JP2001326954A - モジュラー階層制データスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 公知のＮ個のポートを有するクロスポイント
スイッチはＮ^２個の接続を要するので、大量のＮに関し
てはクロスポイントスイッチは非実用的である。 【解決手段】各リンクがデータを転送する能力のある接
続リンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、及びこれと
通信する複数のモジュール１２、３２とを含むデータ転
送用スイッチ装置の各モジュールは、各ポートがデータ
を転送する能力のある一つ以上のデータポート１６Ａ、
１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの少くとも一つの接続リンクを
通じてデータを転送するため、モジュール１２，３２内
のデータポートを選択的に結合することが出来るリンク
セレクタ、及び少くなくとも一つの接続リンクを通じて
データを受信するため、モジュール１２，３２内のデー
タポートと選択的に結合する能力のあるデータポートセ
レクタを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にスイッチ装
置に関し、特定的にはモジュラーデータスイッチ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複数存在者間のデータ転送のため各種の
型のスイッチ装置が公知技術で知られている。ここでは
例としてコンピュータネットワーク内のノードであると
仮定する複数存在者が与えられると、理想的スイッチは
任意の１つのノードを任意の他のノードにリンクするこ
とが出来る。さらに、理想的スイッチは、既にスイッチ
が形成した別のリンクに関係なく連結作用をおこなうこ
とが出来る。即ち、装置は無閉塞でなければならない。
理想的スイッチは、小数のノードについては実現出来
る。実際のスイッチの構築に当たっては、通信遅延及び
必要帯域幅など別の競合条件も考慮に入れなければなら
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１は、４個のポート
を任意の２つのポートの間に常にデータパスがあるよう
接続できる公知の方法を示す。各ポート８Ａ、８Ｂ、８
Ｃ、又は８Ｄはそれぞれのバス９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、又は
９Ｄに送信する。各ポートはまた、すべてのバスに接続
されていて、他のバスのそれぞれから受信することが出
来るようになっている。図１に示したシステムは、Ｎを
任意の整数とするとき、Ｎ個のポートに一般化すること
が出来る。その間でデータが転送されるＮ個のポートが
あると、そのポートはＮ本のバスに結合される。Ｎが比
較的小さいときこのシステムを使用するのは実用的であ
るけれども、多数のデータポートから成るアレーをこの
方法で接続するのは、必然的に各データポートに接続さ
れたＮ個の別個のバスが存在しなければならないので非
実用的である。

【０００４】公知技術のスイッチ装置型には、クロスポ
イントスイッチ、クロスバースイッチ、デルタネットワ
ークスイッチ、及びファイバーチャンネルスイッチが含
まれる。Ｎ個のポートについては、クロスポイントスイ
ッチ及びクロスバースイッチはＮ^２個の接続を要するの
で、大量のＮに関してはクロスポイントスイッチ及びク
ロスバースイッチは非実用的となる。これらの型のスイ
ッチ及びその他のスイッチへの幾つか変更と追加を以下
に記述する。

【０００５】その開示を参照によりここに組み込んだGe
orgiouに対する米国特許４，６０５，９２８号は、クロ
スポイントマトリクスのアレーから構成されるクロスポ
イントスイッチを記述する。このスイッチは、外線を組
み込んでおり、これによりマトリクスの内線がバッファ
経由でリンクされる。不具合許容範囲に調和させるため
冗長マトリクスが組み込まれることがある。

【０００６】その開示を参照によりここに組み込んだFr
anaszekに対する米国特許４，８１４，７６２号は、並
列に接続されたクロスポイントスイッチとデルタネット
ワークスイッチから成るスイッチシステムを記述する。
このスイッチシステムは、デルタネットワークを使用し
て、将来の一定時間にクロスポイントスイッチの接続を
保留する。

【０００７】その開示を参照によりここに組み込んだHe
dberg他に対する米国特許５，２６１，０５９号は、ク
ロスバースイッチとホストコンピュータとの間のインタ
ーフェイスを記述する。このインターフェイスがデルタ
ネットワークとメモリ装置を使ってスイッチを経由する
データ転送を促進し追跡する。インターフェイスは、そ
のインターフェイスを使用するホストコンピュータか
ら、データの経路決定及びセキュリティなどの機能を免
除する。

【０００８】その開示をここに参照により組み込んだMc
Roberts他に対する米国特許５，４２０，８５３号は、
（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）クロスバースイッチの自動制御
のための方法を記述する。この方法は、データ処理要素
からスイッチに要求信号を送るステップを含み、その要
求信号が転送すべきデータのアドレスを含む。データは
一時的にバッファに記憶され、この方法はそのデータを
適切な宛先に対し経路決定するステップを含む。

【０００９】その開示を参照によりここに組み込んだPu
rohit他に対する米国特許５，５１９，６９５号は、フ
ァイバーチャンネルネットワーク用スイッチ要素を記述
する。ファイバーチャンネルは、ネットワークに接続さ
れたノードの間の同時通信を可能にするスイッチプロト
コルである。ファイバーチャンネルは、ファブリックと
して知られる相互接続スキムを利用してファブリックに
付属するノードをそのファブリックのポートに接続す
る。この開示は、回線−スイッチモード又はフレーム−
スイッチモードで作動するスイッチ要素を記述する。回
線−スイッチモードにおいては、データ転送の起こる前
に、ファブリックの二ポート間の専用のパスが確定され
る。フレーム−スイッチモードは、帯域幅がフレーム毎
のベースで動的に割り当てられる無接続データ転送モー
ドである。

【００１０】その開示を参照によりここに組み込んだBo
okに対する米国特許５，８９４，４８１号は、ファイバ
ーチャンネルスイッチを記述する。ファイバーチャンネ
ルのファブリックがメモリを有し、それを複数のファブ
リックポートが共有する。各ファブリックポートは、分
散待ち行列アルゴリズムを使用するポートコントローラ
を含む。そのアルゴリズムが、ポート間でフレーム転送
を行う時期と場所を決定するための方法を提供する。

【００１１】その開示を参照としてここに組み込んだYe
mini他に対する米国特許５，４１８，７７９号は、高速
スイッチネットワークアーキテクチャを記述する。この
アーキテクチャは、それぞれのローカルアクセスノード
に直接接続され、通信リンクにより相互接続されたスイ
ッチノードを含む。各ノードは経路決定ツリーを有し、
ノードはそのノードに結合した宛先ノードとして働く。
各経路決定ツリーは、各ノードがデータを受け取る着信
リンク、及びノードが受領したデータを転送する発信リ
ンクのサブセットを規定する。経路決定ツリーは、所定
の時間帯にしたがって逐次実行される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、改良ス
イッチアーキテクチャを提供することである。

【００１３】本発明の一側面の追加目的は、小さい待ち
行列でデータ転送を可能にするスイッチアーキテクチャ
を提供することである。

【００１４】本発明の一側面のさらなる追加目的は、各
データポートにおける比較的少数の接続を用いてデータ
ポート間の無閉塞スイッチアーキテクチャを提供するこ
とである。

【００１５】本発明の好適実施例においては、スイッチ
アレーが複数のモジュールを含み、各モジュールは少な
くとも１つの二方向二重データポートを含む。モジュー
ルは、データ転送バスを含み、選択可能の複数のリンク
を用いて、モジュール間で、相互に接続されている。一
般的に、選択可能リンクの数はアレーのデータポート数
に等しいか少ない。

【００１６】各モジュール内で、モジュールのデータポ
ートは、複数のバスによりまとめて結合される。複数バ
スの数はモジュールのデータポート数に等しい数のが、
最も好適である。各モジュールのバスは、各モジュール
内に含まれるリンクセレクタ及びコントローラを経由し
て、複数の選択可能リンクのそれぞれのサブセットに結
合される。各モジュール内にはまた、データポートセレ
クタマルチプレクサがあり、これがモジュールのデータ
ポートを、アレーの他のモジュールの別のすべての選択
可能リンクサブセットに結合する。データを一時的に記
憶するため、各モジュール内バッファのセットが設けて
あり、そのバッファは、それぞれ各モジュールのモジュ
ールバス、リンクセレクタ、及びセレクタマルチプレク
サに結合されている。

【００１７】アレーのデータポート間で転送されるデー
タは、宛先データポートアドレスを含む一つ以上のデー
タフレームの形であるのが、最も好適である。宛先デー
タポートと発信元データポートとが同一モジュール内に
含まれているときは、各データフレームが、モジュール
の内部バスの一つに直接転送する。宛先データポートと
発信元データポートとが異なるモジュール内にあるとき
は、発信元モジュールのリンクセレクタ及びコントロー
ラが、複数リンクのうち一つを選んで転送リンクとして
働かせる。発信元データポートはリンクセレクタ及び発
信元モジュールの内部バスを経由して転送リンクに結合
される。宛先モジュールのデータポートセレクタマルチ
プレクサが、宛先データポートを転送リンクに結合す
る。こうして、宛先データポートのアドレスを含むデー
タフレームは、自動的に宛先ポートに転送されることが
出来る。バッファのセットは、データを一時的に記憶す
ることにより、データポート及び／又は選択可能リンク
がデータ転送に従事しているか否かに関係なく、転送が
実行されることを可能にする。各ポートは、効率的に常
にデータ受信及び／又は送信に利用することが出来る。
各ポート、各リンクセレクタ、及び各セレクタマルチプ
レクサがそれぞれのバッファに結合されているからであ
る。

【００１８】複数のモジュールのポートを選択可能リン
クにより結合することは、ポート数がリンク数に等しい
ときは、簡単なアーキテクチャを保ったまま、ほぼ待ち
行列なしで、それらポートの任意の２つの間のデータ転
送を可能にする。スイッチアレーの中の各ポートに比較
的少数の接続しかないので、このアーキテクチャは集積
回路の形での実現が経済的で、リンクの効率的な利用を
可能にする。代案として、待ち行列が許されるときは、
リンクの数をポートの数より少なくすることが出来る。
さらに、ポートがモジュール内にグループ化されている
ので、モジュール数を増やすことにより、好適なこと
に、必ずしも選択可能リンクの数を増やさないで、アレ
ーの大きさを容易に拡張することが出来る。

【００１９】本発明の或る好適実施例においては、発信
元ポートと別のモジュール上の宛先ポートとの間で転送
されるデータは、受領通知を期待している。受領通知が
送信されると、宛先ポートは、宛先モジュールに含まれ
る一つ以上のバッファを用いて、別の発信元ポートから
のデータを受けることが出来る。

【００２０】本発明の或る好適実施例においては、モジ
ュールのうち少なくとも幾つかは異なる数のデータポー
トを含む。

【００２１】したがって、本発明の好適実施例にしたが
って、各リンクがデータを転送する能力のある複数の接
続リンクと、接続リンクと交信する複数のモジュールで
あって、各モジュールが各データポートがデータを転送
する能力のある一つ以上のデータポートと、少なくとも
１つの接続リンクを通じてデータを転送するためモジュ
ール内のデータポートを選択的に結合する能力のあるリ
ンクセレクタと、少なくとも１つの接続リンクを通じて
データを受信するためモジュール内のデータポートを選
択的に結合する能力のあるデータポートセレクタと、を
含む複数のモジュールとを含み、複数のモジュールのう
ちの発信元モジュールのデータポートのうちの発信元デ
ータポートから、複数のモジュールのうちの宛先モジュ
ールのデータポートのうちの宛先データポートにデータ
を転送し、接続リンクのうち一つが発信元モジュールの
リンクセレクタと宛先モジュールのデータポートセレク
タにより選択され、選択されたリンクを通じてデータが
転送される、スイッチ装置が提供される。

【００２２】好適には、各モジュールが少なくとも２つ
のデータポートを含む。

【００２３】好適には、データ転送用の少なくとも１つ
の接続リンクは、データ受信用の少なくとも１つの接続
リンクと異なる。

【００２４】好適には、複数のモジュールの各々が、そ
れぞれのモジュールの１つ以上のデータポートを結合す
る１つ以上のバスを含む。

【００２５】好適には、複数のモジュールの少なくとも
幾つかは、同数のバスとデータポートとを含む。

【００２６】好適には、少なくとも１つのデータポート
セレクタが、それぞれのモジュールのデータポートに選
択的に結合するポートマルチプレクサと、ポートマルチ
プレクサが転送したデータを記憶するに適し、ポートマ
ルチプレクサに結合された、バッファと、複数の接続リ
ンクをポートマルチプレクサに結合する一つ以上のサブ
マルチプレクサと、を含む。

【００２７】好適には、装置は、複数のモジュールの少
なくとも１つのため、リンクセレクタの作動を制御する
コントローラを含む。

【００２８】好適には、複数の接続リンクは、複数モジ
ュールの中のデータポート全数に等しい数のリンクを含
む。

【００２９】好適には、複数の接続リンクは、複数のモ
ジュールの中のデータポート全数と異なる数のリンクを
含む。

【００３０】好適には、装置は、複数のモジュールのう
ち少なくとも１つのため、一つ以上のデータポートに結
合され、データを一時的に記憶する少なくとも１つの第
一バッファと、リンクセレクタに結合され、データを一
時的に記憶する少なくとも１つの第二バッファと、デー
タポートセレクタに結合され、データを一時的に記憶す
る少なくとも１つの第三バッファと、を含む。

【００３１】本発明の好適実施例にしたがって、複数デ
ータポート間のデータ転送のための方法であって、複数
の選択可能リンクにより相互接続され、データポートが
分散配置された複数のモジュールを含むスイッチを作製
するステップと、モジュールのうち第一のものの上の発
信元データポートにおいて、モジュールのうち第二のも
のの上の宛先データポートにおいて出力用に予定された
データを、入力用に受信するステップと、第一と第二と
のモジュールの間でデータを転送するためリンクのうち
一つを選択するステップと、選択されたリンクを第一モ
ジュール上の発信元データポートに結合するステップ
と、選択されたリンクを第二モジュール上の宛先データ
ポートに結合するステップと、選択されたリンクを経由
して発信元データポートから宛先データポートにデータ
を転送するステップと、の各ステップを含む方法がさら
に提供される。

【００３２】好適には、スイッチを作製するステップ
が、各モジュール内に複数のバスを設けるステップと、
各モジュール内でその複数のバスを複数のデータポート
に接続するステップと、の各ステップを含む。

【００３３】好適には、スイッチを作製するステップ
が、各モジュールのため、ポートマルチプレクサと一つ
以上のサブマルチプレクサとを設けるステップを含み、
選択されたリンクを宛先データポートに結合するステッ
プが、選択されたリンクを一つ以上のサブマルチプレク
サに接続するステップと、ポートマルチプレクサを一つ
以上のサブマルチプレクサと宛先データポートとに選択
的に結合するステップと、の各ステップを含む。

【００３４】好適には、データを転送するステップが、
宛先データポートにおいて、データの第一セットが受領
通知を期待するか否かを点検するステップと、点検に応
じて、発信元データポートに対し受領通知を送信するス
テップと、発信元データポートに対し複数のデータポー
トのうち発信元データポートと異なるものの一つから、
データの第二セットを送信するステップと、の各ステッ
プを含む。

【００３５】本発明の好適実施例にしたがって、複数デ
ータポート間のデータ転送のための方法であって、デー
タポートが分散配置され、複数の選択可能リンクにより
相互接続された複数のモジュールを含むスイッチを作製
するステップと、第一のモジュール上の発信元データポ
ートにおいて、少なくとも１つの他のモジュール上の複
数の宛先データポートにおいて出力用に予定されたデー
タを、入力用に受信するステップと、第一のモジュール
と少なくとも１つの他のモジュールとの間でデータを転
送するため、リンクのうち少なくとも一つを選択するス
テップと、選択されたリンクのうち少なくとも一つを第
一モジュール上の発信元データポートに結合するステッ
プと、選択されたリンクのうち少なくとも一つを少なく
とも１つの他のモジュール上の複数のデータポートに結
合するステップと、選択されたリンクのうち少なくとも
一つを経由して発信元データポートから宛先データポー
トに対しデータを転送するステップと、の各ステップを
含む方法がさらに提供される。

【００３６】好適には、データを転送するステップは、
データをほぼ同時に転送する。

【００３７】本発明は、付属図面と共に行う好適実施例
の以下の詳細説明から、さらに完全に理解されるであろ
う。

【００３８】

【発明の実施の形態】ここで図２Ａ及び２Ｂを参照す
る。これは、本発明の好適実施例にしたがうスイッチア
レー１０の図式的ブロック図である。アレー１０は、作
用及び構造がほぼ同一の複数のモジュール１２、３２、
５２、及び７２を含む。アレー１０は、１個以上のアプ
リケーション固有集積回路（ＡＳＩＣ）又はその他の特
注素子として、アレーの複数のモジュールに対応してモ
ジュラーベースで実現するのが、最も好適である。代わ
りに、アレー１０は１個以上の個別素子から、又は個別
素子と特注素子との組合せから作っても良い。アレー１
０はまた、複数の選択可能リンク１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃ、１３Ｄ、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、５３
Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、７３Ａ、７３Ｂ、７３
Ｃ、及び７３Ｄ、以後リンク９０と呼ぶ、を含む。各リ
ンク９０は、以下に記述するように、アレーのモジュー
ルの間でデータ転送をするのに用いられるバスである。

【００３９】モジュール１２は、複数のポート１６Ａ、
１６Ｂ、１６Ｃ、及び１６Ｄ、以後ポート１６と呼ぶ、
を含む。各ポートは二方向であるのが好適である。各ポ
ート１６は、サーバー又はワークステーション又はネッ
トワーク接続など、それぞれのノード（示さず）に接続
されており、ポートとそれぞれのそのノードとの間でデ
ータが受け渡し出来るようになっている。モジュール１
２内部で、ポート１６は、複数のバスライン２２Ａ、２
２Ｂ、２２Ｃ、及び２２Ｄ、以後ライン２２と呼ぶ、を
経由して、それら自身の間でデータを転送することが出
来る。ライン２２の数は、ポート１６の数に相当する。
各ポート１６はデータを、ポートからライン２２のうち
一つに、それぞれの発信バスライン１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ、及び１５Ｄ、以後発信ライン１５と呼ぶ、を経由
して送る。各ポート１６は、それぞれの複数の着信バス
ライン１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、及び１７Ｄ、以後着信
ライン１７と呼ぶ、のうち一つからデータを受け取る。

【００４０】例えば、ポート１６Ａからポート１６Ｃに
対するデータ転送は、発信ライン１５Ａ、ライン２２
Ａ、及び着信ラインのうち一つ１７Ｃを経由する。ポー
ト１６Ｄからポート１６Ａに対するデータ転送は、発信
ライン１５Ｄ、ライン２２Ｄ、及び着信ラインのうち一
つ１７Ａを経由する。ライン２２の数はポート１６の数
に相当するので、モジュール１２の中ではデータ転送の
ため常にライン２２が利用出来ることは理解されるであ
ろう。

【００４１】発信ライン１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、及び
１５Ｄはまた、モジュール１２の中に含まれるリンクセ
レクタ１４にもまた結合されている。リンクセレクタ１
４は、セレクタ内に含まれるコントローラ２１により作
動させるのが好適で、ライン１５のそれぞれを複数の接
続リンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、及び１３Ｄに接続す
ることが出来る、つまりポート１６の数に等しい数の接
続リンクに、接続することが出来るのが、最も好適であ
る。代案では、接続リンクの数は、ポート１６の数と異
なる。接続リンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、及び１３Ｄ
は、以後リンク１３と呼ぶ。接続リンク１３及び、リン
クに出入するデータ転送を、以下に詳細に記述する。

【００４２】リンクセレクタ１４とポート１６は、それ
ぞれバッファ２３と２４に結合されている。バッファ２
３と２４の機能を、その作用及びモジュール１２の作用
の詳細と一緒に、図３を参照して以下に記述する。

【００４３】モジュール３２、５２、及び７２は、それ
ぞれがコントローラ４１、６１、及び８１を含むリンク
セレクタ３４、５４、及び７４をそれぞれ含む。セレク
タはそれぞれバッファ４３、６３、及び８３に結合さ
れ、ここでリンクセレクタ１４について記述したのとほ
ぼ同様に実現され接続される。同様に、モジュール３
２、５２、及び７２は、それぞれ、ポート１６について
ここに記述したのとほぼ同様に作動し接続されたポート
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、及び３６Ｄ、以後ポート３６
と呼ぶ、ポート５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、及び５６Ｄ、
以後ポート５６と呼ぶ、及びポート７６Ａ、７６Ｂ、７
６Ｃ、及び７６Ｄ、以後ポート７６と呼ぶ、を含む。ポ
ート３６，５６，７６は、それぞれバッファ４４、６
４、及び８４に結合されている。

【００４４】モジュール３２、５２、及び７２はまたそ
れぞれ、発信ライン１５Ａ、１５Ｂ、１５C、及び１５D
のそれぞれについてここに記述したのとほぼ同様に作動
し接続された発信ライン３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、及び
３５Ｄ、発信ライン５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ、及び５５
Ｄ、及び発信ライン７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、及び７５
Ｄをも含む。モジュール３２、５２、及び７２はそれぞ
れ、着信ライン１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、及び１７Ｄの
それぞれについてここに記述したのとほぼ同様に作動し
接続された着信ライン３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ、及び３
７Ｄ、着信ライン５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、及び５７
Ｄ、及び着信ライン７７Ａ、７７Ｂ、７７Ｃ、及び７７
Ｄを含む。モジュール３２、５２、及び７２はまたそれ
ぞれ、バスライン２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、及び２２Ｄ
のそれぞれについてここに記述したのとほぼ同様に作動
し接続されたバスライン４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、及び
４２Ｄ、バスライン６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２
Ｄ、及びバスライン８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、及び８２
Ｄを含む。

【００４５】モジュール３２の中のリンクセレクタ３４
は、発信ライン３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、及び３５Ｄの
それぞれを複数の接続リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、
及び３３Ｄ、（以後リンク３３と呼ぶ）に接続すること
が出来る、即ち、モジュール３２の中のポートの数に等
しい数の接続リンクに接続することが出来るのが最も好
適である。代案では、接続リンクの数は、モジュール１
２の中のポートの数より少ない。同様に、モジュール５
２の中のリンクセレクタ５４は、発信ライン５５Ａ、５
５Ｂ、５５Ｃ、及び５５Ｄのそれぞれを複数の接続リン
ク５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、及び５３Ｄ、以後リンク５
３と呼ぶ、に接続することが出来るのが最も好適で、モ
ジュール７２の中のリンクセレクタ７４は、発信ライン
７７Ａ、７７Ｂ、７７Ｃ、及び７７Ｄのそれぞれを複数
の接続リンク７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、及び７３Ｄ、以
後リンク３３と呼ぶ、に接続することが出来るのが最も
好適である。

【００４６】モジュール１２のポート１６は、上述のよ
うにそれ自身の間でデータを送ることが出来またリンク
セレクタ１４を経由してデータを送ることが出来るのに
加えて、ポート選択マルチプレクサ１８を経由してデー
タを受け取ることが出来る。マルチプレクサ１８の出力
はそれぞれ、ライン１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、及び１９
Ｄを経由してポート１６に接続されている。図３を参照
して以下に機能を記述するマルチプレクサ１８は、バッ
ファ１８’を含み、バッファ２５にも接続されているの
が最も好適である。ポートマルチプレクサ８は、ほぼ同
様のサブマルチプレクサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び
２０Ｄを経由してデータを受け取る。サブマルチプレク
サ２０Ａは、その入力で接続リンク３３Ａ、５３Ａ、及
び７３Ａに接続されている。同様にサブマルチプレクサ
２０Ｂは、その入力で接続リンク３３Ｂ、５３Ｂ、及び
７３Ｂに接続され、サブマルチプレクサ２０Ｃは、その
入力で接続リンク３３Ｃ、５３Ｃ、及び７３Ｃに接続さ
れサブマルチプレクサ２０Ｄは、その入力で接続リンク
３３Ｄ、５３Ｄ、及び７３Ｄに接続されている。ポート
１６は、マルチプレクサ１８とサブマルチプレクサ２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２０Ｄを経由して、リンク１
３以外のアレー１０のすべての接続リンクに、即ちポー
ト１６からデータが転送される接続リンク以外のすべて
のリンクに、接続されることが理解されるであろう。こ
うして、マルチプレクサ１８とサブマルチプレクサ２０
Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２０Ｄが一緒になって、モジ
ュール１２の任意のポート１６をアレー１０の中の任意
の接続リンクに接続する能力のあるポートセレクタを、
リンクセレクタ１４に結合されたリンクとは別に、形成
する。

【００４７】モジュール３２は、バッファ３８’、バッ
ファ４５、及びサブマルチプレクサ４０Ａ、４０Ｂ、４
０Ｃ、及び４０Ｄを含むポートマルチプレクサ３８を含
み、これがモジュール１２ついてのマルチプレクサ１８
とサブマルチプレクサ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、及び２
０Ｄと同じ方法でポート３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、及び
３６Ｄに接続されている。こうしてポート３６Ａ、３６
Ｂ、３６Ｃ、及び３６Ｄは、マルチプレクサ３８とサブ
マルチプレクサ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄを
経由して、リンク３３以外のアレー１０のすべての接続
リンクに、即ちポート３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、及び３
６Ｄからデータが転送される接続リンク以外のすべての
リンクに、接続される。マルチプレクサ３８，バッファ
３８’、バッファ４５、及びサブマルチプレクサ４０
Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄが一緒になって、モジ
ュール３２の任意のポート３６をアレー１０の中の任意
の接続リンクに接続する能力のあるポートセレクタを、
リンクセレクタ３４に結合されたリンクとは別に、形成
する。

【００４８】同様に、モジュール５２の中のポート５６
Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、及び５６Ｄは、バッファ５８’、
バッファ６５、及びサブマルチプレクサ６０Ａ、６０
Ｂ、６０Ｃ、及び６０Ｄを含み、ポートセレクタとして
働くマルチプレクサ５８を経由して、ポート５６Ａ、５
６Ｂ、５６Ｃ、及び５６Ｄからデータが転送される接続
リンク５３以外のすべてのリンクに、接続される。ま
た、モジュール７２の中のポート７６Ａ、７６Ｂ、７６
Ｃ、及び７６Ｄは、バッファ７８’、バッファ８５、及
びサブマルチプレクサ８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、及び８
０Ｄを含み、ポートセレクタとして働くマルチプレクサ
７８を経由して、ポート７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ、及び
７６Ｄからデータが転送される接続リンク７３以外のす
べてのリンクに、接続される。

【００４９】ここで図３を参照する。これは、本発明の
好適実施例したがうモジュール１２の図式的ブロック図
である。図３に示すように、最も好適にはモジュール１
２に含まれるポートの数に等しい数の、リンクセレクタ
１４が複数のバッファ２３に接続されている。バッファ
１８’を含むマルチプレクサ１８は、そのライン１９
Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、及び１９Ｄにおいて、バッファ２
５、ここではバッファ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、及び２
５Ｄのそれぞれを指す、に接続されている。

【００５０】バッファ２４には、それぞれバス２２Ｂ、
２２Ｃ及び２２Ｄに結合されポート１６Ａのためデータ
を記憶するのに使用されるバッファ２７Ｂ、２７Ｃ、及
び２７Ｄと、それぞれバス２２Ａ、２２Ｃ及び２２Ｄに
結合されポート１６Ｂのためデータを記憶するのに使用
されるバッファ２６Ａ、２６Ｃ、及び２６Ｄと、それぞ
れバス２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｄに結合されポート１６
Ｃのためデータを記憶するのに使用されるバッファ２８
Ａ、２８Ｂ、及び２８Ｄと、それぞれバス２２Ａ、２２
Ｂ及び２２Ｃに結合されポート１６Ｄのためデータを記
憶するのに使用されるバッファ３０Ａ、３０Ｂ、及びＣ
Ｃと、が含まれる。バッファ２４は、先入れ先出し（Ｆ
ＩＦＯ）メモリ装置であるのが最も好適である。

【００５１】モジュール３２、５２、及び７２は、モジ
ュール１２について記述したのとほぼ同様に実現され
る。こうしてバッファ４４、６４、及び８４がそれぞれ
１２個のバッファを含み、アレー１０の各ポートが、そ
れぞれのポートのためデータを記憶する能力のある３個
のバッファを有することとなる。同様に、マルチプレク
サ３８、５８、及び７８は、それらそれぞれのラインに
おいて、バッファ４５、６５、及び８５に結合され、各
バッファ４５、６５、及び８５がそれぞれ４個のバッフ
ァを有する。

【００５２】アレー１０の中の各モジュールが、全部で
２１個のバッファを含むことが理解されるであろう。上
記モジュール１２について記述したとほぼ同様に実現さ
れたＮ個のバッファにより結合されたＮ個のポートは、
全部でＮ×（Ｎ＋１）＋１個のバッファを有することも
また理解されるであろう。

【００５３】図４Ａは、本発明の好適実施例にしたがう
アレー１０の中のポートからのデータ転送を示す流れ図
１００である。流れ図１００を説明するため、発信元ポ
ートとして働くポート１６Ａに付属するノードから、ア
レー１０の中に含まれる宛先ポートに転送されるデータ
の特定例を想定する。しかし、アレー１０はそのポート
の任意の２つの間でデータ転送が出来るので、ポート１
６Ａからのデータ転送の記述は、アレー１０の作用を明
らかにする目的の例であることを理解しなければならな
い。

【００５４】第一ステップにおいて、データに関し発信
元ポートとして働くポート１６Ａに付属するノードから
データが入力される。データは、工業標準プロトコルに
準拠して作成されたデータフレームの形であるのが好適
である。データフレームは、データフレームを転送すべ
き宛先ポートを示すヘッダのようなデータを含むのが最
も好適である。代案では、宛先ポートの判る別の標準形
式である。

【００５５】第二ステップにおいて、発信元ポート１６
Ａの出力に結合されたモジュール１２の中のバス、即ち
バス２２Ａ、にデータが置かれる。第三ステップにおい
て、宛先ポートがモジュール１２の中にあるときは、固
有モジュールの内部バスライン２２Ａ上で自動的にデー
タが移動する。例えば、ポート１６Ａに入ったデータが
ポート１６Ｃ宛であり、ポート１６Ｃが利用出来るなら
ば、データはポート間で転送される。ポート１６Ｃが利
用出来ないならば、データは、バス２２Ａ上でポート１
６Ｃ用に規定されたバッファ、即ちバッファ２８Ａに、
ポート１６Ｃが利用出来るようになりポートに転送され
るまで記憶される。

【００５６】宛先ポートが発信元ポートと同じモジュー
ルの中にないときは、第四ステップにおいて、コントロ
ーラ２１及び／又はリンクセレクタ１４がバス１５Ａを
利用出来るリンク１３に結合し、データをバッファ２３
のうち一つに記憶する。利用出来るリンク１３がない場
合は、リンク１３のうち一つが利用出来るようになり、
利用出来るリンクに置くまで、データはバッファ２３の
うち一つに記憶される。データは宛先ポートに対し、図
４Ｂを参照して以下に説明するように、転送される。

【００５７】図４Ｂは、本発明の好適実施例にしたが
う、モジュール１２以外のモジュールの中のポートから
モジュール１２の中のポートに対するデータ転送を示す
流れ図１１０である。流れ図１１０を説明するため、宛
先ポートとして働くポート１６Ｃに付属するノードに対
し、モジュール７２の中に含まれる発信元ポート７６Ａ
から転送されるデータの特定例を想定する。

【００５８】第一ステップにおいては、ポート１６Ａか
らリンク１３のうち一つに対するデータ転送に関し図４
Ａを参照して記述したのたほぼ同様の方法により、ポー
ト７６Ａからのデータはリンクセレクタ７４（図２Ｂ）
を経由してリンク７３Ａの上に置かれる。リンク７３Ａ
はサブマルチプレクサ２０Ａ、４０Ａ、６０Ａ、及び８
０Ａに結合されている。第二ステップにおいて、サブマ
ルチプレクサ２０Ａが、データに含まれる宛先アドレス
（ポート１６Ｃに相当）を用いて、宛先ポートがモジュ
ール１２に含まれていることを認識し、データをポート
選択マルチプレクサ１８に転送する。

【００５９】第三ステップにおいて、ポート選択マルチ
プレクサ１８が、データを転送するに適したライン、こ
の例ではライン１９Ｃ、を選んで、データをポート１６
Ｃに転送する。ポート１６Ｃがデータ受け入れに利用出
来ないときは、データ転送ラインに結合されたバッフ
ァ、この例ではバッファ２５Ｃ、及び／又はバッファ０
１８’に記憶する。

【００６０】本発明の或る好適実施例においては、図４
Ａ及び４Ｂを参照して前述したのとほぼ同様に、データ
は第一モジュールの中の第一発信元ポートから第二モジ
ュールの中の宛先ポートに対し転送される。さらに、デ
ータ受領の受領通知が宛先ポートから発信元ポートに対
して送付される。一旦受領通知が送られると、宛先ポー
トが第二発信元からのデータを受領する。

【００６１】前述の好適実施例では、同数のポートを持
つモジュールがアレー１０の中に含まれるけれども、モ
ジュールを有するアレーに同数のポートを持たせて構築
することが出来て本発明の範囲内で作動することは理解
されるであろう。特定モジュールに連合する接続リンク
の数がモジュール内ポート数に等しいとき、特定モジュ
ールの各ポートからデータ転送用に常にパスが利用出来
ることもまた理解されるであろう。アレー内の全モジュ
ールについてこの条件が真であるアレーに関しては、リ
ンクの全数がアレー内ポートの全数に等しいので、アレ
ー内の任意の可能なデータ転送のため常に利用出来るパ
スがある。この条件が真であって、宛先ポートがデータ
受信に利用出来る場合は、データが待ち行列を作る必要
がないこともさらに理解されるであろう。リンク数がデ
ータポート数を超える必要はないけれども、アレー作動
中の不具合に具えるため、データポート数を一つ以上超
える冗長リンクをアレーに組み込んでもよいことは理解
されるであろう。

【００６２】本発明の或る好適実施例は、マルチキャス
トの方法でデータを放送することが出来る、即ち、一発
信元ポートからのデータをほぼ同時に複数の宛先ポート
に送信することが出来ることが理解されるであろう。マ
ルチキャスト用データは、宛先データポートのアドレス
を、在来技術で公知の方法など、マルチキャストに適し
た形で含むのが最も好適である。

【００６３】本発明の好適実施例は、モジュラー方式で
構築することができ、アレーの他のモジュールの作用に
認められるほど影響しないでモジュールをアレーから取
り除き又は組み込むことができることもまた理解される
であろう。

【００６４】当業者は、これまで明細書に記述したアレ
ーの他に、選択可能接続リンクを用いて、リンクに可変
結合されたデータポート間でデータ転送をするアレーを
工夫することが出来ることもまた理解されるであろう。
これらすべてのアレーは、本発明の範囲内にあると見な
される。

【００６５】このように、前述の好適実施例は例として
引用したもので、本発明はこれまで詳細に示し記述した
事項に限定されないことは理解されるであろう。むし
ろ、本発明の範囲内には、これまで記述した各種特徴の
組合せ又は副組合せの双方とともに、前述の記述を読ん
だ後当業者の頭に浮かび、先行技術において開示されな
かった変更及び修正も含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知技術において、ポートの任意の２つの間に
常にデータパスがあるよう、４つのポートを接続する方
法を示す図式的ブロック図である。

【図２Ａ】本発明の好適実施例にしたがう、スイッチア
レーを示す図式的ブロック図である。

【図２Ｂ】本発明の好適実施例にしたがう、スイッチア
レーを示す図式的ブロック図である。

【図３】本発明の好適実施例に記載の、図２Ａ及び２Ｂ
のアレーのモジュールの図式的ブロック図である。

【図４Ａ】本発明の好適実施例に記載の、図３のモジュ
ール内のポートからのデータ転送を示す流れ図である。

【図４Ｂ】本発明の好適実施例に記載の、図３のモジュ
ール内のポートに対するモジュール外からのデータ転送
を示す流れ図である。

【符号の説明】

１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 接続リンク １４ リンクセレ
クタ １６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ データポー
ト １２、３２、５３、７２ モジュール １８、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ データポー
トセレクタ ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ 接続リンク ５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ 接続リンク ７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ 接続リンク

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ転送用スイッチ装置であって、 各リンクがデータを転送する能力のある複数の接続リン
   ク（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、３３Ａ、３３
   Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３
   Ｄ、７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ）と、 接続リンクと通信する複数のモジュール（１２、３２、
   ５３、７２）とを含み、各モジュールが、 各ポートがデータを転送する能力のある一つ以上のデー
   タポート（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）と、 少なくとも１つの接続リンクを通じてデータを転送する
   ため、モジュール内のデータポートを選択的に結合する
   ことが出来るリンクセレクタ（１４）と、 少なくとも１つの接続リンクを通じてデータを受信する
   ため、モジュール内のデータポートを選択的に結合する
   ことが出来るデータポートセレクタ（１８、２０Ａ、２
   ０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）とを含み、 複数のモジュールのうちの発信元モジュールのデータポ
   ートのうちの発信元データポートから、複数のモジュー
   ルのうち宛先モジュールの中のデータポートのうち宛先
   データポートに対しデータを転送するため、発信元モジ
   ュールのリンクセレクタと、宛先モジュールのデータポ
   ートセレクタとの双方により、接続リンクのうち一つが
   選択され、選択されたリンクを通ってデータが転送され
   る、スイッチ装置。
2. 【請求項２】各モジュールが少なくとも２つのデータポ
   ートを含む、請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 【請求項３】少なくとも１つのデータ転送用接続リンク
   が、少なくとも１つのデータ受信用接続リンクと異な
   る、請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
4. 【請求項４】少なくとも１つのデータポートセレクタ
   が、 それぞれのモジュールのデータポートに対し選択的に結
   合するポートマルチプレクサ（１８）と、 ポートマルチプレクサが転送したデータの記憶に適し、
   ポートマルチプレクサに結合されたバッファ（１８’）
   と、 複数の接続リンクをポートマルチプレクサに結合する一
   つ以上のサブマルチプレクサ（２０Ａ、２０Ｂ、２０
   Ｃ、２０Ｄ）と、を含む請求項１−３のいずれかに記載
   のスイッチ装置。
5. 【請求項５】複数のモジュールのうち１つのため、リン
   クセレクタの作動を制御するコントローラ（２１）を含
   む、請求項１−４のいずれかに記載のスイッチ装置。
6. 【請求項６】複数の接続リンクが、複数のモジュール内
   のデータポート全数に等しい数のリンクを含む、請求項
   １−５のいずれかに記載のスイッチ装置。
7. 【請求項７】複数の接続リンクが、複数のモジュール内
   のデータポート全数と異なる数のリンクを含む、請求項
   １−６のいずれかに記載のスイッチ装置。
8. 【請求項８】複数のモジュールのうち少なくとも１つの
   ため一つ以上のデータポートに接続され、一時的にデー
   タを記憶する、少なくとも１つの第一バッファ（２４）
   と、 リンクセレクタに接続され、一時的にデータを記憶す
   る、少なくとも１つの第二バッファ（２３）と、 データポートセレクタに接続され、一時的にデータを記
   憶する、少なくとも１つの第三バッファ（２５）と、を
   含む請求項１−７のいずれかに記載のスイッチ装置。
9. 【請求項９】複数のモジュールのそれぞれが、それぞれ
   のモジュールの一つ以上のデータポートを結合する一つ
   以上のバス（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）を含
   む、請求項１−８のいずれかに記載のスイッチ装置。
10. 【請求項１０】複数のモジュールの少なくとも幾つか
    が、同数のバスとデータポートとを含む、請求項９に記
    載のスイッチ装置。
11. 【請求項１１】複数のデータポート（１６Ａ、１６Ｂ、
    １６Ｃ、１６Ｄ、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、５
    ６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ、７６Ａ、７６Ｂ、７６
    Ｃ、７６Ｄ）の間でデータを転送するための方法であっ
    て、 データポートが分散配置され、複数の選択可能リンク
    （１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、３３Ａ、３３Ｂ、
    ３３Ｃ、３３Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、７
    ３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ）により相互接続された
    複数のモジュール（１２、３２、５２、７２）を含むス
    イッチ（１０）を作製するステップと、 モジュールのうち第一のものの上の発信元データポート
    において、モジュールのうち第二のものの上の宛先デー
    タポートにおいて出力用に予定されたデータを、入力用
    に受信するステップと、 第一と第二とのモジュールの間でデータを転送するた
    め、リンクのうち一つを選択するステップと、 選択されたリンクを第一モジュール上の発信元データポ
    ートに結合するステップと、 選択されたリンクを第二モジュール上の宛先データポー
    トに結合するステップと、 選択されたリンクを経由して発信元データポートから宛
    先データポートにデータを転送するステップと、の各ス
    テップを含む方法。
12. 【請求項１２】スイッチを作製するステップが、各モジ
    ュールの中に複数のバス（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２
    ２Ｄ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、６２Ａ、６２
    Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）を設けるステップと、各モジュー
    ルの中でその複数のバスを複数のデータポートに接続す
    るステップと、の各ステップを含む、請求項１１に記載
    の方法。
13. 【請求項１３】スイッチを作製するステップが、各モジ
    ュールのため、ポートマルチプレクサ（１８）と一つ以
    上のサブマルチプレクサ（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２
    ０Ｄ）とを設けるステップを含み、選択されたリンクを
    宛先データポートに結合するステップが、選択されたリ
    ンクを一つ以上のサブマルチプレクサに接続するステッ
    プと、ポートマルチプレクサを一つ以上のサブマルチプ
    レクサと宛先データポートとに選択的に結合するステッ
    プと、の各ステップを含む請求項１１又は１２に記載の
    方法。
14. 【請求項１４】データを転送するステップが、 宛先データポートにおいて、データの第一セットが受領
    通知を期待するか否かを点検するステップと、 点検に応じて、発信元データポートに対し受領通知を送
    信するステップと、 発信元データポートに対し、複数のデータポートのうち
    発信元データポートと異なるものの一つから、データの
    第二セットを送信するステップと、の各ステップを含む
    請求項１１−１３のいずれかに記載の方法。
15. 【請求項１５】複数のデータポート（１６Ａ、１６Ｂ、
    １６Ｃ、１６Ｄ、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、５
    ６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ、７６Ａ、７６Ｂ、７６
    Ｃ、７６Ｄ）の間でデータを転送するための方法であっ
    て、 データポートが分散配置され、複数の選択可能リンク
    （１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、３３Ａ、３３Ｂ、
    ３３Ｃ、３３Ｄ、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、７
    ３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ）により相互接続された
    複数のモジュール（１２、３２、５２、７２）を含むス
    イッチ（１０）を作製するステップと、 第一のモジュール上の発信元データポートにおいて、少
    なくとも１つの他のモジュール上の複数の宛先データポ
    ートにおいて出力用に予定されたデータを、入力用に受
    信するステップと、 第一のものと少なくとも１つの他のモジュールとの間で
    データを転送するためリンクのうち少なくとも１つを選
    択するステップと、 選択されたリンクのうち少なくとも一つを第一モジュー
    ル上の発信元データポートに結合するステップと、 選択されたリンクのうち少なくとも一つを少なくとも１
    つの他のモジュール上の複数のデータポートに結合する
    ステップと、 選択されたリンクのうち少なくとも一つを経由して発信
    元データポートから宛先データポートに対しデータを転
    送するステップと、の各ステップを含む方法。
16. 【請求項１６】データを転送するステップが、データを
    ほぼ同時に転送するステップを含む、請求項１５の方
    法。