JP2008546298A - 電子装置及び通信リソース割り当ての方法 - Google Patents

Abstract

複数のモジュールＩＰを接続するための相互接続手段Ｎ、ＳＷ０−ＳＷ２と、複数のモジュールＩＰのうち少なくとも１つを相互接続手段Ｎ、ＳＷ０−ＳＷ２に結合し、モジュールＩＰからのデータを第１のパケットｐｃｋへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースＮＩと、を有する電子装置が提供される。相互接続Ｎ、ＳＷ０−ＳＷ２を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットμｐｃｋが伝送される。相互接続手段Ｎ、ＳＷ０−ＳＷ２を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスＧＳ及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスＢＥを有する。少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスＧＳに関連する第１のパケットＧＳｐｃｋは、サービス保証型トラフィッククラスＧＳのために予約された時間スロット内で第２のパケットμｐｃｋにおいて伝送される。少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスＢＥに関連する第１のパケットｐｃｋ１−ｐｃｋ６は、予約されていない第２のパケットμｐｃｋ内で及び／又は第２のパケットμｐｃｋの利用されていない部分ｕｕ内で伝送される。

Description

本発明は、電子装置、モバイル装置、及び通信リソース割り当ての方法に関する。

モバイル電話又はＰＤＡのような現在のモバイルシステムは、新たな機能の実装及び既存の機能の改善に対する増大し続けるニーズのため、継続的な複雑さの増大を呈している。このことは、システムの構成要素の数及び複雑さを増大させることにより可能とされる。同時に、これら構成要素が通信するデータレートも増大している。高いデータレートは、増大するシステムの複雑さと併せて、モジュール方式に対するニーズを生み出した。斯かる方式によれば、処理システムは複数の比較的独立した、複雑なモジュールを有する。

従来のモバイル装置においては、モジュールは通常高価な並列専用リンクを介して通信する。しかしながら、モジュールの数が増大するにつれて、以下の理由により、この手法の通信はもはや実用的ではなくなった。第１に、増大した数のリンクは高価過ぎる。第２に、専用リンクを利用することは、新たなシステム構成を迅速に構成する柔軟性を制限する。

シリアルリンクを利用した通信ネットワークは、これら欠点を克服する効果的な方法を形成する。ネットワークは近年、非常に複雑なモバイルシステムにおける相互接続の問題に対する解決策として大きな注目を集めている（例えばUniPro Working Groupは現在、MIPI標準化団体においてモバイル装置のためのネットワークプロトコルを定義している。www.mipi.orgを参照されたい）。理由は２つある。第１に、ネットワークリンクはシリアルであり、リンク用のピン／配線の数をかなり減少させ、従って相互接続のコストをかなり減少させる。第２に、ネットワークはモジュールが相互接続される態様の柔軟性を提供し、新たな構成の迅速且つ容易な形成を可能とする。

ネットワークの相互接続の導入は、直接接続に比べて、劇的に通信を変化させる。このことは、通信モジュールが直接に接続されず、１以上のネットワークノードによりリモート的に分離される、ネットワークのマルチホップ特性による。通常のモバイル電話においてはアプリケーションプロセッサにより制御される通信制御はネットワークのタスクとなり、ネットワークノードにわたって分散される。更に、特殊化された専用モジュールにおいて又はネットワーク自体において、データの順序付け及びフロー制御のような新たな問題が対処される必要がある。

ネットワークは典型的に、複数のルータ及びネットワークインタフェースから成る。ルータはネットワークノードとして働き、データを宛先への正しい経路へと静的に（即ちルータが予め決定され変化しない）又は動的に（即ちルータが例えばホットスポットを回避するように負荷に応じて変化する）ルーティングすることにより、送信元ネットワークインタフェースから宛先ネットワークインタフェースへとデータを伝送するために利用される。ルータはまた、時間保証を実装しても良い（例えばレートベース、デッドラインベース、又はＴＤＭＡ方式におけるパイプライン回路を利用して）。より詳細には、Rijpkemaらによる「Trade-offs in the design of a router with both guaranteed and best-effort services for networks on chip」（IEE Proc.-Comput. Digit. Tech.、Vol. 150、No. 5、2003年9月）を参照されたい。本文献はここで参照により本明細書に組み込まれたものとする。

ネットワークインタフェースは、いずれかの種類のデータ処理ユニットを表すモジュール、ディスプレイ、カメラ、メモリ等に接続される。とりわけ、ネットワークインタフェースは、モジュールとネットワークとの間の通信インタフェースを構成する。ネットワークインタフェースは、データのシーケンシャル化（モジュールにより供給されたデータをシリアルリンクに適合させる）及びパケット化（ネットワークにより内部的に必要とされるパケットヘッダ及びトレイラ（trailer）を追加する）を処理するように構成される。ネットワークインタフェースはまたパケットスケジューリングを実装しても良く、該パケットスケジューリングは時間保証及び許可制御を含んでも良い。

時間に関連する保証（即ちスループット、待ち時間及びジッタ）を提供する費用効果の高い方法は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式でパイプライン回路を利用することであり、このことはレートベース又はデッドラインベースの方式のような他の方式に比べてバッファ空間を必要としないため有利である。ＴＤＭＡを利用すると、利用可能時間及びそれ故帯域幅が、データストリームのために予約され得る、等しいサイズの時間スロットに分割される。各リンクに対して、スロットテーブルが提供されても良い。スロットの予約は、リアルタイム制約を伴うデータストリームが、該ストリームのタイミング要求に適合し得ることを保証する。換言すれば、スロットテーブルにおいて予約を持つデータストリームは、最小の帯域幅及び待ち時間の上限即ちサービス保証型（ＧＳ）データを保証される。スロット予約のないデータは、ベストエフォート型（ＢＥ）データと呼ばれる。ベストエフォートＢＥ型データは、予約されていない又は予約されているが利用されないスロット中で伝送される。即ち、スロットが予約されていないか又は予約されているが利用されていない場合、該スロットはベストエフォートＢＥ型データを伝送するために利用される。従って、スロットは保証型データか又はベストエフォート型データかのいずれかを伝送するために利用される。

各スロットにおいて、データアイテムは、１つのネットワークコンポーネントから次のコンポーネントへと、即ちルータ間又はルータとネットワークインタフェースとの間を移動させられる。それ故、スロットが出力ポートにおいて予約されている場合、マスタモジュールとスレーブモジュールとの間の経路に沿った後続する出力ポートにおいて、次のスロットが予約されている必要がある等する。

１つの時間スロットの間に伝送され得るデータは、パケットと呼ばれ得る。データパケットは典型的に、ペイロード即ちネットワークにより送信されるべき実データから成る。任意に、ペイロードの長さ、ペイロードのシーケンス番号、ベストエフォート（ＢＥ）型か保証（ＧＳ）型接続か、等に関する情報を有し得る、ヘッダが備えられても良い。更に任意に、ＣＲＣチェックにおいてトレイラが備えられても良い。しかしながら、ヘッダ及びトレイラは単に任意のものである。

データのルーティングは、ネットワークを通してパケットをルーティングするために利用されるべき出力ポートのシーケンス又はアドレスを含むヘッダを利用することにより、実行されることができる。データパケットがスループット保証型の接続に関連する場合、ルーティング情報はネットワークインタフェース及び／又はルータに配置されたスロットテーブルに保存されても良い。

モジュールのパケット長は必ずしもネットワークの通信のパケット長と対応しないため、モジュールからのデータメッセージは、１つのスロットに埋め込まれ得、又は複数のスロットに跨り得る。しかしながら、パケットは常に、時間スロットの先頭で始まる。このことは、パケットヘッダをチェックするための非常に単純な状態機械が備えられ得るため、特に有利である。パケットヘッダをチェックするための状態機械は、データを正しい出力ポートへと移動させるためにスイッチを設定するために利用され得る。スイッチが設定されれば、当該スロットに含まれる全てのデータが、同一の出力ポートへと伝送される。

短い待ち時間のための最適化のために、時間スロットは可能な限り短くされる。しかしながら、特にシリアルリンクを利用するオフチップ型のネットワーク（電子装置における複数のチップ間の通信）においては、ヘッダ／トレイラのオーバヘッドを低減するために、及び電力消費を低減するために、時間スロットは大きなサイズ（例えば１２８バイト）を持ち得る。電力損失を最適化するために、大量のデータが一度に伝送され、いずれのリンクもが、長い時間の間スタンバイ又はスリープモードに留まることを可能とする。一方で、長いスロットは長い待ち時間及び大きなバッファに帰着する。

本発明の目的は、改善された通信リソースの割り当てを伴う、電子装置及び通信リソース割り当ての方法を提供することにある。

本目的は、請求項１に記載の電子装置、請求項８に記載のモバイル装置、及び請求項９に記載の通信リソース割り当ての方法により達成される。

複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、を有する電子装置が提供される。前記相互接続を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送される。前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有する。前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送される。前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される。

それ故、ベストエフォート型サービスに関連するデータが可能な限り迅速に伝送されるため、即ちサービス保証型のトラフィックのために予約されたパケット内の未使用領域においても、ベストエフォート型パケットの待ち時間を改善するため、相互接続がより効率的に利用される。更に、１より多いＧＳトラフィッククラス及び／又は１より多いＢＥトラフィッククラスが提供され得る。

本発明の一態様によれば、前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットの少なくとも１つは、少なくとも１つの前記第２のパケット内で伝送される。これにより、ベストエフォート型パケットは、第２のパケット即ちマイクロパケット内のいずれの場所において開始又は終了しても良い。

本発明の一態様によれば、前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記第２のパケットの先頭又は末尾と整合される。このことは、サービス保証型パケットを検出するための単純な状態機械に導く。

本発明の一態様によれば、前記第１のパケットの全てが１つの前記第２のパケット内で伝送されない場合、前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する前記第１のパケットに追加のヘッダが付加される。これにより、幾つかの第２のパケットに亘るベストエフォート型パケットのデータの全てが宛先に到着することが保証される。

本発明の更なる態様によれば、前記相互接続手段は、前記相互接続手段を通して前記第２のパケットをルーティングするための少なくとも１つのルータを有する。前記少なくとも１つのルータ及び前記少なくとも１つのネットワークインタフェースは結合され、第２のパケットを伝送するためのリンクを提供する。

前記第２のパケットはリンクレベルのデータ単位を形成する。第２のパケットは、リンクレベルのデータユニットを形成する。

本発明の更に他の態様によれば、前記装置は、前記第２のパケットをパースするための少なくとも１つのヘッダパースユニットを更に有する。前記ヘッダパースユニットは、ベストエフォート型パケットの先頭を検出することが可能であるように、前記第２のパケットの全てのワードに対してアクティブである。

本発明はまた、複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、を有するモバイル装置に関する。前記相互接続を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送される。前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有する。前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送される。前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される。

本発明は更に、複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、を持つ電子装置内での通信リソース割り当ての方法であって、前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有する方法に関する。前記相互接続を介した通信は、時間スロットに基づき、ここで１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送される。前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送される。前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される。

本発明は、キャッシュ更新、割り込み又は制御トラフィッククラスのような、幾つかのベストエフォート型トラフィックについて長い待ち時間が重要である一方で、長い時間スロットが許容可能となり得るという着想に関する。ベストエフォート型トラフィッククラスは典型的に小さなパケットサイズを有し、１つの時間スロット内で伝送され得るため、時間スロットが効率的に利用されない。これを改善するため、ベストエフォート型パケットが、利用可能な空間がＧＴスロット内であるかＢＥスロット内であるかにかかわらず、可能な限り迅速に、即ちリンクが利用可能となるとすぐに送信される。それ故、複数のベストエフォート型パケットが単一の時間スロットに埋め込まれることができ、これにより、チップ間通信に関しては、長い時間スロットに関連するネットワークについて、ネットワーク効率が改善され得る。更に、データが高速に宛先へと送信されるため、ベストエフォート型パケットの待ち時間が改善され得る。ベストエフォート型データを持つパケットは、パケットに対して位置合わせされない。ベストエフォート型はそれ故、パケット内のいずれの場所においても開始及び終了し得る。

本発明の他の態様は、従属請求項において定義される。

本発明は以下、図面を参照しながら詳細に説明される。

第１の実施例は、多モジュール電子システム、即ち、何らかの種類の相互接続を介して互いと通信する、同一のダイ、複数のダイ（例えばパッケージ中のシステム）又は複数のチップ上の複数のモジュールに関連する。該相互接続は、ネットワークとして実施化されても良い。ネットワークは配線、バス、時分割多重、スイッチ及び／又はネットワーク内のルータを含み得る。該ネットワークのトランスポート層においては、モジュール間の通信は、接続（connections）を介して実行される。接続は、第１のモジュールと少なくとも１つの第２のモジュールとの間の、それぞれが接続特性のセットを持つチャネルのセットとみなされる。第１のモジュールと単一の第２のモジュールとの間の接続については、該接続は２つのチャネル、即ち第１のモジュールから第２のモジュールへのチャネル即ち要求チャネルと、第２のモジュールから第１のモジュールへの第２のチャネル即ち応答チャネルとを有し得る。それ故、ネットワークを通した接続又は接続の経路、即ちネットワーク経路は、少なくとも１つのチャネルを有する。換言すれば、１つのチャネルのみが利用される場合には、チャネルは接続の接続経路に対応する。上述したように２つのチャネルが利用される場合には、一方のチャネルが例えばマスタ（送信元の装置）からスレーブ（宛先の装置）への接続経路を提供し、一方で第２のチャネルがスレーブからマスタへの接続経路を提供する。従って、典型的な接続については、接続経路は２つのチャネルを有する。接続特性は、順序付け（順にデータを伝送する）、フロー制御（接続のためにリモートのバッファが予約され、データ生成器が、生成されたデータのために空間が利用可能であることが保証された場合にのみ、該データを送信することを許可される）、スループット（スループットの下限が保証される）、待ち時間（待ち時間の上限が保証される）、損失の多さ（データの欠落）、伝送終了、トランザクション完了、データの正確さ、優先度又はデータ配信を含んでも良い。

図１は、本発明によるネットワークの全体的な構造のブロック図を示す。本システムは、計算素子、メモリ、内部的に相互接続モジュールを含み得るサブシステム、又は外部装置若しくは更なるモジュール若しくは装置へのインタフェースのような、幾つかの（処理）モジュール又は装置ＩＰ１乃至ＩＰ５を有する。これら装置又はモジュールは、知的財産ブロックＩＰとして実装されても良い。モジュール又は装置ＩＰ１乃至ＩＰ５はそれぞれ、ネットワークインタフェースＮＩを介して、ネットワークＮに接続される。ネットワークＮは複数のルータＲ１乃至Ｒ５を有し、ルータＲ１乃至Ｒ５はそれぞれのネットワークリンクを介して隣接するルータに接続される。

ネットワークインタフェースＮＩ１乃至ＮＩ５は、モジュール又は装置ＩＰ１乃至ＩＰ５とネットワークＮとの間のインタフェースとして利用される。ネットワークインタフェースＮＩ１乃至ＮＩ５は、それぞれのモジュール又は装置ＩＰ１乃至ＩＰ５とネットワークＮとの通信に対処するために備えられ、それによりモジュール又は装置ＩＰ１乃至ＩＰ５は、ネットワークＮ又は他のモジュール若しくは装置との通信に対処する必要なく、専用の動作を実行することができる。通信（例えばモバイル電話における）は、データストリームについての送信元及び宛先（例えばディスプレイドライバからディスプレイ又はカメラからメモリ）に基づいても良いし、及び／又はサーバ−クライアント間の関係（例えばインターネットにおけるような）に基づいても良い。

図２は、図１によるネットワークオンチップにおける接続及び基本的なスロット割り当てのブロック図を示す。とりわけ、モジュール又は装置ＩＰ４とＩＰ２との間の接続が示されている。該接続は、モジュール又は装置ＩＰ４に関連するネットワークインタフェースＮＩ４、２つのルータＲ４及びＲ２、並びにモジュール又は装置ＩＰ２に関連するネットワークインタフェースＮＩ２により実現される。ネットワークインタフェースＮＩ４は、時間スロット割り当てユニットＳＡを有する。代替として、ネットワークインタフェースＮＩ２並びにルータＲ２及びＲ４が、時間スロット割り当てユニットＳＡを有しても良い。ネットワークインタフェースＮＩ４とルータＲ４との間に第１のリンクＬ１が存在し、２つのルータＲ４とＲ２との間に第２のリンクＬ２が存在し、ルータＲ２とネットワークインタフェースＮＩ２との間に第３のリンクＬ３が存在する。それぞれのネットワークコンポーネントの出力ポートについての３つのスロットテーブルＳＴ１乃至ＳＴ３もまた示されている。これらスロットテーブルは好ましくは、ネットワークインタフェース及びルータのようなネットワーク要素の出力側、即ちデータ生成側に実装される。各要求されたスロットに対して、接続経路に沿ったリンクの各スロットテーブルにおいて、１つのスロットが予約される。これらスロットの全てはフリー（free）である、即ち他のチャネルにより予約されていない必要がある。データはスロット毎に或るネットワークコンポーネントから別のコンポーネントへと進むため、スロットｓ＝１から始まって、接続に沿った次のスロットはスロットｓ＝２において、次いでスロットｓ＝３において予約される必要がある。

時間スロット割り当てユニットＳＡにより実行されるスロット割り当て決定のための入力は、相互接続、スロットテーブルサイズ、及び接続のセットを伴う、ネットワークコンポーネントのようなネットワークトポロジである。全ての接続について、該接続の経路と帯域幅、待ち時間、ジッタ及び／又はスロット要件が与えられる。これら接続のそれぞれは個別の経路を与えられ、異なる帯域幅、待ち時間、ジッタ及び／又はスロット要件を持つ異なるリンクを有し得る。時間に関連した保証を提供するため、スロットは該リンクのために予約される必要がある。異なるスロットは、ＴＤＭＡを用いて、異なる接続のために予約されることができる。接続のためのデータは次いで、連続するスロットにおいて、該接続に沿った連続するリンクを通して伝送される。

図３は、第１の実施例によるパケットベースの通信の基本的な図を示す。パケットｐｃｋは、送信元装置から宛先装置へデータを搬送又は伝送するために利用される。パケットｐｃｋは典型的に、パケットヘッダｈｄとペイロードｐｌとを有する。送信元装置又は送信元モジュールにより生成されたデータは、必ずしもパケットｐｃｋのサイズに合致する必要はないことは、留意されるべきである。パケットは単に、送信元装置から生成されたデータを伝送する一形態に過ぎない。該装置又はモジュールにより生成されたデータは、図１の例におけるように、ネットワークアダプタ又はネットワークインタフェースにおいてバッファリングされる。ネットワークインタフェースにおいて、ヘッダ及びことによるとテイル（tail）が、パケットを形成するために追加される。ヘッダは、宛先アドレス、シーケンス番号等を含んでも良い。換言すれば、該装置又はモジュールにより生成されたデータは、ヘッダｈｄ及び任意にテイルｔｒを追加することにより、パケットｐｃｋへと形成される。該装置又はモジュールにより生成されたデータは、パケットｐｃｋのペイロードｐｌを構成する。その後、該装置又はモジュールにより生成されたデータは、相互接続を通って、宛先装置又は宛先モジュールへと伝送される。しかしながら、パケットｐｃｋの長さは必ずしも帯域幅予約（スロット）（図１のネットワークＮ）のために利用されるデータの長さと合致しないため、更なる第２のパケット形態が利用される。これらパケットは、マイクロパケットμｐｃｋと呼ばれる。これらパケットは、１つの時間スロットの間に伝送され得るデータの量に対応する。第２のパケット即ちマイクロパケットの構造は、相互接続の通信リソースに応じて最適化され得る。更に、前記装置からのデータとパケットｐｃｋとの間の整合が必要とされないことは、留意されるべきである。

モジュール又は装置ＩＰのパケットｐｃｋは、必ずしもマイクロパケットμｐｃｋの正確な倍数に合致しないため、マイクロパケットのペイロードの一部が利用されないまま残り得る。

マイクロパケットは、伝送のリンクレベルの単位を表し、帯域幅予約のためのデータ単位を構成する。マイクロパケットは一定サイズのものである。マイクロパケットは典型的に１２８バイト、１０２４ビット、ペイロード及びヘッダ／トレイラとして幾つかのバイトを有する。物理的な伝送媒体は１つのシリアルリンクのみから構成され得るため、データの伝送のための制御はパケットに含められる。マイクロパケットが大きくなると、ヘッダ／トレイラのオーバヘッドは低減される。大きな粒度の伝送の単位（即ちマイクロパケット）が利用される場合、電力損失が低減される。このことは、伝送されるべきデータが大きなまとまりにグループ化され、それによりリンクがスリープモードから頻繁に起動される必要がなくなるため、実現され得る。従って、リンクの起動のために、あまり電力が必要とされない。より長いデータのバーストを伝送することにより、リンクをあまり頻繁に起動しないことが好ましい。

図４は、第１の実施例によるマイクロパケットμｐｃｋの詳細な図を示す。ここでは、ベストエフォートＢＥ型のデータを伴うマイクロパケットが示される。本実施例においては、ベストエフォート型パケットはマイクロパケットよりも小さく、従って幾つかのパケットが１つのマイクロパケットに含まれ得る。マイクロパケットはマイクロパケットヘッダμｈｄを有し得、一方パケットはパケットヘッダｈｄ及びパケットペイロードｐｌを有し得る。マイクロパケットは更に、マイクロパケットテイルμｔｒを有し得る。図４の図において、ベストエフォート型のパケットが必ずしもマイクロパケットの先頭と整合しないことが示されている。ベストエフォート型パケットは、マイクロパケット中のいずれの場所において開始及び終了しても良い。ベストエフォート型パケットは、単一のマイクロパケットに収まり得るし、又は幾つかのマイクロパケットに亘り得る。
図５は、ベストエフォートＢＥ型データ又は保証ＧＳ型データを有する、３つの時間スロットの基本的な図を示す。第１のスロットはベストエフォート型スロットＢＥＳを示し、第２のスロットはＧＳスロットＧＳＳを示し、第３のスロットはベストエフォート型スロットＢＥＳを示す。ヘッダμｈｄ１、μｈｄ２及びμｈｄ３は、数あるなかでも、スロットの間にＧＳデータが転送されるかＢＥデータが転送されるかを示す。ＢＥスロットＢＥＳである第１のスロットにおいて、ベストエフォート型データの３つのパケットｐｃｋ１乃至ｐｃｋ３が、該スロットＢＥＳの間に伝送される。第２のスロットＧＳＳにおいて、ＧＳパケットＧＳｐｃｋが伝送される。該ＧＳパケットＧＳｐｃｋはマイクロパケットμｐｃｋのペイロードよりも小さいため、マイクロパケットμｐｃｋのペイロードの幾分かは利用されない（ｕｕ）。第３のマイクロパケットμｐｃｋにおいて、第３のパケットｐｃｋ３の残りと、第４及び第５のパケットｐｃｋ４及びｐｃｋ５とが伝送される。該状況において、ＧＳデータの取り扱いは変更されない。しかしながら、ベストエフォート型パケットの取り扱いは、ＢＥパケットの整合されない伝送を可能とするために変更される。換言すれば、第３のパケットは、マイクロパケットの１つにおいて利用可能な空間があるとすぐに伝送される。ここでは、第１のベストエフォート型スロットにおいて空間が利用可能である。しかしながら第３のパケットはベストエフォート型スロットにおいて利用可能な空間よりも大きいため、第３のパケットｐｃｋ３の一部が第３のスロットにおいて伝送される。

図６は、３つの時間スロットの図を示す。図５の図においては、ベストエフォート型データは、サービス保証型のトラフィックＧＳにより占有されないスロットへとのみ導入されたが、ここでは、ＧＳ時間スロットにおいて以前利用されていなかった空間ｕｕが、ベストエフォート型データ即ちパケットｐｃｋ３及びｐｃｋ４により占有される。第１のベストエフォート型スロットの構造は、図５に対して変更されない。以前利用されていなかった空間ｕｕはここでは、第３のパケットｐｃｋ３の第２の部分と、第４のパケットｐｃｋ４の第１の部分とにより占有されている。第３の時間スロットはここでは、第４のパケットｐｃｋ４の同一部分と、第５及び第６のパケットｐｃｋ５及びｐｃｋ６とのために利用される。図５の図におけるものよりも、図６の図におけるものにおいてほうが、多くのデータが伝送され得ることが明らかである。なぜなら、ＧＳスロットにおいて以前に利用されていなかった空間が、ベストエフォート型データのために利用されるからである。ベストエフォート型パケットは、マイクロパケットの開始に対する又はＧＳデータに対する整合に関連する制約を持たない。

図７は、第１の実施例による入力ポートｉｎｐの基本的なブロック図を示す。斯かる入力ポートｉｎｐは、ルータ又はネットワークインタフェースの入力側において配置され得る。新たなパケットが入力ポートｉｎｐに到着すると、どのキューにおいて到着したデータが保存されるかを決定するため、マイクロパケットのタイプについての決定が為される必要がある。それ故、入力ポートｉｎｐは、ヘッダパースユニットＨＰＵに関連する。該ヘッダパースユニットＨＰＵは、ＧＳ型データパケットの境界及びベストエフォート型パケットの境界を監視するための状態機械を保持する。どの出力ポートに入力ポートが切り換えられるべきかについての決定は、パケットヘッダに保存されたアドレス又は経路のようなルーティング情報に基づいて為される。ベストエフォート型パケットは、ＧＳ型データが妨害されない又は影響を受けない場合に限り、出力ポートに切り換えることを許可される。換言すれば、ベストエフォート型パケットは、入力ポートと出力ポートとの双方がＧＳ型データにより利用されていない場合にのみ、出力ポートに切り替えられ得る。

ヘッダパースユニットＨＰＵは、ＧＳ型データのための別個のバッファＧＳＢ、及びＢＥ型データのための別個のバッファＢＥＢに接続される。ＧＳ型データは、スロットテーブルにおけるスロット予約に従って伝送され得る。ベストエフォート型データは、ＧＳ型トラフィックがリンク又はスイッチを利用しない場合に伝送される。ヘッダパースユニットＨＰＵはマイクロパケットヘッダμｈｄを監視し、ＧＳ型データとＢＥ型データとを分離し、これらデータを対応するバッファ又はキューＧＳＢ及びＢＥＢに転送する。ヘッダパースユニットＨＰＵは、マイクロパケットμｐｃｋのタイプを監視する。マイクロパケットμｐｃｋがＧＳ型である場合には、後続するペイロードはＧＳ型データストリームに関連する。ペイロードにおけるＧＳ型ワードの数は、マイクロパケットヘッダμｈｄの一部であるＧＳ長フィールドにより表される。ＧＳ長がマイクロパケットペイロードの長さよりも短い場合には、マイクロパケットのペイロードにおいて、ベストエフォート型パケットにより利用され得る未使用の空間がある。

図８は、ヘッダパースユニットの状態機械の図を示す。１つのマイクロパケットμｐｃｋの間に１よりも多いベストエフォート型パケットが伝送され得るため、ヘッダパースユニットＨＰＵの状態機械は、新たなベストエフォート型パケットを検出するため、マイクロパケットμｐｃｋの先頭においてのみならず、マイクロパケットμｐｃｋ内でもアクティブである必要がある。例えば、図６により説明された状況においては、３つのベストエフォート型パケットｐｃｋ１乃至ｐｃｋ３は、第１のベストエフォート型スロットＢＥＳの間に開始する。

ステップＳ１において、スロットに残されたワードの数ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔが、ペイロードの長さＰＡＹＬＯＡＤ＿ＬＥＮＧＴＨ（例えば１２８バイトのマイクロパケット長）に設定され、パケットに残された残りパケットワードの数ｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔはゼロに設定される。ステップＳ２において、マイクロパケットμｐｃｋのタイプが決定される。マイクロパケットμｐｃｋがＧＳ型トラフィックに関連する場合、本フローはステップＳ３に進み、幾つかのＧＳワードがＧＳデータ用のバッファＧＳＢに伝送される。ステップＳ４において、バッファＧＳＢに伝送されたＧＳワードの数が、残りスロットワードｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔから減算され、フローはステップＳ５へ進む。

マイクロパケットμｐｃｋのタイプがベストエフォートＢＥ型トラフィックに関連する場合、本フローはステップＳ５に進む。ここで、スロットに残されたワードの数ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔが決定される。ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔの数がゼロに等しければ、本フローはステップＳ２に進む。しかしながら、ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔがゼロより大きければ、本フローはステップＳ６に進む。ここで、パケットに残されたワードの数ｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔが決定される。パケットに残されたワードの数ｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔの数がゼロより大きければ、本フローはステップＳ７に進む。ここで、ワードはベストエフォート型バッファＢＥＢへ伝送される。次いで本フローはステップＳ８に進み、パケットに残されたワードの数ｐｃｋ＿ｌｅｆｔが減少させられる。本フローはステップＳ１２に進む。しかしながら、ステップＳ６において、パケットに残されたワードの数ｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔの数がゼロであると決定された場合、本フローはステップＳ９へと進み、ここでパケットのタイプが決定される。パケットが利用されていない場合には、本フローはＳ１２へと進む。しかしながら、パケットがベストエフォート型パケットに関連する場合には、本フローはステップＳ１０に進み、ここでワードがＢＥバッファＢＥＢに伝送され、本フローはステップＳ１１に進む。ここで、ｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔが、パケットの長さｐｃｋ＿ｌｅｎｇｔｈに設定される。ステップＳ１２において、ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔが減少させられる。

換言すれば、スロットに残されたワードの数ｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔがゼロよりも大きければ、マイクロパケットμｐｃｋ中にベストエフォート型パケットのための空間が依然として残されている。このことは、（ａ）マイクロパケットのタイプがＢＥである場合、及び（ｂ）マイクロパケットがＧＳ型であるが、該マイクロパケットμｐｃｋが部分的にＧＳデータにより満たされ、それによりマイクロパケットμｐｃｋにおいて依然として空きがある場合に生じ得る。斯かる場合においては、状態機械は、パケット境界が存在する即ちパケットに残されたワードｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔがゼロに等しいか否か、又は継続中のパケットがある即ちｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔ＞０であるか否かを監視する。データワードがベストエフォート型バッファＢＥＢに伝送される場合、パケット及びマイクロパケットの状態は、カウンタｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔ及びｓｌｏｔ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔにおいて更新される。

パケットが終了した場合、即ちｐｃｋ＿ｗｏｒｄ＿ｌｅｆｔ＝０である場合、新たなパケットが開始しても良い。ここで、パケットタイプはベストエフォート型であるべきであり、さもなければ、パケットタイプが使用されていない場合にはデータが伝送されない。新たなパケットが開始すると、データがＢＥバッファＢＥＢに伝送され、パケットの状態を保持するためパケット長が保存される。パケットタイプがＢＥ又は使用されていない場合には、マイクロパケットの１以上のワードが伝送されたか否かを決定することができるように、スロット状態が更新される。

パケット状態を保持するためパケット長を利用する代わりに、パケット状態を保持するための他のいずれかの代替方式が利用されても良い。一例は、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓプロトコルのようなシリアルラインにおいて利用される、８ｂ１０ｂ符号化である。斯かる場合には、パケットの先頭及び／又はパケット状態の末尾が、パケット境界を通知するために符号化され得る。ネットワークが別個の制御線を有する場合には、パケットの先頭及び／又はパケットの末尾が、これら制御線において通知されても良い。

図８に示された状態機械においては、ＧＳデータはマイクロパケットの先頭と整合されることも、留意されるべきである。代替は、ＧＳデータをマイクロパケットの末尾に整合し、ＢＥパケットの待ち時間を減少させることである。ブロックにおけるＧＳデータをマイクロパケットにおける任意の位置に配置することも可能であるが、この場合にはより多くの情報が必要とされる。例えば、マイクロパケットヘッダにおいて、ＧＳデータブロックの長さに加えてオフセットが規定される必要がある。ＧＳデータを任意にマイクロパケットに分散させることも可能であるが、このことはより複雑な状態機械を必要とし、ＧＳデータが出現する場所を規定するためにプロトコルにおけるより大きなオーバヘッドを必要とする。

図９は、第１の実施例によるルータのブロック図を示す。ここで、それぞれヘッダパースユニットＨＰＵ並びにスイッチに接続された関連するバッファＧＳＢ及びＢＥＢを伴う、幾つかの入力ポートｉｎｐが示されている。ルータは更に、調停器ＡＲＢを有しても良い。ベストエフォート型バッファＢＥＢ及びＧＳ型バッファＧＳＢは、ルータのスイッチＳＷへの入力として利用される。斯かる構成は、入力キュー（input-queued）ルータを表す。スイッチＳＷに対するバッファの直接の結合の代わりに、バッファが多重化器を介してスイッチに結合されても良い。

本発明の原理はＧＳ型トラフィック及びＢＥ型トラフィックに関連して説明されたが、これら２つのトラフィッククラスより多くが存在しても良いことは留意されるべきである。例えば、１つよりも多いＢＥトラフィッククラスが存在しても良い。斯かる状況は単に、ヘッダパースユニットＨＰＵに関連するバッファの数を拡張することにより実装され得る。

以上においてはデータのキューがバッファに関連して説明されたが、他のキュー方式も可能である。一例は、入力／出力ポートの対毎にキューをインスタンス化することによる仮想的な出力キューであり得る。入力ポートの全てのキューは、単一のメモリにグループ化され得る。出力キューは、出力ポートにおいてＢＥデータからＧＳデータを分離するときに、スイッチを介して出力ポートへとデータがルーティングされることを可能とすることにより、実装され得る。

図１０は、図９の構造内の調停器についての状態機械の図を表す。ステップＳ５０において、スロット境界が存在するか否かが決定される。スロット境界が存在する場合、スロット予約が変化し得る。この理由により、ステップＳ５１において、ポートがＧＳトラフィックを供給する進行中のＢＥトラフィックを、調停器が中断する。調停器はまた、ポートが未使用となったＢＥトラフィックを再開する。ベストエフォート型のトラフィックが停止された場合、ベストエフォート型パケット状態が保存され、それによりベストエフォート型トラフィックが後に再開され得る。パケットが再開されると、パケットの再開を示すための追加の（冗長な）ヘッダが付加され、プロトコルをより頑強且つ柔軟にする。ステップ５２において、現在のスロットが予約された既存のＧＳトラフィックを供給するようにスイッチが設定される。ステップＳ５３において、ＢＥパケットの伝送は、必要とされる入力ポート及び出力ポートの両方が利用可能となるとすぐに再開される。このことは、これらのスロットを必要とするＧＳデータが当該スロット間で終了した場合、又は当該のポートがもはや利用されない新たなスロットが開始した場合に生じる。ＢＥパケットの境界において、異なる入力ポートからのパケットが、同一の出力ポートを必要とし得る。それ故、この種類の競合を解決するために、調停方式が必要とされる。必要とされる調停方式は、先行技術から知られるいずれの方式であっても良い。その例はラウンドロビン方式、加重ラウンドロビン方式、優先度ベース方式、レートベース方式又はデッドラインベース方式であっても良い。

マイクロパケットμｐｃｋの伝送（最初に）においてアクティブになる代わりに、調停器ＡＲＢは、新たなＢＥパケットｐｃｋを検出するため、各ワードの伝送においてアクティブである必要がある。このことは調停のための高い電力消費に帰着するが、該追加の電力消費は僅かである。なぜなら、斯かる調停器のために必要とされる状態機械は非常に単純であり、それ故ほんの僅かな追加の電力しか必要としないからである。改善されたリンクの利用に起因する実際の電力節約は、変更された調停器によりもたらされる電力消費よりも大きい。従って、全体のシステム電力は、上述した調停方式により低減される。

図１０による調停器の状態機械は、ＧＳデータがマイクロパケットの先頭に整合される場合について示されている。上述したように、マイクロパケットの末尾にＧＳデータを整合すること、又はマイクロパケットにおける任意の位置におけるＧＳデータを可能とすることを含む、代替が存在する。

本発明の原理はシリアルリンクを利用するネットワーク環境に関して説明されたが、本発明の基本原理はまた、オンチップ型相互接続、チップ間相互接続、オンボード型相互接続、又はコンピュータネットワークの相互接続のような、いずれのスロットベースのネットワーク相互接続に対して適用され得る。本発明の基本原理は、スロットが例えば、該スロットがより効率的に利用されることを保証しつつ、電力消費を減少させるために拡張されるべきであるネットワークに対して有利である。

図１１は、第２の実施例による電子装置のブロック図を示す。電子装置（モバイル電話のような）は、モデムＭＤ、計算加速器ＣＡ、ホストユニットＨＵ、メディア加速器ＭＡ、カメラＣＡＭ、ディスプレイＤＩＳＰ、大容量記憶装置ＭＳ、及びことによると外部装置ＥＤを有する。計算加速器ＣＡ、ホストＨＵ及びメディア加速器はそれぞれ、同一のチップにおいて、スイッチ（それぞれＳＷ０、ＳＷ１及びＳＷ２）と一体化される。該スイッチは、図７又は図９に説明されたように実施化されても良い。図１１による電子装置内の通信の構造は、第１の実施例による通信と略対応する。とりわけ、データは、パケットｐｃｋに基づいて、電子装置の種々のユニットの間を伝送される。データは時間スロットの間に伝送され、１つの時間スロットの間に伝送されるデータの量は、第１の実施例により説明されたようなマイクロパケットμｐｃｋに対応する。パケットｐｃｋ及びマイクロパケットμｐｃｋは、第１の実施例によるパケットｐｃｋ及びマイクロパケットμｐｃｋに対応する。従って、幾つかのベストエフォート型パケットｐｃｋ１乃至ｐｃｋ３は、単一のマクロパケットμｐｃｋ内で伝送され得る。

上述した時間スロット割り当ては、単一のチップ上のネットワークと同様に、幾つかの別個の集積回路又は多チップネットワークを有するいずれのデータ処理装置にも適用され得る。

ここで説明された方法は、例えば入力、出力、入出力及び／又は仮想回路／チャネルバッファリング方式により実装された、レートベースの（レート制御された）又はデッドラインベースの方式のような、他の通信リソース予約方式に対しても適用され得る。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する（comprising）」なる語は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する「１つの（a又はan）」なる語は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

更に、請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明によるネットワークオンチップの基本構造のブロック図を示す。 図１によるネットワークにおける接続のための基本的なスロット割り当てのブロック図を示す。 第１の実施例によるパケットベースの通信の基本的な図を示す。 第１の実施例によるマイクロパケットの詳細な図を示す。 第１の実施例による３つの時間スロットの基本的な図を示す。 第１の実施例による３つの時間スロットの図を示す。 第１の実施例による入力ポートの基本的なブロック図を示す。 図７のヘッダパースユニットの状態機械の図を示す。 第１の実施例によるルータのブロック図を示す。 図９による調停器の状態機械の図を示す。 第２の実施例による電子装置のブロック図を示す。

Claims (10)

1. 複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、
   前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、
   を有する電子装置であって、
   前記相互接続を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送され、
   前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有し、
   前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送され、
   前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される、電子装置。
2. 前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットの少なくとも１つは、少なくとも１つの前記第２のパケット内で伝送される、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記第２のパケットの先頭又は末尾と整合される、請求項１に記載の電子装置。
4. 前記第１のパケットの全てが１つの前記第２のパケット内で伝送されない場合、前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する前記第１のパケットに追加のヘッダが付加される、請求項２に記載の電子装置。
5. 前記相互接続手段は、前記相互接続手段を通して前記第２のパケットをルーティングするための少なくとも１つのルータを有し、
   前記少なくとも１つのルータ及び前記少なくとも１つのネットワークインタフェースは結合されリンクを提供し、
   前記第２のパケットはリンクレベルのデータ単位を形成する、請求項２に記載の電子装置。
6. 前記第２のパケットをパースするための少なくとも１つのヘッダパースユニットを更に有し、前記ヘッダパースユニットは、前記第２のパケットの全てのワードに対してアクティブである、請求項５に記載の電子装置。
7. 前記ヘッダパースユニットは各前記リンクに関連する、請求項６に記載の電子装置。
8. 複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、
   前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、
   を有するモバイル装置であって、
   前記相互接続を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送され、
   前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有し、
   前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送され、
   前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される、モバイル装置。
9. 複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、を持つ電子装置内での通信リソース割り当ての方法であって、前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有し、前記方法は、
   前記相互接続を介して時間スロットに基づき通信するステップを有し、ここで１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送され、前記方法は更に、
   前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットを、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送するステップと、
   前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットを、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送するステップと、
   を有する方法。
10. 複数のモジュールを接続するための相互接続手段と、
    前記複数のモジュールのうち少なくとも１つを前記相互接続手段に結合し、前記モジュールからのデータを第１のパケットへとパケット化するための、少なくとも１つのネットワークインタフェースと、
    を有するデータ処理システムであって、
    前記相互接続を介した通信は時間スロットに基づき、１つの時間スロットの間に第２のパケットが伝送され、
    前記相互接続手段を介したデータのトラフィックは、少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラス及び／又は少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスを有し、
    前記少なくとも１つのサービス保証型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、前記サービス保証型トラフィッククラスのために予約された時間スロット内で前記第２のパケットにおいて伝送され、
    前記少なくとも１つのベストエフォートサービス型トラフィッククラスに関連する第１のパケットは、予約されていない前記第２のパケット内で及び／又は前記第２のパケットの利用されていない部分内で伝送される、データ処理システム。

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