JP2002141919A - チューナブルブロードキャスト／ポイントツーポイントパケットアービトレーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータシステムのコンポーネント間で
データを伝送する際に、ポイントツーポイントパケット
およびブロードキャストパケット間を公平に調停する装
置と方法を提供すること 【解決手段】 計算システムのデバイスと前記計算シス
テム内の複数のさらなるデバイスのうちの１つ以上のデ
バイスとの間のパケット通信を容易にするように構成さ
れた装置であって、前記装置は、パケットのタイプがブ
ロードキャスト、およびポイントツーポイントのうちの
一つであり得る検査機構と、前記計算システムの状態が
ブロードキャスト優先であるかポイントツーポイントの
みであるかを決定するように構成された決定機構と、前
記パケットのタイプがブロードキャストであり、前記計
算システムの状態がブロードキャスト優先である場合
に、前記パケットを前記複数のさらなるデバイスへ送信
するように構成された送信機構と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算システム内で
のデータ伝送に関する。特に、本発明は、計算システム
内のコンポーネント間におけるブロードキャスト伝送お
よびポイントツーポイント伝送を容易にする装置および
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代のコンピュータシステムは典型的に
は、中央演算処理装置、記憶ユニット、入出力ユニット
およびキャッシュ等の多くのデバイスを含む。コンピュ
ータシステム動作中に、アドレス情報およびデ−タ情報
は、高レベルなコンピュータシステム性能を達成するた
めにこれらのデバイス間で迅速に伝送されなければなら
ない。しかしながら、あらゆる対のデバイス間で通信専
用パスを提供することは、多数のデバイスを有する高機
能のコンピュータシステムでは非現実的である。なぜな
ら、パスの数がデバイス数の２乗だけ増加するからであ
る。

【０００３】伝言システムはデバイス間で必要な通信を
提供するために使用され得る。伝言システムでは、パケ
ットが第１のデバイス（中央演算処理装置等）から１以
上のスイッチを介して第２のデバイス（メモリ等）へと
送信される。これに応答して、第２のデバイスは第１の
デバイスへとパケットを返すことが可能である。

【０００４】概して、２つのタイプのパケット（ポイン
トツーポイントパケットおよびブロードキャストパケッ
ト）があり得る。ポイントツーポイントパケットは、２
つのデバイス間でデータを伝送するために使用される。
例えば、ポイントツーポイントパケットは、データを取
り出すために中央演算処理装置からメモリへとメモリ要
求を送信するために使用され得る。対照的に、ブロード
キャストパケットは全てのデバイスが同じ情報（例え
ば、キャッシュページが無効にされたというメッセー
ジ）を知る必要がある場合に使用される。

【０００５】複数のポイントツーポイントパケットは同
時に送信され得る。例えば、デバイス５がデバイス２へ
パケットを送信中に、デバイス１がデバイス３へとパケ
ットを送信し得る。これらのパケットの双方が共通のデ
バイスにて開始または終了しないため、パケットは必ず
しも互いに衝突するわけではない。しかしながら、ブロ
ードキャストパケットは、任意の時間に送信される唯一
のパケットでなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インターリーブするポ
イントツーポイントパケットおよびブロードキャストパ
ケットは、ブロードキャストパケットが送信されなくて
はならないとき、著しい遅れを生じさせ得る。この遅れ
が起こるのは、ブロードキャストパケットが送信される
前に、システムは、全てのポイントツーポイントパケッ
トが完了するまで待たなければならないからである。そ
の上、あるタイプのパケットを他のタイプより優先させ
ることは、優先されないパケットタイプの飢餓状態をも
たらし得る。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、コンピュータシステムのコンポーネン
ト間でデータを伝送する際に、ポイントツーポイントパ
ケットおよびブロードキャストパケット間を公平に調停
する装置と方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（要旨）本発明の１実施
形態は、コンピューティングシステム内のデバイスとコ
ンピューティングシステムの１つ以上のさらなるデバイ
スとの間の通信を容易にするシステムを提供する。シス
テムは、デバイスからポイントツーポイントパケットお
よびブロードキャスト（ｂｒｏａｄｃａｓｔ）パケット
を受け取り、パケットのタイプを判定するためにこれら
のパケットのヘッダを検査する。システムはまた、コン
ピューティングシステムの状態がブロードキャスト嗜好
またはポイントツーポイントのみのどちらかであるかど
うかを判定するために、コンピューティングシステムの
状態を検査する。パケットのタイプがブロードキャスト
であり、コンピューティングシステムの状態がブロード
キャスト嗜好である場合、システムはパケットを全ての
さらなるデバイスに送信する。パケットのタイプがブロ
ードキャストであり、コンピューティングシステムの状
態がポイントツーポイントのみである場合、システムは
コンピューティングシステムの状態がブロードキャスト
嗜好に変化するまでパケットの送信を遅らす。パケット
のタイプがポイントツーポイントであり、コンピューテ
ィングシステムの状態がブロードキャスト嗜好である場
合、ブロードキャストパケットの送信が利用可能である
間はシステムはパケットの送信を遅らす。最後に、パケ
ットのタイプはポイントツーポイントであり、コンピュ
ーティングシステムの状態がポイントツーポイントのみ
である場合、システムはパケットをアドレスされたデバ
イスに送信する。

【０００９】本発明の１実施形態において、受信機構は
複数の入力キューを含み、各入力キューはコンピュータ
ィングシステムの複数のさらなるデバイスの１つを検査
する。 本発明の１実施形態において、システムは、パ
ケットがブロードキャストパケットかポイントツーポイ
ントパケットであるかを判定するためにパケットのルー
ティングプリフィックスを調べる。パケットがポイント
ツーポイントパケットである場合、システムはパケット
の宛先を判定する。

【００１０】本発明の１実施形態において、システムは
利用可能なパケットスロットをカウントするためのｎカ
ウンタおよびブロードキャスト嗜好パケットスロットを
カウントするためのｍカウンタを用いる。ｎカウンタお
よびｍカウンタの組み合せがコンピューティングシステ
ムの状態を判定する。システムは、ブロードキャスト要
求に応答して入力キューにブロードキャスト付与（ｇｒ
ａｎｔ）を発行するためのブロードキャストアービタ
（ａｒｂｉｔｅｒ）を用いる。システムは、ポイントツ
ーポイント付与をポイントツーポイント要求に応答して
入力キューの１つに発行するためにポイントツーポイン
トアービタを使用する。出力マルチプレクサは入力キュ
ーから選択されたデバイスに、あるいはブロードキャス
トパケットの場合デバイスの全てにパケットを中継す
る。

【００１１】本発明の１実施形態において、ｎカウンタ
は、外部コマンドを受信する場合、またはｎカウンタが
ゼロに減少する場合に利用可能なパケットスロットの数
に再設定されるように構成される。

【００１２】本発明の１実施形態において、ｍカウンタ
は、外部コマンドの受信に応じて、またはｎカウンタが
ゼロに減少する場合にブロードキャスト嗜好スロットの
数に再設定されるように構成される。

【００１３】本発明の１実施形態において、ゼロに減少
する場合、ｍカウンタは再設定コマンドを待ちながらゼ
ロを保持するように構成される。

【００１４】本発明の１実施形態において、システム
は、ｎカウンタおよびｍカウンタの両方がカウンティン
グしてる場合にコンピューティングシステムの状態をブ
ロードキャスト嗜好に設定する。システムは、ｎカウン
タが継続し、ｍカウンタがゼロである場合にコンピュー
ティングシステムの状態をポイントツーポイントのみに
設定する。

【００１５】本発明の１実施形態において、ブロードキ
ャストアービタは入力キューからブロードキャスト要求
を受信し、コンピューティングシステムの状態および他
の付与信号に基づいてブローキャスト付与信号を要求し
ている入力キューに提供する。

【００１６】本発明の１実施形態において、ポイントツ
ーポイントアービタはポイントツーポイント要求を複数
の入力キューから受信し、コンピューティングシステム
の状態および他の付与信号に基づいてポイントツーポイ
ント付与信号を要求している入力キューに提供する。

【００１７】本発明の１実施形態において、出力マルチ
プレクサは、選択された入力キューから出力マルチプレ
クサに接続されるデバイスにパケットを中継する。

【００１８】本発明は、計算システムのデバイスと前記
計算システム内の複数のさらなるデバイスのうちの１つ
以上のデバイスとの間のパケット通信を容易にするよう
に構成された装置であって、前記装置は、前記デバイス
からパケットを受信するように構成された受信機構と、
前記パケットのタイプを決定するためにパケットのヘッ
ダを検査するように構成された検査機構であって、前記
タイプがブロードキャスト、およびポイントツーポイン
トのうちの一つであり得る、検査機構と、前記計算シス
テムの状態を決定するように構成された決定機構であっ
て、前記状態がブロードキャスト優先、およびポイント
ツーポイントのみであるうちの一つである、決定機構
と、前記パケットのタイプがブロードキャストであり、
前記計算システムの状態がブロードキャスト優先である
場合に、前記パケットを前記複数のさらなるデバイスへ
送信するように構成された送信機構と、を備え、前記パ
ケットのタイプがブロードキャストであり、前記計算シ
ステムの状態がポイントツーポイントのみである場合
に、前記計算システムの状態がブロードキャスト優先へ
変化するまで、前記送信機構は前記パケットの送信を遅
らせるようにさらに構成され、前記タイプがポイントツ
ーポイントであり、前記計算システムの状態がブロード
キャスト優先である場合に、ブロードキャストパケット
が送信されるように利用可能である間、前記送信機構は
前記パケットの送信を遅らせるようにさらに構成され、
前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
ステムの状態がポイントツーポイントのみである場合
に、前記送信機構は前記パケットを前記複数のさらなる
デバイスのうちのアドレスされた一つへ送信するように
さらに構成された、装置であり、これにより上記課題が
解決される。

【００１９】本発明の一つの局面は、前記受信機構が複
数の入力キューを備え、入力キューは前記計算システム
の複数のさらなるデバイスのうちの一つに割り当てられ
ている、上記に記載の装置である。

【００２０】本発明の一つの局面は、前記検査機構は、
前記パケットがブロードキャストパケットであるか、ポ
イントツーポイントパケットであるかを決定し、前記パ
ケットがポイントツーポイントである場合、前記パケッ
トの宛先を決定するように、前記パケットのルーティン
グプレフィックスを検査するように構成された、上記に
記載の装置である。

【００２１】本発明の一つの局面は、前記決定機構が、
利用可能なパケットスロットをカウントするように構成
されたｎ−カウンタと、ブロードキャスト優先パケット
スロットをカウントするように構成されたｍ−カウンタ
と、前記計算システムの状態を決定するために前記ｎ−
カウンタと前記ｍ−カウンタとを結合するように構成さ
れた結合機構と、ブロードキャスト要求に応答して、前
記入力キューにブロードキャスト許可を発行するように
構成されたブロードキャストアービターと、ポイントツ
ーポイントアービターが、ポイントツーポイント要求に
応答して、前記複数の入力キューのうちの一つにポイン
トツーポイント許可を発行するように構成された複数の
ポイントツーポイントアービターと、複数の出力マルチ
プレクサであって、出力マルチプレクサは前記入力キュ
ーから選択されたデバイスまで前記パケットをルート付
けするように構成されており、前記出力マルチプレクサ
は、前記ブロードキャストアービターおよび関連するポ
イントツーポイントアービターのうちの一つからのスイ
ッチング情報を受信する、複数の出力マルチプレクサ
と、を備える、上記に記載の装置である。

【００２２】本発明の一つの局面は、前記ｎ−カウンタ
が、外部コマンドを受信するとすぐに、または前記ｎ−
カウンタがゼロへ減少されると利用可能なパケットスロ
ットの数へリセットされるように構成された、上記に記
載の装置である。

【００２３】本発明の一つの局面は、前記ｍ−カウンタ
が、外部コマンドを受信するとすぐに、または前記ｎ−
カウンタがゼロへ減少されるとブロードキャスト優先ス
ロットの数へリセットされるように構成された、上記に
記載の装置である。

【００２４】本発明の一つの局面は、前記ｍ−カウンタ
がゼロへ減少されるように構成され、ゼロでリセットコ
マンドを待機し続けるように構成された、上記に記載の
装置である。

【００２５】本発明の一つの局面は、前記結合機構は、
前記計算システムの状態を決定するために前記ｎ−カウ
ンタと前記ｍ−カウンタとを結合するように構成され、
前記ｎ−カウンタおよび前記ｍ−カウンタの両方がカウ
ントしている場合に、前記状態はブロードキャスト優先
であり、前記ｎ−カウンタがカウントし、前記ｍ−カウ
ンタがゼロである場合に、前記状態はポイントツーポイ
ントのみである、上記に記載の装置である。

【００２６】本発明の一つの局面は、前記ブロードキャ
ストアービターが前記複数の入力キューからブロードキ
ャスト要求を受信し、前記計算システムおよび他の許可
信号の状態に基づいた要求入力キューにブロードキャス
ト許可信号を提供する、上記に記載の装置である。

【００２７】本発明の一つの局面は、前記ポイントツー
ポイントアービターが前記複数の入力キューからポイン
トツーポイント要求を受信し、前記計算システムおよび
他の許可信号の状態に基づいた要求入力キューにポイン
トツーポイント許可信号を提供する、上記に記載の装置
である。

【００２８】本発明の一つの局面は、前記出力マルチプ
レクサは、前記複数の入力キューからの選択された入力
キューから、前記出力マルチプレクサと結合された前記
デバイスまで、前記パケットをルート付けするように構
成された、上記に記載の装置である。

【００２９】さらに、本発明は、前記計算システムのデ
バイスと複数の前記計算システムのさらなるデバイスの
うちの１つ以上のデバイスとの間のパケット通信を容易
にするように構成された計算システムであって、中央演
算処理装置と、メモリと、入力／出力デバイスと、前記
デバイスからパケットを受信するように構成された受信
機構と、前記パケットのタイプを決定するためにパケッ
トのヘッダを検査するように構成された検査機構であっ
て、前記タイプがブロードキャスト、およびポイントツ
ーポイントのうちの一つであり得る、検査機構と前記計
算システムの状態を決定するように構成された決定機構
であって、前記状態がブロードキャスト優先、およびポ
イントツーポイントのみであるうちの一つである、決定
機構と、前記タイプがブロードキャストであり、前記計
算システムの状態がブロードキャスト優先である場合
に、前記パケットを前記複数のさらなるデバイスへ送信
するように構成された送信機構と、を備え、前記タイプ
がブロードキャストであり、前記計算システムの状態が
ポイントツーポイントのみである場合に、前記計算シス
テムの状態がブロードキャスト優先へ変化するまで、前
記送信機構は前記パケットの送信を遅らせるようにさら
に構成され、前記タイプがポイントツーポイントであ
り、前記計算システムの状態がブロードキャスト優先で
ある場合に、ブロードキャストパケットが送信されるよ
うに利用可能である間、前記送信機構は前記パケットの
送信を遅らせるようにさらに構成され、前記タイプがポ
イントツーポイントであり、前記計算システムの状態が
ポイントツーポイントのみである場合に、前記パケット
を前記複数のさらなるデバイスのうちのアドレスされた
一つへ送信するようにさらに構成された、計算システム
であり、これにより上記課題が解決される。

【００３０】さらに本発明は、計算システムのデバイス
と複数の前記計算システムのさらなるデバイスのうちの
１つ以上のデバイスとの間のパケット通信を容易にする
ための方法であって、前記デバイスからパケットを受信
する工程と、前記パケットのタイプを決定するために前
記パケットのヘッダを検査する工程であって、前記タイ
プはブロードキャストおよびポイントツーポイントのう
ちの一つであり得る、工程と、前記タイプがブロードキ
ャストであり、前記計算システムの状態がポイントツー
ポイントのみである場合、前記計算システムの状態がブ
ロードキャスト優先へと変化するまで、前記パケットの
送信を遅らせる工程と、前記タイプがポイントツーポイ
ントであり、前記計算システムの状態がブロードキャス
ト優先である場合、前記ブロードキャストパケットが送
信されるように利用可能である間、前記パケットの送信
を遅らせる工程と、を包含する方法であり、これにより
上記課題が解決される。

【００３１】本発明の一つの局面は、前記パケットがさ
らにルーティングプレフィックスおよびデータを包含す
る、上記に記載の方法である。

【００３２】本発明の一つの局面は、前記デバイスが、
中央処理演算装置、入力／出力デバイス、およびメモリ
のうちの一つを包含する、上記に記載の方法である。

【００３３】本発明の一つの局面は、前記ヘッダを検査
する工程は、前記ルーティングプレフィックスが、ブロ
ードキャスト、およびポイントツーポイントのうちの一
つを示すかどうかを決定する工程を包含する、上記に記
載の方法である。

【００３４】本発明の一つの局面は、前記計算システム
の状態が、ブロードキャスト優先と、ポイントツーポイ
ントのみとの間で周期的に切り換えられる、上記に記載
の方法である。

【００３５】本発明の一つの局面は、前記ルーティング
プレフィックスがブロードキャストを示し、前記計算シ
ステムの状態がブロードキャスト優先である場合に、前
記方法は前記パケットを他のデバイスへ送信する工程を
さらに包含する、上記に記載の方法である。

【００３６】本発明の一つの局面は、前記ルーティング
プレフィックスがポイントツーポイントを示し、前記状
態がポイントツーポイントのみである場合に、前記方法
は前記パケットを他のデバイスのうちのアドレスされた
一つへ送信する工程をさらに包含する、上記に記載の方
法である。

【００３７】本発明の一つの局面は、前記計算システム
の状態は、ブロードキャストパケットとポイントツーポ
イントパケットとの実質的に任意の比を達成するように
周期的に切り換えられる、上記に記載の方法である。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下の記載は、当業者が、本発明
を生産し使用することを可能とするために提示され、な
らびに特定の用途およびその必要条件のコンテクスト内
で提供される。開示された１実施形態に対する様々な改
変は、当業者には容易に明らかであり、ならびに本明細
書で定義される一般的な原理は、本発明の精神および範
囲から逸脱することなしに他の実施形態および用途に適
応され得る。それ故、本発明は示される実施形態に限定
されるのではなく、本明細書にて開示された原理および
特徴と一致する最も広い範囲にまで適応されることを意
図する。

【００３９】（計算システム）図１Ａは、本発明の一実
施形態による計算システム１０２を示す。計算システム
１０２は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピ
ュータ、デジタルシグナルプロセッサ、パーソナルオー
ガナイザ、デバイスコントローラおよび機器内の計算エ
ンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、それら
に限られるわけではない、あらゆるタイプのコンピュー
タシステムを含み得る。図１Ａに示されるように、計算
システム１０２は、デバイスボード１０４、１０６、１
０８、１１０、ならびにスイッチボード１１２および１
１４を含む。デバイスボード１０４、１０６、１０８お
よび１１０は、中央演算処理装置とメモリデバイスと入
出力デバイスとキャッシュ等の計算システム１０２を含
む様々なデバイスである。スイッチボード１１２はスイ
ッチチップ１１６および１１８を有し、スイッチボード
１４４はスイッチチップ１２０および１２２を有する。
様々なボードは信号線１２４、１２６、１２８、１３
０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０および１
４２を介して通信を行う。

【００４０】（スイッチチップ連結）図１Ｂは、本発明
の一実施形態による様々なスイッチチップ間における連
結の詳細を示す。概して、スイッチチップは２つ以上の
入力と２つ以上の出力を有する。この記載は２つの入力
および２つの出力を有するスイッチチップに関するが、
当業者はスイッチチップを任意の数の入力および出力を
も有するように拡大可能であることに留意されたい。

【００４１】スイッチチップ１１６は、デバイスボード
１０４を発端とする入力信号線１２４とデバイスボード
１０６を発端とする入力信号線１２８とに連結される。
その上、スイッチチップ１１６は、出力信号線１４２と
出力信号線１４４とに連結される。信号線１４２は、ス
イッチボード１１４上のスイッチチップ１２２の入力に
連結され、一方信号線１４４はスイッチボード１１２上
のスイッチチップ１１８の入力に連結される。

【００４２】スイッチチップ１１８は入力信号線１４４
と１４０を有する。信号線１４４はスイッチチップ１１
６の出力に連結され、一方信号線１４０はスイッチボー
ド１１４上のスイッチチップ１２０の出力に連結され
る。スイッチチップ１１８の出力信号線１２６はデバイ
スボード１０４に、スイッチチップ１１８の出力信号線
１３０はデバイスボード１０６にそれぞれ連結される。

【００４３】スイッチチップ１２０とスイッチチップ１
２２の連結は、スイッチチップ１１６とスイッチチップ
１１８の連結と対称的であり、これ以上説明しない。

【００４４】スイッチチップ１１６、１１８、１２０お
よび１２２は、任意の入力信号線が、任意の出力信号線
に接続され得、またはブロードキャストパケットの場合
には出力信号線の全てに接続され得るようにともに連結
される。

【００４５】（スイッチチップ）図２は、本発明の一実
施形態による代表的なスイッチチップ１１６を示す。他
のスイッチチップは同じ構成を有する。スイッチチップ
１１６は、入力２０２および２０４、出力２０６および
２０８、ならびにブロードキャストアービター２１０お
よびアービターコントロール２３２を含む。

【００４６】入力２０２は先に示したように外部信号線
１２４に連結され、そして内部信号線２１６、２１８、
２２０、２２２、２２４、２２６、２２８および２３０
に連結される。出力２０６に対するポイントツーポイン
ト許可要求は、信号線２１６によって搬送される。出力
２０８に対するポイントツーポイント許可要求は、信号
線２２６によって搬送される。入力２０２は、信号線２
１８を介し出力２０６から、そして信号線２２８を介し
出力２０８からそれぞれポイントツーポイント許可を受
信する。入力２０２からのパケットデータは、信号線２
２０を介し出力２０６と、信号線２３０を介し出力２０
８と連結される。ブロードキャスト要求は入力２０２か
ら信号線２２２を介しブロードキャストアービター２１
０へと連結され、そしてブロードキャスト許可は信号線
２２４を介し、ブロードキャストアービター２１０から
入力２０２へと返される。信号線２２４を介するブロー
ドキャスト許可はさらに、出力２０６および出力２０８
にもルーティングされる。これらの連結は図４を参照し
て説明される。

【００４７】信号線２５６、２５８、２６０、２６２、
２６４、２６６、２６８および２７０は、入力２０４に
連結されるが、図示されていない。信号線２１６、２１
８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８および２
３０が各々入力２０２に対して実行する機能と同じ機能
を、信号線２５６、２５８、２６０、２６２、２６４、
２６６、２６８および２７０は入力２０４に対し実行す
る。信号線２６４はまた出力２０６と出力２０８にルー
ティングされ、信号線２２４が行う機能と同じ機能を出
力２０６と出力２０８に対して実行する。

【００４８】出力２０６および２０８は、上で述べたよ
うに、外部で信号線１４２と信号線１４４に連結され、
内部で入力２０２と入力２０４に連結される。その上、
信号線２１８、２２８、２５８および２６８上のポイン
トツーポイント許可要求のアービトレーションを可能に
するために、出力２０６および２０８はアービターコン
トロール２３２に連結される。

【００４９】動作時には、出力２０６は、信号線２３４
を介しアービターコントロール２３２に対し許可要求を
送信し、信号線２３８を介しアービターコントロール２
３２から許可イネーブルを受信する。出力２０８は、信
号線２３６を介しアービターコントロール２３２に対し
許可要求を送信し、信号線２４０を介しアービターコン
トロール２３２から許可イネーブルを受信する。

【００５０】ブロードキャストアービター２１０は、入
力２０２から信号線２２２を介し、および入力２０４か
ら信号線２６２を介し、それぞれブロードキャスト要求
を受信し、そして信号線２２４を介し入力２０２へと、
および信号線２６４を介し入力２０４へとそれぞれ、ブ
ロードキャスト許可を返す。ブロードキャストアービタ
ー２１０は、信号線２４４を介しアービターコントロー
ル２３２へと許可要求を送信し、そして信号線２４２を
介しアービターコントロール２３２から許可イネーブル
を受信する。

【００５１】（入力）図３は、本発明の一実施形態によ
るスイッチチップ１１６の入力部２０２を示す。パケッ
トスイッチャー３０２は、外部信号線１２４を介して入
ってくるパケットを、パケットヘッダ内のルーティング
情報により、信号線３１２を介しポイントツーポイント
キュー３０８へ、または信号線３１４を介しブロードキ
ャストキュー３１０へとルーティングする。

【００５２】ポイントツーポイントキュー３０８のパケ
ットに関し、ポイントツーポイントキュー３０８が、パ
ケットが出力２０６または出力２０８のどちらに向けら
れるべきかを決定し、ポイントツーポイント許可要求を
決定された出力に、すなわち決定された出力が出力２０
６の場合は信号線２１６を介して、決定された出力が出
力２０８の場合は信号線２２６を介して送信する。

【００５３】パケットが出力２０６向けである場合、ポ
イントツーポイント許可は信号線２１８を介して受け取
られる。信号線２１８はポイントツーポイントキュー３
０８およびマルチプレクサ３０４の双方に連結されるこ
とに留意されたい。信号線２１８がポイントツーポイン
ト許可を受信すると即刻、ポイントツーポイントキュー
３０８は信号線３１６を介しマルチプレクサ３０４にパ
ケットを送信する。同時に、マルチプレクサ３０４は入
力信号線３１６を出力信号線２２０に接続する。

【００５４】パケットが出力２０８向けである場合、ポ
イントツーポイント許可は信号線２２８を介し受け取ら
れる。信号線２２８がポイントツーポイントキュー３０
８およびマルチプレクサ３０６の双方に連結されること
に留意されたい。信号線２２８がポイントツーポイント
許可を受信すると即刻、ポイントツーポイントキュー３
０８は信号線３２０を介しマルチプレクサ３０６にパケ
ットを送信する。同時にマルチプレクサ３０６は、入力
信号線３２０を出力信号線２３０に接続する。

【００５５】ブロードキャストキュー３１０のパケット
に関し、ブロードキャストキュー３１０は信号線２２２
を介しブロードキャストアービター２１０に対しブロー
ドキャスト許可要求を送信する。ブロードキャスト許可
は信号線２２４を介しブロードキャストアービター２１
０から受け取られる。信号線２２４はブロードキャスト
キュー３１０、出力マルチプレクサ３０４および出力マ
ルチプレクサ３０６に連結されることに留意されたい。
信号線２２４がブロードキャスト許可を受信すると即
刻、ブロードキャストキュー３１０は信号線３２２を介
しマルチプレクサ３０４に、そして信号線３１８を介し
マルチプレクサ３０６にパケットを送信する。同時にマ
ルチプレクサ３０４は、入力信号線３２２を出力信号線
２２０に接続し、マルチプレクサ３０６は入力信号線３
１８を出力信号線２３０に接続する。

【００５６】（出力）図４は本発明の一実施形態による
スイッチチップ１１６の出力２０６を示す。ポイントツ
ーポイントアービター２１２は、入力２０２からは信号
線２１６を介し、そして入力２０４からは信号線２５６
を介しポイントツーポイント許可要求を受信する。いず
れかのポイントツーポイント許可要求に応答して、ポイ
ントツーポイントアービター２１２は信号線２３４を通
しアービターコントロール２３２にポイントツーポイン
ト許可要求を送信する。信号線２３８上で許可イネーブ
ルが受信されると即刻、ポイントツーポイントアービタ
ー２１２は、信号線２１８を介し入力２０２へと、また
は信号線２５８を介し入力２０４へとポイントツーポイ
ント許可を送信する。入力２０２と入力２０４からの同
時要求の場合には、あらゆる公平スキームがポイントツ
ーポイント許可を受信するための入力を選択するために
使用され得る。信号線２１８および信号線２５８はさら
に出力マルチプレクサ４０２に連結されることに留意さ
れたい。

【００５７】ポイントツーポイント許可が信号線２１８
上に送信される時、マルチプレクサ４０２は信号線２２
０を信号線１２４に接続する。同様に、ポイントツーポ
イント許可が信号線２５８上に送信される時、マルチプ
レクサ４０２は信号線２６０を信号線１２４に接続す
る。

【００５８】ブロードキャストアービター２１０が信号
線２２４上にブロードキャスト許可を発し、入力２０２
は信号線２２０上にパケットを送信する。同時に、信号
線２２４上のブロードキャスト許可は、信号線２２０を
出力信号線１２４に接続する。

【００５９】同様に、ブロードキャストアービター２１
０が信号線２６４上にブロードキャスト許可を発すると
き、入力２０４は信号線２６０上にパケットを送信す
る。同時に、信号線２６４上のブロードキャスト許可は
信号線２６０を出力信号線１２４に接続する。

【００６０】（アービターコントロール）図５は本発明
の一実施形態によるアービターコントロール２３２を示
す。ｎカウンタ５０２は、信号線５０６を介しパケット
スロット数のカウントを受信する。ｍカウンタ５０４
は、信号線５０８を介しブロードキャスト優先パケット
スロット数のカウントを受信する。これらのカウントは
システムが起動する前に静的に決定され得、またはシス
テム動作中に動的に決定され得る。リセット信号５１６
は、これらのカウントをｎカウンタ５０２およびｍカウ
ンタ５０４にロードする。双方のカウンタは各スロット
時間の後、ゼロになるまでデクリメントする。

【００６１】ゼロに達すると即刻、ｎカウンタ５０２は
信号線５１２を設定する。同様にゼロに達すると即刻、
ｍカウンタ５０４は信号線５１４を設定する。ｎカウン
タ５０２およびｍカウンタ５０４はそれぞれ、カウント
がゼロに達すると、デクリメントを停止するように構成
されている。信号線５１４がアクティブである間は、ス
イッチチップの状態はポイントツーポイントのみであ
る。信号線５１４がイナクティブであるときには、スイ
ッチチップの状態はブロードキャスト優先である。

【００６２】ＯＲゲ−ト５１８は、信号線５１０を介し
外部リセットを受信する。計算システム１０２内の全て
のスイッチチップが同時にリセット信号を受け取り、そ
の結果スイッチチップが同期化され得ることに留意され
たい。ＯＲゲート５１８はさらに、ｎカウンタ５０２が
ゼロに達すると、信号線５１２を介しｎカウンタ５０２
からリセット信号を受信する。ＯＲゲート５１８はリセ
ット信号を信号線５１６を介しｎカウンタ５０２および
ｍカウンタ５０４に渡す。

【００６３】アービターコントロール２３２は、信号線
２４４を介しブロードキャスト許可要求を受信する。信
号線５１４の状態がブロードキャスト優先である場合、
アービターコントロール２３２は信号線２４２上に許可
イネーブルを送信する。その状態がポイントツーポイン
トのみである場合、信号線５１４の状態がブロードキャ
スト優先に変わるまでは、アービターコントロール２３
２は信号線２４２上に許可イネーブルを送信しない。

【００６４】アービターコントロール２３２は、信号線
２３４および信号線２３６を介しポイントツーポイント
許可要求を受信する。その状態がポイントツーポイント
のみである場合、アービターコントロール２３２は信号
線２３８または信号線２４０上にそれぞれ許可イネーブ
ルを送信する。その状態がブロードキャスト優先である
場合、ブロードキャスト許可イネーブルが信号線２４２
上で送信中でない場合のみ、アービターコントロール２
３２は信号線２３８または信号線２４０上に許可イネー
ブルを送信する。ポイントツーポイント許可イネーブル
が同時に信号線２３８および信号線２４０上にあること
が可能であることに留意されたい。

【００６５】（許可信号発行）図６は、本発明の一実施
形態による、計算システム１０２の状態を決定し、許可
を発行するプロセスを示すフローチャートである。シス
テムは、ｎカウンタ５０２が信号線５０６上でのカウン
ト値を、ならびにｍカウンタ５０４が信号線５０８上で
のカウント値を受信すると起動する（ステップ６０
２）。信号線５１０に付与された外部リセット信号は、
ＯＲゲート５１８を介し、リセット信号５１６となる。
リセット信号５１６は、前にロードされた値をｎカウン
タ５０２およびｍカウンタ５０４に設定する（ステップ
６０４）。

【００６６】アービターコントロール２３２は、ｍカウ
ンタ５０４がゼロであるか否かを決定する（ステップ６
１０）。ｍカウンタ５０４のゼロがポイントツーポイン
トのみを示すことに留意されたい。ｍカウンタ５０４が
ゼロでない場合（ステップ６１０）、アービターコント
ロール２３２は、信号線２４４上にブロードキャスト許
可要求が存在するか否かを決定する（ステップ６０
６）。信号線２４４上にブロードキャスト許可要求があ
る場合（ステップ６０６）、アービターコントロール２
３２は信号線２４２上にブロードキャスト許可を発行す
る（ステップ６１８）。

【００６７】ｍカウンタ５０４がゼロである場合（ステ
ップ６１０）、または信号線２４４上にブロードキャス
ト許可要求がない場合（ステップ６０６）、アービター
コントロール２３２は信号線２３４および／または信号
線２３６上にポイントツーポイント許可要求があるかど
うかを決定する（ステップ６０８）。信号線２３４およ
び／または信号線２３６上にポイントツーポイント許可
要求がある場合（ステップ６０８）、アービターコント
ロール２３２はそれぞれに信号線２３８および／または
信号線２４０ポイントツーポイント許可を発行する（ス
テップ６１６）。

【００６８】ポイントツーポイント許可が発行された後
（ステップ６１６）、ブロードキャスト許可が発行され
た後（ステップ６１８）、または信号線２３４および／
または信号線２３６上にポイントツーポイント許可要求
がない場合（ステップ６０８）、アービターコントロー
ル２３２は１スロット時間だけシステムを遅らせる（ス
テップ６２０）。次に、アービターコントロール２３２
がｎカウンタ５０２をデクリメントさせ、且つｍカウン
タ５０４がゼロでない場合、ｍカウンタ５０４をデクリ
メントさせる（ステップ６２２）。

【００６９】アービターコントロール２３２はその後ｎ
カウンタ５０２がゼロであるか否かを決定する（ステッ
プ６２４）。ｎカウンタ５０２がゼロである場合（ステ
ップ６２４）、信号線５１２に付与されたリセット信号
はＯＲゲート５１８を介しリセット信号５１６となる。
リセット信号５１６はロードされた値をｎカウンタ５０
２およびｍカウンタ５０４に設定する（ステップ６０
４）。ｎカウンタ５０２がゼロでない場合（ステップ６
２４）、コントロールはステップ６０６に戻り、次のサ
イクルを開始する。

【００７０】（パケットのルーティング）図７は本発明
の一実施形態によるスイッチチップ１１６を介しパケッ
トをルーティングするプロセスを示すフローチャートで
ある。スイッチチップ１１６の入力でパケットが受け取
られる際にシステムは開始する（ステップ７０２）。ス
イッチチップ１１６の入力２０２は、パケットがポイン
トツーポイントパケットであるか、ブロードキャストパ
ケットであるかを決定する（ステップ７０４）。

【００７１】受け取られたパケットがポイントツーポイ
ントパケットである場合（ステップ７０４）、入力２０
２はパケットの宛先により、ポイントツーポイントアー
ビター２１２または２１４に対しポイントツーポイント
許可要求を送信する（ステップ７０６）。入力２０２は
その後、ポイントツーポイント許可を待つ（ステップ７
０８）。ポイントツーポイント許可を受信後（ステップ
７０８）、パケットは出力宛先へと送信される（ステッ
プ７１０）。

【００７２】受信したパケットがブロードキャストパケ
ットである場合（ステップ７０４）、入力２０２はブロ
ードキャストアービター２１０に対してブロードキャス
ト許可要求を送信する（ステップ７１２）。入力２０２
はその後、ブロードキャスト許可を待つ（ステップ７１
４）。ブロードキャスト許可を受信後（ステップ７１
４）、そのパケットが全ての出力に送信される（ステッ
プ７１６）。

【００７３】前述の本発明の一実施形態の記載は説明と
記載の目的のためのみに提示されている。前述の本発明
の一実施形態は本発明の範囲全体を網羅することを意図
せず、開示されている形態に本発明を限定することも意
図されない。従って、多くの改変と変更が当業者に明ら
かである。その上、上記の開示は、本発明を限定する意
図はない。本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定
される。

【００７４】本発明の１実施形態は、計算システム内の
デバイスと計算システムの１以上の追加デバイス間のパ
ケット通信を容易にするシステムを提供する。システム
はデバイスからポイントツーポイントパケットまたはブ
ロードキャストパケットを受信し、パケットのヘッダを
検査して、パケットタイプを決定する。システムはさら
に、計算システムの状態を調査して、コンピュータシス
テムの状態がブロードキャスト優先であるか、ポイント
ツーポイントのみであるかを決定する。もしパケットタ
イプがブロードキャストであり且つ計算システムの状態
がブロードキャスト優先である場合、システムはパケッ
トを全ての追加デバイスに送信する。パケットタイプが
ブロードキャストであり且つ計算システムの状態がポイ
ントツーポイントのみである場合、システムは計算シス
テムの状態がブロードキャスト優先に変わるまでパケッ
ト送信を遅らせる。パケットタイプがポイントツーポイ
ントであり且つ計算システムの状態がブロードキャスト
優先である場合、ブロードキャストパケットが送信に可
能な間はシステムはパケットの送信を遅らせる。最後
に、パケットタイプがポイントツーポイントであり且つ
計算システムの状態がポイントツーポイントのみである
場合、システムはパケットを指定されたデバイスに送信
する。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態による複数の
デバイスボードおよび複数のスイッチボードを有する計
算システムを示す。

【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一実施形態による計算シ
ステム内でスイッチチップがどのように相互接続されて
いるかを示す。

【図２】図２は、本発明の一実施形態によるスイッチチ
ップの詳細を示す。

【図３】図３は、本発明の一実施形態によるスイッチチ
ップの入力部を示す。

【図４】図４は、本発明の一実施形態によるスイッチチ
ップの出力部を示す。

【図５】図５は、本発明の一実施形態によるスイッチチ
ップのアービターコントロール部を示す。

【図６】図６は、本発明の一実施形態による計算システ
ムおよび発行許可の状態を決定するプロセスを示す。

【図７】図７は、本発明の一実施形態によるパケットの
ルーティングプロセスを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム エイ． クレイトン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94062, レッドウッド シティー， フィンガー アベニュー ナンバー８ 28 (72)発明者 リー エイ． ワーナー アメリカ合衆国 カリフォルニア 94062, レッドウッド シティー， アウター サークル 240 (72)発明者 ウェイン エフ． セルツァー アメリカ合衆国 カリフォルニア 95129, サン ノゼ， エルマー ウェイ 1613 Ｆターム(参考） 5K033 AA01 BA04 CA06 CB01 CB06 CB13 CB17 CC01 DA13 DB01

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計算システムのデバイスと前記計算シス
   テム内の複数のさらなるデバイスのうちの１つ以上のデ
   バイスとの間のパケット通信を容易にするように構成さ
   れた装置であって、前記装置は、 前記デバイスからパケットを受信するように構成された
   受信機構と、 前記パケットのタイプを決定するためにパケットのヘッ
   ダを検査するように構成された検査機構であって、前記
   タイプがブロードキャスト、およびポイントツーポイン
   トのうちの一つであり得る、検査機構と前記計算システ
   ムの状態を決定するように構成された決定機構であっ
   て、前記状態がブロードキャスト優先、およびポイント
   ツーポイントのみであるうちの一つである、決定機構
   と、 前記パケットのタイプがブロードキャストであり、前記
   計算システムの状態がブロードキャスト優先である場合
   に、前記パケットを前記複数のさらなるデバイスへ送信
   するように構成された送信機構と、を備え、 前記パケットのタイプがブロードキャストであり、前記
   計算システムの状態がポイントツーポイントのみである
   場合に、前記計算システムの状態がブロードキャスト優
   先へ変化するまで、前記送信機構は前記パケットの送信
   を遅らせるようにさらに構成され、 前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
   ステムの状態がブロードキャスト優先である場合に、ブ
   ロードキャストパケットが送信されるように利用可能で
   ある間、前記送信機構は前記パケットの送信を遅らせる
   ようにさらに構成され、 前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
   ステムの状態がポイントツーポイントのみである場合
   に、前記送信機構は前記パケットを前記複数のさらなる
   デバイスのうちのアドレスされた一つへ送信するように
   さらに構成された、装置。
2. 【請求項２】 前記受信機構が複数の入力キューを備
   え、入力キューは前記計算システムの複数のさらなるデ
   バイスのうちの一つに割り当てられている、請求項１に
   記載の装置。
3. 【請求項３】 前記検査機構は、前記パケットがブロー
   ドキャストパケットであるか、ポイントツーポイントパ
   ケットであるかを決定し、前記パケットがポイントツー
   ポイントである場合、前記パケットの宛先を決定するよ
   うに、前記パケットのルーティングプレフィックスを検
   査するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記決定機構が、 利用可能なパケットスロットをカウントするように構成
   されたｎ−カウンタと、 ブロードキャスト優先パケットスロットをカウントする
   ように構成されたｍ−カウンタと、 前記計算システムの状態を決定するために前記ｎ−カウ
   ンタと前記ｍ−カウンタとを結合するように構成された
   結合機構と、 ブロードキャスト要求に応答して、前記入力キューにブ
   ロードキャスト許可を発行するように構成されたブロー
   ドキャストアービターと、 ポイントツーポイントアービターが、ポイントツーポイ
   ント要求に応答して、前記複数の入力キューのうちの一
   つにポイントツーポイント許可を発行するように構成さ
   れた複数のポイントツーポイントアービターと、 複数の出力マルチプレクサであって、出力マルチプレク
   サは前記入力キューから選択されたデバイスまで前記パ
   ケットをルート付けするように構成されており、前記出
   力マルチプレクサは、前記ブロードキャストアービター
   および関連するポイントツーポイントアービターのうち
   の一つからのスイッチング情報を受信する、複数の出力
   マルチプレクサと、を備える、請求項２に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記ｎ−カウンタが、外部コマンドを受
   信するとすぐに、または前記ｎ−カウンタがゼロへ減少
   されると利用可能なパケットスロットの数へリセットさ
   れるように構成された、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ｍ−カウンタが、外部コマンドを受
   信するとすぐに、または前記ｎ−カウンタがゼロへ減少
   されるとブロードキャスト優先スロットの数へリセット
   されるように構成された、請求項４に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記ｍ−カウンタがゼロへ減少されるよ
   うに構成され、ゼロでリセットコマンドを待機し続ける
   ように構成された、請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記結合機構は、前記計算システムの状
   態を決定するために前記ｎ−カウンタと前記ｍ−カウン
   タとを結合するように構成され、 前記ｎ−カウンタおよび前記ｍ−カウンタの両方がカウ
   ントしている場合に、前記状態はブロードキャスト優先
   であり、 前記ｎ−カウンタがカウントし、前記ｍ−カウンタがゼ
   ロである場合に、前記状態はポイントツーポイントのみ
   である、請求項４に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ブロードキャストアービターが前記
   複数の入力キューからブロードキャスト要求を受信し、
   前記計算システムおよび他の許可信号の状態に基づいた
   要求入力キューにブロードキャスト許可信号を提供す
   る、請求項４に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記ポイントツーポイントアービター
    が前記複数の入力キューからポイントツーポイント要求
    を受信し、前記計算システムおよび他の許可信号の状態
    に基づいた要求入力キューにポイントツーポイント許可
    信号を提供する、請求項４に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記出力マルチプレクサは、前記複数
    の入力キューからの選択された入力キューから、前記出
    力マルチプレクサと結合された前記デバイスまで、前記
    パケットをルート付けするように構成された、請求項４
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記計算システムのデバイスと複数の
    前記計算システムのさらなるデバイスのうちの１つ以上
    のデバイスとの間のパケット通信を容易にするように構
    成された計算システムであって、 中央演算処理装置と、 メモリと、 入力／出力デバイスと、 前記デバイスからパケットを受信するように構成された
    受信機構と、 前記パケットのタイプを決定するためにパケットのヘッ
    ダを検査するように構成された検査機構であって、前記
    タイプがブロードキャスト、およびポイントツーポイン
    トのうちの一つであり得る、検査機構と前記計算システ
    ムの状態を決定するように構成された決定機構であっ
    て、前記状態がブロードキャスト優先、およびポイント
    ツーポイントのみであるうちの一つである、決定機構
    と、 前記タイプがブロードキャストであり、前記計算システ
    ムの状態がブロードキャスト優先である場合に、前記パ
    ケットを前記複数のさらなるデバイスへ送信するように
    構成された送信機構と、を備え、 前記タイプがブロードキャストであり、前記計算システ
    ムの状態がポイントツーポイントのみである場合に、前
    記計算システムの状態がブロードキャスト優先へ変化す
    るまで、前記送信機構は前記パケットの送信を遅らせる
    ようにさらに構成され、 前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
    ステムの状態がブロードキャスト優先である場合に、ブ
    ロードキャストパケットが送信されるように利用可能で
    ある間、前記送信機構は前記パケットの送信を遅らせる
    ようにさらに構成され、 前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
    ステムの状態がポイントツーポイントのみである場合
    に、前記パケットを前記複数のさらなるデバイスのうち
    のアドレスされた一つへ送信するようにさらに構成され
    た、計算システム。
13. 【請求項１３】 計算システムのデバイスと複数の前記
    計算システムのさらなるデバイスのうちの１つ以上のデ
    バイスとの間のパケット通信を容易にするための方法で
    あって、 前記デバイスからパケットを受信する工程と、 前記パケットのタイプを決定するために前記パケットの
    ヘッダを検査する工程であって、前記タイプはブロード
    キャストおよびポイントツーポイントのうちの一つであ
    り得る、工程と、 前記タイプがブロードキャストであり、前記計算システ
    ムの状態がポイントツーポイントのみである場合、前記
    計算システムの状態がブロードキャスト優先へと変化す
    るまで、前記パケットの送信を遅らせる工程と、 前記タイプがポイントツーポイントであり、前記計算シ
    ステムの状態がブロードキャスト優先である場合、前記
    ブロードキャストパケットが送信されるように利用可能
    である間、前記パケットの送信を遅らせる工程と、を包
    含する方法。
14. 【請求項１４】 前記パケットがさらにルーティングプ
    レフィックスおよびデータを包含する、請求項１３に記
    載の方法。
15. 【請求項１５】 前記デバイスが、中央処理演算装置、
    入力／出力デバイス、およびメモリのうちの一つを包含
    する、請求項１３に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記ヘッダを検査する工程は、前記ル
    ーティングプレフィックスが、ブロードキャスト、およ
    びポイントツーポイントのうちの一つを示すかどうかを
    決定する工程を包含する、請求項１４に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記計算システムの状態が、ブロード
    キャスト優先と、ポイントツーポイントのみとの間で周
    期的に切り換えられる、請求項１３に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記ルーティングプレフィックスがブ
    ロードキャストを示し、前記計算システムの状態がブロ
    ードキャスト優先である場合に、前記方法は前記パケッ
    トを他のデバイスへ送信する工程をさらに包含する、請
    求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記ルーティングプレフィックスがポ
    イントツーポイントを示し、前記状態がポイントツーポ
    イントのみである場合に、前記方法は前記パケットを他
    のデバイスのうちのアドレスされた一つへ送信する工程
    をさらに包含する、請求項１６に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記計算システムの状態は、ブロード
    キャストパケットとポイントツーポイントパケットとの
    実質的に任意の比を達成するように周期的に切り換えら
    れる、請求項１７に記載の方法。