JP2011010195A - Input/output device for communication - Google Patents

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Tomoaki Kawamura
智明 川村
Akiko Oteru
晶子 大輝
Ritsu Kusaba
律 草場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a capacity necessary for a recorder and decrease a hardware scale in an input/output device for communication having a plurality of output ports.SOLUTION: The input/output device includes: a multiplexer which inputs respective communication data from a plurality of input ports and multiplexes the communication data by adding output destination information to the communication data; a recorder which has a plurality of logic recording areas (queues) corresponding to the output destination information, writes the communication data input from the multiplexer into the queues related to the output destination information and reads out the communication data from a predetermined queue; and a demultiplexer which designates a queue of the recorder to read out the communication data according to the priority order of a plurality of output ports, distributes the communication data read out from the designated queue to the output port corresponding to the output destination information and outputs the data after conversion to the speed of the output port.

Description

本発明は、大量の通信データ(フレーム)の入出力を行う通信用入出力装置に関する。   The present invention relates to a communication input / output device that inputs and outputs a large amount of communication data (frames).

インターネット通信等で使用されるイーサネットフレーム等の通信データの入出力を行う通信用入出力装置では、通常、出力ポート毎に記録装置(メモリ等)が使用される。   In a communication input / output device that inputs and outputs communication data such as an Ethernet frame used in Internet communication or the like, a recording device (memory or the like) is usually used for each output port.

図6に示す従来の通信用入出力装置は、入力ポート1,2,3と出力ポート1,2,3との間に、それぞれ独立した記録装置(MEM)51,52,53を配置した構成である。   The conventional communication input / output device shown in FIG. 6 has a configuration in which independent recording devices (MEMs) 51, 52, 53 are arranged between the input ports 1, 2, 3 and the output ports 1, 2, 3, respectively. It is.

図7に示す従来の通信用入出力装置は、入力ポート1,2,3の通信データを多重化装置(MUX)61で時分割多重し、さらに多重分離装置(DEMUX)62で時分割多重された通信データを多重分離し、記録装置(MEM)63,64,65を介して対応する出力ポート1,2,3に出力する構成である。DEMUX62では、多重分離する際に出力ポートの選択や出力ポートごとの優先制御を行う。   In the conventional communication input / output device shown in FIG. 7, the communication data of the input ports 1, 2, and 3 is time-division multiplexed by a multiplexer (MUX) 61 and further time-division multiplexed by a demultiplexer (DEMUX) 62. The communication data is demultiplexed and output to the corresponding output ports 1, 2, 3 via the recording devices (MEM) 63, 64, 65. The DEMUX 62 performs output port selection and priority control for each output port when demultiplexing.

図8に示す従来の通信用入出力装置(特許文献1)は、入力ポート1の通信データを振分部71を介して記録装置(MEM)72,73,74に振り分け、対応する出力ポート1,2,3に出力する構成である。   The conventional communication input / output device (Patent Document 1) shown in FIG. 8 distributes the communication data of the input port 1 to the recording devices (MEM) 72, 73, 74 via the distribution unit 71, and the corresponding output port 1 , 2 and 3.

特開2008−227593号公報JP 2008-227593 A

通信用入出力装置における記録装置(MEM)は、入力する通信データ(フレーム)の物理レート(単位時間当たりの最大データ量)が大きくなるほどより大きなサイズ(容量)が必要となる。なお、図7,図8に示す通信用入出力装置では、出力ポート1,2,3に対応して記録装置(MEM)を3つ使用しているが、出力ポートの増加に応じて記録装置の数を増やすと、通信用入出力装置に入力する通信データの量は変わらずに、必要となる記録装置のサイズの合計はその数にほぼ比例して大きくなる。   The recording device (MEM) in the communication input / output device requires a larger size (capacity) as the physical rate (maximum data amount per unit time) of input communication data (frame) increases. The communication input / output devices shown in FIGS. 7 and 8 use three recording devices (MEMs) corresponding to the output ports 1, 2, and 3. When the number is increased, the amount of communication data input to the communication input / output device does not change, and the total size of the necessary recording devices increases in proportion to the number.

本発明は、複数の出力ポートを有する通信用入出力装置において、記録装置に必要な容量を削減し、ハードウェアの規模を小さく抑えることを目的とする。   It is an object of the present invention to reduce the capacity required for a recording apparatus and to reduce the scale of hardware in a communication input / output device having a plurality of output ports.

第1の発明は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で通信データを入出力する通信用入出力装置において、複数の入力ポートからそれぞれ通信データを入力し、各通信データに出力先情報を付加して各通信データを多重化する多重化装置と、出力先情報に対応する複数の論理的な記録領域(キュー)を有し、多重化装置から入力する通信データをその出力先情報に応じたキューに書き込み、さらに所定のキューから当該通信データを読み出す記録装置と、複数の出力ポートの優先順位に応じて通信データを読み出す記録装置のキューを指定し、指定したキューから読み出された通信データをその出力先情報に対応する出力ポートに振り分け、当該出力ポートの速度に変換して出力する多重分離装置とを備える。   In a communication input / output device for inputting / outputting communication data between a plurality of input ports and a plurality of output ports, the first invention inputs the communication data from each of the plurality of input ports, and outputs to each communication data. Multiplexing device that multiplexes each communication data by adding information and a plurality of logical recording areas (queues) corresponding to the output destination information, and communication data input from the multiplexing device is output to the output destination information The queue of the recording device that writes to the queue corresponding to the data and further reads the communication data from the predetermined queue and the queue of the recording device that reads the communication data according to the priority order of the plurality of output ports are read out from the designated queue. A demultiplexer that distributes the communication data to the output port corresponding to the output destination information, converts the output to the output port speed, and outputs the converted data.

第2の発明は、1つの入力ポートと複数の出力ポートとの間で通信データを入出力する通信用入出力装置において、入力ポートから通信データを入力し、該通信データに出力先情報を付加して出力する入力装置と、出力先情報に対応する複数の論理的な記録領域(以下「キュー」という)を有し、入力装置から入力する通信データをその出力先情報に応じたキューに書き込み、さらに所定のキューから当該通信データを読み出す記録装置と、複数の出力ポートの優先順位に応じて通信データを読み出す記録装置のキューを指定し、指定したキューから読み出された通信データをその出力先情報に対応する出力ポートに振り分け、当該出力ポートの速度に変換して出力する多重分離装置とを備える。   A second invention is a communication input / output device for inputting / outputting communication data between one input port and a plurality of output ports, inputting communication data from the input port, and adding output destination information to the communication data Output data and a plurality of logical recording areas (hereinafter referred to as “queues”) corresponding to the output destination information, and write communication data input from the input device to a queue corresponding to the output destination information. Further, a recording device that reads the communication data from a predetermined queue and a queue of the recording device that reads the communication data according to the priority order of the plurality of output ports are specified, and the communication data read from the specified queue is output. A demultiplexer that distributes to the output port corresponding to the destination information, converts the output port to the output port, and outputs the converted output port.

第1の発明または第2の発明の通信用入出力装置において、記録装置の複数のキューは、複数の出力ポートにそれぞれ対応して設定される構成であり、記録装置に入力する通信データに付加される出力先情報は、出力先の出力ポートに対応するキューを指定する情報であり、多重分離装置は、指定したキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートに出力する構成である。   In the communication input / output device according to the first or second invention, the plurality of queues of the recording device are set corresponding to the plurality of output ports, and are added to the communication data input to the recording device. The output destination information is information for designating a queue corresponding to the output port of the output destination, and the demultiplexer is configured to output communication data read from the designated queue to one corresponding output port. is there.

第1の発明または第2の発明の通信用入出力装置において、記録装置の複数のキューは、複数の出力ポートにそれぞれ対応して設定されるキューと、複数の出力ポートに対応して設定されるキューを有する構成であり、記録装置に入力する通信データに付加される出力先情報は、出力先の出力ポートに対応するキューを指定する情報であり、多重分離装置は、指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートまたは複数の出力ポートに出力する構成である。   In the communication input / output device according to the first or second invention, the plurality of queues of the recording device are set corresponding to the plurality of output ports and the plurality of output ports, respectively. The output destination information added to the communication data input to the recording device is information for specifying a queue corresponding to the output port of the output destination. The read communication data is output to one corresponding output port or a plurality of output ports.

第1の発明または第2の発明の通信用入出力装置において、記録装置の複数のキューは、複数の出力ポートにそれぞれ対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定される構成であり、記録装置に入力する通信データに付加される出力先情報は、出力先の出力ポートおよび優先度に対応するキューを指定する情報であり、多重分離装置は、指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートに出力する構成である。   In the communication input / output device of the first invention or the second invention, the plurality of queues of the recording device correspond to the plurality of output ports and are set corresponding to the plurality of priorities. The output destination information added to the communication data input to the recording device is information for designating a queue corresponding to the output port of the output destination and priority, and the demultiplexing device is read from the designated queue. The communication data is output to one corresponding output port.

第1の発明または第2の発明の通信用入出力装置において、記録装置の複数のキューは、複数の出力ポートにそれぞれ対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定されるキューと、複数の出力ポートに対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定されるキューを有する構成であり、記録装置に入力する通信データに付加される出力先情報は、出力先の出力ポートおよび優先度に対応するキューを指定する情報であり、多重分離装置は、指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートまたは複数の出力ポートに出力する構成である。   In the communication input / output device of the first invention or the second invention, the plurality of queues of the recording device respectively correspond to a plurality of output ports and are set corresponding to a plurality of priorities, The output destination information added to the communication data input to the recording device is configured to have a queue that corresponds to a plurality of output ports and is set corresponding to each of a plurality of priorities. This is information for designating a queue corresponding to the priority, and the demultiplexing device is configured to output communication data read from the designated queue to a corresponding one or more output ports.

第1の発明または第2の発明の通信用入出力装置において、複数の出力ポートの優先順位は、複数の出力ポートに出力される通信データの単位時間当たりのデータ量を示す実効出力レートを同等にする基準、または各出力ポートの実効出力レートが各出力ポートの物理レートに比例するように公平化する基準で設定される。また、物理レートが所定値よりも小さい出力ポートを完全優先に設定するようにしてもよい。   In the communication input / output device according to the first or second invention, the priority order of the plurality of output ports is equal to the effective output rate indicating the data amount per unit time of the communication data output to the plurality of output ports. Or a standard for fairing so that the effective output rate of each output port is proportional to the physical rate of each output port. Further, an output port having a physical rate smaller than a predetermined value may be set with complete priority.

本発明の通信用入出力装置は、1つまたは複数の入力ポートから入力し、複数の出力ポートのいずれか1つに出力する通信データまたは複数の出力ポートに同報出力する通信データを、1つの記録装置に書き込み、また読み出しを可能にすることにより、ハードウェア規模を低減することができる。   The communication input / output device of the present invention receives communication data that is input from one or a plurality of input ports and is output to any one of a plurality of output ports or broadcast data that is broadcast to a plurality of output ports. By enabling writing to and reading from one recording device, the hardware scale can be reduced.

また、本発明の通信用入出力装置は、記録装置に複数の論理的な記録領域(キュー)を設定し、複数の出力ポートとキューをそれぞれ対応付ける、また複数の出力ポートに対応するキューを設ける、また出力ポートの優先度に応じて複数のキューを設けることにより、複数の出力ポートの物理レートや実効出力レートに応じた優先制御が可能となり、簡単かつ低規模なハードウェア構成で出力ポート間の公平性を確保することができる。   The communication input / output device of the present invention sets a plurality of logical recording areas (queues) in the recording device, associates the plurality of output ports with the queue, and provides a queue corresponding to the plurality of output ports. In addition, by providing multiple queues according to the priority of output ports, priority control according to the physical rate and effective output rate of multiple output ports becomes possible, and between output ports with a simple and low-scale hardware configuration Can be ensured.

本発明の通信用入出力装置の実施例1を示す図である。It is a figure which shows Example 1 of the input / output device for communication of this invention. 多重化装置(MUX)10の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of a multiplexing device (MUX) 10. FIG. 記録装置(MEM)20および多重分離装置(DEMUX)30の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration example of a recording device (MEM) 20 and a demultiplexing device (DEMUX) 30. FIG. 本発明の通信用入出力装置の実施例2を説明する図である。It is a figure explaining Example 2 of the input / output device for communication of this invention. 本発明の通信用入出力装置の実施例3を説明する図である。It is a figure explaining Example 3 of the input / output device for communication of this invention. 従来の通信用入出力装置の構成例1を示す図である。It is a figure which shows the structural example 1 of the conventional input / output device for communication. 従来の通信用入出力装置の構成例2を示す図である。It is a figure which shows the structural example 2 of the conventional input / output apparatus for communication. 従来の通信用入出力装置の構成例3を示す図である。It is a figure which shows the structural example 3 of the conventional input / output device for communication.

図1は、本発明の通信用入出力装置の実施例1を示す。
図1(1) において、本実施例の通信用入出力装置は、複数の入力ポート1,2,3に接続される多重化装置(MUX)10と、複数の出力ポート1,2,3に接続される多重分離装置(DEMUX)30と、MUX10とDEMUX30との間に接続される1つの記録装置(MEM)20とにより構成される。MEM20は、出力ポート1,2,3にそれぞれ対応する論理的な記録領域(キュー)を有する。キューと出力ポートは、図1(2) に示すように1対1に対応する。なお、入力ポートの数と出力ポートの数は異なっていてもよい。
FIG. 1 shows a first embodiment of a communication input / output device according to the present invention.
In FIG. 1 (1), the communication input / output device of this embodiment includes a multiplexer (MUX) 10 connected to a plurality of input ports 1, 2, 3 and a plurality of output ports 1, 2, 3. A demultiplexer (DEMUX) 30 to be connected and one recording device (MEM) 20 connected between the MUX 10 and the DEMUX 30 are configured. The MEM 20 has logical recording areas (queues) corresponding to the output ports 1, 2, and 3, respectively. The queue and the output port have a one-to-one correspondence as shown in FIG. Note that the number of input ports and the number of output ports may be different.

図2は、多重化装置(MUX)10の構成例を示す。
図2において、MUX10は、入力ポート1,2,3にそれぞれ接続されるキュー指定情報付加部11,12,13と、多重化部14により構成される。キュー指定情報付加部11,12,13は、入力ポート1,2,3から入力する通信データをMEM20のキューの中のどれに記録するか示すキュー指定情報を決定し、当該キュー指定情報を通信データに付加して多重化部14に出力する。多重化部14は、キュー指定情報が付加された通信データを時分割多重化してMEM20に出力する。
FIG. 2 shows a configuration example of the multiplexer (MUX) 10.
In FIG. 2, the MUX 10 includes queue designation information adding units 11, 12, and 13 connected to input ports 1, 2, and 3, and a multiplexing unit 14. The queue designation information adding units 11, 12, and 13 determine queue designation information indicating in which of the queues of the MEM 20 the communication data input from the input ports 1, 2, and 3 are recorded, and communicate the queue designation information. The data is added to the data and output to the multiplexing unit 14. The multiplexing unit 14 time-division multiplexes the communication data to which the queue designation information is added and outputs the communication data to the MEM 20.

なお、キュー指定情報付加部11,12,13は、例えばIEEE802.1D等のブリッジ機能により実現することができる。具体的には、MACアドレス学習による出力ポート検索、VLAN IDによる出力ポート指定等が可能である。   The queue designation information adding units 11, 12, and 13 can be realized by a bridge function such as IEEE802.1D. Specifically, output port search by MAC address learning, output port designation by VLAN ID, and the like are possible.

また、MUX10は、入力ポート1,2,3から入力する通信データを時分割多重化した後に、キュー指定情報を付加する構成としてもよい。また、MUX10は、入力ポートが1つの場合には、キュー指定情報付加部のみを有する入力装置として構成してもよい。   The MUX 10 may be configured to add queue designation information after time-division multiplexing of communication data input from the input ports 1, 2, and 3. Further, when there is one input port, the MUX 10 may be configured as an input device having only a queue designation information adding unit.

図3は、記録装置(MEM)20および多重分離装置(DEMUX)30の構成例を示す。
図3において、MEM20は、メモリ部21、書込部22、読出部23、キューマップ24により構成される。DEMUX30は、読出部31、振分部32、出力ポート1,2,3にそれぞれ接続される速度変換部33,34,35により構成される。
FIG. 3 shows a configuration example of the recording device (MEM) 20 and the demultiplexing device (DEMUX) 30.
In FIG. 3, the MEM 20 includes a memory unit 21, a writing unit 22, a reading unit 23, and a queue map 24. The DEMUX 30 is composed of a speed conversion unit 33, 34, and 35 connected to the reading unit 31, the distribution unit 32, and the output ports 1, 2, and 3, respectively.

MEM20のメモリ部21は、複数の出力ポートに個々に対応する複数のキューを有する。これは、メモリ部21のアドレスを分割し、それぞれのキューのアドレス範囲を決めることにより実現される。キューマップ24は、各キューの対応する先頭アドレスと最終アドレスをマッピング情報として格納する。なお、各キューのアドレス範囲は、予め決めておいてもよいし、あるいは例えば外部の制御装置等から制御信号によって設定可能としてもよい。   The memory unit 21 of the MEM 20 has a plurality of queues individually corresponding to a plurality of output ports. This is realized by dividing the address of the memory unit 21 and determining the address range of each queue. The queue map 24 stores the corresponding head address and end address of each queue as mapping information. The address range of each queue may be determined in advance, or may be set by a control signal from, for example, an external control device.

なお、通信用入出力装置の入力ポートが複数存在する場合、MEM20に対する出力(書き込み)はすべての入力ポートの物理レートを加算した値に相当する物理レートを必要とし、MEM20からの出力(読み出し)はすべての出力ポートの物理レートを加算した値に相当する物理レートが必要となるが、MEM20としては1つのメモリ部21で構成することができる。   When there are a plurality of input ports of the communication input / output device, the output (write) to the MEM 20 requires a physical rate corresponding to the sum of the physical rates of all the input ports, and the output (read) from the MEM 20 Requires a physical rate corresponding to a value obtained by adding the physical rates of all output ports, but the MEM 20 can be configured by one memory unit 21.

MEM20の書込部22は、MUX10からキュー指定情報が付加された通信データを入力し、そのキュー指定情報と、キューマップ24のマッピング情報と、読出部23から出力される読出終了アドレス情報(例えば、読み出した通信データの最終アドレス)を参照し、メモリ部21の書き込むアドレスを決定し、入力した通信データをメモリ部21の当該アドレスに書き込む。通信データの書き込み終了後は、書込済アドレス情報(例えばフレームの先頭アドレスと最終アドレス)を読出部23に出力する。   The writing unit 22 of the MEM 20 receives communication data to which queue designation information is added from the MUX 10, and the queue designation information, mapping information of the queue map 24, and read end address information (for example, output from the reading unit 23). The final address of the read communication data) is determined, the address to be written in the memory unit 21 is determined, and the input communication data is written in the address of the memory unit 21. After the communication data has been written, the written address information (for example, the start address and the final address of the frame) is output to the reading unit 23.

MEM20の読出部23は、DEMUX30から読出指示信号として指示されるキュー情報と、キューマップ24のマッピング情報と、書込部22から出力される書込済アドレス情報を参照し、メモリ部21から読み出すアドレスを決定し、メモリ部21の当該アドレスに書き込まれている通信データを読み出してDEMUX30に出力する。また、キューマップ24のマッピング情報と、書込部22から出力される書込済アドレス等の情報を参照し、各キューに出力すべき通信データが存在しているか否か、存在している場合は合計の蓄積データ量を、キュー情報としてDEMUX30に出力する。また、読出終了アドレス情報を書込部22に出力する。   The reading unit 23 of the MEM 20 refers to the queue information instructed from the DEMUX 30 as a reading instruction signal, the mapping information of the queue map 24, and the written address information output from the writing unit 22, and reads from the memory unit 21. The address is determined, the communication data written in the address of the memory unit 21 is read and output to the DEMUX 30. Further, referring to mapping information of the queue map 24 and information such as a written address output from the writing unit 22, whether or not there is communication data to be output to each queue is present Outputs the total accumulated data amount to the DEMUX 30 as queue information. Further, the read end address information is output to the writing unit 22.

DEMUX30の読出部31は、MEM20から出力されるキュー情報と、速度変換部33,34,35から出力される読出停止指示信号を参照し、MEM20に対してどのキューの通信データを読み出すかを示す読出指示信号を出力し、それに対してMEM20から読み出された通信データを振分部32に出力する。   The reading unit 31 of the DEMUX 30 refers to the queue information output from the MEM 20 and the reading stop instruction signal output from the speed conversion units 33, 34, and 35, and indicates which queue communication data is read to the MEM 20. A read instruction signal is output, and communication data read from the MEM 20 is output to the distribution unit 32 in response to the read instruction signal.

振分部32は、入力した通信データに付加されたキュー指定情報に応じて出力する出力ポートを決定し、当該出力ポートに接続されている速度変換部33,34,35に通信データを出力する。速度変換部33,34,35は、入力した通信データの速度を出力ポートの速度に合せて出力する。また、速度変換部33,34,35は、入力の速度が出力の速度より大きい場合に、バッファ溢れを防止するための読出停止指示信号を読出部31に出力する。なお、通信データに付加されていたキュー指定情報は、振分部32または速度変換部33,34,35で削除する。   The distribution unit 32 determines an output port to be output according to the queue designation information added to the input communication data, and outputs the communication data to the speed conversion units 33, 34, and 35 connected to the output port. . The speed converters 33, 34, and 35 output the speed of the input communication data in accordance with the speed of the output port. Further, when the input speed is higher than the output speed, the speed conversion units 33, 34, and 35 output a read stop instruction signal for preventing buffer overflow to the read unit 31. Note that the queue designation information added to the communication data is deleted by the distribution unit 32 or the speed conversion units 33, 34, and 35.

また、MEM20の読出部23は、書込部22が出力する書込済アドレス等の情報からフレームサイズを計算するとともに、フレームサイズのキュー毎の累積値とその値からすでに読出した分を差し引くことにより、各キューに蓄積されている通信データの量を計算することができる。読出部23は、この各キューに蓄積されている通信データの量をDEMUX30の読出部31に出力し、読出部31で最も蓄積量が多いキューを指示して読み出しを行うようにしてもよい。   Further, the reading unit 23 of the MEM 20 calculates the frame size from information such as a written address output from the writing unit 22, and subtracts the already read value from the accumulated value for each queue of the frame size and the value. Thus, the amount of communication data stored in each queue can be calculated. The reading unit 23 may output the amount of communication data stored in each queue to the reading unit 31 of the DEMUX 30, and the reading unit 31 may instruct a queue having the largest storage amount to perform reading.

ここで、本実施例の通信用入出力装置と、図6〜8に示す従来の通信用入出力装置のハードウエア規模について比較する。
本実施例の通信用入出力装置と、図6に示す従来の通信用入出力装置を比較する場合、MUX10とDEMUX30の分だけ本実施例のハードウエア規模が大きく見える。しかし、大量の通信データを扱う装置では、MUX10とDEMUX30のハードウエア規模は、集積回路(LSI)化によってMEM20に対して相対的に小さくなる。MEM20に必要となる容量は、各キューの入力の物理レートの合計値で決まるため、本実施例構成と従来構成との間に差はない。ただし、本実施例の構成では、MUX10で多重化することにより統計多重効果が得られるので、従来構成に比べて合計容量を小さくできる場合がある。
Here, the hardware scale of the communication input / output device of the present embodiment and the conventional communication input / output device shown in FIGS.
When comparing the communication input / output device of this embodiment with the conventional communication input / output device shown in FIG. 6, the hardware scale of this embodiment appears to be larger by the amount of MUX10 and DEMUX30. However, in an apparatus that handles a large amount of communication data, the hardware scale of the MUX 10 and the DEMUX 30 becomes relatively small with respect to the MEM 20 due to the integration of an integrated circuit (LSI). Since the capacity required for the MEM 20 is determined by the total value of the input physical rates of the respective queues, there is no difference between the configuration of this embodiment and the conventional configuration. However, since the statistical multiplexing effect is obtained by multiplexing with the MUX 10 in the configuration of this embodiment, the total capacity may be reduced as compared with the conventional configuration.

また、通信用入出力装置内のMEMをLSI内に内蔵せずに、別のメモリチップを接続して使用する場合、LSIとメモリチップ間の接続に使用する配線の数はできるだけ少ない方が望ましい。メモリチップとの接続に使用する信号のクロックレートを同じにするという条件で比較すると、メモリチップへのデータの入出力に使用するデータ信号の合計数は、本実施例構成と従来構成で変わらない。しかし、本実施例構成の場合はアドレス信号、ライト指示信号等が1系統で済むのに対して、図6に示す従来構成の場合はアドレス信号等をポート数分用意しなければならない。これは、図7,8に示す従来の通信用入出力装置においても同様である。   Further, when the MEM in the communication input / output device is not built in the LSI but connected to another memory chip, it is desirable that the number of wirings used for connection between the LSI and the memory chip is as small as possible. . When the comparison is made under the condition that the clock rates of the signals used for connection to the memory chip are the same, the total number of data signals used for inputting / outputting data to / from the memory chip is the same between the configuration of this embodiment and the conventional configuration. . However, in the configuration of the present embodiment, only one system of address signals, write instruction signals, etc. is required, whereas in the conventional configuration shown in FIG. 6, as many address signals as the number of ports must be prepared. This also applies to the conventional communication input / output device shown in FIGS.

ところで、MEM20の複数のキューの通信データのどれを先に出力するかを判断するためには、優先制御を行う必要がある。複数の出力ポートを持つ通信用入出力装置では、通常、各出力ポート毎の実効出力レート(単位時間当たりの平均データ量)が同等または物理レートに応じて公平になることが望まれる。ただし、入力される通信データの出力先が特定の出力ポートに偏る場合もあるので、そのようなケースも考慮して優先制御を行う必要がある。   By the way, in order to determine which communication data of a plurality of queues of the MEM 20 is to be output first, it is necessary to perform priority control. In a communication input / output device having a plurality of output ports, it is usually desired that the effective output rate (average data amount per unit time) for each output port is equal or fair according to the physical rate. However, since the output destination of input communication data may be biased to a specific output port, priority control must be performed in consideration of such a case.

ここで、各出力ポートの物理レートよりもキューからの通信データの出力(読み出し)の物理レートの方が大きいため、同じキューから連続して通信データを読み出し続けることはできない。例えば、各キューの容量が同じ場合であれば、読み出し可能なキューの中でキューに蓄積されている通信データの量が最も多いキューから出力(読み出し)を行うことにより、優先制御を行うことができる。   Here, since the physical rate of output (reading) of communication data from the queue is larger than the physical rate of each output port, the communication data cannot be continuously read from the same queue. For example, if the capacity of each queue is the same, priority control can be performed by outputting (reading) from the queue having the largest amount of communication data stored in the queue among the readable queues. it can.

また、複数の出力ポートの中に物理レートが異なるポートが存在する場合には、物理レートがより所定値より小さい出力ポートの出力を完全優先で出力するように優先制御を行うことにより、優先制御回路のハードウエア規模が従来構成より小さくなる。それは次の理由による。出力ポートにより出力レートが異なる場合、通常はキュー毎の実効出力レートを出力ポートの物理レートに比例するように優先制御を行い、出力ポート毎の実効出力レートを公平化する。このような機能を実現するためには、実際に出力した通信データの量をキュー毎にカウントする機能が必要となる。一方、物理レートが所定値より小さい出力ポートの出力を完全優先で出力する場合は、上記のようなカウント機能は不要であり、簡単な回路で優先制御を実現することができる。   In addition, when there are ports with different physical rates among multiple output ports, priority control is performed by performing priority control so that the output of the output port with a physical rate smaller than the predetermined value is output with full priority. The hardware scale of the circuit is smaller than the conventional configuration. The reason is as follows. When the output rate differs depending on the output port, priority control is normally performed so that the effective output rate for each queue is proportional to the physical rate of the output port, and the effective output rate for each output port is made fair. In order to realize such a function, a function for counting the amount of communication data actually output for each queue is required. On the other hand, when the output of the output port whose physical rate is smaller than the predetermined value is output with complete priority, the count function as described above is unnecessary, and priority control can be realized with a simple circuit.

また、DEMUX30の読出部31に出力ポート毎の物理レートを表示する手段を内蔵することにより、以下のように優先制御を行うことができる。キューと出力ポートの物理レートの対応については、キューにより出力ポートが決まっているので、その出力ポートの物理レートを参照することにより対応させる。キュー毎の蓄積量が0ではないキューの中で最も物理レートが小さい出力ポートを確認し、その出力ポートに接続されているDEMUX30の速度変換部(33,34,35)から読出停止指示信号が出力されていない(出力許可状態)場合は、その出力ポートに対応するキューを指示して読み出しを行う。一方、読出停止指示信号が出力されている場合には、キュー毎の蓄積量が0ではないキューの中で2番目に物理レートが小さい出力ポートを確認し、その出力ポートに接続されている速度変換部から読出停止指示信号が出力されていない(出力許可状態)場合は、その出力ポートに対応するキューを指示して読み出しを行う。キュー毎の蓄積量が0ではないすべてのキューに対応する出力ポートに接続されている速度変換部から読出停止指示信号が出力されている場合は、キュー毎の蓄積量が0ではないすべてのキューに対応する出力ポートに接続されている速度変換部から読出停止指示信号のどれかの出力が停止(出力許可状態)となるまで待って、該当の出力ポートに対応するキューを指示して読み出しを行う。   Further, by incorporating means for displaying the physical rate for each output port in the reading unit 31 of the DEMUX 30, priority control can be performed as follows. The correspondence between the queue and the physical rate of the output port is determined by referring to the physical rate of the output port since the output port is determined by the queue. The output port with the smallest physical rate is confirmed among the queues in which the accumulation amount per queue is not 0, and a read stop instruction signal is sent from the speed conversion unit (33, 34, 35) of the DEMUX 30 connected to the output port. If not output (output enabled state), the queue corresponding to the output port is instructed to read. On the other hand, when the read stop instruction signal is output, the output port with the second lowest physical rate is confirmed in the queue whose accumulated amount for each queue is not 0, and the speed connected to the output port When the reading stop instruction signal is not output from the conversion unit (output permission state), reading is performed by instructing a queue corresponding to the output port. When a read stop instruction signal is output from the speed conversion unit connected to the output port corresponding to all the queues for which the accumulation amount for each queue is not 0, all the queues for which the accumulation amount for each queue is not 0 Wait until the output of any of the read stop instruction signals from the speed converter connected to the output port corresponding to the output port is stopped (output enabled state), and then instruct the queue corresponding to the corresponding output port to read. Do.

物理レートが所定値より小さい出力ポートの出力を完全優先で出力する場合、物理レートが異なる出力ポート間での公平性の有無が課題となる。例えば、2個の出力ポートの内、一方が10Gbit/s で他方が1Gbit/s の場合を考えると、1Gbit/s 側を完全優先としても、10Gbit/s の出力ポートへの通信データの遅延が極端に大きくなったり、10Gbit/s の出力ポートへの通信データの廃棄が多発したりすることはないので、実効的に問題とならない。すなわち、通信データのフレームサイズがすべて同じ場合を仮定して説明すると、1Gbit/s の出力ポート向けのフレームの読み出しは、出力ポートの速度制限により11回に1回しか行うことができず、11回中10回は10Gbit/s の出力ポート向けのフレームが読み出されるので問題は生じない。フレームサイズがランダムでも、1Gbit/s の出力ポート向けのフレームの読み出しが連続することはないので同様である。   When the output of an output port whose physical rate is smaller than a predetermined value is output with complete priority, whether or not there is fairness between output ports with different physical rates becomes a problem. For example, if one of the two output ports is 10 Gbit / s and the other is 1 Gbit / s, the communication data delay to the 10 Gbit / s output port is delayed even if the 1 Gbit / s side is given full priority. Since it does not become extremely large or the communication data is frequently discarded to the output port of 10 Gbit / s, it does not cause a problem effectively. In other words, assuming that all the communication data frame sizes are the same, a frame for a 1 Gbit / s output port can be read only once every 11 times due to the speed limitation of the output port. There is no problem because the frame for 10 Gbit / s output port is read out 10 times. Even if the frame size is random, reading of frames for an output port of 1 Gbit / s does not continue, and so on.

なお、以上説明したような優先制御の規則は通信用入出力装置の設計時に定められ、例えばDEMUX30の読出部31に当該優先制御の規則を予め設定しておき、DEMUX30の読出部31が当該優先制御の規則に基づいて制御されるものとする。   The priority control rules as described above are determined at the time of designing the communication input / output device. For example, the priority control rules are set in advance in the reading unit 31 of the DEMUX 30, and the reading unit 31 of the DEMUX 30 sets the priority control rules. It shall be controlled based on the rules of control.

実施例1の通信用入出力装置のMEM20のメモリ部21は、図1(2) に示すように、複数の出力ポートに個々に対応した複数のキューを有し、書込部22および読出部23の制御により、所定の出力ポートに出力する通信データを対応するキューに書き込み、また読み出しが行われる。   The memory unit 21 of the MEM 20 of the communication input / output device according to the first embodiment has a plurality of queues individually corresponding to a plurality of output ports, as shown in FIG. Under the control of 23, communication data to be output to a predetermined output port is written to and read from the corresponding queue.

実施例2の通信用入出力装置のMEM20のメモリ部21は、図4に示すように、各出力ポートに個別に対応するキュー1〜3の他に、複数の出力ポートに対応するキュー4〜7を設置する。例えば、キュー4は出力ポート1,2に対応し、キュー7は出力ポート1,2,3に対応する。これは、複数の出力ポートに対して同じ通信データを同報する機能として利用される。   As shown in FIG. 4, the memory unit 21 of the MEM 20 of the communication input / output device according to the second embodiment includes the queues 4 to 4 corresponding to a plurality of output ports in addition to the queues 1 to 3 individually corresponding to the output ports. 7 is installed. For example, the queue 4 corresponds to the output ports 1 and 2, and the queue 7 corresponds to the output ports 1, 2, and 3. This is used as a function for broadcasting the same communication data to a plurality of output ports.

図1〜図3の構成において、MUX10は、マルチキャストアドレスがついた通信データ(フレーム)を入力した場合に、当該マルチキャストする出力ポートに対応するキュー4〜7を指定するキュー指定情報を当該通信データに付加する。MEM20の書込部22、読出部23、DEMUX30の読出部31は、当該キュー指定情報に応じて対応するキュー4〜7に書き込み、また対応するキュー4〜7から読み出しを行うように制御する。   In the configuration of FIGS. 1 to 3, when the MUX 10 receives communication data (frame) with a multicast address, the MUX 10 displays queue designation information for designating the queues 4 to 7 corresponding to the output ports to be multicast. Append to The writing unit 22 and the reading unit 23 of the MEM 20 and the reading unit 31 of the DEMUX 30 control to write to the corresponding queues 4 to 7 and to read from the corresponding queues 4 to 7 according to the queue designation information.

さらに、DEMUX30では、キューの種別により動作を変える必要がある。読み出しを行うキューが出力ポート毎に用意されたキューであれば、読み出した通信データを対応する出力ポートから出力する。また、読み出しを行うキューが、複数の出力ポートに対応するキュー4〜7であれば、読み出した通信データを予めキュー毎に定められている複数の出力ポートから出力する。複数の出力ポートから出力する場合、複数の出力ポートから同時に出力してもよいし、順次出力してもよい。また、複数の出力ポートから出力する場合、出力対象のすべてのポートからの出力が終了するまで、次の読み出しは行わない。または、DEMUX30の出力対象のすべてのポートに接続されている速度変換部に対する読出部31からの出力が終了するまで、次の読出しは行わない。複数の出力ポートから出力する場合の出力先は、予め決めておいてもよいし、例えば外部の制御装置から制御信号により設定するようにしてもよい。   Furthermore, in the DEMUX 30, it is necessary to change the operation depending on the type of queue. If the queue to be read is a queue prepared for each output port, the read communication data is output from the corresponding output port. If the queues to be read are queues 4 to 7 corresponding to a plurality of output ports, the read communication data is output from a plurality of output ports predetermined for each queue. When outputting from a plurality of output ports, they may be output simultaneously from a plurality of output ports or may be output sequentially. When outputting from a plurality of output ports, the next reading is not performed until the output from all the ports to be output is completed. Alternatively, the next reading is not performed until the output from the reading unit 31 to the speed conversion unit connected to all the ports to be output of the DEMUX 30 is completed. Output destinations when outputting from a plurality of output ports may be determined in advance, or may be set by a control signal from an external control device, for example.

また、本実施例では優先制御が複雑になる。すなわち、出力ポート毎の公平性を制御することは難しいが、例えばフレーム廃棄の確率をできるだけ低くするためには、読み出し可能なキューの中で、キューに蓄積されている通信データの量が最も多いキューから出力(読み出し)を行えばよい。   In addition, priority control is complicated in this embodiment. In other words, it is difficult to control the fairness for each output port. For example, in order to reduce the probability of frame discard as much as possible, the amount of communication data stored in the queue is the largest among the readable queues. What is necessary is just to output (read) from the queue.

実施例3の通信用入出力装置のMEM20のメモリ部21は、図5に示すように、各出力ポートに個別に対応するキューを例えば2つの読出優先度(優先、非優先)に分けて設置する。例えば、キュー1−1は出力ポート1に優先で出力される通信データを記録し、キュー1−2は出力ポート1に非優先で出力される通信データを記録する。   As shown in FIG. 5, the memory unit 21 of the MEM 20 of the communication input / output device according to the third embodiment installs the queues individually corresponding to the output ports, for example, by dividing them into two read priorities (priority and non-priority). To do. For example, the queue 1-1 records communication data output with priority to the output port 1, and the queue 1-2 records communication data output with priority to the output port 1.

図1〜図3の構成において、MUX10は、出力ポートごとの優先度がついた通信データ(フレーム)を入力した場合に、当該出力ポートと優先度に対応するキューを指定するキュー指定情報を当該通信データに付加する。MEM20の書込部22、読出部23、DEMUX30の読出部31は、当該キュー指定情報に応じて対応するキューに書き込み、また対応するキューから読み出しを行うように制御する。これにより、同一出力ポート内での優先制御が可能になる。DEMUX30の振分部32は、優先度にかかわらず、キュー指定情報で指定された出力ポートに通信データを出力する。   In the configuration of FIGS. 1 to 3, when the MUX 10 receives communication data (frame) with a priority for each output port, the MUX 10 sets queue designation information for designating a queue corresponding to the output port and the priority. Append to communication data. The writing unit 22 and the reading unit 23 of the MEM 20 and the reading unit 31 of the DEMUX 30 control to write to the corresponding queue according to the queue designation information and to read from the corresponding queue. This enables priority control within the same output port. The distribution unit 32 of the DEMUX 30 outputs communication data to the output port specified by the queue specification information regardless of the priority.

実施例2では、図4に示すように、各出力ポートに個別に対応するキュー1〜3の他に、複数の出力ポート(同報)に対応するキュー4〜7を設置しているが、これらのキューを実施例3に示すように例えば2つの読出優先度(優先、非優先)に分けて設置してもよい。これにより、各出力ポートに出力される通信データおよび複数の出力ポートに同報される通信データについて、同一出力ポート内での優先制御が可能になる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 4, in addition to the queues 1 to 3 individually corresponding to the output ports, queues 4 to 7 corresponding to a plurality of output ports (broadcast) are installed. As shown in the third embodiment, these queues may be divided into two read priorities (priority and non-priority), for example. Thereby, priority control can be performed within the same output port for communication data output to each output port and communication data broadcast to a plurality of output ports.

10 多重化装置(MUX)
11,12,13 キュー指定情報付加部
14 多重化部
20 記録装置(MEM)
21 メモリ部
22 書込部
23 読出部
24 キューマップ
30 多重分離装置(DEMUX)
31 読出部
32 振分部
33,34,35 速度変換部
10 Multiplexer (MUX)
11, 12, 13 Queue designation information adding unit 14 Multiplexing unit 20 Recording device (MEM)
21 Memory Unit 22 Writing Unit 23 Reading Unit 24 Queue Map 30 Demultiplexer (DEMUX)
31 Reading unit 32 Distribution unit 33, 34, 35 Speed conversion unit

Claims (8)

複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間で通信データを入出力する通信用入出力装置において、
前記複数の入力ポートからそれぞれ通信データを入力し、各通信データに出力先情報を付加して各通信データを多重化する多重化装置と、
前記出力先情報に対応する複数の論理的な記録領域(以下「キュー」という)を有し、前記多重化装置から入力する前記通信データをその出力先情報に応じたキューに書き込み、さらに所定のキューから当該通信データを読み出す記録装置と、
前記複数の出力ポートの優先順位に応じて前記通信データを読み出す前記記録装置のキューを指定し、指定したキューから読み出された通信データをその出力先情報に対応する前記出力ポートに振り分け、当該出力ポートの速度に変換して出力する多重分離装置と
を備えたことを特徴とする通信用入出力装置。
In a communication input / output device that inputs and outputs communication data between a plurality of input ports and a plurality of output ports,
A multiplexing device that inputs communication data from each of the plurality of input ports, adds output destination information to each communication data, and multiplexes each communication data;
A plurality of logical recording areas (hereinafter referred to as “queues”) corresponding to the output destination information; the communication data input from the multiplexing device is written into a queue corresponding to the output destination information; A recording device for reading the communication data from the queue;
Specify the queue of the recording device that reads the communication data according to the priority of the plurality of output ports, distribute the communication data read from the specified queue to the output port corresponding to the output destination information, and A communication input / output device comprising: a demultiplexer that converts the output port speed into an output.
1つの入力ポートと複数の出力ポートとの間で通信データを入出力する通信用入出力装置において、
前記入力ポートから通信データを入力し、該通信データに出力先情報を付加して出力する入力装置と、
前記出力先情報に対応する複数の論理的な記録領域(以下「キュー」という)を有し、前記入力装置から入力する前記通信データをその出力先情報に応じたキューに書き込み、さらに所定のキューから当該通信データを読み出す記録装置と、
前記複数の出力ポートの優先順位に応じて前記通信データを読み出す前記記録装置のキューを指定し、指定したキューから読み出された通信データをその出力先情報に対応する前記出力ポートに振り分け、当該出力ポートの速度に変換して出力する多重分離装置と
を備えたことを特徴とする通信用入出力装置。
In a communication input / output device for inputting / outputting communication data between one input port and a plurality of output ports,
An input device that inputs communication data from the input port, adds output destination information to the communication data, and outputs the communication data;
A plurality of logical recording areas (hereinafter referred to as “queues”) corresponding to the output destination information; the communication data input from the input device is written into a queue corresponding to the output destination information; and a predetermined queue A recording device for reading the communication data from
Specify the queue of the recording device that reads the communication data according to the priority of the plurality of output ports, distribute the communication data read from the specified queue to the output port corresponding to the output destination information, and A communication input / output device comprising: a demultiplexer that converts the output port speed into an output.
請求項1または請求項2に記載の通信用入出力装置において、
前記記録装置の複数のキューは、前記複数の出力ポートにそれぞれ対応して設定される構成であり、
前記記録装置に入力する前記通信データに付加される前記出力先情報は、出力先の出力ポートに対応するキューを指定する情報であり、
前記多重分離装置は、前記指定したキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートに出力する構成である
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 1 or 2,
The plurality of queues of the recording device are configured to correspond to the plurality of output ports,
The output destination information added to the communication data input to the recording device is information specifying a queue corresponding to the output port of the output destination,
The communication demultiplexer is configured to output communication data read from the designated queue to a corresponding output port.
請求項1または請求項2に記載の通信用入出力装置において、
前記記録装置の複数のキューは、前記複数の出力ポートにそれぞれ対応して設定されるキューと、複数の出力ポートに対応して設定されるキューを有する構成であり、
前記記録装置に入力する前記通信データに付加される前記出力先情報は、出力先の出力ポートに対応するキューを指定する情報であり、
前記多重分離装置は、前記指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートまたは複数の出力ポートに出力する構成である
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 1 or 2,
The plurality of queues of the recording device are configured to have a queue set corresponding to each of the plurality of output ports and a queue set corresponding to the plurality of output ports,
The output destination information added to the communication data input to the recording device is information specifying a queue corresponding to the output port of the output destination,
The communication demultiplexer is configured to output communication data read from the designated queue to a corresponding output port or a plurality of output ports.
請求項1または請求項2に記載の通信用入出力装置において、
前記記録装置の複数のキューは、前記複数の出力ポートにそれぞれ対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定される構成であり、
前記記録装置に入力する前記通信データに付加される前記出力先情報は、出力先の出力ポートおよび優先度に対応するキューを指定する情報であり、
前記多重分離装置は、前記指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートに出力する構成である
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 1 or 2,
The plurality of queues of the recording device correspond to the plurality of output ports, respectively, and are configured to be set for each of a plurality of priorities.
The output destination information added to the communication data input to the recording device is information specifying a queue corresponding to the output port of the output destination and priority,
The communication demultiplexing device is configured to output communication data read from the designated queue to a corresponding output port.
請求項1または請求項2に記載の通信用入出力装置において、
前記記録装置の複数のキューは、前記複数の出力ポートにそれぞれ対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定されるキューと、複数の出力ポートに対応し、かつ複数の優先度ごとに対応して設定されるキューを有する構成であり、
前記記録装置に入力する前記通信データに付加される前記出力先情報は、出力先の出力ポートおよび優先度に対応するキューを指定する情報であり、
前記多重分離装置は、前記指定されたキューから読み出された通信データを対応する1つの出力ポートまたは複数の出力ポートに出力する構成である
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 1 or 2,
The plurality of queues of the recording apparatus correspond to the plurality of output ports, respectively, and are set corresponding to the plurality of priorities, and correspond to the plurality of output ports, and each of the plurality of priorities. A configuration with correspondingly configured queues,
The output destination information added to the communication data input to the recording device is information specifying a queue corresponding to the output port of the output destination and priority,
The communication demultiplexer is configured to output communication data read from the designated queue to a corresponding output port or a plurality of output ports.
請求項1または請求項2に記載の通信用入出力装置において、
前記複数の出力ポートの優先順位は、前記複数の出力ポートに出力される通信データの単位時間当たりのデータ量を示す実効出力レートを同等にする基準、または各出力ポートの実効出力レートが各出力ポートの物理レートに比例するように公平化する基準で設定される
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 1 or 2,
The priority order of the plurality of output ports is a standard that equalizes the effective output rate indicating the data amount per unit time of communication data output to the plurality of output ports, or the effective output rate of each output port is each output. An input / output device for communication, characterized in that it is set on the basis of fairness so that it is proportional to the physical rate of the port.
請求項7に記載の通信用入出力装置において、
前記物理レートが所定値よりも小さい出力ポートを完全優先に設定する
ことを特徴とする通信用入出力装置。
The communication input / output device according to claim 7,
An input / output device for communication, characterized in that an output port having a physical rate smaller than a predetermined value is set with full priority.
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