du réseau d'interconnexion, ou à une combinaison de ceux-ci, par exemple, afin que les plusieurs routes soient utilisées de manière uniforme.
L'une des valeurs "O" et "1" peut être établie dans un état normal, et l'autre valeur peut être établie pour éviter par une dérivation la voie normalement établie, lorsqu'un état anormal de la ligne de communication, une défaillance d'un commutateur Crossbar, ou analogue, apparaît dans la voie normalement établie.
Le champ 520 de routage YXB est établi à l'aide d'une valeur indiquant un numéro d'accès de sortie d'un commutateur Crossbar YXB de l'étage intermédiaire qui fait référence à cette valeur et détermine l'accès de sortie. Cette valeur est établie par un noeud d'origine de transfert. Par exemple, les deux bits de poids le plus fort des quatre bits du numéro du noeud de destination de transfert sont initialisés, ou une valeur des deux bits de poids le plus fort du numéro de noeud, décodé en information appropriée facile à comprendre par le commutateur Crossbar YXB, est initialisée.
Le champ 530 de routage XXB est initialisé à l'aide d'une valeur indiquant le numéro d'accès de sortie d'un commutateur Crossbar EXB de l'étage final qui fait référence à cette valeur et détermine un accès de sortie.
Cette valeur est initialisée par un noeud d'origine de transfert. Par exemple, les deux bits de poids le plus faible des quatre bits du numéro du noeud de destination de transfert sont initialisés, ou une valeur des deux bits de poids le plus faible du numéro de noeud, décodée en information appropriée facile à comprendre par le commutateur Crossbar XXB, est initialisée.
Chaque accès effectue le routage de la manière suivante, pour déterminer une voie de transmission de paquet.
Chaque noeud sélectionne l'un des deux accès de sortie afin de l'utiliser en tant qu'accès actif, confor mément à un numéro de noeud d'origine de transfert de paquet, à un numéro de noeud de destination de transfert de paquet, à un nombre aléatoire, ou à un impératif d'équilibrage de la charge de communication du réseau d'interconnexion, ou à une combinaison de ceux-ci.
On va décrire par la suite, un procédé de communication dans un état normal du réseau d'interconnexion multi-étages.
(A) Communication point-à-point entre noeuds optionnels dans un état normal du réseau d'interconnexion multi-étages.
(1) Transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 jusqu'au noeud n" 7.
D'abord, du fait que le noeud de destination de transfert (noeud n" 7) est connecté à des commutateurs
Crossbar (EXBO1 et EXB11) du premier étage qui sont différents des commutateurs Crossbar (EXBOO et EXB10) du premier étage connectés au noeud d'origine de transfert (noeud n" 3), l'unité de calcul 100 du noeud n" 3 établit à "O" le bit de poids le plus fort des deux bits du champ 510 de routage EXB, via le bus 110, et établit à un "O", déterminé, par exemple, à partir d'un nombre aléatoire, le bit de poids le plus faible du champ 510 de routage
EXB.
L'unité de calcul 100 du noeud nO 3 assigne en outre une valeur décodée "0100" des deux bits de poids le plus fort du numéro de noeud binaire "0111" du noeud de destination de transfert (noeud n" 7), au champ 520 de routage YXB. On suppose ici que la position du bit "1" de la valeur décodée "0100", telle qu'observée à partir du bit de poids le plus fort, correspond au numéro d'accès de sortie du commutateur Crossbar YXB. Par conséquent, la valeur "0100" dans le champ de routage YXB correspond au numéro d'accès de sortie 1 du commutateur Crossbar YXB.
L'unité de calcul 100 du noeud n" 3 assigne en outre une valeur décodée "0001" des deux bits de poids le plus faible du numéro de noeud binaire "0111" du noeud de destination de transfert (noeud n" 7), au champ 530 de routage XXB. Par conséquent, la valeur "0001", dans le champ de routage XXB, correspond au numéro d'accès de sortie 3 du commutateur Crossbar XXB.
Les données à transférer sont ensuite mémorisées dans le champ de données et le paquet 500, tel que représenté sur la figure 4, est mémorisé dans la mémoire locale 105.
Ensuite, l'unité de calcul 100 du noeud n" 3 sélectionne un accès de sortie à utiliser pour l'émission du paquet 500, conformément à un nombre aléatoire engendré. On suppose ici que l'accès de sortie oO est utilise.
L'unité de calcul 100 indique, via le bus 110, l'unité de communication 115 de l'accès de sortie oO à utiliser, et ordonne à l'unité de communication 115 de transférer le paquet 500. Du fait de l'instruction de transfert du paquet 500 provenant de l'unité de calcul 100, l'unité de communication 115 lit, via le bus 110, le paquet à transférer 500 à partir de la mémoire locale 105, et transfère le paquet lu 500 depuis l'accès de sortie oO sur la ligne de signaux de sortie loO et vers le commutateur Crossbar
EXBOO.
A la réception du paquet 500 provenant du noeud nO 3, le commutateur Crossbar EXBOO vérifie la valeur "00" dans le champ 510 de routage EXB du paquet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 0 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 9o0 de l'accès de sortie 0, vers le commutateur Crossbar YXBO, connecté à la ligne de signaux de sortie 9o0.
A la réception du paquet à transférer 500 en provenance de EXBOO, le commutateur Crossbar YXBO vérifie la valeur "0100" dans le champ 520 de routage YXB du pa quet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 1 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 9o1 de l'accès de sortie 1, vers le commutateur Crossbar XXBO1, connecté à la ligne de signaux de sortie 901.
A la réception du paquet à transférer 500 en provenance de YXBO, le commutateur Crossbar XXBO1 vérifie la valeur "0001" dans le champ 530 de routage XXB du paquet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 3 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 903 de l'accès de sortie 3, vers le noeud n" 7, connecté à la ligne de signaux de sortie 903.
De la manière décrite ci-dessus, le transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 jusqu'au noeud n" 7 est effectué.
(2) Transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 jusqu'au noeud n" 1.
D'abord, du fait que le noeud de destination de transfert (noeud n" 1) est connecté aux commutateurs
Crossbar (EXBOO et EXB10) du premier étage, connectés au noeud d'origine de transfert (noeud n" 3), l'unité de calcul 100 du noeud n" 1 établit à "1" le bit de poids le plus fort des deux bits du champ 510 de routage EXB, via le bus 110, et établit à un "0", déterminé, par exemple, à partir d'un nombre aléatoire, le bit de poids le plus faible du champ 510 de routage EXB.
L'unité de calcul 100 du noeud nO 3 affecte en outre une valeur décodée "1000" des deux bits de poids le plus fort du numéro de noeud binaire "0001" du noeud de destination de transfert (noeud n" 1), au champ 520 de routage YXB. L'unité de calcul 100 du noeud n" 3 affecte en outre une valeur décodée "0100" des deux bits de poids le plus faible du numéro de noeud binaire "0001" du noeud de destination de transfert (noeud n" 1) au champ 530 de routage XXB. Les données à transférer sont alors mémorisées dans le champ de données et le paquet 500, tel que représenté sur la figure 4, est mémorisé dans la mémoire locale 105.
Ensuite, l'unité de calcul 100 du noeud n 3 sélectionne l'accès de sortie ol à utiliser pour l'émission du paquet 500, conformément à un nombre aléatoire engendré. L'unité de calcul 100 indique, via le bus 110, l'unité de communication 115 de l'accès de sortie ol à utiliser, et ordonne à l'unité de communication 115 de transférer le paquet 500. Du fait de l'instruction de transfert du paquet 500 provenant de l'unité de calcul 100, l'unité de communication 115 lit, via le bus 110, le paquet à transférer 500 à partir de la mémoire locale 105, et transfère le paquet lu 500 depuis l'accès de sortie ol vers la ligne de signaux de sortie lol et vers le commutateur Crossbar EXB10.
A la réception du paquet 500 provenant du noeud n" 3, le commutateur Crossbar EXB10 vérifie la valeur "10" dans le champ 510 de routage EXB du paquet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 2 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 902 de l'accès de sortie 2, vers le commutateur Crossbar YXB10, connecté à la ligne de signaux de sortie 902.
A la réception du paquet à transférer 500 en provenance de EXB10, le commutateur Crossbar YXB10 vérifie la valeur "0100" dans le champ 530 de routage XXB du paquet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 1 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 9o1 de l'accès de sortie 1, vers le noeud n" 1 qui est connecté à la ligne de signaux de sortie 9o1.
De la manière mentionnée ci-dessus, le transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 jusqu'au noeud n" 1 est effectué.
(B) Communication en mode diffusion à partir d'un noeud optionnel vers tous les noeuds dans un état normal du réseau d'interconnexion multi-étages.
On va maintenant décrire à titre d'illustration la communication en mode diffusion depuis le noeud n" 3 vers tous les noeuds.
D'abord, du fait que les noeuds de destination de transfert incluent des noeuds connectés aux commutateurs Crossbar du premier étage qui sont différents des commutateurs Crossbar du premier étage qui sont connectés au noeud d'origine de transfert (noeud n" 3) (du fait de la communication en mode diffusion, il existe des noeuds qui sont connectés à d'autres commutateurs Crossbar) l'unité de calcul 100 du noeud de diffusion n" 3 établit à "O" le bit de poids le plus fort des deux bits du champ 510 de routage EXB, via le bus 110, et affecte une valeur (par exemple "0", déterminée, par exemple, à partir d'un nombre aléatoire) pour désigner l'accès de sortie du commutateur Crossbar YXB, au bit de poids le plus faible du champ 510 de routage EXB.Tous les bits du champ 520 de routage YXB sont affectés de la valeur "1", et tous les bits du champ 530 de routage XXB sont affectés de la valeur "1". De cette manière, les commutateurs Crossbar YXB et XXB copient les paquets reçus et les émettent vers toutes les voies. Les données à transférer sont alors mémorisées dans le champ de données, et le paquet 500, tel que représenté sur la figure 4, est mémorisé dans la mémoire locale 105.
Ensuite, l'unité de calcul 100 du noeud n 3 sélectionne l'accès de sortie oO à utiliser pour l'émission, conformément à un nombre aléatoire engendré. L'unité de calcul 100 indique, via le bus 110, l'unité de communication 115 de l'accès de sortie oO qui est à utiliser, et ordonne à l'unité de communication 115 de transférer le paquet 500. Du fait de l'instruction de transfert du paquet 500 en provenance de l'unité de calcul 100, l'unité de communication 115 lit, via le bus 110, le paquet à transférer 500 à partir de la mémoire locale 105, et transfère le paquet lu 500 depuis l'accès de sortie oO désigné vers la ligne de signaux de sortie loO et vers le commutateur Crossbar EXBOO.
Ensuite, à la réception du paquet 500 en provenance du noeud n" 3, le commutateur Crossbar EXBOO vérifie la valeur "00" dans le champ 510 de routage EXB du paquet 500 pour sélectionner l'accès de sortie 0 et transférer le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 9o0 de l'accès de sortie 0, vers le commutateur
Crossbar YXBO, qui est connecté à la ligne de signaux de sortie 9o0.
A la réception du paquet à transférer 500 en provenance de EXBOO, le commutateur Crossbar YXBO vérifie la valeur "1111" dans le champ 520 de routage YXB du paquet 500 pour copier le paquet 500 et transférer les paquets copiés 500, via les lignes de signaux de sortie 9o0, 9o1, 902 et 903 de tous les accès de sortie 0, 1, 2 et 3 vers les commutateurs Crossbar XXBOO, XXBO1, XXB02 et XXB03, qui sont connectés à toutes les lignes de signaux de sortie.
A la réception du paquet à transférer 500 en provenance de YXBO, chacun des commutateurs Crossbar
XXBOO, XXBO1, XXB02 et XXB03 vérifie la valeur "1111" dans le champ 530 de routage XXB du paquet 500 pour copier le paquet 500 et transférer les paquets 500 copiés, via les lignes de signaux de sortie 9o0, 9o1, 902 et 903 de tous les accès de sortie 0, 1, 2 et 3, vers les noeuds n" O à n" 3, vers les noeuds n" 4 à nO 7, vers les noeuds n" 8 à nO 11, et vers les noeuds n" 12 à nO 15, respectivement connectés à chaque ligne de signaux de sortie.
La description des procédés de communication dans un état normal a été faite ci-dessus.
Ensuite, des procédés de communication à mettre en oeuvre lorsqu'une défaillance survient dans le réseau d'interconnexion multi-étages vont être décrits en utilisant des exemples particuliers.
(C) Communication point-à-point entre noeuds optionnels dans le réseau d'interconnexion multi-étages en présence d'une défaillance.
(4) Transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 vers le noeud n" 7.
Dans le présent cas, on suppose dans la description qui va suivre qu'une défaillance apparaît, par exemple, dans le commutateur Crossbar EXB10.
D'abord, le noeud d'origine de transfert (noeud n" 3) mémorise un paquet à transférer 500 dans la mémoire locale, comme dans le cas (1) où un paquet est émis dans le réseau d'interconnexion multi-étages dans un état normal. I1 est nécessaire pour le noeud d'origine de transfert (noeud nO 3) de déterminer l'accès de sortie pour l'émission du paquet 500 vers le commutateur Crossbar du premier étage. Cependant, du fait que le commutateur
Crossbar EXB10 du premier étage présente une défaillance et ne peut être utilisé, l'accès de sortie connecté au commutateur Crossbar EXBOO, situé dans un état normal, est sélectionné. Le noeud d'origine de transfert ordonne, via le bus 110, à l'unité de communication 115 d'utiliser l'accès de sortie oO, et lui ordonne de transférer le paquet 500.Ensuite, l'unité de communication 115 transfère le paquet 500 d'une manière similaire à celle du cas (1).
Les commutateurs Crossbar EXBOO, YXBO et XXBO1 exécutent un traitement de transfert du paquet 500 de la même manière que dans le cas (1).
De manière spécifique, si les commutateurs
Crossbar EXBOO et EXBO1 du premier étage du réseau d'in- terconnexion multi-étages sont tous deux normaux, le noeud d'origine de transfert (noeud n" 3) détermine vers quel commutateur Crossbar doit être émis le paquet, conformément à un nombre aléatoire engendré ou analogue. Ce pendant, si une défaillance est présente dans un commutateur Crossbar constituant une destination, un accès de sortie, connecté à un commutateur Crossbar normal, est sélectionné.On suppose que chaque noeud détecte à des instants appropriés une défaillance ou analogue d'un commutateur Crossbar, par exemple, par échange périodique d'un message (indiquant un état d'un commutateur
Crossbar) avec un commutateur Crossbar, par une interception de l'échange du message, par une indication en provenance d'une ligne d'indication de défaillance située entre un noeud et un commutateur Crossbar, ou par une indication provenant d'un dispositif de gestion de réseau qui gère l'ensemble du réseau d'interconnexion multi-étages.
(5) Transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 vers le noeud n" 7.
Dans le présent cas, on suppose dans la description qui va suivre qu'une défaillance est survenue, par exemple, dans le commutateur Crossbar YXBO.
Pour la transmission d'un paquet, l'unité de calcul 100 du noeud nO 3 engendre les champs de routage.
Dans le présent cas, une valeur destinée à indiquer un commutateur Crossbar du deuxième étage est requise afin d'être assignée au bit de poids le plus faible du champ 510 de routage EXB constitué de deux bits. Cependant, une défaillance est survenue dans le commutateur Crossbar YXBO et celui-ci ne peut être utilisé. Par conséquent, l'unité de calcul 100 du noeud n" 3 établit à "1" le bit de poids le plus faible pour indiquer l'accès de sortie connecté au commutateur Crossbar YXB1. L'initialisation des autres champs de paquet est la même que dans le cas (1). Par conséquent, la valeur du champ 510 de routage
EXB devient "01". Le transfert du paquet 500 en provenance du noeud vers le commutateur Crossbar du premier étage est aussi le même que dans le cas (1).Le paquet 500 engendré est transféré à partir de l'accès de sortie oO désigné vers le commutateur Crossbar EXBOO, via la ligne de signaux de sortie loO.
Lors du transfert du paquet 500 à partir du noeud n" 3, le commutateur Crossbar EXBOO se détermine pour émettre le paquet vers le commutateur Crossbar de l'étage intermédiaire du fait que le bit de poids le plus fort de la valeur "01" dans le champ 510 de routage EXB est "0", sélectionne l'accès de sortie 1 de son propre commutateur Crossbar EXBOO du fait que le bit de poids le plus faible de la valeur "01" dans le champ 510 de routage EXB est "1", et transfère le paquet 500, via la ligne de signaux de sortie 9o1 de l'accès de sortie 1, vers le commutateur Crossbar YXB1 qui est connecté à la ligne de signaux de sortie 9o1. Les traitements suivants sont les mêmes que dans le cas (1).
De manière spécifique, si le noeud d'origine de transfert (noeud n" 3) établit un "1" pour désigner l'accès de sortie connecté au commutateur Crossbar YXB1 normal, en tant que valeur pour désigner le commutateur
Crossbar de l'étage intermédiaire (le bit de poids le plus faible dans le champ 510 de routage EXB), le réseau d'interconnexion multi-étages n'utilise pas le commutateur Crossbar défaillant, c'est-à-dire une voie défaillante, et le paquet peut être transféré par tous les moyens vers le noeud de destination de transfert. On suppose que chaque noeud détecte à des instants appropriés une défaillance ou analogue d'un commutateur Crossbar, par les procédés décrits précédemment.
(6) Transfert d'un paquet depuis le noeud n" 3 vers le noeud n" 7.
Dans le présent cas, on suppose dans la description qui va suivre qu'une défaillance survient, par exemple, à la fois dans les commutateurs Crossbar EXB10 et YXBO.
Pour la transmission d'un paquet, l'unité de calcul 100 du noeud nO 3 engendre les champs de routage.
Dans le présent cas, l'unité de calcul 100 du noeud nO 3 établit une valeur "1" pour désigner un accès de sortie connecté au commutateur Crossbar YXB1 normal, en tant que valeur pour désigner un commutateur Crossbar de l'étage intermédiaire (le bit de poids le plus faible dans le champ 510 de routage EXB), du fait qu'une défaillance est survenue dans le commutateur Crossbar YXBO et que celui-ci ne peut être utilisé. L'initialisation des autres champs de paquet est la même que dans le cas (1).
Ensuite, du fait que le commutateur Crossbar EXB10 ne peut être utilisé, l'unité de calcul 100 du noeud n" 3 sélectionne l'accès de sortie oO, ordonne, via le bus 110, à l'unité de communication 115 d'utiliser l'accès de sortie oO, et lui ordonne de transférer le paquet 500. A la réception de l'instruction de transfert du paquet 500 en provenance de l'unité de calcul 100, l'unité de communication 115 lit, via le bus 110, le paquet à transférer 500 à partir de la mémoire locale 105, et transfère le paquet 500 lu à partir de l'accès de sortie oO désigné vers le EXBOO, via la ligne de signaux de sortie loO. Les opérations qui suivent des commutateurs
Crossbar du réseau d'interconnexion multi-étages sont les mêmes que dans le cas (5) où le commutateur Crossbar YXBO et défaillant.
Comme dans les cas (4), (5) et (6), si une défaillance survient dans un commutateur Crossbar du réseau d'interconnexion multi-étages, le noeud d'origine de transfert initialise chaque champ de routage de manière à éviter un site défaillant et à permettre une communication entre les noeuds. Dans les cas (4), (5) et (6), une communication point-à-point a été décrite. Par ailleurs, dans la communication en mode diffusion, chaque champ de routage est initialisé de manière à éviter un commutateur
Crossbar défaillant et à permettre une communication similaire à une communication point-à-point.
Dans le présent mode de réalisation, dans une communication point-à-point entre noeuds optionnels, chaque noeud possède deux accès de sortie, et, par conséquent, deux voies de communication. Le commutateur
Crossbar EXB du premier étage possède 2 (2 1) (= 2) voies de communication. Par conséquent, le nombre total de voies de communication est de 2 x 2 = 4. Une voie de communication pour une communication point-à-point entre noeuds optionnels peut être par conséquent sélectionnée à partir de quatre voies. En d'autres termes, même si une première voie de communication présente une défaillance, une autre voie de communication peut être utilisée et une communication entre noeuds peut être établie sans défaillance.
Dans une communication point-à-point entre les noeuds dont les accès de sortie (ou les accès d'entrée) sont connectés au même commutateur Crossbar, il existe 2 (2-1) (= 2) voies de communication connectant directement le commutateur Crossbar EXB du premier étage auquel l'accès de sortie du noeud est connecté et le commutateur
Crossbar XXB de l'étage final auquel l'accès d'entrée du noeud est connecté. Par conséquent, les voies de communication sont les quatre voies de communication décrites ci-dessus plus ces deux voies de communication, ce qui fait un total de six voies de communication.Pour une communication point-à-point entre les noeuds dont les accès de sortie (ou les accès d'entrée) sont connectés au même commutateur Crossbar, une voie de communication peut être sélectionnée à partir de ces six voies de communication.
La structure du réseau d'interconnexion multi-étages de la présente invention peut être généralisée de la manière suivante.
En représentant le nombre de noeuds ayant des accès d'entrée/sortie par N et le nombre d'accès d'entrée/sortie d'un commutateur Crossbar par M, le nombre minimal de commutateurs Crossbar requis à chaque étage du réseau d'interconnexion multi-étages est un entier immédiatement supérieur ou égal au nombre de noeuds divisé par le nombre d'accès d'entrée/sortie d'un commutateur
Crossbar, c'est-à-dire, < N/M > .
Si le nombre de noeuds est N = 2 (n : entier positif) et si le nombre d'accès d'entrée/sortie d'un commutateur Crossbar est M = 2m (m : entier positif), le nombre de commutateurs Crossbar requis à chaque étage est
N/M = (2n)/(2m) = (2ne=)
Comme décrit précédemment, le nombre minimal d'étages requis dans le réseau d'interconnexion multi-étages est < n/m > .
De plus, dans la présente invention, pour améliorer la fiabilité des voies de communication à partir d'un noeud d'origine de transfert vers un noeud de destination de transfert, chaque noeud est muni de deux accès d'entrée et de deux accès de sortie, et le nombre d'étages de commutateurs Crossbar est augmenté de un, c'est-à-dire < n/m > + 1. En outre, les nombres de commutateurs Crossbar au niveau du premier étage et au niveau de l'étage final [( < n/m > + 1)ième étage], avant un noeud, sont doublés, soit 2 x < N/M > .
Certains des deux accès de sortie des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès d'entrée des < N/M > commutateurs
Crossbar du premier étage qui constituent une première moitié des 2 x < N/M > commutateurs Crossbar du premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages. Les autres des deux accès de sortie des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès d'entrée des < N/M > commutateurs Crossbar du premier étage qui constituent la moitié restante des 2 x < N/M > commutateurs
Crossbar du premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages.
Les premiers accès des deux accès d'entrée des noeuds respectifs sont connectés dans une correspondance une-à-une aux accès de sortie des < N/M > commutateurs
Crossbar de l'étage final qui constituent une première moitié des 2 x < N/M > commutateurs Crossbar de l'étage final du réseau d'interconnexion multi-étages. Les autres des deux accès d'entrée des noeuds respectifs sont connectés dans une correspondance une-à-une aux accès de sortie des < N/M > commutateurs Crossbar de l'étage final qui constituent la moitié restante des 2 x < N/M > commutateurs Crossbar de l'étage final du réseau d'interconnexion multi-étages.
En outre, (m-l) accès de sortie, qui consti tuent une première moitié des accès de sortie des commutateurs Crossbar du premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages, sont connectés dans une correspondance une-à-une aux accès d'entrée de commutateurs
Crossbar différents du deuxième étage. Les accès de sortie des commutateurs Crossbar du < n/m > ième étage du réseau d'interconnexion multi-étages sont connectés dans une correspondance une-à-une aux accès d'entrée de commutateurs Crossbar différents de l'étage final.Depuis les accès de sortie des commutateurs Crossbar du deuxième étage du réseau d'interconnexion multi-étages jusqu'aux accès d'entrée des commutateurs Crossbar du < n/m > ième étage, les accès de sortie respectifs des commutateurs
Crossbar à chaque étage sont connectés selon une correspondance une-à-une aux premiers accès d'entrée des accès d'entrée des différents commutateurs Crossbar de l'étage suivant.
Par ailleurs, 2 1) accès de sortie, qui cons- tituent la moitié restante des accès de sortie des commu tateurs Crossbar situés au niveau du premier étage, connectés aux accès de sortie des noeuds respectifs, sont directement connectés selon une correspondance une-à-une aux 2 1) accès d'entrée qui constituent la moitié res- tante des commutateurs Crossbar situés au niveau de l'étage final, connectés aux accès d'entrée des noeuds respectifs.
La structure du réseau d'interconnexion multi-étages peut être confinée depuis le deuxième étage jusqu'au < n/m > ième étage, comme ci-après.
Depuis le deuxième étage jusqu'au < n/m > ième étage, les commutateurs Crossbar sont divisés en deux groupes (groupes E et F), ayant chacun 2("-m-1) commutateurs Crossbar, et les groupes divisés ne présentent aucune interconnexion. En ce qui concerne les commutateurs
Crossbar situés au niveau du premier étage connectés aux deux accès de sortie (accès de sortie A et accès de sortie B) de chaque noeud, 2(1) accès de sortie des commutateurs Crossbar connectés aux accès de sortie A des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès d'entrée des différents commutateurs
Crossbar situés au niveau du deuxième étage du groupe E.
De manière similaire, 2(m-1) accès de sortie des commutateurs Crossbar connectés aux accès de sortie B des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès d'entrée des différents commutateurs
Crossbar situés au niveau du deuxième étage du groupe F.
En ce qui concerne les commutateurs Crossbar situés au niveau de l'étage final connecté aux deux accès d'entrée (accès d'entrée C et accès d'entrée D) de chaque noeud, 2(m-1) accès d'entrée des différents commutateurs Crossbar connectés aux accès d'entrée C des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès de sortie des 2(n-1) commutateurs Crossbar situés au niveau du < n/m > ième étage du groupe E. De manière similaire, 2 (mi) accès d'entrée des différents commutateurs Crossbar connectés aux accès d'entrée D des noeuds respectifs sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès de sortie des 2("-m-1) commutateurs Crossbar situés au niveau du < n/m > ième étage du groupe F.En outre, dans l'interconnexion du réseau d'interconnexion multi-étages depuis les accès de sortie des commutateurs Crossbar situés au niveau du deuxième étage jusqu'aux accès d'entrée des commutateurs Crossbar situés au niveau du < n/m > ième étage, les accès de sortie des 2 ("-m-l) commutateurs
Crossbar situés à chaque étage du groupe E sont connectés selon une correspondance une-à-une aux accès d'entrée des 2(n-1) commutateurs Crossbar différents situés au niveau de l'étage suivant du groupe E. Une interconnexion similaire est aussi effectuée pour les commutateurs Crossbar du groupe F.
Dans une communication point-à-point entre noeuds optionnels du réseau d'interconnexion multi-étages construit comme mentionné ci-dessus, deux voies de communication peuvent être sélectionnées au niveau de chaque noeud ayant deux accès de sortie, et 2 1) voies de com- munication, qui sont la moitié du nombre d'accès de sortie 2m peuvent être sélectionnées au niveau de chaque commutateur Crossbar situé au niveau du premier étage.
Par conséquent, 2 x 2(1) = 2m voies de communication peuvent être sélectionnées au total. Avec l'ordinateur parallèle utilisant ce réseau d'interconnexion multi-étages, même si une défaillance survient dans le réseau d'interconnexion multi-étages, non seulement entre le premier étage et l'étage final mais aussi entre les accès de sortie des noeuds et le premier étage et entre l'étage final et les accès d'entrée de noeuds, ces sites défaillants peuvent être évités et une communication peut être établie.
En conséquence, avec l'ordinateur parallèle utilisant ce réseau d'interconnexion multi-étages, plusieurs voies de communication entre noeuds de processeur peuvent être assurées et la fiabilité est améliorée. Par conséquent, cet ordinateur parallèle est adapté à une utilisation commerciale qui nécessite une fiabilité élevée, par exemple, à une utilisation dans la finance.
Dans la structure du réseau d'interconnexion multi-étages, le nombre d'étages est égal à < n/m > + 1.
Même dans un réseau d'interconnexion multi-étages ayant < n/m > étages, le premier étage et le < n/m > ième étage peuvent être doublés de la manière mentionnée ci-dessus, une première moitié des accès de sortie des commutateurs
Crossbar situés au premier étage peut être directement connectée aux accès d'entrée des commutateurs Crossbar situés au < n/m > ième étage, et les accès de sortie et les accès d'entrée restants peuvent être connectés de la manière mentionnée ci-dessus. Avec cet agencement, les chemins de communication peuvent être partiellement multipliés et la fiabilité peut être améliorée.
La relation entre un paquet de communication, un numéro de noeud, et la sélection d'un accès de sortie d'un commutateur Crossbar, peuvent être généralisées comme mentionné ci-après.
Pour une communication point-à-point entre noeuds optionnels, 2 noeuds sont affectés de numéros de noeuds allant de "O" à 'w2(n t . Un paquet à transférer comporte des champs de sélection d'accès de sortie (champs de routage, correspondant aux champs 510, 520 et 530 sur la figure 4) au niveau de la tête du champ de données (correspondant au champ de données 550 sur la figure 4). Le champ de sélection d'accès de sortie mémorise des informations (données de routage) pour sélectionner un accès de sortie d'un commutateur Crossbar de chaque étage, les données de routage correspondant en nombre à < n/m > + 1, égal au nombre d'étages du réseau d'interconnexion multi-étages.Un premier champ de sélection d'accès de sortie est un champ à m bits, mémorisant un numéro d'accès de sortie que sélectionne un commutateur Crossbar situé au premier étage. Un i-ième (i : entier positif, 1 < i < < n/m > + 1) champ de sélection d'accès de sortie mémorise une valeur décodée de m bits au niveau du [ < n/m > + 2 - l]ième bit, décompté à partir du bit de poids le plus faible, parmi plusieurs blocs de m bits constitués par une valeur binaire (n bits) du numéro de noeud d'un noeud de destination de transfert. Le noeud d'origine de transfert envoie un paquet depuis son accès de sortie vers le réseau d'interconnexion multi-étages, le paquet ayant des valeurs prédéterminées affectées au champ de sélection d'accès de sortie.Le commutateur
Crossbar situé au niveau du premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages fait référence au premier champ de sélection d'accès de sortie du paquet reçu, sélectionne l'accès de sortie du paquet reçu conformément à la valeur mémorisée dans le premier champ de sélection d'accès de sortie, et envoie en sortie le paquet vers le commutateur Crossbar suivant, connecté à l'accès de sortie.
Le commutateur Crossbar situé au niveau du i-ième étage fait référence au i-ième champ de sélection d'accès de sortie du paquet reçu, sélectionne l'accès de sortie du paquet reçu conformément à la valeur mémorisée dans le i-ième champ de sélection d'accès de sortie, et envoie en sortie le paquet vers le commutateur Crossbar ou noeud suivant connecté à l'accès de sortie. De cette manière, le paquet de données peut être transféré à partir du noeud d'origine de transfert vers le noeud de destination de transfert, tout en déterminant une voie de communication.
De manière plus spécifique, pour une communication entre les noeuds connectés au même commutateur
Crossbar, le bit le plus significatif des m bits du premier champ de sélection d'accès de sortie est établi à "1" indiquant le même commutateur Crossbar. Pour une communication entre les noeuds connectés à des commutateurs
Crossbar différents, le bit le plus significatif des m bits est établi à "0" indiquant des commutateurs Crossbar différents. Le commutateur Crossbar situé au premier étage du réseau d'interconnexion multi-étages fait référence au premier champ de sélection d'accès de sortie du paquet reçu.Si le bit le plus significatif des m bits est "1", le commutateur Crossbar sélectionne l'accès de sortie directement connecté au commutateur Crossbar situé au ( < n/m > + 1)ième étage, tandis que si le bit le plus significatif des m bits est "0", le commutateur Crossbar sélectionne l'accès de sortie connecté au commutateur
Crossbar situé à l'étage suivant. Avec ce réseau d'interconnexion multi-étages, le commutateur Crossbar situé au niveau du premier étage émet directement le paquet vers le commutateur Crossbar situé au ( < n/m > + 1)ième étage si le noeud de destination de transfert est connecté au commutateur Crossbar situé au ( < n/m > + 1)ième étage directement connecté à son propre commutateur Crossbar. Par conséquent, dans le transfert d'un paquet de données à partir du noeud d'origine de transfert vers le noeud de destination de transfert, un retard dû à la commutation des paquets au niveau de l'étage intermédiaire peut être supprimé.
La généralisation de la structure du réseau d'interconnexion multi-étages et du procédé de routage a été faite ci-dessus.
La présente invention peut être décrite à partir d'un point de vue différent, comme ci-après.
Un réseau qui peut être appliqué à la présente invention est constitué de plusieurs commutateurs interconnectant N noeuds (N : entier positif), comporte une voie de sortie allant du noeud d'origine de transfert au commutateur du premier étage qui est connecté au noeud d'origine de transfert, et comporte une voie d'entrée allant du commutateur de l'étage final qui est connecté au noeud de destination de transfert jusqu'au noeud de destination de transfert. En outre, le réseau comporte une voie de relais allant du commutateur du premier étage connecté au noeud d'origine de transfert jusqu'au commutateur de l'étage final connecté au noeud de destination de transfert.
L'application de la présente invention à ce réseau va être décrite ci-dessous.
Au moins un étage est ajouté au réseau dont la structure multi-étages ne comporte qu'une seule voie de relais allant du commutateur du premier étage connecté au noeud d'origine de transfert jusqu'au commutateur de l'étage final connecté au noeud de destination de transfert. Cet étage ajouté garantit plusieurs voies de relais depuis le commutateur du premier étage jusqu'au commutateur de l'étage final.
Ensuite, l'accès de sortie du noeud d'origine de transfert et l'accès d'entrée du noeud de destination de transfert sont doublés. Le commutateur du premier étage et le commutateur de l'étage final sont aussi doublés. Les accès de sortie doublés du noeud d'origine de transfert sont connectés selon une correspondance une-à-une aux commutateurs du premier étage qui sont doublés, et les accès d'entrée doublés du noeud de destination de transfert sont connectés selon une correspondance une-à-une aux commutateurs de l'étage final, qui sont doublés. De cette manière, la voie s'étendant depuis le noeud d'origine de transfert jusqu'au commutateur du premier étage et la voie s'étendant du commutateur de l'étage final au noeud de destination de transfert sont toutes deux doublées.En outre, plusieurs voies de relais sont divisées et chaque groupe de voies divisées est alloué aux commutateurs du premier étage qui sont doublés et aux commutateur de l'étage final qui sont doublés.
Dans ce réseau, la voie de sortie allant de l'accès de sortie du noeud d'origine de transfert au commutateur du premier étage est doublée, et le commutateur de l'étage final et la voie d'entrée allant du commutateur de l'étage final à l'accès d'entrée du noeud de destination de transfert sont doublés. La fiabilité peut ainsi être améliorée.
Par comparaison à un réseau d'interconnexion multi-étages dans lequel deux réseaux sont simplement agencés à des fins de dédoublement, chacun ne comportant qu'une voie de relais allant du commutateur du premier étage connecté au noeud d'origine de transfert jusqu'au commutateur de l'étage final connecté au noeud de destination de transfert, bien que le réseau de la présente invention utilise un étage additionnel, les commutateurs intermédiaires, à l'exception de ceux du premier étage et de l'étage final, ne doivent pas nécessairement être doublés. Du fait que le nombre de commutateurs situés au niveau des étages intermédiaires n'est pas augmenté, la voie s'étendant depuis le noeud d'origine de transfert jusqu'au noeud de destination de transfert peut être doublée de manière efficace.
La structure du réseau d'interconnexion multiétages de la présente invention a été décrite ci-dessus.
On va maintenant effectuer une comparaison enter la structure du réseau d'interconnexion multi-étages de la présente invention et celle d'un réseau d'interconnexion multi-étages habituel.
D'abord, les nombres d'éléments de commutation sont comparés entre le système d'interconnexion mutuelle du réseau d'interconnexion multi-étages de la présente invention et un système d'interconnexion mutuelle dou blée, typique, habituel (le nombre d'éléments de commutation est défini comme étant ~ si un commutateur comporte
E entrées et E sorties. Par exemple, le nombre d'éléments de commutation représenté sur la figure 3 est 4). Les systèmes d'interconnexion mutuelle à comparer incluent une interconnexion en treillis, une interconnexion à commutateur Crossbar parfait (en plus d'une interconnexion en treillis, une voie d'interconnexion directe est assurée entre les noeuds à relayer), une interconnexion en anneau, et une interconnexion mutuelle décrite dans le document JP-A-63-124 162 mentionné précédemment comme technique habituelle.Les nombres d'éléments de commutation sur toutes les voies de communication ont été comparés entre le réseau d'interconnexion multi-étages de la présente invention et les systèmes doublés en utilisant simplement deux réseaux de comparaison décrits ci-dessus.
Pour des raisons de simplicité, on suppose que B noeuds, disposés en réseau de B x B noeuds, sont interconnectés par chaque réseau d'interconnexion.
Les nombres d'éléments de commutation sont les suivants.
Interconnexion entre treillis : 2 x (5B2 - 4B)
Interconnexion à commutateur
Crossbar parfait : 2 x B4
Interconnexion en anneau : 2 x 5B
Interconnexion mutuelle selon le document JP-A-63-124 162 : 2 x 5B2 la présente invention : 5B2
Par exemple, si B est égal à 64, les nombres d'éléments de commutation sont les suivants.
Interconnexion entre treillis : 40448
Interconnexion à commutateur
Crossbar parfait : 33554432
Interconnexion en anneau : 40960
Interconnexion mutuelle selon le document JP-A-63-124 162 : 40960 la présente invention : 20480
Dans un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à un ordinateur parallèle, la fiabilité de communication entre le réseau et les noeuds est améliorée et, par conséquent, la fiabilité des communications entre les noeuds est améliorée en doublant les accès de sortie et d'entrée de chaque noeud, en connectant deux accès de sortie à des composants différents du réseau, et en connectant deux accès d'entrée à des composants différents du réseau. Le système d'interconnexion de la présente invention permet d'obtenir la fiabilité mentionnée cidessus en utilisant moins de matériel par comparaison aux autres systèmes d'interconnexion.Pour améliorer la fiabilité des réseaux de communication, les autres systèmes d'interconnexion ne peuvent utiliser qu'une simple duplication du fait de la structure des réseaux, et, par conséquent, des nombres d'éléments de commutation aussi importants que ceux décrits ci-dessus deviennent nécessaires.
Ensuite, le réseau d'interconnexion multiétages de la présente invention est comparé à un réseau formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages ayant le nombre minimum nécessaire d'étages requis pour une interconnexion entre des noeuds. Les nombres des éléments de commutation des réseaux comportant 2 noeuds et 2m accès d'entrée/sortie (nombre d'éléments de commutation) d'un commutateur Crossbar sont les suivants.
(A) Le nombre minimum nécessaire d'éléments de commutation d'un réseau d'interconnexion multi-étages formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages ayant le nombre minimum nécessaire d'étages est (nombre d'étages) x nombre de commutateurs
Crossbar/étage) x (nombre de commutateurs/commutateur
Crossbar) = (n/m) x 2(n-m) x 2m
Par conséquent, le nombre minimum nécessaire de commutateurs dans le réseau d'interconnexion multi-étages formé de deux réseaux est donné par
2 x (n/m) x 2(n-m) x 2m ... (8)
Du fait que le réseau est formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales, le nombre de voies pour une communication point-à-point est
"2" .. (9)
(B) Le nombre de commutateurs du réseau d'interconnexion multi-étages de la présente invention est [ nombre de commutateurs Crossbar aux étages intermédiai
res) + (nombre de commutateurs Crossbar au premier
étage et à l'étage final)]
x (nombre de commutateurs/commutateur Crossbar) = ( ((nombre d'étages aux étages intermédiaires x (nombre
de commutateurs Crossbar/étage) + [(nombre d'étages au
premier étage + nombre d'étages à l'étage fi
nal)] x (nombre de commutateurs Crossbar/étage))
x nombre de commutateurs/commutateur Crossbar) = [(n/m - 1) x 2(n m) + 2 x 2(n-m+l)] 2 ... (10)
Le nombre de voies pour une communication point-à-point est "2m" ... (11)
La condition pour qu'une valeur de la formule (8) divisée par la formule (10) soit supérieure à 1 est que n > 3m (si n = 3m, les nombres de commutateurs sont les mêmes). Du fait que la valeur de la formule (11) divisée par la formule (9) est 2(m-1) et que m est supérieur ou égal à 1, la valeur 2 (m-l) est toujours supérieure ou égale à 1, de sorte que le nombre de voies de la présente invention est toujours supérieur. Si la condition n > m est satisfaite, la présente invention peut garantir plusieurs voies en utilisant un nombre plus petit de commu tateurs que le réseau formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales, et peut garantir un réseau d'interconnexion multi-étages économique.
Dans un ordinateur parallèle, le nombre d'éléments de commutation d'un commutateur Crossbar augmente moins que le nombre de noeuds. Par conséquent, la condition n > 3m peut être satisfaite par des ordinateurs parallèles du futur. Si le nombre d'éléments de commutation d'un commutateur Crossbar d'un ordinateur parallèle général est pris en considération, m est supérieur ou égal à 2 et le nombre de voies est supérieur à 2, de sorte que la fiabilité est davantage améliorée que dans un réseau formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales.
Par exemple, si m = 3 et n = 3m = 9 (c'est-àdire, si le nombre de noeuds est égal à 512), bien que les nombres de commutateurs soient les mêmes à la fois pour le réseau de la présente invention et un réseau formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales, le nombre de voies est de deux pour le réseau formé par deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales et le nombre de voies de la présente invention est de 2m = 8. La fiabilité peut être par conséquent améliorée de manière considérable. D'un point de vue différent, on va considérer un ordinateur parallèle dans lequel chacun des commutateurs parmi plusieurs commutateurs Crossbar comporte 2m éléments de commutation et le réseau constitué par les commutateurs Crossbar comporte 2 noeuds interconnectés par les commutateurs.Dans le présent cas, le réseau de la présente invention a un nombre de voies entre les noeuds qui est multiplié par 2 1) si on utilise un nom- bre de commutateurs identique à celui d'un réseau formé de deux réseaux d'interconnexion multi-étages de caractéristiques minimales.
Selon la présente invention, dans un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à un ordinateur parallèle, l'accès de sortie d'un noeud d'origine de transfert, la voie s'étendant depuis l'accès de sortie du commutateur Crossbar du premier étage, et le commutateur
Crossbar du premier étage, sont doublés, et le commutateur Crossbar de l'étage final, la voie s'étendant depuis le commutateur Crossbar de l'étage final jusqu'au noeud de destination de transfert, et l'accès d'entrée du noeud de destination de transfert, sont aussi doublés. En outre, plusieurs voies sont agencées depuis le commutateur
Crossbar du premier étage jusqu'au commutateur Crossbar de l'étage final. En conséquence, plusieurs voies de communication peuvent être fournies depuis le noeud d'origine de transfert jusqu'au noeud de destination de transfert. Un réseau d'interconnexion multi-étages très fiable peut être par conséquent obtenu, lequel peut continuer une communication en utilisant une autre voie de communication, même 51 une voie de communication s'avère défaillante. Les plusieurs voies existant entre le commutateur du premier étage et le commutateur de l'étage final ne doivent pas nécessairement être formées de deux réseaux ayant la même structure. Par conséquent, les étages intermédiaires situés entre le premier étage et l'étage final peuvent être configurés de manière relativement libre.
Le terme "commutateur Crossbar" utilisé dans la présente description et les revendications désigne, comme cela est usuel dans la technique, un commutateur comportant une pluralité d'accès d'entrée interconnectés sélectivement à une pluralité d'accès de sortie.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter N noeuds (1) (N : entier positif), ayant chacun deux accès d'entrée (iO, il) et deux accès de sortie (oO, ol), caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte plusieurs étages (2, 3, 4) ayant chacun plusieurs commutateurs,
chaque commutateur comporte M (M : entier positif) accès d'entrée et M accès de sortie,
lesdits plusieurs étages comportent un premier étage (2), dont chaque commutateur possède un accès d'entrée connecté à l'accès de sortie de chaque noeud, et un étage final (4) dont chaque commutateur comporte un accès de sortie connecté à l'accès d'entrée de chaque noeud,
ledit premier étage et ledit étage final ont chacun 2 x < N/M > commutateurs (où < N/M > est l'entier immédiatement supérieur ou égal à N/M), et
les deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit premier étage, et les deux accès d'entrée sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit étage final.
2. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 1, caractérisé en ce que
lesdits plusieurs étages comportent au moins un étage intermédiaire (3) destiné à interconnecter ledit premier étage et ledit étage final,
ledit étage intermédiaire comporte < N/M > commutateurs, et
les accès d'entrée de chaque commutateur dudit étage intermédiaire sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit premier étage, et les accès de sortie de chaque commutateur dudit étage in termédiaire sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit étage final.
3. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 2, caractérisé en ce que
au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé audit premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel situé audit étage final.
4. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 1, caractérisé en ce que
les commutateurs situés audit premier étage sont divisés en un groupe A et en un groupe B, ayant chacun < N/M > commutateurs,
les commutateurs situés audit étage final sont divisés en groupes C et D, ayant chacun < N/M > commutateurs,
l'un des deux accès de sortie de chaque noeud est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe A situé audit premier étage, et l'autre est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe B, et
l'un des deux accès d'entrée de chaque noeud est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appartenant audit groupe C situé audit étage final, et l'autre est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appartenant audit groupe D.
5. Réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter plusieurs noeuds (1), ayant chacun deux accès d'entrée (iO, il) et deux accès de sortie (oO, ol), caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte plusieurs étages interconnectés (2, 3, 4), ayant chacun plusieurs commutateurs,
lesdits plusieurs étages comportent un premier étage (2), dont chaque commutateur a un accès d'entrée connecté à l'accès de sortie de chaque noeud, un étage final (4) dont chaque commutateur a un accès de sortie connecté à l'accès d'entrée de chaque noeud, et au moins un étage intermédiaire (3) destiné à interconnecter ledit premier étage et ledit étage final,
ledit premier étage et ledit étage final ont des commutateurs deux fois plus nombreux que les commutateurs situés audit étage intermédiaire,
les deux accès de sortie de chaque noeud sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit premier étage, et les deux accès d'entrée sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit étage final, et
les accès d'entrée de chaque commutateur dudit étage intermédiaire sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit premier étage, et les accès de sortie de chaque commutateur dudit étage intermédiaire sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit étage final.
6. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 5, caractérisé en ce que
au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé audit premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel situé audit étage final.
7. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 5, caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte 2n noeuds (n : entier positif),
chaque commutateur a 2m (m : entier positif) accès d'entrée et 2m accès de sortie,
lesdits plusieurs étages comportent au moins ( < n/m > + 1) étages,
ledit premier étage et ledit étage final ont chacun 2(n-mi-1) commutateurs,
chaque étage desdits étages intermédiaires, depuis le deuxième étage jusqu'au ( < n/m > )ième étage, a 2 (n-m) commutateurs,
les accès d'entrée de chaque commutateur situé audit deuxième étage sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit premier étage,
les accès de sortie de chaque commutateur situé au niveau dudit ( < n/m > )ième commutateur sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit étage final, et
à partir dudit deuxième étage jusqu'audit ( < n/m > )ième étage, les accès de sortie de chaque commutateur situé à chaque étage sont connectés aux accès d'entrée des commutateurs situés à l'étage suivant.
8. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 7, caractérisé en ce que
au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé audit premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel situé audit étage final.
9. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 8, caractérisé en ce que
les commutateurs situés audit premier étage sont divisés en groupes A et B, ayant chacun 2(n-m) commutateurs,
les commutateurs situés audit étage final sont divisés en groupes C et D ayant chacun 2(n-m) commutateurs,
l'un des deux accès de sortie de chaque noeud est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe A situé audit premier étage, et l'autre est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe B, et
l'un des deux accès d'entrée de chaque noeud est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appar tenant audit groupe C situé audit étage final, et l'autre est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appartenant audit groupe D.
10. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 9, caractérisé en ce que
les commutateurs situés à chaque étage, depuis le deuxième étage jusqu'au ( < n/m > )ième étage, sont divi sés en groupes E et F, ayant chacun 2(n 2 1) commutateurs,
les accès d'entrée de chaque commutateur appartenant audit groupe E situé audit deuxième étage sont connectés aux accès de sortie de commutateurs appartenant audit groupe A situé audit premier étage, et les accès d'entrée de chaque commutateur appartenant audit groupe F situé audit deuxième étage sont connectés aux accès de sortie de commutateurs appartenant audit groupe B situé audit premier étage,
les accès de sortie de chaque commutateur appartenant audit groupe E situé audit ( < n/m > )ième étage sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs appartenant audit groupe C situé audit étage final, et les accès de sortie de chaque commutateur appartenant audit groupe F situé audit ( < n/m > )ième étage sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs appartenant audit groupe D situé audit étage final,
depuis ledit deuxième étage jusqu'audit ( < n/m > )ième étage, les accès de sortie de chaque commutateur appartenant à chaque groupe situé à chaque étage sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs appartenant au même groupe de l'étage suivant.
11. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 6, caractérisé en ce que
chaque noeud transfère un paquet (500), via ledit réseau d'interconnexion multi-étages, vers un autre noeud, chaque paquet est délivré à chaque étage et comporte plusieurs champs de routage (510, 520, 530) pour
un commutateur situé audit premier étage, ayant reçu un paquet en provenance de chaque noeud, fait référence aux informations contenues dans le champ de routage correspondant audit premier étage et mémorisées dans le paquet pour sélectionner un accès de sortie, et transfère le paquet vers un commutateur situé à l'étage suivant connecté à l'accès de sortie, et un commutateur situé à chaque étage ayant reçu un paquet en provenance de l'étage précédent fait référence aux informations contenues dans le champ de routage correspondant audit étage et mémorisées dans le paquet pour sélectionner un accès de sortie, et transfère le paquet vers un commutateur ou un noeud situé à l'étage suivant connecté à l'accès de sortie.
mémoriser des informations représentatives d'un accès de sortie à partir duquel un paquet reçu à chaque commutateur situé à chaque étage est délivré en sortie, et un champ de données (550) pour mémoriser des données de transfert, et
12. Réseau d'interconnexion multi-étages selon la revendication 11, caractérisé en ce que
un commutateur situé audit premier étage, ayant reçu un paquet, sélectionne un accès de sortie connecté audit étage final, si les informations contenues dans le champ de routage correspondant audit premier étage et mémorisées dans le paquet, indiquent des informations spécifiques, et transfère le paquet vers un commutateur situé audit étage final.
13. Ordinateur parallèle comportant un réseau d'interconnexion multi-étages destiné à interconnecter plusieurs noeuds de processeur (1), , ayant chacun deux accès d'entrée (iO, il) et deux accès de sortie (oO, ol), caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte plusieurs étages interconnectés (2, 3, 4), ayant chacun plusieurs commutateurs,
lesdits plusieurs étages comportent un premier étage (2), dont chaque commutateur a un accès d'entrée connecté à l'accès de sortie de chaque noeud, un étage final (4) dont chaque commutateur a un accès de sortie connecté à l'accès d'entrée de chaque noeud, et au moins un étage intermédiaire (3) destiné à interconnecter ledit premier étage et ledit étage final,
ledit premier étage et ledit étage final ont des commutateurs deux fois plus nombreux que les commutateurs situés audit étage intermédiaire,
les deux accès de sortie de chaque noeud de processeur sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit premier étage, et les deux accès d'entrée sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit étage final, et
les accès d'entrée de chaque commutateur dudit étage intermédiaire sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit premier étage, et les accès de sortie de chaque commutateur dudit étage intermédiaire sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit étage final.
14. Ordinateur parallèle selon la revendication 13, caractérisé en ce que
au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé audit premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel situé audit étage final.
15. Ordinateur parallèle selon la revendication 13, caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte N noeuds de processeur (N : entier positif),
chaque commutateur a M (M : entier positif) accès d'entrée et M accès de sortie,
ledit premier étage et ledit étage final ont chacun 2 x < N/M > commutateurs (où < N/M > est un entier positif immédiatement supérieur ou égal à N/M), et
ledit étage intermédiaire comporte < N/M > commutateurs.
16. Ordinateur parallèle selon la revendication 13, caractérisé en ce que
ledit réseau d'interconnexion multi-étages interconnecte 2m noeuds (m : entier positif),
chaque commutateur a 2m accès d'entrée et 2 accès de sortie (m : entier positif),
lesdits plusieurs étages comportent au moins ( < n/m > + 1) étages,
ledit premier étage et ledit étage final ont chacun 2(n-m+l) commutateurs,
chaque étage desdits étages intermédiaires, depuis le deuxième étage jusqu'au ( < n/m > )ième étage, a 2(n-m) commutateurs,
les accès d'entrée de chaque commutateur situé audit deuxième étage sont connectés aux accès de sortie de commutateurs différents situés audit premier étage,
les accès de sortie de chaque commutateur situé audit ( < n/m > )ième étage sont connectés aux accès d'entrée de commutateurs différents situés audit étage final, et
à partir dudit deuxième étage jusqu'audit ( < n/m > )ième étage, les accès de sortie de chaque commutateur situé à chaque étage sont connectés aux accès d'entrée des commutateurs situés à l'étage suivant.
17. Ordinateur parallèle selon la revendication 16, caractérisé en ce que
au moins un accès de sortie de chaque commutateur situé audit premier étage est directement connecté à au moins un accès d'entrée d'un commutateur optionnel situé audit étage final.
18. Ordinateur parallèle selon la revendication 17, caractérisé en ce que
les commutateurs situés audit premier étage sont divisés en groupes A et B, ayant chacun 2(n-m) commutateurs,
les commutateurs situés audit étage final sont divisés en groupes C et D ayant chacun 2 (n m) commutateurs,
l'un des deux accès de sortie de chaque noeud de processeur est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe A situé audit premier étage, et l'autre est connecté à l'accès d'entrée d'un commutateur appartenant audit groupe B, et
l'un des deux accès d'entrée de chaque noeud est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appartenant audit groupe C situé audit étage final, et l'autre est connecté à l'accès de sortie d'un commutateur appartenant audit groupe D.
19. Ordinateur parallèle selon la revendication 14, caractérisé en ce que
chaque noeud de processeur transfère un paquet (500), via ledit réseau d'interconnexion multi-étages, vers un autre noeud, chaque paquet est délivré à chaque étage et comporte plusieurs champs de routage (510, 520, 530) pour mémoriser des informations représentatives d'un accès de sortie à partir duquel un paquet reçu à chaque commutateur situé à chaque étage est délivré en sortie, et un champ de données pour mémoriser des données (550) de transfert, et
un commutateur situé audit premier étage, ayant reçu un paquet en provenance de chaque noeud de processeur, fait référence aux informations contenues dans le champ de routage correspondant audit premier étage et mé morisées dans le paquet pour sélectionner un accès de sortie, et transfère le paquet vers un commutateur situé à l'étage suivant connecté à l'accès de sortie, et un commutateur situé à chaque étage ayant reçu un paquet en provenance de l'étage précédent fait référence aux informations contenues dans le champ de routage correspondant audit étage et mémorisées dans le paquet pour sélectionner un accès de sortie, et transfère le paquet vers un commutateur ou un noeud de processeur situé à l'étage suivant connecté à l'accès de sortie.
20. Ordinateur parallèle selon la revendication 19, caractérisé en ce que
un commutateur situé audit premier étage, ayant reçu un paquet (500), sélectionne un accès de sortie connecté audit étage final, si les informations contenues dans le champ de routage correspondant audit premier étage et mémorisées dans le paquet indiquent des informations spécifiques, et transfère le paquet vers un commutateur situé audit étage final.
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