JP2555450B2 - Multiprocessor system - Google Patents
Multiprocessor systemInfo
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- JP2555450B2 JP2555450B2 JP1234491A JP23449189A JP2555450B2 JP 2555450 B2 JP2555450 B2 JP 2555450B2 JP 1234491 A JP1234491 A JP 1234491A JP 23449189 A JP23449189 A JP 23449189A JP 2555450 B2 JP2555450 B2 JP 2555450B2
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- processor
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- processors
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- Multi Processors (AREA)
- Computer And Data Communications (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
- Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
- Information Transfer Systems (AREA)
- Information Transfer Between Computers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) マルチプロセッサ・システムに関するものである。The present invention relates to a multiprocessor system.
(従来の技術) 高い信頼性を備えた形式の電子計算機(エレクトロニ
ック・コンピュータ)が出現して以来、この技術分野に
従事する者が考察を重ねてきたシステムに、複数のコン
ピュータを使用するシステムであってそれらのコンピュ
ータが相互に関連性を保ちつつ動作することによって、
所与の1つのタスクの全体が実行されるようにしたシス
テムがある。そのようなマルチプロセッサ・システムの
うちのあるシステムでは、1つの大型コンピュータが、
それ自身の優れた速度と容量とを利用してプログラムの
複雑な部分を実行すると共に、複雑さの程度の低いタス
クや緊急度の低いタスクについては、それを小型で速度
の遅い衛星プロセッサに委任し(割当て)、それによっ
て、この大型コンピュータの負担やこの大型コンピュー
タに対するリクエストの量が減少するようにしたものが
ある。この場合、大型コンピュータは、サブタスクの割
当てを行なうこと、小型プロセッサ(=上記衛星プロセ
ッサ)を常に作動状態に保つこと、それらの小型プロセ
ッサの使用可能性と動作効率とを確認すること、それに
統一された結果が得られるようにすることを担当しなけ
ればならない。(Prior Art) Since the emergence of a highly reliable type of electronic computer (electronic computer), a system using a plurality of computers has been considered as a system that has been considered by those engaged in this technical field. By operating these computers while maintaining their relevance,
There are systems that allow the whole of a given task to be performed. In some such multiprocessor systems, one large computer is
Run complex parts of the program with its own great speed and capacity, and delegate less complex or less urgent tasks to smaller, slower satellite processors In some cases, the load on the large computer and the amount of requests for the large computer are reduced. In this case, the large computer assigns sub-tasks, keeps the small processors (= the above-mentioned satellite processors) always in operation, checks the availability and operating efficiency of those small processors, and unifies them. Responsible for ensuring the results obtained.
以上とは別の方式を採用している別種のマルチプロセ
ッサ・システムのなかには、多数のプロセッサと1つの
共通バス・システムとを使用するシステムであってそれ
らの複数のプロセッサには本質的に互いに等しい機能が
付与されているシステムがある。この種のシステムにお
いては、しばしば、他の部分からは独立した制御用コン
ピュータないし制御システムを用いて、所与のサブタス
クに関する個々のプロセッサの使用可能性並びに処理能
力を監視することと、プロセッサ間のタスク及び情報の
転送経路を制御することとが行なわれている。また、プ
ロセッサそれ自体が、他のプロセッサのステータス並び
に利用可能性の監視と、メッセージ及びプログラムの転
送経路の決定とを行なえるように、夫々のプロセッサの
構成及び動作が設定されているものもある。以上の種々
のシステムに共通する重大な欠点は、オーバーヘッド機
能及び保守機能を実行するために、ソフトウェアが必要
とされ且つ動作時間が消費されるということにあり、そ
してそれによって、本来の目的の実行に影響が及ぶこと
になる。転送経路の決定及び監視に関する仕事量が、そ
れらの仕事に関与するプロセッサの総数の2次の関数で
増加して、ついにはオーバーヘッド機能のために不適当
な迄の努力が費やされるようになることもある。Among other multiprocessor systems employing other schemes, some use multiple processors and one common bus system, and the multiple processors are essentially equal to each other. There are systems to which functions are provided. Such systems often use a control computer or control system independent of the other parts to monitor the availability and processing power of the individual processors for a given subtask, and Tasks and information transfer paths are controlled. In some, the configuration and operation of each processor is set so that the processor itself can monitor the status and availability of other processors and determine the transfer path of messages and programs. . A significant drawback common to these various systems is that software is required and operating time is consumed to perform the overhead and maintenance functions, thereby performing the intended purpose. Will be affected. The amount of work involved in determining and monitoring the transfer path increases with a quadratic function of the total number of processors involved in those tasks, eventually leading to inadequate effort being spent for overhead functions. There is also.
以下の数件の特許公報は従来技術の例を示すものであ
る。The following several patent publications show examples of the prior art.
初期のバイナック(“Binac":2個の互いにパラレルに
接続されたプロセッサを用いる)や、それに類似した種
々のシステムが使用されていた頃から既に、マルチプロ
セッサ方式は冗長性を備えた実行能力を提供するもので
あって、そのため動作するシステムの全体の信頼性を著
しく向上させ得るものであるということが認識されてい
た。実際にマルチプロセッサ・システムを構成するとい
うことに対しては、これまでのところ、かなりの制約が
存在しているが、その制約は主としてソフトウェアが膨
大なものとなってしまうことに起因する制約である。に
もかかわらず、例えばリアルタイムの用途等のように、
システムのダウンタイム(運転休止時間)が容認され得
ないような種々の状況においては、マルチプロセッサ動
作が特に有利であるため、これまでに様々なマルチプロ
セッサ・システムが開発されてきたが、ただし、それら
のシステムは動作自体は良好であるが、オーバーヘッド
のためにソフトウェアと動作時間のかなりの分量を割か
なければならないものであった。そのような従来のシス
テムは、米国特許公報第3,445,822号、同第3,566,363
号、及び同第3,593,300号にその具体例が示されてい
る。これらの特許公報はいずれも、複数のコンピュータ
がそれらの間で共用される1つのメイン・メモリがアク
セスするようにしたシステムに関するものであり、この
システムにおいては更に、タスクを個々のプロセッサに
好適に割当てるために、処理能力と処理要求量とが比較
されるようになっている。 Since the early days of Binac (“Binac”: two processors connected in parallel to each other) and various similar systems, the multiprocessor approach already provided redundant execution capabilities. It has been recognized that such provisions can significantly improve the overall reliability of a working system. So far, there are considerable restrictions on the actual configuration of multiprocessor systems, but these restrictions are mainly due to the huge amount of software. is there. Nevertheless, for example in real-time applications,
Various multiprocessor systems have been developed so far, since multiprocessor operation is particularly advantageous in various situations where system downtime cannot be tolerated. These systems performed well on their own, but due to overhead they had to devote a significant amount of software and operating time. Such conventional systems are disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,445,822 and 3,566,363.
And No. 3,593,300 show specific examples. Each of these patent publications relates to a system in which a plurality of computers are accessed by a single main memory shared among them, and further, in this system, tasks are suitable for individual processors. For allocation, the processing capacity and the processing demand are compared.
従来技術の更に別の例としては、米国特許公報第4,09
9,233号がある。この公報のシステムでは、複数のプロ
セッサが1つのバスを共用しており、また、バッファ・
レジスタを内蔵している制御ユニットを用いて送信側ミ
ニプロセッサと受信側ミニプロセッサとの間のデータ・
ブロックの転送が行なわれる。このシステムのコンセプ
トは、欧州において分散型の郵便物分類システムに利用
されている。Yet another example of the prior art is US Pat.
There is 9,233 issue. In the system disclosed in this publication, a plurality of processors share one bus, and
Using a control unit with a built-in register, the data
Block transfer is performed. The concept of this system is used in Europe for distributed mail classification systems.
米国特許公報第4,228,496号は、商業的に成功したマ
ルチプロセッサ・システムに関するものであり、このシ
ステムでは、複数のプロセッサの間に設けられた複数の
バスがバス・コントローラに接続されており、このバス
・コントローラが、データ送出状況の監視と、プロセッ
サ間で行なわれる複数のデータ転送に対する優先順位の
判定を行なっている。また、各々のプロセッサは、複数
の周辺装置のうちのある1つの装置を制御するように接
続可能となっている。U.S. Pat.No. 4,228,496 relates to a commercially successful multiprocessor system in which a plurality of buses between a plurality of processors are connected to a bus controller. The controller monitors the data transmission status and determines the priority for a plurality of data transfers performed between the processors. Further, each processor is connectable so as to control a certain one of a plurality of peripheral devices.
ゼロックス、ヒューレット・パッカード、及びインテ
ルによって共同で推進されている「イーサネット」シス
テム(“Ethernet"system)(米国特許公報第4,063,220
号及び同第4,099,024号)は、複数のプロセッサ並びに
周辺装置の間の相互通信の問題に対処するための、更に
別の方式を提示している。全てのユニット(=プロセッ
サや周辺装置等)はそれらのユニットの間で共用される
多重アクセス・ネットワークに接続されており、そして
それらのユニットは優先権を獲得すべく互いに競合する
ことになる。衝突検出は時刻優先方式で行なわれてお
り、そのために、大域的な処理能力を制御することと、
コーディネートすることと、明確に把握することとが、
容易でなくなっている。An "Ethernet" system co-promoted by Xerox, Hewlett-Packard, and Intel (U.S. Pat. No. 4,063,220)
And US Pat. No. 4,099,024) provide yet another scheme for addressing the problem of intercommunication between multiple processors and peripheral devices. All units (= processors, peripherals, etc.) are connected to a multiple access network shared between them, and they will compete with each other for priority. The collision detection is performed in a time-priority manner, and therefore, controlling the global processing capacity,
Coordinating and clearly grasping,
It is no longer easy.
以上に説明した種々のシステムをそれらの細部まで完
全に理解するためには、以上に言及した特許公報やその
他の関連参考文献を詳細に分析する必要がある。しかし
ながら、タスクの分担が行なわれる場合にはそれらのシ
ステムはいずれも、データ転送に関する優先権の判定や
プロセッサの選択を行なうために膨大な量の相互通信と
管理制御とが必要とされるということだけは、簡単に概
観するだけでも理解されよう。システムを拡張して更に
多くのプロセッサを含むようにする場合にどのような問
題が発生するかは異なったシステムの夫々ごとに違って
くるため一様ではないが、しかしながら、以上のシステ
ムはいずれも、そのような拡張を行なえばシステム・ソ
フトウェアや応用プログラミング、ハードウェア、或い
はそれら3つの全てが複雑化することになる。また、若
干の考察により理解されることであるが、1組ないし2
組の論理的に受動的なオーミック・バスが採用されてい
るために、それに固有の制約がマルチプロセッサ・シス
テムの規模と能力とに対して課せられている。相互通信
をより容易に行なえるようにするために採用可能な技法
には様々なものがあり、その一例としては、最近発行さ
れた米国特許公報第4,240,143号に示されているところ
の、サブシステムを大域的資源にグループ分けするとい
う技法等があるが、しかしながら、非常に多くのプロセ
ッサが用いられている場合には当然のことながら利用で
きるトラフィックの量はその限界に達してしまい、ま
た、遅延時間が様々な値を取るということによって、克
服し難い問題が生じている。1個ないし複数個のプロセ
ッサがロック・アウト状態ないしデッドロック状態にな
るという状況が発生することもあり、そのような状況に
対処するには、問題を解決するための更なる回路とソフ
トウェアとが必要とされる。以上から、プロセッサの個
数を、例えば1024個というような個数にまで大幅に拡張
することは、従来は実際的でなかったことが明らかであ
る。In order to fully understand the various systems described above in detail, it is necessary to analyze the above-mentioned patent publications and other related references in detail. However, when tasks are shared, all of these systems require a huge amount of intercommunication and management control to determine the priority of data transfer and to select processors. Only a brief overview will be understood. The problems that occur when a system is expanded to include more processors are not uniform because each system is different, but none of the above systems However, if such an extension is performed, system software, applied programming, hardware, or all three of them will be complicated. Also, as will be understood by some consideration, one pair or two
Due to the fact that a set of logically passive ohmic buses is employed, its inherent constraints are imposed on the size and capabilities of multiprocessor systems. There are a variety of techniques that can be employed to facilitate intercommunication, such as the subsystem shown in recently issued U.S. Pat.No. 4,240,143. There is a technique of grouping the resources into global resources. However, when a large number of processors are used, the amount of available traffic naturally reaches its limit, and the The fact that time takes various values raises an insurmountable problem. In some situations, one or more processors may be locked out or deadlocked, and additional circuitry and software to solve the problem require additional circuitry and software. Needed. From the above, it is apparent that it has not been practical in the past to significantly expand the number of processors to, for example, 1024.
多くの様々な応用用途において、以上に説明した既存
の諸技法の制約から逃れて、最新の技法を最大源に利用
することが望まれている。現在採用可能な技法のうちで
最も低コストの技法は、大量生産されているマイクロプ
ロセッサと、大容量の回転ディスク型の記憶装置とを基
礎とした技法であり、そのような記憶装置の例として
は、密閉式ケースの内部においてヘッドとディスクとの
間の間隔を非常に小さいものとした、ウインチェスタ・
テクノロジー製の装置等がある。マルチプロセッサ・シ
ステムを拡張するに際しては、ソフトウェアが不適当な
迄に複雑化することなくシステムを拡張できることが要
望されており、更には、ソフトウェアがその拡張に伴な
って複雑化することが全くないようにして拡張できるこ
とすら要望されている。また更に、機能の全体を、限定
されたないしは反復して実行される複数の処理タスクへ
と動的に細分できる分散型構造をもつような特徴を有す
る計算機問題を処理できる能力が要望されている。略々
全てのデータベース・マシンが、そのような問題分野に
属しており、また、この問題分野には更に、ソート処
理、パターンの認識及び相関算出処理、デジタル・フィ
ルタリング処理、大規模マトリクスの計算処理、物理的
な系のシュミレーション、等々のその他の典型的な問題
例も含まれる。これらのいずれの処理が行なわれる状況
においても、個々に処理される複数のタスクを比較的簡
明なものとし、しかもそれらのタスクを広範に分散する
ことが要求され、そのため、瞬間的タスク負荷が大きな
ものとなる。そのような状況が、従来のマルチプロセッ
サ・システムに非常な困難を伴なわせていたのであり、
その理由は、そのような状況はオーバーヘッドに費やさ
れる時間とオーバーヘッドのためのソフトウェアの量と
を増大させる傾向を有していること、並びに、システム
を構成する上で実際上の支障が生じてくることにある。
例えば受動的な共用バスが採用されている場合には、伝
播速度並びにデータ転送所要時間が、トランザクション
を処理する上での可能処理速度に対する絶対的な障壁を
成している。In many different applications, it is desirable to escape from the limitations of the existing techniques described above and utilize the latest techniques as the greatest source. The lowest cost technique currently available is based on mass-produced microprocessors and large-capacity rotating disk storage devices, and as an example of such storage devices. Is a Winchester
There are devices made by technology. In expanding a multiprocessor system, it is required that the system can be expanded without unduly complicating the software, and furthermore, the software does not become complicated as it expands. There is even a demand for expansion. Still further, there is a need for the ability to deal with computer problems having features such as having a distributed structure in which the entire functionality can be dynamically subdivided into a plurality of limited or repetitively executed processing tasks. . Virtually all database machines belong to such problem areas, which also include sorting, pattern recognition and correlation calculations, digital filtering, large matrix calculations. Other typical examples of problems such as simulation of physical systems, etc. are also included. In any of these processing situations, it is necessary to make a plurality of individually processed tasks relatively simple, and to distribute the tasks over a wide range, so that the instantaneous task load is large. It will be. Such a situation made conventional multiprocessor systems extremely difficult.
The reason is that such situations tend to increase the time spent on overhead and the amount of software for overhead, as well as practical obstacles to configuring the system. Especially.
For example, when a passive shared bus is employed, the propagation speed and the time required for data transfer form an absolute barrier to the possible processing speed in processing a transaction.
従ってデータベース・マシンは、マルチプロセッサ・
システムの改良が必要とされていることの好い例であ
る。大規模データベース・マシンを構成する上での基本
的な方式にはこれまでに3種類の方式が提案されてお
り、それらは、階層方式、ネットワーク方式、それにリ
レーショナル方式である。これらのうちでリレーショナ
ル方式のデータベース・マシンは、関係(リレーショ
ン)を示す表を用いることによって、ユーザが複雑な系
の中の所与のデータに容易にアクセスできるようにする
ものであり、この方式のマシンは、強力な潜在能力を有
するものであると認識されている。この従来技術につい
て説明している代表的な刊行物には、例えばIEEEコンピ
ュータ・マガジンの1979年3月号の第28頁に掲載されて
いる、D.C.P.スミス並びにJ.M.スミスによる「リレーシ
ョナル・データベース・マシン」という表題の論文(ar
ticle entitled“Relational Data Base Machine",publ
ished by D.C.P.Smith and J.M.Smith,in the March 19
79 issue of IEEE Computer magazine,p.28)、米国特
許公報第4,221,003号、並びに同公報中に引用されてい
る諸論文等がある。Therefore, the database machine is a multiprocessor
This is a good example of the need for improved systems. Up to now, three types of methods have been proposed as basic methods for constructing a large-scale database machine, which are a hierarchical method, a network method, and a relational method. Among them, the relational database machine allows a user to easily access given data in a complex system by using a table showing relations. Machines are recognized as having strong potential. Representative publications describing this prior art include the "Relational Database Machine" by DCP Smith and JM Smith, for example, page 28 of the March 1979 issue of IEEE Computer Magazine. Paper titled (ar
ticle entitled “Relational Data Base Machine”, publ
ished by DCPSmith and JMSmith, in the March 19
79 issue of IEEE Computer magazine, p.28), U.S. Patent Publication No. 4,221,003, and various articles cited in the publication.
また、ソーティング・マシンは、コンピューティング
・アーキテクチャの改良が必要とされていることの好い
例である。ソーティング・マシン理論の概説は、D.E.ク
ヌース(Knuth)著「サーチング及びソーティング」の
第220〜第246頁(“Searching and Sorting"by D.E.Knu
th,pp.220−246,published (1973) by AddisonWesley
Publishing Co.,Reading,Massachusetts)に記載され
ている。この文献には様々なネットワーク並びにアルゴ
リズムが開示されており、それらの各々に付随する制約
を理解するためにはそれらを詳細に考察しなければなら
ないが、ただしそれらについて一般的に言えることは、
それらはいずれも、ソーティングという特定の目的だけ
を指向した、特徴的に複雑な方式であるということであ
る。更に別の例として、L.A.モラー(L.A.Mollaar)に
よって提示されているものがあり、これは、「IEEE・ト
ランザクション・オン・コンピュータ」、C−28巻、第
6号(1979年6月)、第406〜413頁に掲載されている
「リスト・マージング・ネットワークの構造)という表
題の論文(article entitled“A Design for a List Me
rging Network",in the IEEE Transactions on Compute
rs,Vol.C−28 No.6,June 1979 at pp.406−413)に記載
されている。この論文に提案されているネットワークに
おいては、ネットワークのマージ・エレメントを外部か
ら制御するという方式が採用されており、また、このネ
ットワークは、特殊な機能を実行するためのプログラミ
ングを必要としている。Sorting machines are also a good example of the need for improved computing architectures. For an overview of sorting machine theory, see "Searching and Sorting" by DEKnuth, "Searching and Sorting," pages 220-246, by DE Knuth.
th, pp. 220-246, published (1973) by AddisonWesley
Publishing Co., Reading, Massachusetts). A variety of networks and algorithms are disclosed in this document, and one must consider them in detail in order to understand the constraints associated with each of them, but generally speaking about them:
All of them are characteristically complicated methods aimed at only a specific purpose called sorting. Yet another example is presented by LA Mollaar, "IEEE Transaction on Computer", Volume C-28, No. 6, June 1979, No. 406. ~ Article entitled "A Design for a List Me" on page 413
rging Network ", in the IEEE Transactions on Compute
rs, Vol. C-28 No. 6, June 1979 at pp.406-413). In the network proposed in this paper, a method of externally controlling a merge element of the network is adopted, and the network requires programming to execute a special function.
汎用のマルチプロセッサ・システムが実行することが
できなければならない諸機能には、種々の方式でサブタ
スクを分配する機能、サブタスクを実行しているプロセ
ッサのステータスを確認する機能、メッセージのマージ
とソートを行なう機能、データを訂正及び変更する機
能、それに、いつ及びどのように資源が変化したかを
(例えば、あるプロセッサがいつオンラインから外れ、
いつオンラインに復帰したかを)確認する機能等があ
る。以上のような機能を実行するために、いつまでは、
オーバーヘッドのための過大なソフトウェアとハードウ
ェアとを用いる必要があった。Functions that a general-purpose multiprocessor system must be able to perform include the ability to distribute subtasks in various ways, the ability to check the status of the processor executing the subtask, and the merging and sorting of messages. Functions to perform, correct and change data, and when and how resources have changed (eg, when a processor goes off-line,
There is a function to confirm when you came back online. In order to perform the above functions,
Excessive software and hardware for overhead had to be used.
一例を挙げるならば、例えばデータベース・マシン等
のマルチプロセッサ・システムにおいては、プロセッサ
間のメッセージの転送経路を指定するに際して、特定の
1つのプロセッサを転送先として選択したり、或いは1
つのクラスに属する複数のプロセッサを選択したり、ま
た更には、プロセッサそのものを指定するのではなく、
ハッシュ方式等によってプロセッサに分配されているデ
ータベースの部分を指定するという方法で、転送先プロ
セッサを選択するということが、しばしば必要となる。
公知のシステムの中には前置通信シーケンスを利用して
いるものがあり、それによって送信側プロセッサと、1
個或いは複数の特定の受信側プロセッサとの間のリンケ
ージを確立するようにしている。このリンケージを確立
するためにはリクエストや肯定応答を何回も反復して送
出しなければならず、また起こり得るデッドロック状態
を克服するために、更なるハードフェア並びににソフト
ウェアを使用しなければならない。前置通信シーケンス
を利用していないシステムでは、1つのプロセッサによ
って、或いはバス・コントローラによって管制が行なわ
れており、この管制は、送信側プロセッサが送信準備完
了状態にあること、受信側プロセッサが受信準備完了状
態にあること、これらのプロセッサの間のリンケージか
らその他のプロセッサが締め出されていること、並びに
無関係な送信が行なわれていないことを、確認するため
のものである。この場合にもまた、オーバーヘッドに依
存することと、デッドロックを回避するために複雑とな
らざるを得ないこととによって、システムを拡張する
(例えばプロセッサの個数を16個以上にする)につれて
保守機能が不適当な迄に膨張してしまうのである。For example, in a multiprocessor system such as a database machine, when a message transfer path between processors is specified, one specific processor is selected as a transfer destination, or
Instead of selecting multiple processors belonging to one class, or even specifying the processors themselves,
It is often necessary to select a destination processor by specifying a portion of the database distributed to the processors by a hash method or the like.
Some known systems make use of a forward communication sequence, whereby the transmitting processor and one
The linkage with one or a plurality of specific receiving processors is established. Requests and acknowledgments must be sent repeatedly to establish this linkage, and additional hardware and software must be used to overcome possible deadlock conditions. I won't. In a system that does not use the pre-communication sequence, control is performed by one processor or by the bus controller. This control means that the transmitting processor is ready for transmission and the receiving processor receives It is to confirm that it is ready, that the other processors are locked out of the linkage between these processors, and that no extraneous transmissions are taking place. Again, maintenance functions as the system grows (eg, with more than 16 processors) by relying on overhead and having to be complicated to avoid deadlocks. Will expand to an inappropriate level.
最近のマルチプロセッサ・システムに要求されている
要件の更に別の例として、1個或いは複数個のプロセッ
サによって実行されているサブタスクのステータスを、
システムが確実に判定するための方法に関係するものが
ある。基本的に要求されている点は、所与のプロセッサ
に対してそのプロセッサのステータスについての問合せ
を行なう能力を備えていなければならないということで
あり、しかも、そのステータスがその問合せよって影響
を及ぼされることがないように、且つ、応答の内容に多
義性が生じることがないように、その問合せが行なわれ
なければならないということである。ステータス表示の
テストとセットとを中断のない一連の操作として行なう
機能を特徴的に表わすための用語として、現在当業界に
おいては「セマフォ「semaphore)」という用語が使用
されている。このセマフォという特徴を備えていること
は望ましいことであるが、ただし、この特徴を組込むに
際しては、実行効率の低下やオーバーヘッドの負荷の増
加を伴なわないようにしなければならない。このような
ステータスの判定は、更にマルチプロセッサ・システム
においてソート/マージ動作を実行する際に極めて重要
なものとなるが、それは、大きなタスクの中に含まれて
いる複数のサブタスクの夫々の処理結果を組み合わせる
ためには、それらのサブタスクが適切に処理完了された
後でなければ1つに組み合わせることができないからで
ある。更に別の要件として、プロセッサがその「現在」
ステータスを報告できなければならないこと、そしてサ
ブタスクの実行は、マルチプロセッサの動作シーケンス
に対して割込みと変更とが繰返されても、ただ1回だけ
行なわれるようにしなければならないということがあ
る。殆どの既存のシステムでは、プロセッサの実行ルー
チンが中断可能とされているためにこの点に関して重大
な問題が生じている。即ち、容易に理解されることであ
るが、複数のプロセッサが互いに関連を有する複数のサ
ブタスクを実行しているような場合には、それらの個々
のプロセッサのレディネス状態の程度(=どのような動
作が可能な状態にあるかの程度)についての問合せとそ
れに対する応答とに関わる動作シーケンスが膨大なオー
バーヘッドを必要とすることがあり、しかも、そのため
の専用のオーバーヘッドは、プロセッサの個数が増大す
るに従っていよいよ不適当なまでに増大する。As yet another example of the requirements placed on modern multiprocessor systems, the status of subtasks being executed by one or more processors can be
Some are related to how the system can reliably determine. Basically, what is required is that a given processor must be able to query the status of that processor, and that status is affected by the query. That is, the inquiry must be made so as not to cause any ambiguity in the content of the response. The term “semaphore” is currently used in the art to characterize the function of performing a test and a set of status indications as an uninterrupted series of operations. It is desirable to have this semaphore feature, but incorporation of this feature must not cause a decrease in execution efficiency or an increase in overhead load. Such a status determination is very important when performing a sort / merge operation in a multiprocessor system, and it is a result of processing of each of a plurality of subtasks included in a large task. This is because they cannot be combined into one only after those subtasks have been properly processed. Yet another requirement is that the processor be
It may be necessary to be able to report the status, and the execution of a subtask should be done only once, even with repeated interruptions and changes to the operating sequence of the multiprocessor. Most existing systems pose a significant problem in this regard because the execution routines of the processor are interruptible. That is, as will be easily understood, when a plurality of processors are executing a plurality of subtasks related to each other, the degree of the readiness state of each individual processor (= what operation is performed) The sequence of operations involved in querying and responding to the query can require enormous overhead, and the dedicated overhead therefor increases as the number of processors increases. It will eventually increase to an inappropriate level.
(発明が解決しようとする問題点) 以上に述べたところの例を示す従来のマルチプロセッ
サ・システムにおける典型的な短所は、いわゆる「分散
更新」の問題に関するものであり、この問題は即ち、複
数個の処理装置の各々にそのコピーが格納されている情
報を更新する必要があるということである。ここで言う
情報とは、データ・レコードから成る情報の場合もあ
り、また、システムの動作を制御するために用いられる
情報の場合もある。このシステムの動作の制御とは、例
えば、必要なステップが誤って重複実行されたり全く実
行されなかったりすることのないようにして、処理が開
始され、停止され、再開され、一時中断され、或いはロ
ール・バックないしロール・フォワードされるようにす
ること等の制御のことである。従来のシステムにおいて
は、分散更新の問題の種々の解決法はいずれもかなりの
制約を伴なうものであった。それらの解決法の中には、
一度に2個のプロセッサだけを対象としているに過ぎな
いものもある。また更に別の解決法として相互通信プロ
トコルを利用しているものも幾つかあるが、それらのプ
ロトコルは非常に複雑なため、現在でも、それらのプロ
トコルが適切なものであることを数学的厳密さをもって
証明することには非常な困難が伴なっている。(Problems to be Solved by the Invention) A typical disadvantage in the conventional multiprocessor system showing the examples described above is related to a so-called “distributed update” problem. This means that the information stored in each of the individual processing units must be updated. The information referred to here may be information composed of data records or information used for controlling the operation of the system. Controlling the operation of this system means, for example, that the necessary steps are not accidentally executed in duplicate or not executed at all, and the processing is started, stopped, restarted, suspended, or It is control such as roll back or roll forward. In conventional systems, the various solutions to the distributed update problem have all come with considerable constraints. Some of those solutions are
Some are intended for only two processors at a time. Some further solutions use intercommunication protocols, but these protocols are so complex that even today they are mathematically rigorous to ensure that they are appropriate. It is very difficult to prove by using.
それらのプロトコルが複雑になっている原因は、「大
域的セマフォ」を構成している、中断されることのない
1回の動作により全てのプロセッサにおいて「テスト・
アンド・セット」されるという外面的性質を持つ制御ビ
ットを、備える必要があるということにある。斯かる制
御ビットが複数の別々のプロセッサの内部に夫々に設け
られ、しかもそれらのプロセッサの間の通信に付随する
遅延時間がまちまちであるため、不可避的に不完全なも
のとなり得る通信チャネルによってノイズが発生され、
また更にエラーの発生率も増大することになる。従って
「中断されることのない1回の動作」という特徴を備え
ることは、その1つの動作を構成している複数の部分々
々が、夫々に多種多様で、しかも中断可能であり、そし
てそれらを同時にはアクセスすることができず、更には
それらがアクセスとアクセスとの間に不調を生じがちで
ある場合には、困難を伴なうものであるということが、
当業者には容易に理解されよう。The complexity of these protocols is due to the fact that a single, uninterrupted operation of all processors constitutes a "global semaphore".
That is, it is necessary to provide a control bit having an external property of being "and set". Since such control bits are provided inside each of a plurality of separate processors, and the delay times associated with the communication between the processors are different, noise is inevitably caused by a communication channel which can inevitably be incomplete. Is generated,
Further, the error occurrence rate is further increased. Therefore, having the feature of "one operation that is not interrupted" means that the plurality of parts constituting one operation are various and can be interrupted, respectively. Are difficult to access if they are not accessible at the same time, and if they are prone to malfunction between accesses.
Those skilled in the art will readily understand.
(問題点を解決するための手段) 本発明は、要約すれば、複数の異なった種類のプロセ
ッサを備えたマルチプロセッサ・システムを提供するも
のである。このマルチプロセッサ・システムにおいて
は、複数のプロセッサの中には2種類のプロセッサが包
含されており、それらはネットワークから互いに同等に
且つ互いに同時にアクセスすることができるが、ただ
し、システムの仕事負荷を取扱う上で互いに異なった機
能を果たすようになっている。一方の種類のプロセッサ
(例えばインターフェイス・プロセッサ)は複数のサブ
タスクを組織して分配し、他方の種類のプロセッサ(例
えばアクセス・モジュール・プロセッサ)はそれらのサ
ブタスクの下で要求される動作を実行する機能を果た
す。これらの両方の種類のプロセッサはネットワークへ
メッセージを送出する際には同等の条件で互いに競合す
る。一方の種類のプロセッサにおけるサブタスクの取扱
いはネットワークの動作とは異なっており、ネットワー
クは全てのプロセッサからの選択されたメッセージをそ
れら全てのプロセッサへ分配するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In summary, the present invention provides a multiprocessor system with a plurality of different types of processors. In this multiprocessor system, two or more kinds of processors are included in the plurality of processors, and they can access each other equally and simultaneously from the network, but handle the workload of the system. The above functions are different from each other. The ability for one type of processor (eg, an interface processor) to organize and distribute multiple subtasks, while the other type of processor (eg, an access module processor) performs the required operations under those subtasks. Fulfill. Both of these types of processors compete for equal conditions when sending messages to the network. The handling of subtasks in one type of processor differs from the behavior of the network, which distributes selected messages from all processors to all of them.
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(データベース管理システム) 第1図に総括的に示されているシステムは、本発明の
概念をデータベース管理に応用したものを具体例として
示すものである。更に詳細に説明すると、このシステム
は一つまたは複数のホスト・コンピュータ・システム1
0、12と協働するように構成されており、それらのホス
ト・コンピュータ・システムは、例えばIBM370ファミリ
ーまたはDEC−PDP−11ファミリーに属するコンピュータ
・システム等であって、この具体例の目的に沿うように
既存の一般的なオペレーティング・システム及び応用ソ
フトウェアで動作するようになっている。IBMの用語法
に拠れば、ホスト・コンピュータ・とデータベース・コ
ンピュータとの間の主要相互通信回線網はチャネルと呼
ばれており、また同じものがDECの用語法に拠れば「ユ
ニバス」または「マスバス」或いはそれらの用語を多少
変形した用語で呼ばれている。以上のコンピュータ・シ
ステムのうちのいずれかが用いられるにせよ、或いは他
のメーカーのメインフレーム・コンピュータが用いられ
るにせよ、このチャネル、即ちバスは、そこへデータベ
ース・タスク及びサブタスクが送出されるところのオー
ミックな転送経路、即ち論理的に受動的な転送経路であ
る。(Database Management System) The system generally shown in FIG. 1 shows a specific example in which the concept of the present invention is applied to database management. More specifically, the system comprises one or more host computer systems1
0, 12, and their host computer systems are, for example, computer systems belonging to the IBM 370 family or the DEC-PDP-11 family, and serve the purpose of this embodiment. Thus, it is designed to run on existing general operating systems and application software. According to IBM terminology, the main intercommunication network between a host computer and a database computer is called a channel, and the same is according to DEC terminology as "unibus" or "mass bus". "Or some modified version of those terms. Whether any of the above computer systems are used or a mainframe computer from another manufacturer, this channel, or bus, is where the database tasks and subtasks are sent. , That is, a logically passive transfer path.
第1図の具体例は、ホスト・システム10、12に組み合
わされたバックエンド・プロセッサ複合体を示してい
る。この図のシステムは、タスク及びサブタスクをホス
ト・システムから受入れ、莫大なデータベース記憶情報
のうちの該当する部分を参照し、そして適切な処理済メ
ッセージ或いは応答メッセージを返すというものであ
り、それらの動作は、このバックエンド・プロセッサ複
合体の構成の如何にかかわらず、それ程高度ではないソ
フトウェアによる管理以外は、ホスト・システムには要
求されない方式で実行されるようになっている。従っ
て、ユーザのデータベースを新たな方式のマルチプロセ
ッサ・システムとして構成することが可能とされてお
り、このマルチプロセッサ・システムにおいては、デー
タを、容量を大幅に拡張することのできるリレーショナ
ル・データベース・ファイルとして組織することがで
き、しかもこの拡張は、ユーザのホスト・システムの内
部に備えられているオペレーティング・システムや既存
の応用ソフトウェアを変更する必要なしに行なうことが
できるようになっている。独立システム(スタンド・ア
ローン・システム)として構成した具体例について、以
下に第20図を参照しつつ説明する。The embodiment of FIG. 1 illustrates a back-end processor complex associated with host systems 10,12. The system in this figure accepts tasks and subtasks from the host system, looks up the appropriate portion of the vast database storage information, and returns the appropriate processed or reply messages, and their actions. Irrespective of the configuration of this back-end processor complex, it is executed in a manner not required by the host system, except for less sophisticated software management. Therefore, it is possible to configure a user database as a new type of multiprocessor system. In this multiprocessor system, data is stored in a relational database file capable of greatly expanding the capacity. The extension can be made without changing the operating system or existing application software provided inside the user's host system. A specific example configured as an independent system (stand-alone system) will be described below with reference to FIG.
当業者には理解されるように、リレーショナル・デー
タベース管理に関する動作機能は、1つの動作機能の全
体を、少なくとも一時的には他から独立して処理可能な
複数の処理タスクへと分割することができるような動作
機能である。その理由は、リレーショナル・データベー
スでは記憶されている複数のデータ・エントリがアドレ
ス・ポインタによって相互依存的に連結されていないか
らである。更に当業者には理解されるように、リレーシ
ョナル・データベース管理以外にも、限定されたタスク
ないし反復実行されるタスクを動的に小区分して独立的
に処理するこという方法を用い得るようなの多くのデー
タ処理環境が存在している。従って、本発明の具体例を
説明するに際しては、特に要望が強くまた頻繁に聞かれ
るところの、データベース管理における処理の問題に関
連させて説明するが、しかしながら本明細書に開示する
新規な方法並びに構成は、それ以外にも広範な用途を持
つものである。As will be appreciated by those skilled in the art, the operational functions associated with relational database management may divide an entire operational function into a plurality of processing tasks that can be processed independently of the other, at least temporarily. It is an operation function that can be performed. This is because in a relational database, stored data entries are not interconnected by address pointers. Further, as will be understood by those skilled in the art, other than relational database management, it is possible to use a method of dynamically subdividing limited or repetitively executed tasks and processing them independently. Many data processing environments exist. Accordingly, in describing embodiments of the present invention, a description will be given in relation to processing issues in database management, which are particularly strong and frequently asked, however, the novel methods and methods disclosed herein The arrangement has a wide range of other uses.
大規模なデータ管理システムは、複数のプロセッサ
(マルチプル・プロセッサ)を使用する場合には潜在的
な利点と不可避的に付随する困難との両方を備えること
になる。何億個にも及ぶ莫大な数のエントリ(記述項)
を、記憶装置の中に、容易にかつ迅速にアクセスできる
状態で保持しなければならない。一方、リレーショナル
・データベースのフォーマットとしておけば、広範なデ
ータ・エントリ及び情報の取り出し動作を同時並行的に
実行することができる。Large data management systems will have both potential benefits and unavoidable attendant difficulties when using multiple processors (multiple processors). Hundreds of millions of entries (entries)
Must be kept in a storage device for easy and quick access. On the other hand, if the relational database format is used, a wide range of data entry and information retrieval operations can be executed concurrently.
ただし、圧倒的大多数のデータベース・システムにお
いては、データベースの完全性(インテグリティ)を維
持することが、トランザクション・データを迅速に処理
することと同様に重要となっている。データの完成性
は、ハードフェアの故障や停電、それにその他のシステ
ム動作に関わる災害の、その前後においても維持されて
いなければならない。更には、データベース・システム
は、応用ソフトウェア・コードの中のバグ(bug)をは
じめとするユーザ側のエラーの後始末を行なうために、
データベースを以前の既知の状態に復元できる能力を備
えていなければならない。しかも、データが誤って失わ
れたり入力されたりすることがあってはならず、また、
イベントが新たなデータに関係するものであるのか、或
いは過去のエラーの訂正に関係するものであるのか、そ
れともデータベースの一部分の校正に関係するものであ
るのかに応じて、ある特定のエントリに関係しているデ
ータベース部分の全てが変更されるようになっていなけ
ればならない。However, in the vast majority of database systems, maintaining the integrity of the database is as important as quickly processing transaction data. Data integrity must be maintained before and after hardware failures, power outages, and other system operation-related disasters. In addition, the database system must clean up user-side errors, including bugs in the application software code,
It must have the ability to restore the database to a previously known state. In addition, data must not be accidentally lost or entered,
Related to a particular entry, depending on whether the event relates to new data, correction of past errors, or calibration of a portion of the database. All of the database parts you are working on must be changed.
従って、完全性のためには、データのロールバック及
び回復の動作、誤りの検出及び修正の動作、並びにシス
テムの個々の部分のステータスの変化の検出及びその補
償の動作に加えて、更に、ある程度の冗長度もデータベ
ースシステムには必要である。これらの目的を達成する
ためには、システムが多くの異なった特殊なモードで用
いられなければならないこともあり得る。Thus, for completeness, in addition to data rollback and recovery operations, error detection and correction operations, and detection of changes in the status of individual parts of the system and their compensation, and to some extent, Is also necessary for a database system. To achieve these ends, it is possible that the system must be used in many different specialized modes.
さらに、最近のシステムでは、その形式が複雑なもの
になりがちな任意内容の問合せ(discretionary quer
y)を受入れる能力と、必要とあらば相互作用的な方式
で応答する能力とを持っていることが要求される。たと
えその問合せが複雑なものであったとしても、システム
にアクセスしようとする人達がそのシステムの熟練者で
あることを要求されるようなことがあってはならない。In addition, modern systems have a discretionary query that can be complex in form.
It is required to have the ability to accept y) and, if necessary, to respond in an interactive manner. Even if the query is complex, it should not require that anyone attempting to access the system be an expert in the system.
大規模生産の業務に関連して生じるかも知れない任意
内容の問合せの例には、次のようなものがある。Examples of arbitrary queries that may occur in connection with large-scale production operations include:
A.生産管理を行なう管理者が、在庫品のうちの1品目に
ついてのリストを要求するのみならず、生産高が前年同
月比で少なくとも10%以上低下している部品の、その月
間生産高を超えているような全ての部品在庫を明記した
在庫品リストを、要求するかもしれない。A. The manager who manages production not only requests a list for one of the stock items, but also the monthly production of parts whose production has decreased by at least 10% compared to the same month of the previous year. You may request an inventory list that clearly lists all parts in stock that are exceeded.
B.マーケティング・マネージャーが、ある特定の勘定が
90日延滞を生じているか否かを問合せるばかりでなく、
特に不景気な地域に存在している過去に120日を超過し
たことのある顧客に関して、一律に90日の受取債権を要
求するかもしれない。B. The marketing manager determines that a particular account
In addition to inquiring whether 90 days are overdue,
It may require a uniform 90-day receivable for customers who have been in excess of 120 days in the past, particularly in a recession.
C.人事担当の重役が、所与の1年間に2週間を超える病
欠のあった従業員の全てを一覧表にすることを求めるの
みならず、直前の5年間のうちの2年以上について、そ
の釣のシーズンの間に1週間以上の病欠をした10年勤続
以上の長期勤続従業員の全てを一覧表にすることを求め
るかもしれない。C. Not only is the HR executive required to list all employees who have been sick for more than two weeks in a given year, but also for more than two of the last five years, You may want to list all long-term employees who have been sick for more than a week during the fishing season and who have been working for more than 10 years.
以上の例のいずれにおいても、ユーザは、コンピュー
タに格納されている情報をそれまでにはなされなかった
方法で関連付けることによって、事業において直面して
いる本当の問題を見極めようとするわけである。その問
題を生じている分野に関してユーザが経験を積んでいれ
ば、従ってユーザに直感力と想像力とがあれば、コンピ
ュータの訓練を受けたことのない専門家が、複雑な問合
せを処理できるデータベースシステムを自由自在に使用
できるのである。In each of the above examples, the user seeks to determine the real problem faced in the business by associating information stored on the computer in ways not previously possible. A database system that enables an untrained computer expert to handle complex queries if the user has experience in the area where the problem is occurring, and thus the user has intuition and imagination. Can be used freely.
最近のマルチプロセッサ・システムは、これらのよう
に多くの、そしてしばしば互いに相反する要求事項に対
しては、念入りに作成されたオーバーヘッド用ソフトウ
ェア・システム並びに保守用ソフトウェア・システムを
用いることによって対応しようと努めているのである
が、それらのソフトウェア・システムは本質的にシステ
ムを容易に拡張することの妨げとなるものである。しか
しながら、拡張性という概念は強く求められている概念
であり、その理由は、業務ないし事業が成長すると、そ
れに付随して既存のデータベース管理システムを拡張し
て使用を継続することが望まれるようになり、この場
合、新しいシステムとソフトウェアの採用を余儀なくさ
れることは好まれないからである。Modern multiprocessor systems seek to address these many, and often conflicting, requirements by using carefully crafted overhead and maintenance software systems. In an effort to do so, those software systems are essentially a hindrance to easy system expansion. However, the concept of scalability is a strongly sought-after concept, as the business or business grows, as it is desired to extend and continue using existing database management systems. In this case, it is not desirable to be forced to adopt a new system and software.
マルチプロセッサ・アレイ 第1図について説明すると、本発明に係る典型的な一
具体例のシステムは多数のマイクロプロセッサを含んで
おり、それらのマイクロプロセッサには重要な2つの重
要な種類があり、それらは本明細書では夫々、インター
フェイス・プロセッサ(IFP)とアクセス・モジュール
・プロセッサ(AMP)と称することにする。図中には2
個のIFP14、16が示されており、それらの各々は別々の
ホスト・コンピュータ10ないし12の入出力装置に接続さ
れている。多数のアクセス・モジュール・プロセッサ18
〜23もまた、このマルチプロセッサ・アレイとも称すべ
きものの中に含まれている。ここでの「アレイ」という
用語は、おおむね整然とした直線状或いはマトリックス
状に配列された、1組のプロセッサ・ユニット、集合と
されたプロセッサ・ユニット、ないしは複数のプロセッ
サ・ユニットを指す、一般的な意味で用いられており、
従って、最近「アレイ・プロセッサ」と呼ばれるように
なったものを意味するのではない。図中には、このシス
テムの概念を簡明化した例を示すために僅かに8個のマ
イクロプロセッサが示されているが、はるかに多くのIF
P及びAMPを用いることが可能であり、通常は用いられる
ことになる。Multiprocessor Array Referring to FIG. 1, an exemplary embodiment of the system of the present invention includes a number of microprocessors, of which there are two important types, Are referred to herein as an interface processor (IFP) and an access module processor (AMP), respectively. 2 in the figure
A number of IFPs 14, 16 are shown, each of which is connected to an input / output device of a separate host computer 10-12. Multiple access module processors 18
23 are also included in what may be referred to as this multiprocessor array. The term "array" is used herein to refer to a set of processor units, a group of processor units, or a plurality of processor units, generally arranged in an orderly linear or matrix fashion. Used in a meaning,
Therefore, it does not mean what has recently become known as an "array processor." Although only eight microprocessors are shown in the figure to illustrate a simplified example of the concept of this system, much more IF
P and AMP can be used and will normally be used.
第1図に示されているシステムを総括的に説明する
と、インターフェイス・プロセッサは、ホスト・コンピ
ュータから、処理すべき種々のタスクを受取り、夫々の
タスクに固有の識別情報(トランザクション・ナンバ
ー:TN)を割当てる。さらに、インターフェイス・プロ
セッサは、個々のタスクを複数のアクセス・モデュール
・プロセッサにおいて分散処理されるべき複数のサブタ
スクを作成し、それを能動ロジック・ネットワーク構造
に送出する。個々のサブタスクは前記識別情報を有す
る。前記ネットワーク構造は、サブタスクを全てのプロ
セッサに所定の時間遅れをもってブロードカスト(一括
送信)する。個々のアクセス・モデュール・プロセッサ
は、受信したサブタスクが自己に割当てられているディ
スクのメモリの更新ないしは読み出しを要求するもので
あれば、それを処理し、その結果をインターフェイス・
プロセッサからの前記識別情報に基づく要求によって前
記ネットワーク構造に送出する。The system shown in FIG. 1 will be described generally. The interface processor receives various tasks to be processed from the host computer, and identification information (transaction number: TN) unique to each task. Assign In addition, the interface processor creates a plurality of subtasks to be processed in a distributed manner in the access module processors for each individual task and sends it to the active logic network structure. Each subtask has the identification information. The network structure broadcasts the subtasks to all the processors with a predetermined time delay. Each access module processor processes the received subtask, if it requests updating or reading of the memory of the disk allocated to it, and processes the result.
It is sent to the network structure by a request from the processor based on the identification information.
IFP14、16及びAMP18〜23は、内部バスと周辺装置コン
トローラにダイレクト・メモリ・アクセスをするメイン
・メモリとを有しているインテル8086型16ビットマイク
ロプロセッサを内蔵している。いろいろなメーカーの非
常に多様なマイクロプロセッサ及びマイクロプロセッサ
システム製品の任意のものを利用できる。この「マイク
ロプロセッサ」は、このアレイの中で使用できるコンピ
ュータないしプロセッサの一形式の具体的な一例に過ぎ
ず、なぜならば、このシステムの概念は、用途によって
必要とされる計算力がミニコンピュータまたは大型コン
ピュータのものである場合は、それらを使ってうまく利
用できるからである。この16ビットのマイクロプロセッ
サは、相当のデータ処理力を備え、しかも広範な種々の
利用可能なハードフェア及びソフトウェアのオプション
に置換えることができる標準的な置換え可能な構成とさ
れている、低コストの装置の有利な一例である。The IFPs 14, 16 and AMPs 18-23 incorporate an Intel 8086 16-bit microprocessor having an internal bus and main memory for direct memory access to peripheral controllers. Any of a wide variety of microprocessors and microprocessor system products from various manufacturers are available. This "microprocessor" is only one specific example of one type of computer or processor that can be used in this array because the concept of this system is that the computing power required by the application is a minicomputer or If it is a large computer, it can be used successfully with them. This 16-bit microprocessor has considerable data processing power, yet is in a standard replaceable configuration that can replace a wide variety of available hardware and software options, low cost. Is an advantageous example of the device.
IFPとAMPとは互いに類似の、能動ロジックと制御ロジ
ックとびインターフェイスとを含む回路、マイクロプロ
セッサ、メモリ、及び内部バスを採用しており、それら
については夫々第1図と第8図とを参照しつつ後に説明
する。ただし、これら二つのプロセッサ形式は、夫々の
プロセッサ形式に関連する周辺装置の性質、及びそれら
の周辺装置に対する制御ロジックが異なっている。当業
者には容易に理解されるように、異なった周辺装置コン
トローラを備え異なった機能的任務を付与されたその他
のプロセッサ形式を本発明に組入れることも容易であ
る。The IFP and AMP employ similar circuits, including active logic, control logic and interfaces, microprocessors, memories, and internal buses, which are described with reference to FIGS. 1 and 8, respectively. This will be described later. However, the two processor types differ in the nature of the peripheral devices associated with each processor type and the control logic for those peripheral devices. As will be readily appreciated by those skilled in the art, other processor types with different peripheral controllers and different functional tasks may be readily incorporated into the present invention.
各マイクロプロセッサには高速ランダム・アクセス・
メモリ26(第8図に関連して説明する)が備えられてお
り、この高速ランダム・アクセス・メモリは、入出力メ
ッセージのバッファリングを行うことに加え、システム
の他の部分と独特な方法で協働することによって、メッ
セージ管理を行なう。手短に説明すると、この高速ラン
ダム・アクセス・メモリ26は、可変長の入力メッセージ
(この入力のことを「受信」という)のための循環バッ
ファとして働き、シーケンシャルにメッセージを出力す
るための(この出力のことを「送信」という)メモリと
して機能し、ハッシュ・マッピング・モード及び他のモ
ードで用いるためのテーブル牽引部分を組込み、そして
受信メッセージ及び送信メッセージを整然と順序立てて
取扱うための制御情報を記憶する。メモリ26は更に、マ
ルチプロセッサモード選択のとき、並びにデータ、ステ
ータス、制御、及び応答の各メッセージのトラフィック
を取扱うときに独特の役目を果たすように用いられる。
後に詳細に説明するように、それらのメモリは更に、メ
ッセージの中のトランザクション・アイデンティティに
基づいて局所的及び大域的なステータス判定と制御機能
とが極めて能率的な方法で処理され通信されるような構
成とされている。IFP14、16及びAMP18〜23の各々に備え
られている制御ロジック28(第13図に関連して後に説明
する)は、当該モジュール内のデータ転送及びオーバー
ヘッド機能の実行に用いられる。High speed random access to each microprocessor
A memory 26 (described in connection with FIG. 8) is provided which, in addition to providing buffering of input and output messages, is unique to the rest of the system. Cooperate to manage messages. Briefly, this fast random access memory 26 acts as a circular buffer for variable length input messages (referred to as "receive" for this input) and for sequential message output (this output Functioning as a memory), incorporating a table-pulling part for use in hash mapping mode and other modes, and storing control information to handle incoming and outgoing messages in an orderly manner. To do. The memory 26 is further used to perform a unique role when selecting a multiprocessor mode and when handling data, status, control, and response message traffic.
As will be described in more detail below, these memories further store local and global status determination and control functions based on the transaction identity in the message in a very efficient manner. It has a configuration. The control logic 28 provided in each of the IFPs 14, 16 and AMPs 18-23 (discussed below in connection with FIG. 13) is used to transfer data and perform overhead functions within the module.
IFP14、16は各々インターフェイス制御回路30を備え
ており、このインターフェイス制御回路30はIFPをそのI
FPに組み合わされているホスト・コンピュータ10ないし
12のチャネルまたはバスに接続している。これに対して
AMP18〜23では、このインターフェイス制御回路に相当
する装置はディスク・コントローラ32であり、このディ
スク・コントローラ32は一般的な構造のものであっても
良く、AMP18〜23を、それらに個別に組み合わせられた
磁気ディスク・ドライブ38〜43と夫々にインターフェイ
スするのに用いられるものである。Each of the IFPs 14 and 16 has an interface control circuit 30, and the interface control circuit 30
10 or more host computers associated with the FP
Connected to 12 channels or buses. On the contrary
In the AMPs 18 to 23, a device corresponding to the interface control circuit is a disk controller 32, and the disk controller 32 may have a general structure. Used to interface with the respective magnetic disk drives 38-43.
磁気ディスク・ドライブ38〜43はこのデータベース管
理システムに二次記憶装置、即ち大容量記憶装置を提供
している。本実施例においては、それらの磁気ディスク
・ドライブは例えばウィンチェスター・テクノロジー
(Winchester technology)等の実績のある市販の製品
から成るものとし、それによって、バイト当りコストが
極めて低廉でしかも大容量、高信頼性の記憶装置が得ら
れるようにしている。The magnetic disk drives 38-43 provide secondary storage, or mass storage, for this database management system. In the present embodiment, the magnetic disk drives are composed of proven commercial products such as Winchester technology, so that the cost per byte is very low, large capacity and high reliability. Sex storage device.
これらのディスク・ドライブ38〜43には、リレーショ
ナル・データベースが分散格納方式で格納されており、
これについては第22図に簡易化した形で示されている。
各々のプロセッサとそれに組み合わされたディスク・ド
ライブとに対しては、データベースの部分集合を成す複
数のレコードが割当てられ、この部分集合は「一次的」
部分集合であり、またそれらの一次的部分集合は互いに
素の部分集合であると共に全体として完全なデータベー
スを構成するものである。従ってn個記憶装置の各々は
このデータベースの1/nを保持することになる。各々の
プロセッサには更に、バックアップ用のデータの部分集
合が割当てられ、それらのバックアッップ用部分集合も
互いに素の部分集合であり、各々がこのデータベースの
1/nを構成するものである。第22図から分るように、一
次的ファイルの各々は、その一次的ファイルが収容され
ているプロセッサとは異なったプロセッサに収容されて
いるバックアップ用ファイルによって複製されており、
これにより、互いに異なった分配の仕方で分配された2
つの各々が完全なデータベースが得られている。このよ
うに、一次的データ部分集合とバックアップ用データ部
分集合とが冗長性を持って配置されていることによって
データベースの完全性(インテグリティ)の保護がなさ
れており、その理由は、単発の故障であれば、大規模な
数ブロックに亙る複数のデータや複数のグループを成す
複数のリレーションに対して実質的な影響を及ぼすこと
はあり得ないからである。In these disk drives 38 to 43, a relational database is stored in a distributed storage manner.
This is shown in simplified form in FIG.
Each processor and its associated disk drive is assigned a number of records that form a subset of the database, the subset being "primary".
Subsets, and their primary subsets are disjoint subsets and together constitute a complete database. Therefore, each of the n storage devices will hold 1 / n of this database. Each processor is further assigned a subset of backup data, and these backup subsets are also disjoint subsets, each of this database
It constitutes 1 / n. As can be seen from FIG. 22, each of the primary files is duplicated by a backup file contained in a processor different from the processor containing the primary file,
This allows the two to be distributed in different ways.
Each one has a complete database. As described above, the integrity of the database is protected by the redundancy of the primary data subset and the backup data subset. This is because of a single failure. If there is, it is impossible to have a substantial effect on a plurality of data over a large number of blocks or a plurality of relations forming a plurality of groups.
データベースの分配は、同じく第22図に示されている
ように、種々のファイルのハッシング動作と関連を有し
ており、また、ハッシュ・マッピング・データをメッセ
ージの中に組込むこととも関連を有している。各々のプ
ロセッサに収容されているファイルは、2進数列のグル
ープとして示される簡単なハッシュ・バケット(hash b
ucket)によって指定されるようになっている。従っ
て、それらのバケットによって指定される関係の表(テ
ーブル)に基づいて、リレーショナル・データベース・
システムの中のリレーション(関係)及びタブル(組:t
uple)を配置すべき場所を定めることができる。ハッシ
ング・アルゴリズムを利用して、このリレーショナル・
データベース・システムの内部において、キーからバケ
ットの割当てが求められるようになっており、そのた
め、このデータベース・システムの拡張及び改変を容易
に行なうことができる。The distribution of the database is also related to the hashing operation of the various files, as also shown in FIG. 22, and also to the incorporation of hash mapping data into the message. ing. The files contained in each processor are represented by a simple hash bucket, shown as a group of binary sequences.
ucket). Thus, based on the relational tables specified by those buckets, the relational database
Relations in the system and table (pair: t
You can define where the uple) should be placed. Using the hashing algorithm, this relational
Within the database system, assignment of buckets is required from the key, so that the database system can be easily expanded and modified.
記憶容量をどれ程の大きさに選択するかは、データベ
ース管理上のニーズ、トランザクションの量、及びその
記憶装置に組み合わされているマイクロプロセッサの処
理力に応じて定められるものである。複数のディスク・
ドライブを1個のAMPに接続したり、1台のディスク・
ファイル装置を複数のAMPに接続することも可能である
が、そのような変更態様は通常は特殊な用途に限られる
であろう。データベースの拡張は、典型的な一例として
は、マルチプロセッサ・アレイにおけるプロセッサの個
数(及びプロセッサに組み合わされたディスク・ドライ
ブの個数)を拡張することによって行なわれる。The size of the storage capacity to be selected depends on the database management needs, the amount of transactions, and the processing power of the microprocessor associated with the storage device. Multiple disks
Connect the drive to one AMP or one disk
It is possible to connect the file device to multiple AMPs, but such modifications would typically be limited to special applications. Database expansion is typically performed by expanding the number of processors (and the number of disk drives associated with the processors) in a multiprocessor array.
能動ロジック・ネットワーク 秩序立ったメッセージ・パケットの流れを提供すると
いう目的とタスクの実行を容易にするという目的とは、
新規な能動ロジック・ネットワーク構成体50を中心とし
た、独特のシステム・アーキテクチュア並びにメッセー
ジ構造を採用することによって達成される。この能動ロ
ジック・ネットワーク構成体50は、複数のマイクロプロ
セッサの複数の出力に対して、階層を登りながらそれら
の出力を収束させて行く昇順階層を成す、複数の双方向
能動ロジック・ノード(bidirectional active logic n
ode)54によって構成されている。それらのノード54
は、3つのボートを備えた双方向回路から成るものであ
り、この双方向回路はツリー・ネットワーク(tree net
work:樹枝状の構造を持つネットワーク)を形成するこ
とができ、その場合には、そのツリー構造のベースの部
分においてマイクロプロセッサ14、16及び18〜23に接続
される。Active Logic Networks The purpose of providing an orderly flow of message packets and the purpose of facilitating the execution of tasks are:
It is achieved by employing a unique system architecture and message structure centered around the novel active logic network construct 50. The active logic network construct 50 comprises a plurality of bidirectional active logic nodes that form an ascending hierarchy for the outputs of the microprocessors, converging the outputs as they climb the hierarchy. logic n
ode) 54. Those nodes 54
Consists of a bidirectional circuit with three boats, which is a tree network.
work: a network having a tree-like structure), in which case it is connected to the microprocessors 14, 16 and 18-23 at the base part of the tree structure.
当業者には理解されるように、ノードは、ロジック・
ソースの数が2を超えて、例えば4または8であるとき
に設けることができ、この場合、同時にまた、ソース入
力の数を多くするという問題も組合せロジックを更に付
加するという問題に変換してしますことができる。As will be appreciated by those skilled in the art, a node is a logic
It can be provided when the number of sources is more than two, for example four or eight, in which case the problem of increasing the number of source inputs at the same time also translates into a problem of adding additional combinational logic. You can do it.
図の参照を容易にするために、すべてのノード(N)
のうち、第1階層に属しているものはそれをプリフィッ
クス「I」で表わし、また第2階層に属しているものは
それをプリフィックス「II」で表わし、以下同様とす
る。同一の階層に属している個々のノードは、下添字「
1、2…」によって表わし、従って、例えば第1階層の第
4ノードであれば「IN4」と表わすことができる。ノー
ドのアップ・ツリー側(即ち上流側)には「Cポート」
と名付けられた1つのポートが備えられており、このC
ポート隣接する高位の階層に属しているノードの2つの
ダウン・ツリー・ポートのうちの一方に接続されてお
り、それらのダウン・ツリー・ポートは夫々「Aポー
ト」及び「Bポート」と名付けられている。これら複数
の階層は、最上部ノード即ち頂点ノード54aへと収束し
ており、この頂点ノード54aは、上流へ向けられたメッ
セージ(アップ・ツリー・メッセージ)の流れの向きを
逆転して下流方向(ダウン・ツリー方向)へ向ける、収
束及び転回のための手段として機能している。2組のツ
リー・ネットワーク50a、50bが使用されており、それら
2組のネットワークにおけるノードどうし、それに相互
接続部どうしは互いに並列に配置されており、それによ
って大規模システムに望まれる冗長性を得ている。ノー
ド54どうし、そしてそれらのネットワークどうしは互い
に同一であるので、それらのネットワークのうちの一方
のみを説明すれば充分である。All nodes (N) for easy reference
Among them, those belonging to the first hierarchy are represented by the prefix "I", those belonging to the second hierarchy are represented by the prefix "II", and so on. Individual nodes belonging to the same hierarchy are indicated by the subscript "
, 1 , 2, ... ", and therefore, for example, the fourth node of the first hierarchy can be expressed as" IN 4 ". "C port" on the up tree side (that is, upstream side) of the node
It has one port named
The port is connected to one of two down tree ports of a node belonging to the adjacent higher hierarchy, and these down tree ports are named "A port" and "B port", respectively. ing. These hierarchies converge to a top node, or vertex node 54a, which reverses the flow direction of upstream directed messages (up-tree messages) to downstream ( It functions as a means for convergence and turning in the direction of the down tree. Two sets of tree networks 50a, 50b are used, the nodes in the two sets of networks and the interconnections being arranged in parallel with each other, thereby obtaining the desired redundancy for large systems. ing. Since the nodes 54 and their networks are identical to each other, it is sufficient to describe only one of these networks.
説明を分り易くするために先ず第1に理解しておいて
頂きたいことは、シリアルな信号列の形態とされている
多数のメッセージ・パケットが、多くのマイクロプロセ
ッサの接続によって能動ロジック・ネットワーク50へ同
時に送出され、或いは同時に送出することが可能とされ
ているということである。複数の能動ロジック・ノード
54はその各々が2進数ベースで動作して2つの互いに衝
突関係にある衝突メッセージ・パケットの間の優先権の
判定を行ない、この優先権の判定は、それらのメッセー
ジパケット自体のデータ内容を用いて行なわれる。更に
は、1つのネットワークの中のすべてのノード54は1つ
のクロック・ソース56の制御下に置かれており、このク
ロック・ソース56は、メッセージパケットの列を頂点ノ
ード54aへ向けて同期して進めることができるような態
様で、それらのノード54に組み合わされている。このよ
うにして、シリアルな信号列の中の、連続する各々のバ
イト等の増分セグメントが次の階層へと進められ、この
バイトの進行は、別のメッセージの中のそのバイトに対
応するバイトがこのネットワーク50内の別の経路をたど
って同様に進行するのと同時に行なわれる。For the sake of simplicity, it should be first understood that a large number of message packets, in the form of a serial signal stream, are connected to the active logic network 50 by a number of microprocessor connections. Are transmitted at the same time or can be transmitted at the same time. Multiple active logic nodes
54 operates on a binary basis to determine the priority between two conflicting conflicting message packets, each of which uses the data content of the message packets themselves. It is done. Furthermore, all nodes 54 in a network are under the control of one clock source 56, which synchronizes the sequence of message packets towards the vertex node 54a. Combined with those nodes 54 in such a way that they can proceed. In this way, an incremental segment, such as each successive byte, in the serial signal sequence is advanced to the next layer, and the progress of this byte is determined by the byte corresponding to that byte in another message. This is done at the same time as following another route in the network 50.
互いに競合する信号列の間に優先権を付与するための
ソートが、アップ・ツリー方向へ移動しているメッセー
ジパケットに対して行なわれ、これによって最終的に
は、頂点ノード54aから下流へ向けて方向転換されるべ
き単一のメッセージ列が選択される。以上のようにシス
テムが構成されているため最終的な優先権についての判
定をメッセージパケット内のある1つの特定の点におい
て行なう必要はなくなっており、そのため、個々のノー
ド54において実行されている2つの互いに衝突している
パケット間の2進数ベースの判定以外のものを必要とす
ることなしに、メッセージの転送を続けて行なうことが
できるようになっている。この結果、このシステムは空
間的及び時間的にメッセージの選択とデータの転送とを
行なうようになっているわけであるが、ただし、バスの
支配権を得たり、送信プロセッサあるいは受信プロセッ
サを識別したり、またはプロセッサ間のハンドシェイキ
ング操作を実行する目的のために、メッセージ伝送を遅
延させるようなことはない。Sorting to give priority between competing signal sequences is performed on message packets traveling in the up tree direction, and ultimately downstream from vertex node 54a. A single message sequence to be redirected is selected. Since the system is configured as described above, it is not necessary to determine the final priority at a certain specific point in the message packet. The transfer of the message can be continued without requiring anything other than a binary-based decision between two conflicting packets. As a result, the system spatially and temporally selects messages and transfers data, provided that it gains control of the bus and identifies the transmitting or receiving processor. Nor does it delay message transmission for the purpose of performing handshaking operations between processors.
更に、特に認識しておいて頂きたいことは、幾つかの
プロセッサが全く同一のバケットを同時に送信した場合
には、その送信が成功したならば、それらの送信プロセ
ッサの全てが成功したのと同じことになるということで
ある。この性質は時間とオーバーヘッドを節約するので
大型マルチプロセッサ複合体の有効な制御を行うのに極
めて有用である。It should also be noted that if several processors transmit the exact same bucket at the same time, if the transmission is successful, it is the same as if all of the transmitting processors were successful. That is to say. This property is extremely useful for effective control of large multiprocessor complexes, as it saves time and overhead.
ノード54は更に双方向方式で作動するため、妨害を受
けることのない、下流方向へのメッセージ・パケットの
分配を可能にしている。所与のノード54において、その
アップ・ツリー側に設けられたポートCで受取られた下
流方向メッセージは、このノードのダウン・ツリー側に
設けられたポートA及びポートBの両方へ分配され、更
に、このノードに接続された隣接する低位の階層に属す
る2つのノードの両方へ転送される。コモン・クロック
回路56の制御の下にメッセージ・パケットは同期してダ
ウン・ツリー方向へ進められ、そして全てのマイクロプ
ロセッサへ同時にブロードカスト(broadcast:一斉伝
達)され、それによって、1つまたは複数のプロセッサ
が、所望の処理タスクの実行ができるようになるか、ま
たは応答を受入れることができるようになる。Node 54 also operates in a bi-directional manner, allowing undisturbed distribution of message packets downstream. At a given node 54, downstream messages received on port C located on its up tree side are distributed to both port A and port B located on the down tree side of this node, and Is transferred to both of the two nodes belonging to the adjacent lower hierarchy connected to this node. Under the control of the common clock circuit 56, the message packets are synchronously advanced in the down tree direction, and are simultaneously broadcast to all microprocessors, whereby one or more The processor is enabled to perform the desired processing task or to accept a response.
ネットワーク50は、そのデータ転送速度が、マイクロ
プロセッサのデータ転送速度と比較してより高速であ
り、典型的な例としては2倍以上の高速である。本実施
例においては、ネットワーク50は120ナノ秒のバイト・
クロック・インタバルをもっており、そのデータ転送速
度はマイクロプロセッサの5倍の速度である。各ノード
54は、その3つのポートの各々が、そのノードに接続さ
れている隣接する階層に属するノードのポートか、或い
はマイクロプロセッサに接続されており、この接続は1
組のデータ・ライン(本実施例においては10本)と制御
ライン(本実施例においては2本)とによってなされて
おり、2本の制御ラインは夫々、クロック信号とコリジ
ョン信号(衝突信号)とに割当てられている。データ・
ラインとクロック・ラインとは対になすようにして配線
され、アップ・ツリー方向とダウン・ツリー方向とでは
別々のラインとされている。コリジョン・ラインはダウ
ン・ツリー方向にのみ伝播を行なうものである。以上の
接続構成は全二重式のデータ経路を形成しており、どの
ラインについてもその駆動方向を「反転」するのに遅延
を必要としないようになっている。The network 50 has a higher data transfer rate compared to the microprocessor data transfer rate, and is typically more than twice as fast. In this example, the network 50 has 120 nanosecond bytes
It has a clock interval, and its data rate is five times that of a microprocessor. Each node
Each of the three ports 54 is connected to a port of a node belonging to an adjacent layer connected to the node or to a microprocessor, and this connection is 1
A pair of data lines (ten in this embodiment) and control lines (two in this embodiment) are provided, and the two control lines are respectively a clock signal and a collision signal (collision signal). Assigned to data·
The line and the clock line are wired so as to form a pair, and are set as separate lines in the up tree direction and the down tree direction. The collision line propagates only in the down tree direction. The above connection configuration forms a full-duplex data path so that no delay is required to "invert" the driving direction of any line.
次に第3図に関して説明すると、10本のデータ・ライ
ンは、ビット0〜7で表わされている8ビット・バイト
を含んでおり、それらが10本のデータ・ラインのうちの
8本を占めている。Cで表わされている別の1本のライ
ンは制御ラインであり、このラインは特定の方法でメッ
セージパケットの異なる部分を明示するのに用いられる
制御シーケンスを搬送する。10番目のビットは本実施例
においては奇数パリティ用に使用されている。当業者に
は理解されるように、このシステムは以上のデータ経路
中のビットの数を増減しても良く、そのようにビットの
数を変更しても容易に動作させることができる。Referring now to FIG. 3, the ten data lines include an eight-bit byte represented by bits 0-7, which occupy eight of the ten data lines. is occupying. Another line, denoted C, is a control line, which carries a control sequence used to specify different parts of the message packet in a particular way. The tenth bit is used for odd parity in this embodiment. As will be appreciated by those skilled in the art, the system may increase or decrease the number of bits in the above data path, and may easily operate with such a change in the number of bits.
バイト・シーケンス(バイトの列)は、一連の複数の
フィールドを構成するように配列され、基本的には、コ
マンド・フィールド、キー・フィールド、転送先選択フ
ィールド、及びデータ・フィールドに分割されている。
後に更に詳細に説明するように、メッセージはただ1つ
だけのフィールドを用いることもあり、また検出可能な
「エンド・オブ・メッセージ」コードをもって終了する
ようになっている。メッセージ間に介在する「アイドル
・フィールド(idle field:遊びフィールド)」は、C
ライン上並びにライ0〜7上のとぎれのない一連の
「1」によって表わされ、いかなるメッセージパケット
も得られない状態にあるときには常にこれが転送されて
いる。パリティ・ラインは更に、個々のプロセッサのス
テータスの変化を独特の方式で伝えるためにも使用され
る。The byte sequence (sequence of bytes) is arranged to form a series of fields, and is basically divided into a command field, a key field, a destination selection field, and a data field. .
As will be described in more detail below, the message may use only one field and terminate with a detectable "end of message" code. The "idle field" between the messages is C
Represented by an uninterrupted series of "1" on the line as well as on lines 0-7, it is being transferred whenever no message packet is available. Parity lines are also used to uniquely communicate changes in the status of individual processors.
「アイドル状態(idle state:遊び状態)」はメッセ
ージとメッセージとの間に介在する状態であって、メッ
セージ・パケットの一部分ではない。メッセージ・パケ
ットは通常、タグを含む2バイトのコマンド・ワードで
始まり、このタグは、そのメッセージがデータ・メッセ
ージであればトランザクション・ナンバ(TN)の形とさ
れており、また、そのメッセージが応答メッセージであ
れば発信元プロセッサID(OPID)の形とされている。ト
ランザクション・ナンバは、システムの中において様々
なレベルの意義を有するものであり、多くの種類の機能
的通信及び制御の基礎を成すものとして機能するもので
ある。パケットは、このコマンド・ワードの後には、可
変長のキー・フィールドと固定長の転送先選択ワード
(destination selection word:DSW)とのいずれか或い
は双方を含むことができ、これらは可変長のデータ・フ
ィールドの先頭の部分を成すものである。キー・フィー
ルドは、このキー・フィールド以外の部分においてはメ
ッセージどうしが互いに同一であるという場合に、それ
らのメセージの間のメーティングのための判断基準を提
供するという目的を果たすものである。DSWは、多数の
特別な機能の基礎を提供するものであり、また、TNと共
に特に注意するのに値するものである。An "idle state" is an intervening state between messages and is not part of a message packet. A message packet usually starts with a 2-byte command word containing a tag, which is in the form of a transaction number (TN) if the message is a data message, and the message is a response. If it is a message, it is in the form of the originating processor ID (OPID). Transaction numbers have different levels of significance in the system and serve as the basis for many types of functional communication and control. After the command word, the packet may contain either or both of a variable length key field and a fixed length destination selection word (DSW), which may contain variable length data. -It is the first part of the field. The key field serves the purpose of providing a criterion for mating between messages when the messages are otherwise identical to each other in other parts of the key field. The DSW provides the basis for a number of special features and deserves special attention along with the TN.
このシステムは、ワード同期をとられているインター
フェイスを用いて動作するようになっており、パケット
を送信しようとしている全てのプロセッサは、コマンド
・ワードの最初のバイトを互いに同時にネットワーク50
へ送出するようになっている。ネットワークは、これに
続く諸フィールドのデータ内容を利用して、各ノードに
おいて2進数ベースでソーティングを行ない、このソー
ティングは、最小の数値に優先権が与えられるという方
式で行なわれる。連続するデータ・ビットの中で、ビッ
トCを最も大きい量である見なし、ビット0を最も小さ
い量であると見なすならば、ソーティングの優先順位は
以下のようになる。The system operates using a word-synchronized interface, in which all processors attempting to transmit a packet send the first byte of the command word to the network simultaneously.
It is designed to be sent to. The network uses the data content of the fields that follow to sort at each node on a binary basis, with the lowest numerical values being given priority. Of the consecutive data bits, if bit C is considered to be the largest quantity and bit 0 is considered to be the smallest quantity, the sorting priority is as follows:
1.ネットワーク50へ最初に送出されたもの、 2.コマンド・コード(コマンド・ワード)が最小値であ
るもの、 3.キー・フィールドが最小値であるもの、 4.キー・フィールドが最短であるもの、 5.データ・フィールド(転送先選択ワードを含む)が最
小値であるもの、、 6.データ・フィールドが最短であるもの。1. First sent to network 50, 2. Command code (command word) with minimum value, 3. Key field with minimum value, 4. Key field with shortest 5. The one with the smallest data field (including the destination selection word), and the one with the shortest data field.
ここで概観を説明しているという目的に鑑み、特に記
しておかねばならないことは、ノード54において優先権
の判定が下されたならば、コリジョン表示(=衝突表
示、以下AcolまたはBcolと称する)が、この優先権の判
定において敗退した方の送信を受取った方の経路に返さ
れるということである。このコリジョン表示によって、
送信を行なっているマイクロプロセッサは、ネットワー
ク50がより高い優先順位の送信のために使用されている
ため自らの送信は中止されており、従って後刻再び送信
を試みる必要があるということを認識することができ
る。In view of the purpose of explaining the overview here, it should be noted that if the priority is determined at the node 54, a collision display (= collision display, hereinafter referred to as Acol or Bcol) Is returned to the route that received the transmission of the loser in the determination of the priority. By this collision display,
The transmitting microprocessor is aware that network 50 has been aborted because it is being used for higher priority transmissions and therefore will have to try again later. You can
単純化した具体例が、第2図の種々の図式に示されて
いる。この具体例は、ネットワーク50が4個の別々のマ
イクロプロセッサを用いたツリー構造に配列された高速
ランダム・アクセス・メモリと協働して動作するように
したものであり、それら4個のマイクロプロセッサは更
に詳しく説明すると、IFP14と、3個のAMP18、19及び20
とである。計10面の副図2A、2B、…2Jは、その各々が、
t=0からt=9までの連続する10個の時刻標本のうち
の1つに対応しており、そしてそれらの時刻の各々にお
ける、このネットワーク内のマイクロプロセッサの各々
から送出される互いに異なった単純化された(4個の文
字からなる)シリアル・メッセージの分配の態様、並び
に、それらの種々の時刻における、ポートとマイクロプ
ロセッサとの間の通信の状態を示している。単に第2図
とだけ書かれている図面は、信号の伝送の開始前のシス
テムの状態を示している。以上の個々の図においては、
ナル状態(null state:ゼロの状態)即ちアイドル状態
であるためには「□」で表される伝送が行なわれていな
ければならないものとしている。最小値をとるデータ内
容が優先権を有するという取決めがあるため、第2A図中
のAMP19から送出されるメッセージ・パケット「EDDV」
が、最初にこのシステムを通して伝送されるメッセージ
・パケットとなる。図中の夫々のメッセージは、後に更
に詳細に説明するように、マイクロプロセッサの中の高
速ランダム・アクセス・メモリ(H.S.RAMと呼称するこ
ともある)の内部に保持されている。H.S.RAM26は、第
2図には概略的に示されている入力用領域と出力用領域
とを有しており、パケットは、t=0の時点において
は、この出力領域の中にFIFO(先入れ先出し)方式で垂
直に並べて配列されており、それによって、転送に際し
ては図中のH.S.RAM26に書込まれているカーソル用矢印
に指示されているようにして取り出すことができるよう
になっている。この時点においては、ネットワーク50の
中のすべての伝送は、ナル状態即ちアイドル状態(□)
を示している。Simplified examples are shown in the various schemes of FIG. In this embodiment, the network 50 operates in cooperation with a high-speed random access memory arranged in a tree structure using four separate microprocessors. More specifically, IFP14 and three AMPs 18, 19 and 20
And. Each of the sub-figures 2A, 2B,.
It corresponds to one of ten consecutive time samples from t = 0 to t = 9, and at each of those times, a different one sent from each of the microprocessors in this network. Fig. 3 illustrates aspects of the distribution of a simplified (four character) serial message, as well as the state of communication between the port and the microprocessor at various times. The drawing, which is merely labeled as FIG. 2, shows the state of the system before the start of the transmission of signals. In each of the above figures,
In order to be in the null state (zero state), that is, the idle state, it is assumed that the transmission represented by “□” must be performed. Since there is an agreement that the data content that takes the minimum value has priority, the message packet "EDDV" sent from AMP19 in Fig. 2A.
Is the first message packet transmitted through the system. Each message in the figure is held within a high speed random access memory (sometimes referred to as HSRAM) in a microprocessor, as described in more detail below. The HSRAM 26 has an input area and an output area, which are schematically shown in FIG. 2, and a packet has a FIFO (first-in first-out) state in this output area at time t = 0. They are arranged vertically side by side in a manner so that they can be taken out at the time of transfer as indicated by the arrow for the cursor written in the HSRAM 26 in the figure. At this point, all transmissions in network 50 are in a null or idle (□) state.
Is shown.
これに対して、第2B図に示されているt=1の時点に
おいては、各々のメッセージパケットの先頭のバイトが
互いに同時にネットワーク50へ送出され、このとき全て
のノード54はいまだにアイドル状態表示を返しており、
また、第1階層より上のすべての伝送状態もアイドル状
態となっている。第1番目のクロック・インタバルの間
に夫々のメッセージの先頭のバイトが最下層のノードIN
1及びIN2の内部にセットされ、t=2において(第2C
図)競合に決着が付けられ、そして上流方向への伝送と
下流方向への伝送の双方が続けて実行される。ノードIN
1はその両方の入力ポートに「E」を受取っており、そ
してこれを上流方向の次の階層へ向けて転送していて、
また下流方向へは両方の送信プロセッサへ向けて未判定
の状態を表示している。しかしながらこれと同じ階層に
属しているノードIN2は、プロセッサ19からの「E」と
プロセッサ20からの「P」との間の衝突に際しての優先
権の判定を、「E」の方に優先権があるものと判定して
おり、そして、ポートAをアップ・ツリー側のポートC
に結合する一方、マイクロプロセッサ20へBcol信号を返
している。Bcol信号がマイクロプロセッサ20へ返される
と、IN2ノードは実際上、そのA入力ポートがC出力ポ
ートにロックされたことになり、それによって、マイク
ロプロセッサ19からのシリアルな信号列が頂点ノードII
N1へ伝送されるようになる。On the other hand, at time t = 1 shown in FIG. 2B, the leading bytes of each message packet are sent to the network 50 simultaneously with each other, and at this time, all the nodes 54 still show the idle state indication. Has returned
All transmission states above the first layer are also in the idle state. During the first clock interval, the first byte of each message is the lowest node IN
It is set inside 1 and IN 2 , and at t = 2 (2C
Figure) The conflict is settled, and both the upstream transmission and the downstream transmission are performed in succession. Node IN
1 is receiving an "E" on both of its input ports and is forwarding it upstream to the next layer,
In the downstream direction, an undetermined state is displayed for both transmission processors. However, the node IN 2 belonging to the same hierarchy determines the priority in the case of a collision between “E” from the processor 19 and “P” from the processor 20 by assigning priority to “E”. Is determined to exist, and the port A is moved to the port C on the up tree side.
While returning a Bcol signal to the microprocessor 20. When Bcol signal is returned to the microprocessor 20, IN 2 node in practice, will be the A input port is locked to the C output port, whereby the vertices serial signal string from the microprocessor 19 nodes II
It will be transmitted to N1.
IN1ノードにおいては最初の二つの文字はどちらも「E
D」であり、そのため第2C図に示すように、このノード
ではt=2の時刻には、判定を下すことは不可能となっ
ている。更には、3つのマイクロプロセッサ14、15及び
19から送出された共通の先頭の文字「E」は、t=3
(第2D図)の時刻にIIN1頂点ノードに達し、そしてこの
文字「E」は、同じくそれら全てのメッセージに共通す
る第2番目の文字「D」がこの頂点ノードIIN1へ転送さ
れるときに、その転送の向きを反転されて下流方向へ向
けられる。この時点ではノードIN1は未だ判定を下せな
い状態にあるが、しかしながらこのときには、一連のマ
イクロプロセッサ14、18及び19からの夫々の第3番目の
文字「F」、「E」及び「D」がこのノードIN1へ送信
されつつある。マイクロプロセッサ20がBcol信号を受取
るということはこのプロセッサ20が優先権を得るための
競合において敗退したことを意味しており、それゆえに
このプロセッサ20はBcol信号を受取ったならばアイドル
表示(□)を送出し、またそれ以降もこのアイドル表示
(□)だけを送出する。夫々の出力バッファに書込まれ
ている夫々のカーソル矢印は、マイクロプロセッサ20は
その初期状態に戻されているがその他のマイクロプロセ
ッサは連続する一連の文字を送り続けていることを示し
ている。従ってt=4(第2E図)の時刻における重要な
出来事は、ノードIN1のポートに関する判定が行なわれ
ることと、それに、先頭の文字(「E」)が、全てのラ
インを通って第1階層のノード階層へ向けて反転伝送さ
れることである。t=5(第2F図)の時刻には2回目の
衝突が表示され、この場合、ノードIIN1のBポートが競
合に勝利し、Acolが発生される。In the IN 1 node, the first two letters are both "E
D ”, and as a result, as shown in FIG. 2C, it is impossible to make a decision at the time t = 2 at this node. Furthermore, three microprocessors 14, 15 and
The common leading character "E" sent from 19 is t = 3
When the IIN1 vertex node is reached at time (Fig. 2D) and this letter "E" is transferred to this vertex node IIN1 the second letter "D" which is also common to all of them The transfer direction is reversed and directed to the downstream direction. Although at this point is in a state not Kudase the determination node IN 1 is still, however, at this time, the third character "F" in each of a series of microprocessors 14, 18 and 19, "E" and "D "it is being transmitted to the node IN 1. The fact that the microprocessor 20 receives the Bcol signal means that this processor 20 has been defeated in the competition for the priority, and therefore the processor 20 shows an idle indication (□) if it receives the Bcol signal. Is transmitted, and thereafter, only this idle display (□) is transmitted. The respective cursor arrows written in their respective output buffers indicate that microprocessor 20 has been returned to its initial state while the other microprocessors continue to send a continuous series of characters. Therefore, the important event at time t = 4 (FIG. 2E) is that a determination is made regarding the port of node IN1 and that the first character ("E") is the first character through all lines. That is, the data is inverted and transmitted toward the node hierarchy of the hierarchy. At the time of t = 5 (Fig. 2F), the second collision is displayed, and in this case, the B port of the node IIN 1 wins the competition and Acol is generated.
続く数回のクロック・タイムの間は、シリアルな信号
列の下流方向へのブロードカストが継続して行なわれ、
t=6(第2G図)の時刻には、メッセージの先頭の文字
が全てのH.S.RAM26の入力用領域の部分の中にセットさ
れる。ここでもう1つ注意しておいて頂きたいことは、
ノードIN1において先に行なわれた優先権の判定はこの
時点において無効とされるということであり、その理由
は、プロセッサ18から送出された第3番目の文字
(「E」)がマイクロプロセッサ19から送出された第3
番目の文字(「D」)との競合に敗退したときに、より
高位の階層のノードIIN1からAcolの表示がなされるため
である。第2H図中においてカーソル矢印が表わしている
ように、マイクロプロセッサ14、18及び20はそれらの初
期状態に戻されており、また、勝利したマイクロプロセ
ッサ19は、その全ての送信をt=4の時刻に既に完了し
ている。第2H図、第2I図、及び第2J図から分るように、
全ての入力バッファの中へ、次々に優先メッセージ「ED
DV」がロードされて行く。t=8(第2I図)において、
このメッセージは既に第1階層から流れ出てしまってお
り、また、頂点ノードIIN1はt=7において既にリセッ
トされた状態になっているが、それは、マイクロプロセ
ッサへ向けて最後の下流方向文字が転送されるときに
は、既にアイドル信号だけが互いに競合しているからで
ある。t=9(第2J図)の時刻には、第1階層に属して
いるノードIN1及びIN2はリセットされており、そして、
敗退したマイクロプロセッサ14、18及び20の全ては、ネ
ットワークが再びアイドルを指示しているときにメッセ
ージの先頭の文字を送出することによって、ネットワー
ク上における優先権を得るための競合を再度行なうこと
になる。実際には後に説明するように、勝利したマイク
ロプロセッサへ肯定応答信号が伝送されるのであるが、
このことは、本発明を最大限に一般化したものにとって
は必須ではない。During the next few clock times, the downstream serial stream is continuously broadcast,
At time t = 6 (Fig. 2G), the first character of the message is set in the input area of all HSRAM 26. Another thing to keep in mind here is that
Node determination of priority made previously in IN 1 is that it is invalidated at this point, because, third letter sent from the processor 18 ( "E") of the microprocessor 19 The third sent by
This is because, when the competition with the th character ("D") is lost, Acol is displayed from the nodes IIN1 in the higher hierarchy. As indicated by the cursor arrows in FIG. 2H, microprocessors 14, 18 and 20 have been returned to their initial state, and the winning microprocessor 19 has all transmitted at t = 4. Already completed at time. As can be seen from FIGS. 2H, 2I, and 2J,
Priority messages “ED
DV ”will be loaded. At t = 8 (Fig. 2I),
This message has already flowed out of the first hierarchy, and the vertex node IIN 1 is already reset at t = 7, which means that the last downstream character has been transferred to the microprocessor. This is because only idle signals are already in competition with each other. At time t = 9 (Fig. 2J), the nodes IN 1 and IN 2 belonging to the first layer are reset, and
The defeated microprocessors 14, 18 and 20 all decide to re-contend for priority on the network by sending the first character of the message when the network again indicates idle. Become. In fact, as will be explained later, an acknowledgment signal is transmitted to the winning microprocessor.
This is not essential for the most generalization of the invention.
メッセージがこのようにして全てのマイクロプロセッ
サへブロードカストされた後には、このメッセージは、
必要に応じてそれらのマイクロプロセッサのいずれかに
よって、或いはそれらの全てによって利用される。どれ
程のマイクロプロセッサによって利用されるかは、動作
のモードと実行される機能の如何に応じて異なるもので
あり、それらの動作モードや機能には様々なバリエーシ
ョンが存在する。After the message has been broadcast to all microprocessors in this way, the message
It is utilized by any of those microprocessors or by all of them as needed. How many microprocessors are used depends on the mode of operation and the function to be executed, and there are various variations in the operation mode and function.
(大域的な相互通信と制御) 一群の互いに競合するメッセージのうちの1つのメッ
セージに対してネットワークが優先権を与える方法とし
て上に説明した具体例は、プライマリ・データ・メッセ
ージの転送に関する例である。しかしながら、複雑なマ
ルチプロセッサ・システムが、現在求められている良好
な効率と多用途に亙る汎用性とを備えるためには、その
他の多くの種類の通信とコマンドとを利用する必要があ
る。備えられていなければならない主要な機能には、プ
ライマリ・データの転送に加えて、広い意味でマルチプ
ロセッサのモードと呼ぶことのできるもの、メッセージ
に対する肯定応答、ステータス表示、並びに制御信号が
含まれている。以下の章は、種々のモード並びにメッセ
ージが、どのようにして優先権付与のためのソーティン
グと通信とを行なうソーティング・コミュニケーション
・ネットワークと協働するかについて、大域的な観点か
ら、即ちマルチプロセッサ・システムの観点から説明し
た概観を提示するものである。更に詳細に理解するため
には、第8図及び第13図と、それらの図についての後述
の説明とを参照されたい。(Global Intercommunication and Control) The example described above as a way for the network to give priority to one message in a group of conflicting messages is for the transfer of primary data messages. is there. However, complex multiprocessor systems need to utilize many other types of communications and commands to provide the good efficiency and versatility required today. Key functions that must be provided include, in addition to the transfer of primary data, what can be broadly referred to as multiprocessor modes, acknowledgments to messages, status indications, and control signals. I have. The following sections discuss, from a global perspective, how the various modes and messages cooperate with a sorting and communication network that performs sorting and communication for prioritization, i.e., multiprocessor systems. It presents an overview described from a system perspective. For a more detailed understanding, please refer to FIGS. 8 and 13 and the following description of those figures.
一斉分配モード、即ちブロードカスト・モードにおい
ては、メッセージは特定の1個または複数個の受信プロ
セッサを明示することなく、全てのプロセッサへ同時に
送達される。このモードが用いられるのは、典型的な例
を挙げるならば、応答、ステータス問合せ、コマンド、
及び制御機能に関してである。In the broadcast or broadcast mode, the message is delivered to all processors simultaneously, without explicitly stating the particular receiving processor or processors. This mode is typically used for responses, status queries, commands,
And control functions.
受信プロセッサが明示されている必要がある場合に
は、メッセージ・パケットそれ自体の中に含まれている
転送先選択情報が、そのパケットを局所的に(=個々の
プロセッサにおいて)受入れるか拒絶するかを判断する
ための判定基準を提供するようになっている。例を挙げ
れば、受信プロセッサ・モジュールの内部のインターフ
ェイス・ロジックが、高速RAM26に記憶されているマッ
プ情報に従って、そのパケットのデータがそのインター
フェイス・ロッジクが組込まれている特定のプロセッサ
が関与する範囲に包含されるものか否かを識別する。高
速RAM内のマップ・ビットを種々に設定することによっ
て様々な選択方式の判定基準を容易に設定することがで
き、それらの選択方式には、例えば、特定の受信プロセ
ッサの選択、(「ハッシング」により)格納されている
データベースの一部分の選択、ロジカル・プロセス・タ
イプ(「クラス」)の選択、等々がある。ブロードカス
トを局所的アクセス制御(=個々のプロセッサにおいて
実行されるアクセス制御)と共に用いることは、データ
ベース管理システムにとっては特に有益であり、それ
は、小さなオーバーヘッド用ソフトウェアしか必要とせ
ずに、広範に分散されたリレーショナル・データベース
の任意の部分や、複数の大域的に既知となっているロジ
カル・プロセスのうちの任意のものの分散された局所的
コピーに、アクセスすることができるからである。従っ
てこのシステムは、メッセージの転送先として、1つの
転送先プロセッサを特定して選択することもでき、ま
た、1つのクラスに属する複数の資源を特定して選択す
ることもできる 更にまた、ハイ・レベルのデータベース問合せは、し
ばしば、データベースの別々の部分の間の相互参照と、
所与のタスクについての一貫性を有するレファレンス
(識別情報)とを必要とする。メッセージに組込まれた
トランザクション・ナンバ(TN)は種々の特質を持つも
のであるが、その中でも特に、そのような大域的なトラ
ンザクションのアイデンティティ(同定情報)及びレフ
ァレンスを提供するものである。多数のタスクを、互い
に非同期的に動作するローカル・プロセッサ・モジュー
ル(局所的プロセッサ・モジュール)によって同時並行
的に処理することができるようになっており、また、各
々のタスクないしサブタスクは適当なTNを持つようにさ
れている。TNとDSW(転送先選択ワード)とコマンドと
を様々に組合わせて用いることによって、実質的に無限
の融通性が達成されるようになっている。その割当てと
処理とが非同期的に行なわれている極めて多数のタスク
に対して、広範なソート/マージ動作(sort/merge ope
ration)を適用することができるようになっている。TN
については、それを割当てることと放棄することとが可
能となっており、またマージ動作については、その開始
と停止とが可能とされている。ある種のメッセージ、例
えば継続メッセージ等については、その他のメッセージ
の伝送に優先する優先権を持つようにすることができ
る。TNと、それにそのTNに関するステータスを更新する
ローカル・プロセッサとを利用することにより、ただ1
つの問合せだけで所与のTNについての大域的資源のステ
ータスを判定することができるようになっている。分散
型の更新もまた一回の通信で達成できるようになってい
る。本発明のシステムは、以上の全ての機能が、ソフト
ウェアを拡張したりオーバーヘッドの負担を著しく増大
させることなく、実行されるようにするものである。If the receiving processor needs to be specified, the redirection information contained in the message packet itself will accept or reject the packet locally (= in individual processors). Criterion for judging is provided. As an example, the interface logic inside the receiving processor module may, according to the map information stored in the high-speed RAM 26, cause the data of the packet to fall within the range of the particular processor in which the interface logic is incorporated. Identify if it is included. By variously setting the map bits in the high-speed RAM, the criteria for various selection schemes can be easily set, including, for example, the selection of a particular receiving processor, ("hashing" Selection of a portion of the stored database, selection of a logical process type ("class"), and so on. The use of broadcast with local access control (= access control performed on individual processors) is particularly beneficial for database management systems, which are widely distributed and require little overhead software. Access to any part of the relational database or distributed local copy of any of a plurality of globally known logical processes. Therefore, this system can specify and select one transfer destination processor as a transfer destination of a message, and can also specify and select a plurality of resources belonging to one class. Level database queries often involve cross-references between different parts of the database,
It requires a consistent reference for a given task. The transaction number (TN) embedded in the message can be of various attributes, among others, providing the identity and reference of such a global transaction. A large number of tasks can be concurrently processed by local processor modules (local processor modules) that operate asynchronously with each other, and each task or subtask is processed by an appropriate TN. Is to have. By using various combinations of TN, DSW (destination selection word) and commands, virtually unlimited flexibility is achieved. Extensive sort / merge operations for a large number of tasks whose allocation and processing are done asynchronously.
ration) can be applied. TN
Can be assigned and abandoned, and the merge operation can be started and stopped. Certain messages, such as continuation messages, may have priority over transmission of other messages. By using a TN and a local processor that updates the status for that TN, only one
Only one query can determine the status of the global resource for a given TN. Distributed updates can also be achieved with a single communication. The system of the present invention allows all of the above functions to be performed without extending the software or significantly increasing the overhead burden.
本発明を用いるならばその結果として、従来技術にお
いて通常見られる個数のマイクロプロセッサよりはるか
に多くの個数のプロセッサを備えたマルチプロセッサ・
システムを、問題タスクに対して非常に効果的に動作さ
せることが可能になる。現在ではマイクロプロセッサは
低価格となっているため、問題領域において高性能を発
揮するシステムを、それも単に「ロー」パワー(“raw"
power)が高性能であるというだけではないシステム
を、実現することができる。The consequence of using the present invention is that a multiprocessor system with a much larger number of processors than would normally be found in the prior art.
The system can be operated very effectively for the task in question. Microprocessors are now inexpensive, and systems that perform well in problem areas are simply called "raw" power ("raw" power).
It is possible to realize a system in which power is not only high performance.
全てのメッセージのタイプと種々のサブタイプとを包
含する一貫性のある優先順位プロトコルが、ネットワー
クに供給される種々様々なメッセージの全てを包括する
ように定められている。応答メッセージ、ステータス・
メッセージ、並びに制御メッセージはプライマリ・デー
タ・メッセージとは異なる形式のメッセージであるが、
それらも同じように、ネットワークの競合/マージ動作
(contention/merge operation)を利用し、そしてそれ
によって、転送されている間に優先権の付与を受ける。
本システムにおける応答メッセージは、肯定応答(AC
K)か、否定応答(NAK)か、或いは、そのプロセッサが
そのメッセージに対して有意義な処理を加えるための資
源を持っていないことを表わす表示(「非該当プロセッ
サ(not applicable processor)」−NAP)である。NAK
応答は、ロック(lock)状態、エラー状態、ないしはオ
ーバーラン(overrun)状態を表示する幾つかの異なっ
たタイプのうちのいずれであっても良い。発信元プロセ
ッサは1つだけであることも複数個ある場合もあるが、
発信元プロセッサはメッセージの送信を終了した後には
以上のような応答を必要とするため、応答メッセージに
はプライマリ・データ・メッセージより高位の優先順位
が与えられている。A consistent priority protocol covering all message types and various subtypes has been defined to encompass all of the various messages that are provided to the network. Response message, status
Messages, as well as control messages, are different types of messages from primary data messages,
They likewise utilize the contention / merge operations of the network and are thereby given priority while being transferred.
The response message in this system is a positive response (AC
K), Negative Acknowledgment (NAK), or an indication that the processor does not have the resources to do meaningful processing for the message ("not applicable processor" -NAP ). NAK
The response may be of any of several different types indicating a lock condition, an error condition, or an overrun condition. There may be only one source processor or multiple source processors,
The response message is given a higher priority than the primary data message because the originating processor needs such a response after finishing sending the message.
本システムは更にSACKメッセージ(ステータス肯定応
答メッセージ:status acknowledgment message)を用い
ており、このSACKメッセージは、特定のタスク即ちトラ
ンザクションに関する、ある1つのローカル・プロセッ
サのレディネス状態(どのような動作が可能であるかと
いう状態:readiness state)を表示するものである。こ
のSACK応答の内容は局所的に(=個々のプロセッサにお
いて、即ちローカル・プロセッサにおいて)更新される
と共に、ネットワークからアクセスできる状態に保持さ
れる。斯かるSACK応答は、ネットワークのマージ動作と
組合わされることによって、所与のタスク即ちトランザ
クションに関する単一の問合せによる大域的ステータス
報告が得られるようにしている。ステータス応答は優先
順位プロトコルに従うため、ある1つのトランザクショ
ン・ナンバに関する応答のうちのデータ内容が最小の応
答が自動的に優先権を得ることになり、それによって最
低のレディネス状態が大域的なシステム状態として確定
され、しかもこれは中断されることのない1回の動作に
よって行なわれる。更に、このようなSACK表示はある種
のプライマリ・メッセージと共に用いられることもあ
り、それによって、例えばシステムの初期化やロックア
ウト動作等の、様々なプロトコルが設定される。The system further uses a SACK message (status acknowledgment message), which is a readiness status of one local processor for a particular task or transaction (what operations can be performed). It indicates the readiness state). The contents of this SACK response are updated locally (= in each processor, that is, in the local processor) and kept accessible to the network. Such a SACK response is combined with the merge operation of the network to provide a global status report with a single query for a given task or transaction. Since the status response follows the priority protocol, the response with the smallest data content among the responses related to one transaction number automatically takes priority, whereby the lowest readiness state becomes the global system state. And this is done by a single uninterrupted operation. Further, such a SACK indication may be used with certain primary messages, thereby setting various protocols, such as system initialization and lockout operations.
種々のメッセージのタイプに関する優先順位プロトコ
ルは先ず最初にコマンド・コードについて定義されてお
り、このコマンド・コードは、第11図に示すように各メ
ッセージ及び応答の先頭に立つコマンド・ワードの、そ
の最初の6ビットを使用している。これによってメッセ
ージのタイプ及びサブタイプに関して充分な区別付けが
できるようになっているが、ただし、より多段階の区別
付けをするようにすることも可能である。第11図を参照
すれば分るように、本実施例においては、SACK応答は7
つの異なったステータス・レベルを区別して表わす(更
には優先権判定のための基準をも提供する)ものとされ
ている。応答メッセージの場合には、以上の6ビットの
後に、10ビットのOPIDの形式としたタグが続く(第3図
参照)。TNとOPIDとはいずれも異なるソーティング用判
定基準としての機能を果たすことができ、その理由は、
これらのTNとOPIDとはタグ領域の内部において異なった
データ内容を持つからである。The priority protocol for the various message types is first defined for the command code, which is the first of the command words at the beginning of each message and response, as shown in FIG. Are used. This allows for sufficient distinction between message types and subtypes, although it is possible to have more levels of distinction. As can be seen from FIG. 11, in this embodiment, the SACK response is 7
The two different status levels are distinguished (and also provide criteria for priority determination). In the case of a response message, a tag in the form of a 10-bit OPID follows the above 6 bits (see FIG. 3). Both TN and OPID can function as different sorting criteria, and the reason is
This is because these TN and OPID have different data contents inside the tag area.
各プライマリ・メッセージがネットワークを介して伝
送された後には、全てのプロセッサのインターフェイス
部が、たとえそれがNAPであろうとも、ともかく応答メ
ッセージを発生する。それらの応答メッセージもまたネ
ットワーク上で互いに競合し、それによって、単一また
は共通の勝利した応答メッセージが全てのプロセッサへ
ブロードカストされる。敗退したメッセージパケットは
後刻再び同時送信を試みられることになるが、この再度
の同時送信は非常に短い遅延の後に行なわれ、それによ
ってネットワークが実質的に連続的に使用されているよ
うにしている。複数のプロセッサがACK応答を送出した
場合には、それらのACK応答はOPIDに基づいてソーティ
ングされることになる。After each primary message has been transmitted over the network, the interface part of all processors, even if it is a NAP, will generate a reply message anyway. The response messages also compete with each other on the network, so that a single or common winning response message is broadcast to all processors. The lost message packet will be tried again at a later time, but again after a very short delay, thereby ensuring that the network is used substantially continuously. . If multiple processors send ACK responses, those ACK responses will be sorted based on the OPID.
本発明を用いるならばその結果として、タスクの開始
と停止と制御、並びにタスクに対する問合せを、極めて
多数の物理的プロセッサによって、しかも僅かもオーバ
ーヘッドで、実行することが可能となる。このことは、
多数のプロセッサのロー・パワー(raw power)を問題
状態の処理のために効果的に使うことを可能としてお
り、なぜならば、このロー・パワーのうちシステムのコ
ーディネーション(coordination)及び制御に割かれて
しまう量が極めて少なくて済むからである。コーディネ
ーションと制御のオーバーヘッドは、いかなる分散型処
理システムにおいても、その効率に対する根本的な制約
を成すものである。With the invention, the result is that the starting and stopping and control of tasks as well as the querying of tasks can be carried out by a very large number of physical processors and with little overhead. This is
This allows the raw power of multiple processors to be used effectively for handling problem conditions, since this low power is devoted to coordination and control of the system. This is because an extremely small amount is required. Coordination and control overhead are fundamental constraints on the efficiency of any distributed processing system.
大域的な制御(即ちネットワークの制御)を目的とし
ている場合には、種々のタイプの制御通信が用いられ
る。従って、「マージ停止」、「ステータス要求」、及
び「マージ開始」の各メッセージや、あるタスクの割当
てのためのメッセージ並びにあるタスクの放棄のための
メッセージは、データ・メッセージと同一のフォーマッ
トとされており、それ故それらのメッセージもまた、こ
こではプライマリ・メッセージと称することにする。そ
れらの制御メッセージも同様にTNを含んでおり、そして
優先順位プロトコルの中の然るべき位置に位置付けられ
ている。このことについては後に第10図及び第11図に関
して説明することにする。For the purpose of global control (that is, control of the network), various types of control communication are used. Accordingly, the "Merge Stop", "Status Request", and "Merge Start" messages, messages for allocating certain tasks, and messages for abandoning certain tasks have the same format as data messages. Therefore, those messages are also referred to herein as primary messages. These control messages also contain the TN, and are located in place in the priority protocol. This will be explained later with reference to FIGS. 10 and 11.
「大域的セマフォ・バッファ・システム」という用語を
先に使用したのは、第1図に示された高速ランダム・ア
クセス・メモリ26及び制御ロジック28が、マルチプロセ
ッサのモードの選択とステータス表示及び制御指示の双
方向通信との両方において、重要な役割りを果たしてい
るという事実があるからである。この大域的セマフォ・
バッファ・システムはアクセスの二重性を提供するもの
であり、このアクセスの二重性とは、高速で動作するネ
ットワーク構造体50とそれより低速で動作するマイクロ
プロセッサとの双方が、メモリ26内のメッセージ、応
答、制御、ないしはステータス表示を、遅延なしに、そ
してネットワークとマイクロプロセッサとの間の直接通
信を必要とすることなく、参照することができるように
しているということである。これを実現するために、制
御ロジック28が、メモリ26を差込みワード・サイクル
(interleaved woed cycle)で時間多重化(タイム・マ
ルチプレクシング)してネットワーク50とマイクロプロ
セッサとへ接続しており、これによって結果的に、メモ
リ26を共通してアクセスすることのできる別々のポート
が作り上げられているのと同じことになっている。大域
的資源、即ちネットワーク50と複数のマイクロプロセッ
サとは、トランザクション・ナンバを、メモリ26のうち
のトランザクションのステータスを格納するために割振
られている部分へのロケートを行なうアドレス・ロケー
タとして、利用することができる。局所的なレベル(=
個々のプロセッサのレベル)において、あらゆる種類の
使用可能状態を包含する所与のトランザクションに関す
るサブタスクのステータスを、マイクロプロセッサの制
御の下にメモリ26の内部で更新し、そして制御ロジック
28によってバッファ・システムにロックするということ
が行なわれる。7種類の異なった作動可能状態のうちの
1つを用いることによって、エントリをメモリ26の異な
った専用部分から好適に取出すことができるようになっ
ている。ネットワークから問合せを受取ったならば、プ
ロセッサのステータスの通信が行なわれて(即ち「セマ
フォ」が読出されて)、それに対する優先権の判定がネ
ットワークの中が行なわれ、その際、完了の程度の最も
低いレディネス状態が優先権を得るようになっている。
以上の構成によって、1つの問合せに対する全てのプロ
セッサからの迅速なハードウェア的応答が得られるよう
になっている。従って所与のタスクに関する分散された
複数のサブタスクの全てが実行完了されているか否かに
ついて、遅滞なく、且つソフトウェアを用いることな
く、知ることができる。更にこのシステムでは、通信を
行なうプロセッサ・モジュールのいずれもがトランザク
ション・ナンバの割当てを行なえるようになっており、
このトランザクション・ナンバ割当ては、使用可能な状
態にあるトランザクション・ナンバを、メッセージに使
用し或いは各々の大域的セマフォ・バッファ・システム
内において使用するために割当てる動作である。The term "global semaphore buffer system" was used earlier because the high speed random access memory 26 and control logic 28 shown in FIG. This is due to the fact that it plays an important role both in the two-way communication of instructions. This global semaphore
The buffer system provides access duplication, which means that both the fast-running network structure 50 and the slower-running microprocessor can send messages, , Control or status indications can be referenced without delay and without the need for direct communication between the network and the microprocessor. To achieve this, the control logic 28 connects the memory 26 to the network 50 and the microprocessor in a time multiplexed manner with interleaved woed cycles. As a result, it is the same as creating separate ports that can commonly access the memory 26. The global resource, i.e., network 50 and the plurality of microprocessors, use the transaction number as an address locator that locates the portion of memory 26 that is allocated to store the status of the transaction. be able to. Local level (=
At the individual processor level), the status of the subtasks for a given transaction, including all kinds of available states, is updated inside the memory 26 under the control of the microprocessor, and the control logic
Locking to the buffer system is performed by 28. By using one of seven different ready states, entries can be conveniently retrieved from different dedicated portions of memory 26. When an inquiry is received from the network, the status of the processor is communicated (ie the "semaphore" is read) and a priority decision is made in the network, with the degree of completion being determined. The lowest readiness state has gained priority.
With the above-described configuration, a quick hardware response from one processor to one query can be obtained. Therefore, it is possible to know without delay and without using software whether or not execution of all of a plurality of distributed subtasks relating to a given task has been completed. Further, in this system, any of the communicating processor modules can assign a transaction number.
This transaction number assignment is the act of assigning an available transaction number for use in messages or for use within each global semaphore buffer system.
以上の、トランザクションのアイデンティティとステ
ータス表示とを統合した形で使用するということの好適
な具体的態様には、複数のプロセッサの各々が所与の判
定基準に関わる全てのメッセージを順序正しく送出する
ことを要求されるようにした、複合的マージ動作があ
る。もし従来技術に係るシステムであれば、先ず各々の
プロセッサが自身のタスクを受取ってその処理を完了
し、然る後にその処理の結果を、最終的なマージ動作を
実行するある種の「マスタ」プロセッサへ転送するとい
う方式を取らねばならないであろう。従ってそのマスタ
プロセッサが、そのシステムの効率に対する重大なネッ
クとなるわけである。The preferred embodiment of the combined use of transaction identity and status indication is that each of the multiple processors sends out all messages related to a given criterion in order. There is a composite merge operation that requires If it is a system according to the prior art, each processor first receives its task and completes its processing, and then uses the result of that processing as a sort of "master" to perform the final merge operation. It would have to take the form of forwarding to the processor. Thus, the master processor is a significant bottleneck to the efficiency of the system.
大域的レディネス状態が、作用が及ぶプロセッサの全
てが準備のできた状態にあるということを確証したなら
ば、夫々のプロセッサに備えられたメモリ26における最
高の優先順位を有するメッセージが互いに同時にネット
ワークへ送出され、そしてそれらのメッセージに対して
は、前述の如く、マージが行なわれる間に優先権の判定
がなされる。幾つものグループのメッセージについて次
々と再送信の試みがなされ、その結果、複数のメッセー
ジを当該トランザクション・ナンバに関優先順位の高い
ものから低いものへと順に並べ、その最後には最低の優
先順位のものがくるようにした、シリアルなメッセージ
列が発生される。特別のコマンド・メッセージに従っ
て、このシステムは、マージ動作をその途中で停止する
ことと途中から再開することとが可能とされており、そ
のため、互いに同時刻に実行の途中にある複数のマージ
動作が、このネットワーク50を共有しているという状態
が存在し得るようになっており、それによってこのシス
テムの資源を極めて有効に利用することが可能となって
いる。If the global readiness state establishes that all of the affected processors are in a ready state, the messages with the highest priority in the memory 26 provided for each processor are sent to the network simultaneously with each other. The messages are then prioritized during the merge as described above. Successive retransmission attempts are made for a number of groups of messages, resulting in multiple messages ordered from highest to lowest priority for the transaction number, ending with the lowest priority. A serialized message sequence is generated, with things coming. According to a special command message, this system allows the merge operation to be stopped midway and restarted midway, so that multiple merge operations that are in the middle of execution at the same time can be executed. The state in which the network 50 is shared can exist so that the resources of the system can be used extremely effectively.
従って、いかなる時刻においても、このネットワーク
50に接続されている動作中のプロセッサの全てが、様々
なトランザクション・ナンバに関係した複数のメッセー
ジに関する動作を互いに非同期的に実行していられるよ
うになっている。1つのステータス問合せによって同一
のトランザクション・ナンバ即ち「現在」トランザクシ
ョン・ナンバの参照が行なわれたなら、全てのプロセッ
サが、用意されているステータス・レベルのうちの1つ
をもって互いに同期して応答を行なう。例を挙げると、
「マージ開始(START MERGE)」メッセージは、ある特
定のトランザクション・ナンバによって指定される大域
的セマフォのテスト(=調査)を行なわせ、もしこのテ
ストの結果得られた大域的状態が「準備完了」状態であ
れば(即ち「送信準備完了(SEND READY)」または「受
信準備完了(RECEIVE READY)」のいずれかび状態であ
れば)、現在トランザクション・ナンバ(present tran
saction number:PTN)の値がこの「マージ開始」メッセ
ージに含まれて伝送されたTNの値に等しくセットされ
る。(もしテストの結果得られた大域的状態が「準備完
了」状態でなかったならば、PTNの値は「TN0(これはト
ランザクション・ナンバ(TN)が「0」であるという意
味である)」という値に戻されることになる)。Therefore, at any time, this network
All of the active processors connected to 50 are capable of performing operations on messages related to various transaction numbers asynchronously with each other. If the same transaction number or "current" transaction number is referenced by one status inquiry, all processors respond synchronously to each other with one of the available status levels. . For example,
The "START MERGE" message causes a test (= investigation) of the global semaphore specified by a particular transaction number, and if the global state resulting from this test is "Ready" If it is in the state (that is, if it is either “SEND READY” or “RECEIVE READY”), the current transaction number (present tran)
(saction number: PTN) is set equal to the transmitted TN value included in this “merge start” message. (If the global state resulting from the test was not the "ready" state, the value of PTN is "TN0 (this means that the transaction number (TN) is" 0 ")." Will be returned to the value).
更には「マージ停止(STOP MERGE)」メッセージも、
現在トランザクション・ナンバを「0」にリセットす
る。このようにして「TN0」は、ある1つのプロセッサ
から他の1つのプロセッサへのメッセージ(ポイント・
ツー・ポイント・メッセージ)のために使用される「デ
ィフォルト」値のトランザクション・ナンバとして利用
されている。別の言い方をすれば、この「TN0」によっ
て、「ノン・マージ(non−merge)」モードの動作が指
定されるのである。In addition, the "STOP MERGE" message,
Resets the current transaction number to “0”. In this way, "TN0" is a message (point-to-point) from one processor to another.
Used as the "default" value transaction number used for the two-point message). In other words, this "TN0" specifies the operation of the "non-merge" mode.
この大域的相互通信システムは、メッセージの構成に
ついては第3A、第3B、第3C、及び第11図に示されている
ものを、また、高速ランダム・アクセス・メモリ26の構
成については第8図及び第10図に示されているものを採
用している。更に詳細な説明は、後に第5、第7、第
9、及び第13図に関連させて行なうことにする。This global intercommunication system uses the message structure shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, and 11 and the high speed random access memory 26 structure shown in FIG. And the one shown in FIG. A more detailed description will be given later in connection with FIGS. 5, 7, 9 and 13.
第3A〜第3C図及び第11図から分るように、応答に用い
られるコマンド・コードは00から0F(16進数)までであ
り、また、プライマリ・メッセージに用いられるコマン
ド・コードは10(16進数)からより大きな値に亙ってい
る。従って応答はプライマリ・メッセージに対して優先
し、第11図に示した並べ順では最小の値が先頭にくるよ
うにしてある。As can be seen from FIGS. 3A to 3C and FIG. 11, the command code used for the response is from 00 to 0F (hexadecimal), and the command code used for the primary message is 10 (16). Radix) to larger values. Therefore, the response has priority over the primary message, and the smallest value comes first in the arrangement order shown in FIG.
高速RAMメモリ26″(第8図)の内部の1つの専用格
納領域(同図において「トランザクション・ナンバ」と
書かれている領域)が、第12図のワード・フォーマット
(前述の7種類のレディネス状態、TN割当済状態、並び
にTN非割当状態)を格納するために使用されている。こ
のメモリ26″のその他の複数の専用部分のなかには、入
力(受信メッセージ)のための循環バッファと、出力メ
ッセージのための格納空間とが含まれている。このメモ
リ26″のもう1つの別の分離領域がメッセージ完了ベク
トル領域として使用されており、この領域は、送信完了
した出力メッセージにポインタを置くことができるよう
にするものであり、これによって、出力メッセージの格
納空間を有効に利用できるようになっている。One dedicated storage area inside the high-speed RAM memory 26 "(FIG. 8) (the area described as" transaction number "in FIG. 8) is a word format (the seven types of readiness described above) in FIG. State, TN assigned state, and TN unassigned state). Among other dedicated parts of this memory 26 "include a circular buffer for input (received messages) and a storage space for output messages. The separation area is used as a message completion vector area, and this area allows a pointer to be placed on an output message that has been transmitted, thereby effectively utilizing storage space for the output message. It has become.
以上から理解されるように、メモリ26及び制御ロジッ
ク28については、それらのキューイング(queuing)機
能並びにデータ・バッファリング機能は確かに重要なも
のであるが、それらと共に、大域的トランザクションを
個々のプロセッサに関して分散させて処理するところの
多重共同動作が独特の重要性を有するものとなってい
る。As can be seen, for the memory 26 and the control logic 28, their queuing and data buffering functions are certainly important, but together with them, global transactions can be performed individually. Multiple co-operation, which is decentralized with respect to the processor, is of particular importance.
(能動ロジック・ノード) 冗長性をもって配設されている2つのネットワークの
いずれにおいても、第1図の複数の能動ロジック・ノー
ド54は夫々が互いに同一の構成とされているが、ただし
例外として、各ネットワークの頂点にある方向反転ノー
ド54だけは、上流側ポートを備えず、その替わりに、下
流方向へ方向反転するための単なる信号方向反転経路を
備えている。第4図に示すように、1個のノード54を、
機能に基づいて2つのグループに大きく分割することが
できる。それらの機能的グループのうちの一方はメッセ
ージと並びにコリジョン信号(衝突番号)の伝送に関係
するものであり、他方は共通クロック信号の発生並びに
再伝送に関係するものである。クロック信号に対して
は、異なったノードにおける夫々のクロック信号の間に
スキューが存在しないように、即ちゼロ・スキューとな
るように、同期が取られる。以上の2つの機能グループ
は互いに独立したものではなく、その理由は、ゼロ・ス
キュー・クロック回路が信号伝送システムの重要な部分
を形成しているからである。ワード・クロック(シリア
ルな2つのバイトからなる)とバイト・クロックとの両
方が用いられる。ここで特に述べておくと、この能動ロ
ジック・ノード54の状態を設定ないしリセットする際に
も、また、異なった動作モードを設定する際にも、この
能動ロジック・ノード54を外部から制御する必要はな
く、また実際にそのような制御が行なわれることはな
い。更には、夫々のノード54が互いに同一の構造である
ため、最近のIC技術を使用してそれらのノードを大量生
産することが可能であり、それによって、信頼性を向上
させつつ、かなりのコストの低下を実現することができ
る。(Active Logic Node) In each of the two networks provided with redundancy, each of the plurality of active logic nodes 54 in FIG. 1 has the same configuration as each other, except that Only the direction reversal node 54 at the top of each network does not have an upstream port, but instead has a mere signal reversal path for reversing the direction downstream. As shown in FIG. 4, one node 54
It can be largely divided into two groups based on function. One of these functional groups relates to the transmission of messages and collision signals (collision numbers), the other relates to the generation and retransmission of common clock signals. The clock signals are synchronized so that there is no skew between the respective clock signals at different nodes, ie, zero skew. The two functional groups are not independent of each other, because the zero skew clock circuit forms an important part of the signal transmission system. Both word clock (consisting of two serial bytes) and byte clock are used. Specifically, it is necessary to control the active logic node 54 externally, either when setting or resetting the state of the active logic node 54, or when setting different operating modes. No such control is actually performed. Furthermore, because each node 54 has the same structure as each other, it is possible to mass-produce those nodes using modern IC technology, thereby increasing the reliability and increasing the cost. Can be reduced.
先に言及したA、B及びCの夫々の「ポート」は、そ
の各々が10本の入力データ・ラインと10本の出力データ
・ラインとを備えている。例えばAポートでは、入力ラ
インはAIで表わされ、出力ラインはA0で表わされてい
る。各々のポート毎に、上流方向クロック・ライン及び
下流方向クロック・ラインと共に、1本の「コリジョ
ン」ライン(即ち「衝突」ライン)が用いられている
(例えばAポートにはAcolが用いられている)。Aポー
ト及びBポートの夫々のデータ・ラインはマルチプレク
サ60に接続されており、このマルチプレクサ60は、互い
に競合する2つのワードのうちの優先する方のワード、
或いは(それらの競合ワードが互いに同一の場合には)
その共通ワードを、データ信号C0として、上流側ポート
(Cポート)に接続されているアップ・レジスタ62へス
イッチングして接続する。これと同時に、より高位の階
層のノードから送出されてCポートで受取られた下流方
向データが、ダウン・レジスタ64内へシフト・インさ
れ、そしてそこからシフト・アウトされて、Aポート及
びBポートの両方に出力として発生する。Each of the "ports" of A, B and C referred to above each has ten input data lines and ten output data lines. For example, at the A port, the input line is represented by AI and the output line is represented by A0. One "collision" line (i.e., "collision" line) is used for each port along with the upstream clock line and the downstream clock line (e.g., Acol is used for port A). ). The respective data lines of the A port and the B port are connected to a multiplexer 60, which is the preferential word of two words competing with each other.
Or (if their competing words are identical to each other)
The common word is switched and connected to the up register 62 connected to the upstream port (C port) as the data signal C0. At the same time, the downstream data transmitted from the higher hierarchical node and received at the C port is shifted into the down register 64 and shifted out therefrom, and the A port and the B port Occurs as output to both.
バイトからなるシリアルな上流方向への信号列のうち
の一方はブロックされ得るわけであるが、しかしながら
それによって上流方向ないし下流方向への余分な遅延が
発生することはなく、そして複数のワードが、ワード・
クロック並びにバイト・クロックの制御の下に、切れ目
のない列を成して、アップ・レジスタ62及びダウン・レ
ジスタ64を通して進められて行くのである。One of the serial upstream streams of bytes can be blocked, however, without causing any extra upstream or downstream delay, and the multiple words are: word·
Under the control of the clock as well as the byte clock, it proceeds through the up register 62 and the down register 64 in a continuous sequence.
Aポート及びBポートへ同時に供給された互いに競合
するバイトどうしは、第1及び第2のパリティ検出器6
6、67へ送られると共に比較器70へも送られ、この比較
器70は、8個のデータビットと1個の制御ビットとに基
づいて、最小の値のデータ内容が優先権を得るという方
式で優先権の判定を行なう。この優先権判定のためのプ
ロトコルにおいては、「アイドル」信号、即ちメッセー
ジが存在していないときの信号は、とぎれることなく続
く「1」の列とされている。パリティ・エラーは、例え
ば過剰な雑音の存在等の典型的な原因や、その他の、信
号伝送ないし回路動作に影響を与える何らかの要因によ
って生じ得るものである。しかしながら本実施例のシス
テムにおいては、パリティ・エラー表示は、更に別の重
要な用途のためにも利用されている。即ち、あるマイク
ロプロセッサが動作不能状態へ移行すると、その移行が
そのたび毎にマーキングされ、このマーキングは、パリ
ティ・ラインを含めた全ての出力ラインが高レベルにな
る(即ちその値が「1」になる)ことによって行なわ
れ、従ってそれによって奇数パリティ・エラー状態が発
生されるようになっている。このパリティ・エラー表示
は、1つのエラーが発生したならネットワーク内を「マ
ーカ(marker)」として伝送され、このマーカによっ
て、システムは、大域的資源に変化が生じたことを識別
すると共にその変化がどのようなものかを判定するため
のプロシージャを開始することができるようになってい
る。Conflicting bytes supplied to the A port and the B port at the same time are detected by the first and second parity detectors 6.
6 and 67, and also sent to a comparator 70. The comparator 70 obtains a priority based on the eight data bits and one control bit so that the data content of the minimum value takes priority. To determine the priority. In the priority determination protocol, the "idle" signal, that is, the signal when no message is present, is a continuous "1" sequence. Parity errors can be caused by typical causes, such as the presence of excessive noise, or by any other factors that affect signal transmission or circuit operation. However, in the system of the present embodiment, the parity error indication is also used for another important application. That is, each time a microprocessor transitions to an inoperative state, the transition is marked each time, and this marking is such that all output lines, including the parity line, are high (i.e., the value is "1"). ) So that an odd parity error condition is thereby generated. This parity error indication is transmitted as a "marker" in the network if one error occurs, which allows the system to identify that a change has occurred in the global resource and to indicate that the change has occurred. You can start a procedure to determine what it is.
1対のパリティ検出器66、67と比較器70とは、信号を
制御回路72へ供給しており、この制御回路72は、優先メ
ッセージ・スイッチング回路74を含み、また、優先権の
判定がさなれたならば比較器70の出力に応答してマルチ
プレクサ60を2つの状態のうちのいずれかの状態にロッ
クするように構成されており、更に、下流方向へのコリ
ジョン信号を発生並びに伝播するように構成されてい
る。移行パリティ・エラー伝播回路76の名前のいわれ
は、この回路が、先に説明した同時に全てのラインが
「1」とされるパリティ・エラー状態をネットワークの
中に強制的に作り出すものだからである。リセット回路
78はこのノードを初期状態に復帰させるためのものであ
り、エンド・オブ・メッセージ(end of message:EOM)
検出器80を含んでいる。The pair of parity detectors 66 and 67 and the comparator 70 supply a signal to a control circuit 72. The control circuit 72 includes a priority message switching circuit 74, and determines the priority. If so, the multiplexer 60 is configured to lock the multiplexer 60 to one of two states in response to the output of the comparator 70, and to generate and propagate a downstream collision signal. Is configured. The name of the transition parity error propagation circuit 76 is because it forces the parity error state in the network described above, in which all lines are simultaneously "1". Reset circuit
Reference numeral 78 denotes an end of message (EOM) for returning the node to an initial state.
Includes detector 80.
以上に説明した諸機能並びに後に説明する諸機能が実
行されるようにするためには、各々の能動ロジック・ノ
ードにおいてマイクロプロセッサ・チップを使用してそ
れらの機能を実行するようにしても良いのであるが、し
かしながら、第5図の状態図と以下に記載する論理式と
に従ってそれらの機能が実行されるようにすることによ
って、更に容易に実行することが可能となる。第5図の
状態図において、状態S0はアイドル状態を表わすと共
に、互いに競合しているメッセージどうしが同一である
ために、一方のポートを他方のポートに優先させる判定
が下されていない状態をも表わしている。S1状態及びS2
状態は夫々、Aポートが優先されている状態及びBポー
トが優先されている状態である。従って、BIのデータ内
容がAIのデータ内容より大きく且つAIにパリティ・エラ
ーが存在していない場合、または、BIにパリティ・エラ
ーが存在している場合(これらのAIにパリティ・エラー
が存在していないという条件と、BIにパリティ・エラー
が存在しているという条件とは、夫々、▲▼及
びBIPEと表記され、フリップ・フロップの状態によって
表わされる)には、Aポートが優先されている。AIとBI
とに関して以上と逆の論理状態(論理条件)は、この装
置がS2状態へ移行すべき状態(条件)として存在するも
のである。より高位の階層のノードから、その階層にお
いて衝突が発生した旨の表示が発せられたならば、その
表示は、下流方向信号の中に入れられてCOLINとして送
り返されてくる。この装置は、それがS0状態、S1状態、
及びS2状態のうちのいずれの状態にあった場合であって
もS3状態へと移行し、そしてこのコリジョン信号を下流
方向へAcol及びBcolとして転送する。S1状態ないしはS2
状態にあるときには、このノードは既に判定を下してい
るため、同様の方式でコリジョン信号が下流方向へ、よ
り低位の階層の(2つの)ノードへと送出されており、
このとき、優先メッセージスイッチング回路74は、状況
に応じてAポート或いはBポートにロックされている。In order for the functions described above and those described below to be performed, each active logic node may perform these functions using a microprocessor chip. However, they can be more easily implemented by performing their functions in accordance with the state diagram of FIG. 5 and the logical equations described below. In the state diagram of FIG. 5, the state S0 represents the idle state, and the state in which the determination is not made that one port has priority over the other port because the messages competing with each other are the same. It represents. S1 state and S2
The states are a state in which the A port is prioritized and a state in which the B port is prioritized, respectively. Therefore, if the BI data content is larger than the AI data content and no parity error exists in the AI, or if there is a parity error in the BI (these AIs have a parity error). The condition that the parity error does not exist and the condition that a parity error exists in BI are denoted by ▲ ▼ and BIPE, respectively, and are represented by the state of the flip-flop. . AI and BI
The logical state (logical condition) opposite to that described above exists as a state (condition) in which the device should transition to the S2 state. If a higher layer node issues an indication that a collision has occurred in that hierarchy, that indication will be sent back as COLIN in a downstream signal. This device has the S0 state, S1 state,
Regardless of which of the two states S1 and S2 are in, the state shifts to the state S3, and this collision signal is transferred downstream as Acol and Bcol. S1 state or S2
When the node is in the state, since this node has already made a decision, the collision signal is sent downstream to the (two) nodes in the lower hierarchy in the same manner,
At this time, the priority message switching circuit 74 is locked to the A port or the B port depending on the situation.
リセット回路78はEOM検出器80を含んでおり、この検
出器80を用いて、ノードのS3からS0へのリセット(第5
図)が行なわれる。第1のリセットモードは、第6図に
示すようにプライマリ・メッセージの中のデータ・フィ
ールドを終結させているエンド・オブ・メッセージ(EO
M)フィールドを利用するものである。1つのグループ
を成す複数のフリップ・フロップと複数のゲートとを用
いて、次式の論理状態が作り出される。The reset circuit 78 includes an EOM detector 80, which is used to reset the node from S3 to S0 (fifth node).
(Figure) is performed. The first reset mode is the end of message (EO) terminating data field in the primary message as shown in FIG.
M) field is used. Using a group of flip-flops and gates, the following logic state is created.
URINC・URC・URCDLY ここで、URCはアップ・レジスタの中の制御ビットを表
わし、URINCはこのアップ・レジスタへ入力される入力
信号の中の制御ビットの値を表わし、そしてURCDLYはア
ップ・レジスタ遅延フリップ・フロップ内のC値(=制
御ビットの値)を表わしている。URINC ・ URC ・ URCDLY where URC represents the control bit in the up register, URINC represents the value of the control bit in the input signal input to this up register, and URCDLY is the up register delay. It represents the C value (= value of control bit) in the flip-flop.
第6図に示すように、制御ビットの列の中の、連続す
る2個のビットを1組としたビット対(ビット・ペア)
が、ある種のフィールドを明示すると共に、1つのフィ
ールドから次のフィールドへの移行を明示するようにし
てある。例を挙げると、アイドル時に用いられる「1」
のみが続く制御ビット状態から、「0、1」のビット・
シーケンス(=ビット対)への移行は、フィールドの開
始を明示するものである。この、「0、1」のシーケン
スは、データ・フィールドの開始を識別するのに用いら
れる。これに続く「1、0」の制御ビットのストリング
(列)は、内部フィールドないしはサブフィールドを表
示しており、またエンド・オブ・メッセージ(EOM)は
「0、0」の制御ビット対によって識別される。「1、
0」のビット対のストリングのあとに「0、0」のビッ
ト対がくる状態は、他にはない状態であり、容易に識別
することができる。URINC信号、URC信号、及びURCDLY信
号はまとめてアンド(論理積)をとられ、これらの各々
の信号は互いにバイト・クロック1つ分づつ遅延した関
係にある。それらのアンドをとった結果得られる信号の
波形は、メッセージ・パケットが始まるまでは高レベル
で、この開始の時点において低レベルに転じ、そしてこ
のデータ(=メッセージ・パケット)が続いている間、
低レベルにとどまる波形である。この波形は、EOMが発
生されてからバイト・クロック2つ分が経過した後に、
高レベルへ復帰する。この、波形URINC・URC・URCDLYが
正に転じる遷移によって、EOMが検出される。第5図に
付記されているように、この正遷移によってS1またはS2
からS0への復帰動作がトリガされるのである。As shown in FIG. 6, a bit pair (bit pair) in which two consecutive bits in a sequence of control bits are set as one set
Specify some fields and also indicate the transition from one field to the next. For example, "1" used at idle
From the control bit state that is followed only by "0, 1" bit
The transition to a sequence (= bit pair) specifies the start of a field. This "0,1" sequence is used to identify the start of the data field. The subsequent string of "1,0" control bits indicates an internal field or subfield, and the end of message (EOM) is identified by the "0,0" control bit pair. Is done. "1,
The state where the bit pair of “0, 0” comes after the string of the bit pair of “0” is a unique state and can be easily identified. The URINC signal, the URC signal, and the URCDLY signal are ANDed together, and each of these signals is delayed from each other by one byte clock. The waveform of the signal resulting from these ANDs is high until the beginning of the message packet, turns low at this start, and while this data (= message packet) continues,
The waveform stays at a low level. This waveform shows two byte clocks after the EOM is generated
Return to high level. EOM is detected by this transition in which the waveforms URINC, URC, and URCDLY turn positive. As shown in FIG. 5, this positive transition causes S1 or S2
The operation of returning from S0 to S0 is triggered.
より高位の階層のノードがリセットされると、それに
よって▲▼状態となり、これは衝突状態が消
失したことを表わす。この論理状態は、S3から基底状態
であるS0への復帰動作を開始させる。注意して頂きたい
ことは、この▲▼状態は、エンド・オブ・メ
ッセージがネットワーク50の階層を次々と「走り抜け
て」いくのにつれて、下方へ、それらの階層へ伝播して
いくということである。以上のようにして、各々のノー
ドはメッセージの長さの長短にかかわらず自己リセット
できるようになっている。更に注意して頂きたいこと
は、ネットワークの初期状態の如何にかかわらず、アイ
ドル信号が供給されたならば全てのノードがS0状態にリ
セットされるということである。When a node in a higher hierarchy is reset, it becomes a ▼ state, indicating that the collision state has disappeared. This logic state initiates a return operation from S3 to the base state S0. It should be noted that this ▲ ▼ state propagates down the layers of the network 50 as they "run through" one after another. . As described above, each node can reset itself regardless of the length of the message. It should be further noted that, regardless of the initial state of the network, all nodes will be reset to the S0 state if an idle signal is provided.
コリジョン信号は複数のプロセッサ・モジュールにま
で戻される。それらのモジュールはこのコリジョン状態
情報を記憶し、そしてアイドル・シーケンスを送信する
動作へと復帰し、このアイドル・シーケンスの送信は競
合において勝利を得たプロセッサが送信を続けている間
中行なわれている。プロセッサは、COLINから▲
▼への遷移を検出し次第、新たな送信を開始するこ
とができるようにされている。更にこれに加えて、プロ
セッサは、Nをネットワーク内の階層の数とするとき、
2N個のバイト・クロックの時間に亙ってアイドル信号を
受信し続けたならば新たな送信を開始することができる
ようにされており、それは、このような状況もまた、前
者の状況と同じく、先に行なわれた送信がこのネットワ
ーク内に残ってはいないということを表わすものだから
である。これらの新たな送信を可能にするための方式の
うちの後者に依れば、初めてネットワークに参加するプ
ロセッサが、トラフィックさえ小さければネットワーク
との間でメッセージ同期状態に入ることができ、そのた
めこの初参加のプロセッサは、このネットワーク上の他
のプロセッサとの間の相互通信を開始する際して、別の
プロセッサからのポーリングを待つ必要がない。The collision signal is returned to multiple processor modules. The modules store the collision state information and return to transmitting the idle sequence, the transmission of the idle sequence being performed while the processor winning the contention continues to transmit. I have. The processor is from COLIN ▲
As soon as the transition to ▼ is detected, a new transmission can be started. In addition to this, the processor determines that N is the number of layers in the network:
A new transmission can be initiated if the idle signal has been received for 2N byte clocks, such that such a situation is similar to the former situation. Because it indicates that no earlier transmissions remain in this network. According to the latter of these schemes for enabling new transmissions, a processor joining the network for the first time can enter into a message synchronization state with the network if the traffic is small, so that this initial Participating processors do not have to wait for polls from other processors to initiate intercommunication with other processors on this network.
パリティ・エラー状態は第5図の状態図の中に記され
ているが、次の論理式に従って設定されるものである。The parity error state is described in the state diagram of FIG. 5 and is set according to the following logical equation.
PESIG = AIPE・▲▼ + BIPE・▲
▼ このPESIGの論理状態が真であるならば、アップ・レ
ジスタへの入力信号URINは、(URIN O…URIN 7、C、P
=1…1、1、1)である。上の論理式を満足するため
に、移行パリティ・エラー伝播回路76は、AIPE用、即ち
A入力のパリティ・エラー用フリップ・フロップと、遅
延フリップ・フロップ(AIPEDLY)とを含んでいる。後
者のフリップ・フロップは、AIPEの設定状態に従って、
それよりバイト・クロック1つ分遅れて状態を設定され
る。従ってA入力に関して言えば、AIPE用フリップ・フ
ロップがパリティ・エラーによってセット状態とされた
ときに、PESIG値がバイト・クロック1つ分の間ハイ・
レベルとなり、そのため、このPESIG信号はパリティ・
エラーの最初の表示がなされたときに1回だけ伝播され
るわけである。複数のデータ・ビット、制御ビット、並
びにパリティ・ビットの全てが「1」の値であるときに
もこれと同じ状態が生じるが、それは、大域的資源の状
態についての先に説明した移行が発生したときに生じる
状態である。それによって全てのラインがハイ・レベル
に転じ、全てが「1」の状態を強制的に作り出されて総
数偶数状態(奇数パリティ状態)が確立され、その結
果、先に説明した状態にAIPEフリップ・フロップとAIPE
DLYフリップ・フロップとがセットされてパリティ・エ
ラーを表示するようになる。以上の構成は、Bポートで
受取ったメッセージ・パケットがパリティ・エラー、或
いはステータスの変化を表示するための強制的パリティ
表示を含んでいる場合にも、同様の方式で動作する。PESIG = AIPE ・ ▲ ▼ + BIPE ・ ▲
▼ If the logic state of this PESIG is true, the input signal URIN to the up register is (URIN O ... URIN 7, C, P
= 1 ... 1,1,1). To satisfy the above equation, the transition parity error propagation circuit 76 includes a flip-flop for the AIPE, that is, a parity error of the A input, and a delay flip-flop (AIPEDLY). The latter flip flop depends on the setting of AIPE,
The state is set one byte clock later than that. Therefore, regarding the A input, when the flip-flop for AIPE is set by a parity error, the PESIG value becomes high for one byte clock.
Level, so this PESIG signal
It is propagated only once when the first indication of an error is made. This same condition occurs when all of the data bits, control bits, and parity bits are all “1” values, but the transition described above for the state of the global resource occurs. This is the state that occurs when you do. This forces all lines to go high, forcing a state of all ones and establishing a total number even state (odd parity state), which results in the AIPE flip Flop and AIPE
The DLY flip-flop and are set to indicate a parity error. The above arrangement operates in a similar manner when the message packet received at the B port contains a parity error or a forced parity indication to indicate a status change.
雑音の影響やその他の変動要素に起因して発生するパ
リティ・エラーは、通常は、プロセッサの動作に影響を
及ぼすことはなく、その理由は、冗長性を有する二重の
ネットワークを用いているからである。監視(モニタ)
や保守のためには、インジケータ・ライト(=表示灯:
不図示)を用いてパリティ・エラーの発生を表示するよ
うにする。ただし、ステータスの変化を示す1回のみ伝
播するパリティ・エラーについては、それによって、そ
の変化の重要性を評価するためのルーチンが開始され
る。Parity errors, caused by noise effects and other variables, usually do not affect the operation of the processor because they use redundant dual networks. Is. Monitoring (monitor)
Indicator light (= indicator light:
(Not shown) is used to indicate the occurrence of a parity error. However, for a parity error that propagates only once indicating a status change, it initiates a routine to evaluate the significance of the change.
第4図に示すようにこのノード54に使用されているク
ロッキング・システムは、ネットワーク内に用いられて
いる階層の数にかかわらず、全てのノード要素における
クロックとクロックとの間のスキュー(skew)がゼロと
なるようにするための、即ちゼロ・スキュー状態を保持
するための、独特の手段を提供するものである。クロッ
ク回路86は、第1及び第2の排他的ORゲート88、89を含
んでおり、夫々AとBで示されているそれらの排他的OR
ゲートの出力は、加算回路92によって、それらの間に減
算(即ち「B−A」の演算)が行なわれるように結合さ
れており、この加算回路92の出力は、低域フィルタ94を
通された後に、フェーズ・ロック・ループである発振器
(PLO)96から送出される出力の位相を制御している。
第1の排他的ORゲート88への入力は、このPLO96の出力
と、隣接するより高位の階層のノード要素から絶縁駆動
回路97を介して供給される下流方向クロックとである。
このクロックのラインには「ワード・クロック」と記さ
れており、このワード・クロックは、隣接するより高位
の階層から既知の遅延τの後に得られるものであり、そ
してこの同じクロック信号が、もう1つの絶縁駆動回路
98を介して、隣接するより高い階層のそのノードへ返さ
れるようになっている。第2の排他的ORゲート89への入
力は、このワード・クロックと、隣接するより低位の階
層からのクロック・フィードバックとから成り、この低
位の階層も同様に、このPLO96から信号を受取ってい
る。As shown in FIG. 4, the clocking system used for this node 54 has a skew between clocks at all node elements, regardless of the number of hierarchies used in the network. ) Is zero, i.e., to maintain a zero skew state. Clock circuit 86 includes first and second exclusive OR gates 88, 89, the exclusive OR gates of which are designated A and B, respectively.
The outputs of the gates are coupled by an adder circuit 92 such that a subtraction (ie, a "BA" operation) is performed therebetween, and the output of the adder circuit 92 is passed through a low pass filter 94. After that, it controls the phase of the output sent from an oscillator (PLO) 96, which is a phase locked loop.
The inputs to the first exclusive OR gate 88 are the output of this PLO 96 and the downstream clock supplied via the isolated drive circuit 97 from the adjacent higher level node element.
The line of this clock is labeled "Word Clock", which is obtained from a neighboring higher hierarchy after a known delay τ, and this same clock signal is now One isolated drive circuit
Through 98, it is returned to that node in the adjacent higher hierarchy. The input to the second exclusive-OR gate 89 consists of this word clock and clock feedback from the adjacent lower hierarchy, which in turn receives the signal from this PLO 96. .
上記のワード・クロック・ラインは、第3の排他的OR
ゲート100の2つの入力へ接続されており、それら両方
の入力は、直接的に接続されているものと、τc遅延線
101を介して接続されているものとである。これによっ
て、ワード・クロックの2倍の周波数をもち、このワー
ド・クロックに対してタイミングの合った、バイト・ク
ロック信号を得ている。The word clock line above is the third exclusive OR
Connected to the two inputs of gate 100, both of which are directly connected and the τc delay line
And 101 are connected. As a result, a byte clock signal having a frequency twice as high as that of the word clock and being in timing with the word clock is obtained.
以上のクロック回路86の作用は、第7図のタイミング
・ダイアグラムを参照すればより良く理解できよう。ク
ロック・アウト信号(クロック出力信号)は、PLO96の
出力である。このクロッキング・システムの最大の目的
は、ネットワーク内の全てのノードに関するクロック出
力信号どうしの間にゼロ・タイム・スキュー状態を保持
することにあるのであるから、当然のことながら、それ
らのクロック出力信号どうしはその公称周波数もまた互
いに同一でなければならばい。ノード間の伝送ラインに
よる遅延τは、略々一定の値になるようにするが、この
遅延の値それ自体は長い時間に設定することも可能であ
る。ここに開示している方法を採用するならば、ネット
ワーク並びにノードのバイト・クロック速度を実機シス
テムにおいて採用されている速度(公称120ns)とした
場合に、28フィート(8.53m)もの長さにすることが可
能である。当業者には容易に理解されるように、可能最
大個数のプロセッサ・モジュールが目いっぱいに実装さ
れているのではないネットワークには、更に階層を付加
することによって、この28フィートの整数倍の長さを容
易に得ることができる。その場合、それに対応して待ち
時間、即ちそのネットワークを通して行なわれる伝送の
伝送時間は増大する。The operation of the clock circuit 86 described above may be better understood with reference to the timing diagram of FIG. The clock out signal (clock output signal) is the output of PLO 96. Of course, the main purpose of this clocking system is to maintain a zero time skew condition between the clock output signals for all nodes in the network, so of course those clock outputs The signals must have their nominal frequencies also identical to each other. The delay τ due to the transmission line between the nodes is set to a substantially constant value, but the value of the delay itself can be set to a long time. If the method disclosed here is adopted, the byte clock speed of the network and the node should be as long as 28 feet (8.53 m) when the speed used in the actual system (120 ns) is adopted. It is possible. As one of ordinary skill in the art will readily appreciate, a network that is not fully populated with the maximum possible number of processor modules can be added with additional layers to increase the length of this 28-foot integral multiple. Can easily be obtained. In that case, the waiting time, ie the transmission time of the transmission made through the network, is correspondingly increased.
第7図中のクロック・アウト信号のすぐ下の波形によ
って示されているように、隣接するより高位の階層から
得られるワード・クロックはクロック・アウト信号と同
じような波形であるが、ただしτだけ遅れている。この
ワード・クロックが、全てのノードに共通する根本的タ
イミング基準を成すのであるが、そのようなことが可能
であるのは、個々のクロック・アウト信号の前縁をその
回路の内部で制御することができ、そしてそれらの前縁
をワード・クロックに先行させることによって、全ての
ノードが同期した状態に保持されるようにすることがで
きるからである。波形A及び波形Bを参照すると分るよ
うに、第1のORゲート88が発生するパルスAは、ワード
・クロックの前縁の位置で終了しており、一方、第2の
ORゲート89が発生するパルスBは、その前縁がワード・
クロックの前縁と一致している。このBパルスの後縁
は、隣接するより低位の階層のモジュールからのフィー
ドバック・パルスの開始の位置に定められ、このフィー
ドバック・パルスはτだけ遅延しているため、Bパルス
はその持続時間が一定となっている。クロック回路86
は、パルスAの持続時間をパルスBの持続時間と同一に
保持するように作用するが、そのように作用する理由
は、PLO96の位相を進めて同期状態が確立されるように
するにつれて、加算回路92の出力信号(減算「B−A」
を行なった信号)がゼロへ近付いて行くからである。実
際には、破線で示されているように好適な位置より先行
していることも遅れていることもあるA信号の前縁に対
して調節を加えて、このA信号の前縁がワード・クロッ
クの前縁より時間τだけ先行する位置にくるようにす
る。全てのノードにおいて、クロック・アウト信号の前
縁がこの好適公称位置に位置するようになれば、ワード
・クロックどうしの間にゼロ・スキュー状態が存在する
ことになる。従ってネットワークに接続されている夫々
のプロセッサは、あるプロセッサから別のプロセッサま
での経路の全長に関する制約から解放されているが、そ
れは、遅延が累積することが無いということと、伝播時
間に差が生じないということとに因るものである。As shown by the waveform just below the clock out signal in FIG. 7, the word clock from the adjacent higher hierarchy has a waveform similar to the clock out signal, except that τ Just late. This word clock forms a fundamental timing reference common to all nodes, but it is possible that the leading edge of each clock out signal is controlled within the circuit. Since their leading edge can be preceded by a word clock, so that all nodes can be kept in sync. As can be seen with reference to waveforms A and B, the pulse A generated by the first OR gate 88 ends at the leading edge of the word clock, while the second
The pulse B generated by the OR gate 89 has a word edge at the leading edge.
Coincides with the leading edge of the clock. The trailing edge of this B pulse is located at the beginning of the feedback pulse from the adjacent lower layer module, and since this feedback pulse is delayed by τ, the B pulse has a constant duration. It has become. Clock circuit 86
Acts to keep the duration of pulse A the same as the duration of pulse B. The reason for doing so is that as the phase of PLO96 is advanced and synchronization is established, Output signal of circuit 92 (subtraction "BA")
This is because the signal that has performed) approaches zero. In practice, adjustments are made to the leading edge of the A signal, which may either lead or lag the preferred position, as indicated by the dashed line, so that the leading edge of the A signal is the word. It should be at a position that precedes the leading edge of the clock by time τ. At all nodes, if the leading edge of the clock out signal is located at this preferred nominal position, there will be a zero skew condition between word clocks. Thus, each processor connected to the network is free of the constraints on the total length of the path from one processor to another, but without delay accumulation and the difference in propagation time. It does not occur.
二倍周波数のバイト・クロックを発生させるために、
遅延線101によって、遅延時間τcだけ遅れたワード・
クロックが複製されており、この遅延線101もゲート100
へ信号を供給している。従って、第7図中のバイト・ク
ロックと記されている波形から分るように、ワード・ク
ロックの前縁と後縁の両方の位置に、持続時間τcを有
するバイト・クロック・パルスが発生される。このパル
スの発生は、各々のワード・クロックのインタバルの間
に2回づつ生じており、しかも、全てのノードにおい
て、ワード・クロックと同期して生じている。以上の説
明においては、ノードとノードとの間の伝送ラインによ
って発生される遅延は階層から階層への伝送方向がどち
ら方向であっても殆ど同一であり、そのため、事実上、
このシステム内の全てのワード・クロック並びにバイト
・クロックが、互いに安定な位相関係に保たれるという
ことを、当然の前提としている。従って局所的に(=個
々のノードの内部で)発生されるバイト・クロックは、
各々のノードにおいて、メッセージの2バイト・ワード
(=2個のバイトから成るワード)の、その個々のバイ
トのためのクロッキング機能を提供している。To generate a double frequency byte clock,
Words delayed by delay time τc by delay line 101
The clock is duplicated and this delay line 101 is also gate 100
Signal is supplied to Thus, as can be seen from the waveform labeled byte clock in FIG. 7, byte clock pulses having a duration .tau.c are generated at both the leading and trailing edges of the word clock. You. The generation of this pulse occurs twice during each word clock interval, and at all nodes in synchronization with the word clock. In the above description, the delays caused by the transmission lines between the nodes are almost the same no matter which direction the transmission is from layer to layer, so that in effect,
It is a natural assumption that all word clocks and byte clocks in this system are kept in a stable phase relationship with each other. Thus the byte clock generated locally (= inside individual nodes) is
At each node, it provides a clocking function for a 2-byte word (= word of 2 bytes) of a message for that individual byte.
以上の能動ロジック・ノードは、同時に送出されたメ
ッセージ・パケットどうしの間の競合をそのデータ内容
に基づいて決着させるようにしている場合には常に、潜
在的な利点を有するものである。これに対し、例えば、
1981年2月17日付で発行された米国特許第4251879号公
報「デジタル通信ネットワークのための速度非依存型ア
ービタ・スイッチ(Speed Independent Arbiter Switch
for Digital Communication Nbiworks)」に示されて
いるものをはじめとする、大多数の公知にシステムは、
時間的に最初に受信された信号がどれであるかを判定す
ることを目指しており、外部に設けた処理回路または制
御回路を使用するものとなっている。The active logic node described above has potential advantages whenever it is desired to resolve conflicts between simultaneously transmitted message packets based on their data content. In contrast, for example,
U.S. Pat. No. 4,251,879, issued Feb. 17, 1981, entitled "Speed Independent Arbiter Switch for Digital Communication Networks"
for Digital Communication Nbiworks) ",
The aim is to determine which is the first received signal in time and uses an externally provided processing or control circuit.
(プロセッサ・モジュール) 第1図の、システム全体の概略図の中に図示されてい
る個々のプロセッサは、夫々、インターフェイス・プロ
セッサ(IFP)14及び16と、アクセス・モジュール・プ
ロセッサ(AMP)18〜23の具体例として示されており、
また、これらのプロセッサは、大まかに複数の主要要素
に再区分してある。これらのプロセッサ・モジュール
(IFP及びAMP)の構成についての更に詳細な具体例は、
第1図の機能的な大まかな再区分との間に対応関係を有
するものとなるが、ただしそればかりでなく、かなり多
くの更なる再区分をも示すものとなる。本明細書で使用
するところの「プロセッサ・モジュール」なる用語は、
第8図に図示されているアセンブリの全体を指すもので
あり、このアセンブリは、以下に説明する任意の選択の
要素を備えることによって、IFP或いはAMPのいずれかと
して機能することができるようになる。また、「マイク
ロプロセッサ・システム」という用語は、マイクロプロ
セッサ105を内蔵したシステム103を指すものであり、こ
こでマイクロプロセッサ105は、例えば、インテル8086
型(Intel 8086)16ビット・マイクロプロセッサ等であ
る。このマイクロプロセッサ105のアドレス・バス並び
にデータ・バスは、マイクロプロセッサ・システム103
の内部において、例えばメインRAM107等の一般的な周辺
システム、並びに周辺機器コントローラ109に接続され
ている。この周辺機器コントローラ109は、プロセッサ
・モジュールがAMPでありしかも周辺機器がディスク・
ドライブ111である場合に用い得るものの一例として示
すものである。これに対して、このプロセッサ・モジュ
ールをIFPとして働かせる場合には、破線で描いた長方
形の中に示されているように、このコントローラ即ちイ
ンターフェイスを、例えばチャネル・インターフェイス
に取り替えれば良い。そのような具体例のIFPは、ホス
ト・システムのチャネル即ちバスとの間の通信を行なう
ものとなる。このマイクロプロセッサ・システム103に
は従来の一般的なコントローラやインターフェイスを用
いることができるので、それらのコントローラやインタ
ーフェイスについては更に詳細に説明する必要はない。(Processor Module) The individual processors illustrated in the schematic diagram of the entire system in FIG. 1 are interface processors (IFPs) 14 and 16 and access module processors (AMP) 18 to 18 respectively. 23 specific examples,
Also, these processors have been broadly subdivided into several key components. More detailed examples of the configuration of these processor modules (IFP and AMP)
There will be a correspondence between the functional rough subdivisions of FIG. 1, but not only that, but also a significant number of further subdivisions. As used herein, the term "processor module"
FIG. 8 refers generally to the assembly illustrated in FIG. 8, which may include any of the optional elements described below to enable it to function as either an IFP or an AMP. . Also, the term "microprocessor system" refers to a system 103 that includes a microprocessor 105, where the microprocessor 105 is, for example, an Intel 8086.
Type (Intel 8086) 16-bit microprocessor. The address bus and data bus of this microprocessor 105 are the same as those of the microprocessor system 103.
Is connected to a general peripheral system such as a main RAM 107 and a peripheral device controller 109. The peripheral device controller 109 has a processor module of AMP and a peripheral device of disk / disk.
This is shown as an example that can be used when the drive 111 is used. On the other hand, if the processor module is to act as an IFP, the controller or interface may be replaced by a channel interface, for example, as shown in the dashed rectangle. Such an exemplary IFP provides communication with a host system channel or bus. Since conventional general controllers and interfaces can be used for the microprocessor system 103, it is not necessary to describe those controllers and interfaces in further detail.
1つのマイクロプロセッサ毎に1台のディスク・ドラ
イブを用いることが費用と性能の両方の面において有利
であるということを示し得ることに注目すべきである。
そのような方式が有利であるということは、データベー
スに関しては一般的に言えることであるが、ただし、と
きには、1つのマイクロプロセッサが複数の二次記憶装
置にアクセスできるようにマイクロプロセッサを構成す
ることが有益なこともある。概略図においては、図を簡
明にするために、その他の通常用いられているサブシス
テムが組み込まれている点については図示省略してあ
る。この省略されたサブシステムは例えば割込みコント
ローラ等であり、割込みコントローラは、半導体を製造
しているメーカーが自社製のシステムに組み合わせて使
用するために供給しているものである。また、本発明が
提供し得る冗長性と信頼性とを最大限に達成することの
できる、プロセッサ・モジュールへ電源を供給するため
に適切な手段を、講じることの重要性についても当業者
には理解されよう。It should be noted that the use of one disk drive per microprocessor can indicate a cost and performance advantage.
The advantage of such a scheme is generally true for databases, but sometimes it is necessary to configure the microprocessor such that one microprocessor can access multiple secondary storage devices. Can be beneficial. In the schematic diagram, other commonly used subsystems are not shown for simplicity. The omitted subsystem is, for example, an interrupt controller or the like, and the interrupt controller is supplied by a manufacturer of a semiconductor for use in combination with its own system. Those of ordinary skill in the art will also appreciate the importance of taking appropriate measures to supply power to the processor modules that can maximize the redundancy and reliability that the present invention can provide. Will be understood.
マイクロプロセッサ・システム103における任意選択
要素として示されている周辺機器コントローラ109とチ
ャネル・インターフェイスとは、第1図中のIFPインタ
ーフェイスとディスク・コントローラとに相当するもの
である。これに対して第1図の高速RAM26は、実際に
は、第1のH.S.RAM26′と第2のH.S.RAM26″とから成っ
ており、それらの各々は、タイム・マルチプレクシング
(時間多重化)によって、機能の上からは事実上の3−
ポート・デバイスとされており、それらのポートのうち
の1つ(図中に「C」と記されているポート)を介して
マイクロプロセッサのバス・システムと接続されてい
る。H.S.RAM26′、26″の各々は、夫々に第1ないし第
2のネットワーク・インターフェイス120、120′と協働
し、それによって、夫々が第1及び第2のネットワーク
50a及び50b(これらのネットワークは第8図には示され
ていない)と、入力(受信)ポートA及び出力(送信)
ポートBを介して通信を行なうようになっている。この
ように互いに冗長性を有する2つのシステムとなってい
るため、第2のネットワーク・インターフェイス120′
と第2のH.S.RAM26″を詳細に説明するだけで良い。ネ
ットワーク・インターフェイス120、120′については第
13図に関連して更に詳細に示され説明されているが、そ
れらは、大きく再区分するならば以下の4つの主要部分
に分けることができる。Peripheral controller 109 and channel interface, shown as optional elements in microprocessor system 103, correspond to the IFP interface and disk controller in FIG. On the other hand, the high-speed RAM 26 of FIG. 1 actually comprises a first HSRAM 26 'and a second HSRAM 26 ", each of which functions by time multiplexing (time multiplexing). From above is a de facto 3-
It is a port device, and is connected to the microprocessor bus system via one of the ports (the port indicated by “C” in the figure). Each of the HSRAMs 26 ', 26 "cooperates with a first or second network interface 120, 120', respectively, so that each has a first and second network interface.
50a and 50b (these networks are not shown in FIG. 8), input (receive) port A and output (transmit)
Communication is performed via the port B. Since the two systems are redundant with each other, the second network interface 120 '
And the second HSRAM 26 "need only be described in detail. For the network interfaces 120, 120 'the first
Although shown and described in more detail in connection with FIG. 13, they can be divided into the following four main parts if they are largely subdivided.
第2のネットワーク50bからの10本の入力ラインを、
インターフェイス・データ・バス並びにインターフェイ
ス・アドレス・バスを介してH.S.RAM26″のAポートへ
接続している、入力レジスタ・アレイ/コントロール回
路122。10 input lines from the second network 50b
An input register array / control circuit 122 connected to the A port of HSRAM 26 "via the interface data bus and interface address bus.
第2のネットワーク50bへの出力ラインを、インター
フェイス・データ・バス並びにインターフェイス・アド
レス・バスと、第2のH.S.RAM26″のBポートとへ接続
している、出力レジスタ・アレイ/コントロール回路12
4。An output register array / control circuit 12 connecting the output lines to the second network 50b to the interface data and interface address buses and the B port of the second HSRAM 26 ".
Four.
インターフェイス・アドレス・バス並びにインターフ
ェイス・データ・バスと、H.S.RAM26″のAポート並び
にBポートとへ接続された、マイクロプロセッサ・バス
・インターフェイス/コントロール回路126。A microprocessor bus interface / control circuit 126 connected to the interface address and interface data buses and to the HSRAM 26 ″ A and B ports.
ネットワークからワード・クロックを受取り、そし
て、インターフェイス120′を制御するための互いに同
期し且つ適切な位相関係にある複数のクロックを発生す
る、クロック発生回路128。A clock generation circuit 128 that receives a word clock from the network and generates a plurality of clocks synchronized with each other and in an appropriate phase relationship for controlling the interface 120 '.
第2のネットワーク・インターフェイス120′とH.S.R
AM26″とは、マイクロプロセッサ・システム103と協働
することによって、高速で動作するネットワークとそれ
と比較してより低速で動作するプロセッサとの間のデー
タ転送をコーディネートしており、また更に、それらの
異なったシステム(=ネットワーク・システムとプロセ
ッサ・システム)の間で交換されるメッセージの、待ち
行列を作る機能も果たしている。マイクロプロセッサ・
バス・インターフェイス/コントロール回路126は、マ
イクロプロセッサ・システムと協働して(読出し/書込
み機能:R/W機能)を実行するためのものであると言うこ
とができ、このマイクロプロセッサ・システムは(少な
くともそれがインテル8086型である場合には)H.S.RAM2
6″に直接データを書込む能力と、このH.S.RAM26″から
データを受取る能力とを備えている。Second network interface 120 'and HSR
AM26 ″ coordinates with the microprocessor system 103 to coordinate the transfer of data between a fast-running network and a slower-running processor compared to it. It also serves the function of queuing messages exchanged between different systems (= network system and processor system).
The bus interface / control circuit 126 can be said to be for performing (read / write function: R / W function) in cooperation with the microprocessor system, and the microprocessor system includes ( HSRAM2 (at least if it is an Intel 8086)
6 "and the ability to receive data from the HSRAM 26".
IFPの構造とAMPの構造とは、その作用に関しては互い
に類似したものであるが、しかしながら、H.S.RAM26″
の内部の入力メッセージ格納領域の大きさと出力メッセ
ージ格納領域の大きさとに関しては、IFPとAMPとの間に
相当の差異が存在することがある。リレーショナル・デ
ータベース・システムにおいては、IFPは、ネットワー
クを絶えず利用してホスト・コンピュータの要求を満た
せるようにするために、H.S.RAM26″の内部に、高速ネ
ットワークから新たなメッセージを受取るための、大き
な入力メッセージ格納空間を備えている。AMPについて
はこれと逆のことが言え、それは、高速ネットワークへ
送出される処理済メッセージ・パケットのために、より
多くの格納空間が使用できるようになっていなければな
らないからである。H.S.RAM26″はマイクロプロセッサ
・システム103の中のメインRAM107と協働しての動作も
行ない、このメインRAM107は各々のネットワークのため
のメッセージ・バッファ・セクションを備えている。The structure of IFP and that of AMP are similar in their actions, however, HSRAM26 ″
There may be a considerable difference between IFP and AMP regarding the size of the input message storage area and the size of the output message storage area inside. In relational database systems, the IFP uses a large input message to receive new messages from the high speed network inside the HSRAM26 ″ in order to constantly utilize the network to meet the requirements of the host computer. Has storage space, and vice versa for AMP, where more storage space must be available for processed message packets to be sent to the high speed network The HSRAM 26 "also operates in cooperation with the main RAM 107 in the microprocessor system 103, which main RAM 107 comprises a message buffer section for each network.
マイクロプロセッサ・システム103のための、メインR
AM107内部のシステム・アドレス空間の割当ての態様は
第9図に示されており、それについて簡単に説明してお
く。一般的な方式に従って、ランダム・アクセスのため
の記憶容量が増加された場合に使用される拡張用の空間
を残すようにしてシステム・ランダム・アクセス機能に
割当てられたアドレスと、I/Oアドレス空間と、ROM及び
PROM(EPROMを含む)の機能のために割当てられたアド
レス空間とを有するものとなっている。更に、システム
・アドレス空間のうちの幾つかの部分が、夫々、第1及
び第2の高速RAM26′、26″から送られてくるメッセー
ジ・パケットと、それらの高速RAMへ送り出されるメッ
セージ・パケットのために割当てられている。これによ
ってシステムの動作に非常な融通性が得られており、そ
れは、マイクロプロセッサ105がH.S.RAM26″をアドレス
することが可能であるようにしても、メインRAM107の働
きによって、ソフトウェアとハードウェアとの相互依存
性に殆ど拘束されないようにできるからである。Main R for microprocessor system 103
The manner of allocating the system address space inside the AM 107 is shown in FIG. 9, which will be briefly described. According to a general method, the address allocated to the system random access function by leaving the space for expansion used when the storage capacity for random access is increased, and the I / O address space And ROM and
And an address space allocated for the functions of PROM (including EPROM). In addition, some portions of the system address space may be used for message packets coming from the first and second high speed RAMs 26 ', 26 ", respectively, and for message packets going out to those high speed RAMs. This allows for great flexibility in the operation of the system, even though the microprocessor 105 can address the HSRAM 26 ″, by virtue of the action of the main RAM 107. This is because it is possible to hardly be restricted by the interdependency between software and hardware.
再び第8図を関して説明するが、既に述べたように、
2つの方向からアクセスすることのできるH.S.RAM26″
は、マルチプロセッサ・モードの制御、分散型の更新、
並びにメッセージ・パケットの流れの管理における、中
心的機能を実行するように構成されている。これらの目
的や更に別の目的を達成するために、H.S.RAM26″は複
数の異なった内部セクタに区分されている。第8図に示
されている様々なセクタの相対的な配置の態様は、この
システムの中の個々のプロセッサ・モジュールの全てに
おいて採用されているものであり、また、それらのセク
タの境界を指定している具体的なアドレスは、実際のあ
るシステムにおいて用いられているアドレスを示すもの
である。ここで注意して頂きたいことは、これらのメモ
リ・セクタの大きさとそれらの相対的な配置とは、具体
的なシステムの状況次第で大きく変り得るものだという
ことである。図示例では16ビットのメモリ・ワードが採
用されている。選択マップ及び応答ディレクトリは、初
期設定の間に一度だけ書込めば良いような種類の専用ル
ックアップ・テーブルであり、一方、トランザクション
・ナンバ・セクションの方は、動的改定自在な(=動作
している間に何度も内容を変更することができるように
した)ルックアップ・テーブルを提供している。Referring again to FIG. 8, as already mentioned,
HSRAM26 ″ which can be accessed from two directions
Controls multiprocessor mode, distributed updates,
And configured to perform core functions in managing the flow of message packets. To accomplish these and other objectives, the HSRAM 26 "is divided into a number of different internal sectors. The relative arrangement of the various sectors shown in FIG. Specific addresses specifying the boundaries of those sectors, which are employed in all of the individual processor modules in the system, indicate the addresses used in an actual system. It should be noted that the size of these memory sectors and their relative placement can vary greatly depending on the specific system situation. In the example shown, a 16-bit memory word is employed.The selection map and response directory are dedicated look-up types of a type that need only be written once during initialization. The transaction number section provides a dynamically revisable (= contents can be changed many times during operation) lookup table. I have.
選択マップのメモリ・セクションはロケーション0か
ら始まっているが、この具体例では、基本的にこのメモ
リ・セクションの内部において4つの異なったマップが
使用されるようになっており、それらのマップは相互に
関連する方式で利用されるものである。メッセージ・パ
ケットの中に内包されている転送先選択ワード(destin
ation selection word:DSW)が、H.S.RAM26″内の専用
の選択マップと共同するようにして用いられる。この転
送先選択ワードは、計16個のビットから成り、そしてそ
のうちの12個のビット・ポジションを占めるマップ・ア
ドレスとその他の4個のビットを占めるマップ選択デー
タとを含むものとされている。H.S.RAMの先頭の1024個
の16ビット・メモリ・ワードは、その各々が4つのマッ
プ・アドレス値を含んでいる。DSWに明示されているア
ドレス値に従ってH.S.RAMへ1回のメモリ・アクセスを
行なうだけで、4つの全てのマップについてのマップ・
ビットが得られ、その一方で、そのDSWに含まれている
マップ選択ビットが、どのマップを用いるべきかを決定
するようになっている。The memory section of the selection map starts at location 0, but in this example there are basically four different maps used within this memory section, which maps are mutually exclusive. It is used in a method related to. The destination selection word (destin) contained in the message packet
ation selection word (DSW) is used in conjunction with a dedicated selection map in HSRAM26 ″. This destination selection word consists of a total of 16 bits, and 12 of those bit positions. It contains a map address that occupies and map selection data that occupies the other four bits.The first 1024 16-bit memory words of HSRAM each contain four map address values. Includes maps for all four maps with one memory access to HSRAM according to the address values specified in DSW.
The bits are obtained, while the map selection bits contained in the DSW determine which map to use.
第15図は、以上のマップ・セクションの概念的な構造
を示しており、同図においては、各々のマップがあたか
も物理的に分離した4096×1ビットのRAMから成るもの
であるかのように図示されている。実施する際の便宜を
考慮に入れれば、第8図に示されているように、全ての
マップ・データがH.S.RAMの単一の部分に格納されるよ
うにするのが便利である。DSW管理セクション190(第13
図)が、H.S.RAMの1個の16ビット・ワードから得られ
る第15図の4つのマップの、その各々からの4個のビッ
トに対するマルチプレクシング動作を制御している。当
業者には理解されるように、この方式の利点は、H.S.RA
Mのその他の部分をアクセスするのに用いられるのと同
じ手段を用いて、プロセッサがマップを初期設定できる
という点にある。FIG. 15 shows the conceptual structure of the above map sections, where each map is as if it consisted of physically separated 4096 × 1 bit RAM. Is shown. For convenience in implementation, it is convenient for all map data to be stored in a single portion of the HSRAM, as shown in FIG. DSW Management Section 190 (13th
Figure 4) controls the multiplexing operation for the four bits from each of the four maps of Figure 15 obtained from one 16-bit word in HSRAM. As will be appreciated by those skilled in the art, the advantage of this scheme is that HSRA
The processor can initialize the map using the same means used to access the other parts of M.
更には、3つの異なったクラス(分類)の転送先選択
ワードが使用され、またそれに対応して、選択マップの
格納ロケーションが、ハッシュ選択部分、クラス選択部
分、及び転送先プロセッサ識別情報(destination proc
essor identification:DPID)選択部分に分割されてい
る。このDPIDは、当該プロセッサ105が、そのメッセー
ジ・パケットの転送先として意図された特定のプロセッ
サであるか否かを明示するものである。これに対して、
クラス選択部分は、当該プロセッサが、そのメッセージ
・パケットを受取るべき特定の処理クラスに属する複数
のプロセッサのうちの1つであるか否か、即ちそのプロ
セッサ・グループのメンバーであるか否かを明示するも
のである。ハッシュ値は、リレーショナル・データベー
ス・システムの内部にデータベースが分配される際の分
配方法に応じて格納されており、この分配方法は、その
システムに採用されている、特定のリレーションのため
のアルゴリズム、並びに分散格納方式に従ったものとな
る。この具体例におけるハッシュ値は、プロセッサの指
定をするに際しては、そのプロセッサがそのデータに対
して一次的な責任とバックアップ用の責任とのいずれか
一方をもつものとして指定することができるようになっ
ている。従って、以上の複数の選択マップによって、H.
S.RAM26″を直接アドレスして、プロセッサが転送先で
あるか否かを判断する、という方法を取れるようになっ
ている。この機能は、優先権を付与されたメッセージを
全てのネットワーク・インターフェイス120へブロード
カストするという方法と互いに相い補う、相補的な機能
であり、そして割込みを行なうことなくマイクロプロセ
ッサ105のステータスの局所的なアクセスができるよう
にしている機能でもある。Further, three different classes of destination selection words are used, and correspondingly, the storage locations of the selection map are hash selection portion, class selection portion, and destination processor identification information (destination proc).
essor identification (DPID) is divided into selected parts. This DPID specifies whether the processor 105 is a specific processor intended as a destination of the message packet. On the contrary,
The class selection portion specifies whether the processor is one of a plurality of processors belonging to a particular processing class to receive the message packet, that is, whether the processor is a member of the processor group. Is what you do. The hash value is stored according to a distribution method when the database is distributed inside the relational database system, and this distribution method is an algorithm for a specific relation adopted in the system, In addition, it follows the distributed storage method. When specifying a processor, the hash value in this specific example can be specified as having one of a primary responsibility and a backup responsibility for the data. ing. Therefore, according to the above multiple selection maps, H.
S.RAM26 ″ can be addressed directly to determine if the processor is the destination or not. This feature will prioritize messages to all network interfaces. It is a complementary function that complements the method of broadcasting to 120, and also allows local access to the status of the microprocessor 105 without interrupts.
H.S.RAM26″の中の、他の部分からは独立した1つの
セクションが、大域的に分散されている諸活動のチェッ
ク及び制御をするための中枢的な手段として機能してい
る。既に述べたように、また第3図に示されているよう
に、ネットワーク50bへ送出され、またこのネットワー
ク50bから受取る種々の処理の夫々に対しては、トラン
ザクション・ナンバ(TN)が割当てられている。メッセ
ージの中にTNが内包されているのは、各々のプロセッサ
・システム103が自ら受容したサブタスクを互いに独立
して実行する際の大域的なトランザクション・アイデン
ティティ(トランザクション識別情報)とするためであ
る。H.S.RAM26″内の、複数の使用可能なトランザクシ
ョン・ナンバのアドレスを格納するための専用のブロッ
クが、それらのサブタスクを実行する際にマイクロプロ
セッサ・システム103によって局所的に制御及び更新さ
れるステータス・エントリ(=ステータスについての記
述項)を収容している。TNは、相互通信機能が実行され
る際に、局所的にもまた大域的にも、様々な異なった利
用法で用いられる。トランザクション・ナンバは、サブ
タスクを識別するため、データを呼出すため、コマンド
を与えるため、メッセージの流れを制御するため、並び
に大域的な処理のダイナミクスの種類を特定するために
用いられる。ドランザクション・ナンバは、大域的通信
の実行中に割当てたり、放棄したり、変更したりするこ
とができる。これらの特徴については以下の記載におい
て更に詳細に説明する。One section of the HSRAM26 ″, independent of the rest, serves as the central means for checking and controlling globally distributed activities. As already mentioned. , And as shown in Figure 3, a transaction number (TN) is assigned to each of the various operations sent to and received from network 50b. The TN is included in each of the HSRAMs 26 ″ so that each processor system 103 has a global transaction identity (transaction identification information) when executing the subtasks that it has accepted independently. Dedicated block for storing the addresses of multiple available transaction numbers when performing their subtasks. Houses the (entry for = Status) the status entries that are locally controlled and updated by the microprocessor system 103. TN is used in a variety of different ways, both locally and globally, when performing intercommunication functions. Transaction numbers are used to identify subtasks, invoke data, provide commands, control message flow, and identify the type of global processing dynamics. The transaction number can be assigned, abandoned or modified during the execution of the global communication. These features are described in further detail below.
TNの特徴のうち、最も複雑ではあるがおそらく最も効
果的な特徴と言えるのは、ソート・ネットワーク(ソー
ティング機能を有するネットワーク)と協働することに
よって、所与の制御処理に関するローカル・プロセッサ
(=個々のプロセッサ・モジュール)のステータスの分
散型更新を可能にするという、その能力である。各々の
制御処理(即ちタスクないしマルチプロセッサの活動)
はそれ自身のTNをもっている。Among the TN features, the most complex, but perhaps the most effective, is the local processor (== Its ability to allow distributed updates of the status of individual processor modules). Each control process (ie task or multiprocessor activity)
Has its own TN.
レディネス状態(プロセッサがどのような動作をする
準備が整っているかの状態)の値が、H.S.RAM26″のト
ランザクション・ナンバ・セクションに保持されるよう
になっており、このレディネス状態の値は、マイクロプ
ロセッサ・システム103の制御の下に局所的に(=個々
のプロセッサ・モジュールの内部で)変更される。マイ
クロプロセッサ・システム103は、第10図の応答ディレ
クトリの中の適当なエントリ(例えばSACK/Busy)(ア
ドレスは「050D(16進数)」)を初期設定することがで
き、そしてそれによって複製されたとおりのイメージを
転送することによって、このSACK/Busyのステータス
の、H.S.RAM26″への入力する。あるTNアドレス(=ト
ランザクション・ナンバに対応する格納位置)に入力さ
れているエントリは、H.S.RAM26″のAポート及びBポ
ートを介して、そしてインターフェイス120′を経由し
て、ネットワーク50bからアクセスすることが可能とな
っている。問合せは、ステータス・リクエスト(ステー
タス要求)のコマンド・コード(第11図参照)とTNとを
含む「ステータス・リクエスト」メッセージを用いて行
われる。インターフェイス120′は、指定されたTNのTN
アドレスに格納されている内容を用いて、然るべきフォ
ーマットで書かれた応答メッセージを格納している応答
ディレクトリを参照する。所与のTNに関する大域的ステ
ータス問合せを第2のネットワーク・インターフェイス
120′が受取ったならば、それによって、ハードウェア
的な制御しか受けていない直接的な応答が引き出され
る。前置通信は不要であり、また、マイクロプロセッサ
・システム103が割込みを受けたり影響を及ぼされたり
することもない。しかしながら、「ロック(lock)」表
示がインターフェイス120′へ転送されることによって
ステータスの設定が行なわれた場合には、マイクロプロ
セッサ・システム103は割込みを禁止し、またインター
フェイス120′が、アドレス「0501(16進数)」から得
られるロック・ワードを、後刻その排除が行なわれるま
で通信し続ける。The readiness state (what the processor is ready to do) is now held in the transaction number section of HSRAM26 ″, which is the microprocessor's readiness value. Modified locally (= inside individual processor modules) under the control of the system 103. The microprocessor system 103 has the appropriate entry (eg SACK / Busy) in the response directory of FIG. ) (Address is "050D (hexadecimal)"), and this SACK / Busy status is entered into the HSRAM 26 "by transferring the image as it is reproduced. The entry entered in a certain TN address (= the storage location corresponding to the transaction number) is the A and B ports of HSRAM26 ″. It is possible to access from the network 50b via the network and via the interface 120 '. The inquiry is made by using a "status request" message including the command code (see FIG. 11) of the status request (status request) and TN. Interface 120 'is the TN of the specified TN
Using the contents stored in the address, a response directory storing a response message written in an appropriate format is referred to. Global status query for a given TN to a second network interface
If 120 'is received, it elicits a direct response, which is only under hardware control. No pre-communication is required and the microprocessor system 103 is neither interrupted nor affected. However, if the status was set by transmitting a "lock" indication to interface 120 ', microprocessor system 103 would disable the interrupt and interface 120' would reset address "0501". (Hexadecimal) "and continue to communicate until the lock word is removed later.
レディネス状態のワード・フォーマットは、第12図の
「ビズィ(busy:動作実行中の状態)」から「イニシャ
ル(initial:初期状態)」までの7種類の状態で示さ
れ、この第12図は、実際のあるシステムにおいて採用さ
れている有用な一具体例を図示している。レディネス状
態をより多くの種類に分類するような変更例やより少な
い種類に分類する変更例も可能であるが、同図に示され
ている7種類の状態を用いることによって、多くの用途
に適する広範な制御を行なうことができる。H.S.RAM2
6″の中の個々のTNの状態レベル(=個々のTNアドレス
に格納されているエントリが表わしているレディネス状
態のレベル)を継続的に更新し、それによって、サブタ
スクの利用可能性やサブタスクの処理の進捗状況が反映
されるようにしておくことは、マイクロプロセッサ・シ
ステムの責任とされている。このような更新は、第12図
に示されたフォーマットを用いて、H.S.RAM26″内のTN
アドレスに書込みを行なうことによって、容易に実行す
ることができる。The word format in the readiness state is shown in seven states from “busy (state during operation)” to “initial (initial state)” in FIG. 12, and FIG. Figure 3 illustrates one useful example employed in some practical systems. Modifications in which the readiness state is classified into more types and those in which the readiness state is classified into fewer types are possible. However, by using the seven types of states shown in FIG. Extensive control can be performed. HSRAM2
6 ”continuously updates the status level of the individual TN (= readiness level represented by the entry stored in the individual TN address), thereby increasing the availability of the subtask and the subtask It is the responsibility of the microprocessor system to ensure that the progress of the process is reflected, and that such updates are made using the format shown in FIG.
By writing to the address, it can be easily executed.
第10図において、各々のステータス応答(状態応答)
は、「05」から「0D」(16進数)までのものについて
は、いずれもその先頭の部分がステータス肯定応答コマ
ンド・コード(status acknowledgment command code:S
ACK)で始まっている。ネットワークへ送出されるそれ
らのSACK応答は、実際には、第10図のコマンド・コード
と、第12図のワード・フォーマットの数字部分と、発信
元プロセッサID(OPID)とから構成されており、これに
ついては第11図に示すとおりである。従って、それらの
SACK応答は、第11図に示された総合的優先順位規約の内
部において、ひとまとまりの優先順位サブグループを形
成している。OPIDが優先順位規約に関して意味を持って
いるわけは、たとえば、複数のプロセッサがある1つの
TNに関して働いているが、ただしそれらのいずれもが
「ビズィ」状態にあるという場合には、ブロードカスト
される最優先メッセージの判定がこのOPIDに基づいて行
なわれることになるからである。転送並びにシステムの
コーディネーションも、このデータ(OPID)に基づいて
行うことができる。In Fig. 10, each status response (status response)
Is the status acknowledgment command code: S
ACK). These SACK responses sent to the network are actually composed of the command code of FIG. 10, the numeric part of the word format of FIG. 12, and the originating processor ID (OPID), This is as shown in FIG. Therefore, those
The SACK responses form a group of priority subgroups within the overall priority rule shown in FIG. OPID has meaning in terms of priority conventions, for example, because one processor with multiple processors
It works with TN, but if any of them are in the "busy" state, the determination of the highest priority message to be broadcast will be based on this OPID. Transfer and coordination of the system can also be performed based on this data (OPID).
SACKメッセージ(=SACK応答)に対して優先順位規約
が定められていることと、複数のマイクロプロセッサ・
システム103から同時に応答が送出されるようにしたこ
とと、ネットワーク50bにおいて動的に(=伝送を行な
いながら)優先権の判定が行なわれるようにしたことと
によって、従来のシステムと比較して、所与のタスクに
関する大域的資源のステータスの判定が、大幅に改善さ
れた方法で行なわれるようになっている。それによって
得られる応答は、一義性を持ち、規定にない状態を表わ
すことは決してなく、更には、ソフトウェアを必要とせ
ずローカル・プロセッサ(=個々のプロセッサ・モジュ
ール)に時間を消費させることもない。従って、例え
ば、タスクの実行を妨げる頻繁なステータス要求によっ
てデッドロックが生じてしまうようなことは決してな
い。様々なステータス・レベルにおいて、マルチプロセ
ッサの多くの任意選択動作を利用することができる。ロ
ーカル・プロセッサどうしが互いに独立して動作を続け
ることができ、しかも単一の問合せによって、1つの、
大域的な、優先権を与えられた応答が引き出されるとい
うことは、かつてなかったことである。Priority rules are defined for SACK messages (= SACK responses), and multiple microprocessors
Compared to the conventional system, the response is simultaneously sent from the system 103 and the priority is dynamically determined (while performing transmission) in the network 50b. Determining the status of a global resource for a given task is to be performed in a greatly improved manner. The resulting response is unique, never represents an unspecified condition, and does not require software or cause the local processor (= individual processor module) to spend time. . Thus, for example, deadlocks never occur due to frequent status requests that interfere with task execution. At various status levels, many optional operations of the multiprocessor are available. Local processors can continue to operate independently of each other, and with a single query, one,
Never before has a global, prioritized response been elicited.
第12図に示されている一連の状態について、ここで幾
らか詳しく説明しておけば、理解に役立つであろう。
「ビズィ」状態と「ウェイティング(waiting:待ち)」
状態とは、割当てられた、即ち委任されたサブタスクに
関して、次第により完成に近い段階へとこれから進んで
行くことになる状態であり、「ウェイティング」状態の
方は、更なる通信ないしイベントを必要としている状態
を表わしている。これらの「ビズィ」並びに「ウェイテ
ィング」の状態は、TNのステータスがより高いレベルへ
と上昇して行き、ついにはそのTNに関するメッセージ・
パケットを送信ないし受信できるステータス・レベルに
まで到達するという、レベル上昇の例を示すものであ
る。A more detailed description of the sequence shown in FIG. 12 may be helpful here.
"Bizy" state and "waiting"
A state is a state in which an assigned or delegated subtask will gradually progress to a more complete stage, while a "waiting" state requires more communication or events. Represents the state of being. These "visi" and "waiting" states are those where the status of a TN goes up to a higher level, and eventually a message / message about that TN
FIG. 9 shows an example of a level increase in which a packet reaches a status level at which a packet can be transmitted or received.
一方、メッセージ・パケットを送信ないし受信する際
には、以上とはまた別のTNの特徴である、メッセージ制
御におけるTNの能力が発揮されることになる。マイクロ
プロセッサ・システム103が送信すべきメッセージをも
つようになると、ステータス表示は「送信準備完了(se
nd ready)」に変る。マイクロプロセッサ・システム10
3は、ステータス表示を更新することに加えて、第12図
のワード・フォーマットを用いて「ネクスト・メッセー
ジ・ベクタ」の値をH.S.RAM26″へ入力する。この入力
されたエントリは、該当する出力メッセージをH.S.RAM2
6″のどのロケーションから取り出せば良いかを明示す
るものである。このベクタは、ある特定のTNに関係する
複数の出力メッセージを1本につなげる(=チェーン
(chain)する)ために、ネットワーク・インターフェ
イス120′において内部的に使用されるものである。On the other hand, when transmitting or receiving a message packet, the ability of the TN in message control, which is another feature of the TN, is exhibited. When the microprocessor system 103 has a message to send, the status display shows "Ready to send (se
nd ready) ”. Microprocessor system 10
In step 3, in addition to updating the status display, the value of the "next message vector" is input to the HSRAM 26 "using the word format shown in Fig. 12. The input entry corresponds to the corresponding output message. HSRAM2
It specifies from which location of 6 ″ it should be retrieved. This vector is used to connect multiple output messages related to a particular TN to one network (= chain). It is used internally in the interface 120 '.
以上の機能に関連した機能が、「受信準備完了(rece
ive ready)」状態の間に実行される。この「受信準備
完了」状態においては、TNの格納ロケーション(=TNア
ドレス)に、マイクロプロセッサ・システム103から得
られる入力メッセージ・カウント値が保持されるように
なっており、この入力メッセージ・カウント値は、所与
のTNに関連して受信することのできるメッセージの個数
に関係した値である。このカウント値は、入力メッセー
ジが次々と転送されて来るのに合せてデクリメントさ
れ、ついにはゼロになることもある。ゼロになったなら
ばそれ以上のメッセージを受取ることはできず、オーバ
ラン(overrun)状態の表示がなされることになる。以
上のようにして、TNを利用してネットワーク50bとマイ
クロプロセッサ・システム103との間の伝送の速度を調
節することができるようなっている。A function related to the above functions is “Ready to receive (rece
ive ready) ”state. In the "ready for reception" state, the input message count value obtained from the microprocessor system 103 is held at the storage location of TN (= TN address), and the input message count value is obtained. Is a value related to the number of messages that can be received for a given TN. This count value is decremented as input messages are successively transferred, and may eventually become zero. If it reaches zero, no more messages can be received and an overrun condition will be indicated. As described above, the transmission speed between the network 50b and the microprocessor system 103 can be adjusted using the TN.
局所的な(=個々のプロセッサについての)局面につ
いて説明すると、個々のプロセッサにおいては、処理が
実行されている間、TNは送信メッセージ及び受信メッセ
ージの中に、システム全体で通用する一定不変の基準と
して保持されている。「TN0」状態、即ちディフォルト
状態は、メッセージをノン・マージ・モードで用いるべ
きであるという事実を明示するための、局所的コマンド
としての機能をも果たすものである。To explain the local (= individual processor) aspect, at the individual processor, while processing is being performed, the TN uses in the transmitted and received messages a constant constant that applies throughout the system. Is held as. The "TN0" state, or default state, also serves as a local command to specify the fact that the message should be used in non-merge mode.
更に大域的な観点から説明すると、「TN0」と、「TN
>0」である種々の値とを、互いに異なる性質のものと
して区別することによって、TNを利用している複数のコ
マンド機能のうちの1つのコマンド機能が規定されてい
る。即ち、そのようにTNを区別することによって、「マ
ージ/ノン・マージ」のいずれかを表わす特性記述(キ
ャラクタライゼーション)が各々のメッセージ・パケッ
トに付随することになり、それによって、複数のメッセ
ージに対して優先権の判定とソートとを行なうという、
有力なシステムの動作方式が得られているのである。同
様に、「アサインド(Assigned:割当てがなされている
状態)」、「アンアサインド(Unassigned:割当てがな
されていない状態)」、「非関与プロセッサ(Non−Par
ticipant)」、並びに「イニシャル」というステータス
を用いて、大域的相互通信と制御の機能が遂行されるよ
うになっている。「アンアサインド」状態は、それ以前
にプロセッサがTNを放棄した場合の状態であり、従って
それは、TNを再活性化させる新たなプライマリ・メッセ
ージを受取る必要がある状態である。もし状態表示が
「アサインド」であるべきときにプロセッサが「アンア
サインド」を表示しているならば、これはTNが適切に入
力されなかったということを示しているのであるから、
訂正動作が実行されなければならない。もしTNが「アン
アサインド」であるべきときに「アサインド」となって
いるならば、これは、不完全な転送が行なわれている
か、或いは新たな1つのTNを求めて2つのプロセッサの
間で競合が行なわれていることの表われである場合があ
る。これらの「アサインド」と「アンアサインド」と
は、いずれもレディネス状態としては扱われず、その理
由は、それらの表示がなされている段階では、プロセッ
サは、まだそのTNに関する作業を始めていない状態にあ
るからである。To explain from a global perspective, "TN0" and "TN
By discriminating various values of > 0 " as having different properties, one command function among a plurality of command functions using TN is defined. That is, by distinguishing the TN in such a manner, a characteristic description representing either “merge / non-merge” is attached to each message packet, and thereby, a plurality of messages are To determine priority and sort
A powerful system operating system has been obtained. Similarly, "Assigned (assigned state)", "Unassigned (unassigned state)", "non-participating processor (Non-Par
ticipant) "and" initial "status to perform global intercommunication and control functions. An "unassigned" state is a state where the processor has previously abandoned the TN, and thus it needs to receive a new primary message to reactivate the TN. If the processor displays "Unassigned" when the status display should be "Assigned", this indicates that the TN was not properly entered,
A corrective action must be performed. If the TN is "assigned" when it should be "unassigned", this indicates either an incomplete transfer or a conflict between the two processors for a new TN. May be an indication of what is happening. Neither of these `` assigned '' and `` unassigned '' are treated as a readiness state, because at the time they are displayed, the processor has not yet started working on the TN. It is.
更には、「イニシャル」状態と「非関与プロセッサ」
状態も、大域的資源の関係で重要である。オン・ライン
に入ろうとしているプロセッサ、即ち、このシステムへ
の加入手続きを行なわなければならないプロセッサは
「イニシャル」状態にあり、この態は、このプロセッサ
をオン・ラインへ入れるためには管理上のステップを踏
む必要があることを表わしている。所与のタスクに関し
て「非関与プロセッサ」状態にあるプロセッサは、局所
的にはいかなる処理も実行する必要はないが、しかしな
がらこのTNを追跡監視することにより、このTNが不注意
により不適切に使用されることのないようにする必要が
ある。Furthermore, "Initial" state and "Non-participating processor"
Status is also important in the context of global resources. The processor that is about to go online, that is, the processor that must complete the process of joining the system, is in an "initial" state, which is an administrative step in order to bring this processor online. It is necessary to step on. A processor that is in the "non-participating processor" state for a given task does not need to perform any processing locally, but by tracking this TN, it is inadvertently improperly used Need to be done.
再び第10図に関して説明すると、H.S.RAM26″の専用
ディレクトリ即ち参照セクションは、以上に説明したタ
イプ以外にも、ハードウェア的に応答を発生させるため
に使用される、優先順位を付与された、複数のその他の
タイプのメッセージも含んでいる。NA(not assigned:
「割当てを受けていない」の意)というエントリは、将
来の使用に備えて準備され、使用可能な状態で保持され
ている。3種類の異なったタイプのNAK応答(オーバラ
ン、TNエラー、ロック(Locked)の各NAK応答)は、そ
のデータ内容が最も小さな値とされており、従って最も
高い優先順位にあるが、それは、それらのNAK応答がエ
ラー状態を示すものだからである。複数のSACK応答の後
にACK応答、そしてNAP応答(非該当プロセッサ応答)が
続き、それらは優先順位が低下して行く順序で並べられ
ている。この具体例の構成では、2つの応答用コマンド
・コードが機能を割当てられておらず(即ちNAとされて
おり)、それらは将来の使用に備えて使用可能な状態と
されている。以上に説明したディレクトリは、ソフウェ
アによって初期設定することができしかもハードウェア
によって利用されるため、広範な種々の応答メッセージ
・テキストのうちからどのようなものでも、迅速に且つ
柔軟性をもって発生させることができる。Referring again to FIG. 10, the dedicated directory or reference section of the HSRAM 26 "may have a plurality of prioritized, multiple types of hardware used to generate responses other than the types described above. Also includes other types of messages: NA (not assigned:
The entry "meaning" not allocated ") is prepared for future use and kept available. The three different types of NAK responses (Overrun, TN Error, and Locked NAK responses) have the lowest data content and therefore have the highest priority, but they are NAK response indicates an error condition. A plurality of SACK responses are followed by an ACK response and a NAP response (non-corresponding processor response), which are arranged in order of decreasing priority. In the configuration of this specific example, two response command codes are not assigned a function (that is, NA), and are ready for future use. Because the directories described above can be initialized by software and used by hardware, any of a wide variety of response message texts can be generated quickly and flexibly. Can be.
以上のディレクトリの中の、その他の部分からは独立
している1つの独立部分を使用して、TOP、GET、PUT、
並びにBOTTOMの夫々のアドレス、即ち、入力メッセージ
のための循環バッファの機能に関するポインタと、それ
に完了出力メッセージのポインタとが、格納されてい
る。こらのポインタは、夫々、入力メッセージの管理と
出力メッセージの管理とにあてられているH.S.RAM26″
の夫々の専用セクタと協働して機能を果たすようになっ
ている。入力メッセージのためには循環バッファ方式が
用いられており、この場合、H.S.RAM26″のディレクト
リ・セクションに格納されている「TOP」が、入力メッ
セージのための上限アドレス位置を指定する可変アドレ
スとなっている。同じディレクトリ・セクションに格納
されているPUTアドレスには、次に受信するメッセージ
を回路がどこに格納すべきかというアドレス位置を指定
するものである。GETアドレスは、ソフトウェアがバッ
ファの空白化を行なっているアドレス位置をハードウェ
アで認識できるようにするために、ソフトウェアによっ
て設定され且つ更新され続けるものである。Using one independent part of the above directory that is independent of the other parts, TOP, GET, PUT,
Also, the respective addresses of BOTTOM are stored, namely pointers to the function of the circular buffer for input messages and pointers to completion output messages. These pointers are used for the management of input messages and the management of output messages, respectively.
In cooperation with their respective dedicated sectors. The circular buffer method is used for input messages. In this case, “TOP” stored in the directory section of HSRAM26 ″ is a variable address that specifies the upper limit address position for input messages. I have. The PUT address stored in the same directory section specifies the address location where the circuit should store the next message to be received. The GET address is set and updated by the software so that the software can recognize in the hardware the address position where the buffer is blanked.
入力メッセージ・バッファの管理は、PUTをバッファ
の下限(bottom)のアドレスにセットし、そしてGETア
ドレスがTOPに等しくなっている状態から開始するとい
う方法で、行なわれる。ソフトウェアによって定められ
ている動作上のルールは、GETがPUTと等しい値にセット
されてはならないということであり、もしそのようにセ
ットされたならば、不定状態(アンビギュアス・コンデ
ィション)が生じてしまうことになる。入力メッセージ
がH.S.RAM26″の中の入力メッセージ・バッファへ入力
されると、メッセージそれ自体の中に含まれているメッ
セージ長さ値が、次に入力して来るメッセージの始点を
決定し、続いて、ディレクトリに格納されているPUTア
ドレスに対し、次に入力して来るメッセージを受入れる
べきバッファ内の格納ロケーションを表示させるための
変更が加えられる。以上のようにしたため、マイクロプ
ロセッサ・システム103は、自らの作業能力が許すとき
に、入力メッセージの取り出しを行なうことができるよ
うになっている。The management of the input message buffer is performed in such a way that the PUT is set to the bottom address of the buffer and that the GET address is equal to TOP. The operational rule set by the software is that GET must not be set to a value equal to PUT, and if so, an ambiguity condition will result. Will be. When an input message is entered into the input message buffer in HSRAM26 ″, the message length value contained within the message itself determines the starting point of the next incoming message, and The PUT address stored in the directory is modified to display the storage location in the buffer that should receive the next incoming message. The input message can be retrieved when the work ability of the user permits.
H.S.RAM26″内の出力メッセージ格納空間に格納され
ているデータは、他の部分からは独立した循環バッファ
の内部に保持されている出力メッセージ完了ベクトル、
並びにH.S.RAM26″内のネクスト・メッセージ・ベクタ
と共に用いられる。個々のメッセージの編集(アセンブ
ル)並びに格納は、任意のロケーションにおいて行なう
ことができ、また、互いに関連する複数のメッセージに
ついては、それらをネットワーク上へ送出するためのつ
なぎ合わせ(チェーン)を行なうことができるようにな
っている。H.S.RAM26″のディレクトリ・セクションで
は、TOP、BOTTOM、PUT、並びにGETの夫々のアドレスが
既に説明したようにして入力され且つ更新されており、
それによって、出力メッセージ完了バッファ内のロケー
ションについての動的な現在指標が維持されている。メ
ッセージ完了ベクタは、出力メッセージ格納空間内に格
納されているメッセージであってしかも既に適切に転送
がなされたことが受信した応答によって示されているメ
ッセージを指し示すための、指標となるアドレスを構成
している。後に説明するように、このシステムは、マイ
クロプロセッサ・システム103が出力メッセージの入力
を容易に行なえるようにしている一方で、このマイクロ
プロセッサ・システム103が複雑な連結ベクタ・シーケ
ンスを整然とした方式で扱えるようにしており、それに
よって、出力メッセージ格納空間が効率的に使用され、
メッセージ・チェーンの転送ができるようにしている。The data stored in the output message storage space in the HSRAM 26 ″ is an output message completion vector held inside a circular buffer independent of other parts,
And the next message vector in HSRAM 26 ". Editing (assembling) and storing of individual messages can be performed at any location, and, for a plurality of messages related to each other, the messages are transferred to the network. In the directory section of HSRAM26 ″, the addresses of TOP, BOTTOM, PUT, and GET are input as described above. And has been updated,
Thereby, a dynamic current indicator for the location in the output message completion buffer is maintained. The message completion vector constitutes an index address for pointing to a message stored in the output message storage space and indicated by the received response that the transfer has been properly performed. ing. As will be explained later, this system makes it easy for the microprocessor system 103 to input outgoing messages, while it allows complex concatenated vector sequences to be organized in an orderly manner. So that the output message storage space is used efficiently,
It allows the transfer of message chains.
応答に関連して先に説明した第11図のプロトコルは、
応答に続けてプライマリ・メッセージについても規定さ
れている。複数種類の応答メッセージが互いに連続して
並べられており、16進数のコマンド・コードが昇順に図
示されている。プライマリ・メッセージのグループの中
では、マージ停止メッセージ(このメッセージは、基本
的制御メッセージであるノン・マージ制御メッセージで
もある)が、そのデータ内容が最小値となっており、従
って最高の優先順位にある。このメッセージは、ネット
ワーク内並びにプロセッサ・モジュールにおけるマージ
・モードを終了させる、制御通信を構成している。The protocol of Figure 11 described above in connection with the response is
Following the response, the primary message is also specified. A plurality of types of response messages are arranged in succession with each other, and hexadecimal command codes are illustrated in ascending order. Within the group of primary messages, the merge stop message (which is also the basic control message, the non-merge control message) has the lowest data content and therefore the highest priority. is there. This message constitutes a control communication that terminates the merge mode in the network as well as in the processor module.
極めて多くの異なったタイプのプライマリ・データ・
メッセージを昇順の優先順位を定めて利用することがで
き、またそれらには、応用上の要求事項とシステム的な
要求事項とに基づいて、優先順位に関する分類を加える
ことができる。先に述べたように、他のメッセージの後
に続けられる継続メッセージに対しては、それに関する
先行メッセージ・パケットからの連続性を維持できるよ
うにするために、高い優先順位をもたせるようにするこ
とができる。Too many different types of primary data
The messages can be used in ascending priority order, and they can be classified according to their application requirements and system requirements. As mentioned earlier, a continuation message that follows another message may be given a higher priority to maintain continuity from the preceding message packet. it can.
4種類のプライマリ・メッセージから成る、第11図中
の最下段のグループは、優先順位の高い方から低い方へ
向かって、ステータス応答を得ることを必要とする唯一
のタイプのステータス・メッセージであるステータス・
リクエスト・メッセージ、「TN放棄」と「TN割当て」と
を要求する夫々の制御メッセージ、そして、更に優先順
位の低い「マージ開始」制御メッセージを含んでいる。The bottom group in Figure 11, consisting of four types of primary messages, is the only type of status message that requires a status response from higher priority to lower priority. status·
It includes a request message, respective control messages requesting "TN abandonment" and "TN allocation", and a lower priority "merge start" control message.
以上の構成は、後に説明する更に詳細な具体例から明
らかなように、多くの用途に用い得る動作を可能とする
ものである。プロセッサ・モジュールは、現在トランザ
クション・ナンバ(present transaction number:PTN)
に基づいて動作するようになっており、この場合、その
PTNが外部的に、ネットワークからの命令によって指定
されたものであろうとも、また、連続した動作を実行し
ている間に内部的に発生されたものであろうとも、同じ
ことである。マージ動作が実行されているときには、プ
ロセッサ・モジュールは、大域的レファレンス、即ちト
ランザクション・アイデンティティ(=トランザクショ
ン識別するための情報)を利用してその動作を実行して
いるのであり、このトランザクション・アンデンティテ
ィはTNによって定められている。マージ動作の開始、停
止、及び再開は、簡単なメッセージの変更だけを利用し
て行なわれる。サブタスクが、メッセージをマージする
ことを必要としていない場合や、他のメッセージとの間
に特に関係をもっていないメッセージ・パケットが発生
されたような場合には、それらのメッセージは「TN0」
に対して出力するための待ち行列(キュー)を成すよう
に並べられ、そして、現在トランザクション・ナンバに
よって定められた、基本状態即ちディフォルト状態(0
である)が真状態を維持している間に転送が行なわれ
る。この「TN0」状態は、マージ・モードが用いられて
いないときには、メッセージを転送のための待ち行列を
成すように並べることを可能にしている。The above configuration enables operations that can be used in many applications, as will be apparent from more detailed examples described later. The processor module has the current transaction number (PTN)
Is designed to work based on
The same is true whether the PTN is specified externally, by command from the network, or generated internally while performing a sequence of operations. When the merge operation is being executed, the processor module is executing the operation by utilizing the global reference, that is, the transaction identity (= information for identifying the transaction). Is defined by TN. Starting, stopping, and resuming the merge operation is performed using only simple message changes. If the subtask does not need to merge the messages, or if a message packet occurs that has no particular relationship to other messages, those messages will be "TN0"
, Queued for output to the base state, or default state (0), which is currently determined by the transaction number.
Is maintained while the true state is maintained. This "TN0" state allows messages to be queued for transfer when merge mode is not used.
(ネットワーク・インターフェイス・システム) これより第13図に関して説明するが、同図は、本発明
のシステムに用いるのに適したインターフェイス回路の
一具体例を更に詳細に示すものである。この「ネットワ
ーク・インターフェイス・システム」の章の説明には本
発明を理解する上では必ずしも必要ではない多数の詳細
な特徴が含まれているが、それらの特徴は、実機のシス
テムには組み込まれているものであり、それゆえ本発明
の要旨に対する種々の具体例の位置付けを明確にするた
めに説明中に含めることにした。具体的なゲーティング
のための構成並びに詳細構造であって、本発明の主題で
はなく、しかも周知の手段に関するものについては、多
種多様な代替構成を採用することも可能であるので、説
明を省略ないし簡略化することにした。第13図は、第8
図に示されている第2のネットワーク・インターフェイ
ス120′並びにH.S.RAM26″の詳細図である。2つのネッ
トワークのための夫々のインターフェイス120、120′は
互いに同様の方式で機能しており、それゆえ、一方のみ
について説明すれば十分である。(Network Interface System) Referring now to FIG. 13, which shows in more detail one specific example of an interface circuit suitable for use in the system of the present invention. Although the description in this "Network Interface System" chapter contains a number of detailed features that are not necessary for an understanding of the present invention, these features are not incorporated into the actual system. Therefore, it is included in the description for clarifying the positioning of various embodiments with respect to the gist of the present invention. Descriptions of specific configurations and detailed structures for gating, which are not the subject of the present invention and relate to well-known means, may be omitted because various alternative configurations can be adopted. Or decided to simplify it. Fig. 13 shows the eighth
Fig. 3 is a detailed view of the second network interface 120 'as well as the HSRAM 26 "shown in the figure. The respective interfaces 120, 120' for the two networks function in a similar manner to one another and therefore It is sufficient to explain only one.
第13A図において、同図のインターフェイスに接続さ
れている方の能動ロジック・ネットワーク50からの入力
は、マルチプレクサ142と公知のパリティ・チェック回
路144とを介して、ネットワーク・メッセージ管理回路1
40へ供給されている。マルチプレクサ142は更にマイク
ロプロセッサ・システムのデータ・バスに接続されてお
り、これによって、このデータ・バスを介してメッセー
ジ管理回路140へアクセスすることが可能となってい
る。この特徴により、マイクロプロセッサ・システム
が、インターフェイスをステップ・バイ・ステップ・テ
スト・モードで動作させることが可能となっており、そ
して、このインターフェイスがネットワークとあたかも
オン・ライン状態で接続されているかのように、データ
の転送が行なわれるようになっている。ネットワークか
らの入力は受信用ネットワーク・データ・レジスタ146
へ供給されるが、その際、直接このレジスタ146の第1
のセクションへ入力されるバイト・データと、受信用バ
イト・バッファ148を介してこのレジスタ146へ入力され
るバイト・データとがあり、受信用バイト・バッファ14
8は、第1のセクションへのバイト・データの入力が行
なわれた後に、自らのバイト・データをこのレジスタ14
6の別のセクションへ入力する。これによって、受信し
た各々のワードを構成している2つのバイトの両方が、
受信用ネットワーク・データ・レジスタ146に入力さ
れ、そしてそこに、利用可能な状態で保持されることに
なる。In FIG. 13A, the input from the active logic network 50, which is connected to the interface shown in FIG. 13A, is passed through a multiplexer 142 and a known parity check circuit 144 to the network message management circuit 1
Supply to 40. The multiplexer 142 is further connected to a data bus of the microprocessor system, which allows access to the message management circuit 140 via this data bus. This feature allows the microprocessor system to operate the interface in a step-by-step test mode, and that the interface is connected to the network as if it were online. As described above, data transfer is performed. The input from the network is the receive network data register 146.
To the first register 146.
And the byte data input to this register 146 via the byte buffer 148 for reception.
8 stores its own byte data in this register 14 after the input of byte data to the first section.
Fill in another section of 6. This allows both of the two bytes that make up each received word to be
It will be input to the receiving network data register 146 and will be kept there available.
これから伝送される出力メッセージは、送信用ネット
ワーク・データ・レジスタ150へ入力され、また、通常
のパリティ発生回路132の内部においてパリティ・ビッ
トが付加される。メッセージは、ネットワーク・メッセ
ージ管理回路140からそれに接続されているネットワー
クへ送出されるか、或いは、(テスト・モードが用いら
れる場合には)マイクロプロセッサ・システム・データ
・バスへ送出される。このインターフェイスの内部にお
けるメッセージ管理を行う目的で、ランダム・アクセス
・メモリ168に格納されている送信メッセージのフォー
マットは、メッセージ・データと共に識別用データをも
含むものとされている。第21A図から分るように、コマ
ンド、タグ、キー、並びにDSWのいずれをも、これから
伝送されるプライマリ・データに組合わせておくことが
できる。The output message to be transmitted is input to the transmission network data register 150, and a parity bit is added inside the ordinary parity generation circuit 132. The message is sent from the network message management circuit 140 to the network connected to it, or (if test mode is used) to the microprocessor system data bus. For the purpose of managing a message inside the interface, the format of the transmission message stored in the random access memory 168 includes not only the message data but also the identification data. As can be seen from FIG. 21A, any of the commands, tags, keys, and DSWs can be combined with the primary data to be transmitted.
第13A図に示されている構成は、本質的に、第8図に
示されている構成と同一であるが、ただし第8図では、
インターフェイス・データ・バス並びにインターフェイ
ス・アドレス・バスが、H.S.RAM26″の入力ポートAと
入力ポートBとに別々に接続され、また、マイクロプロ
セッサ・システム103のアドレス・バス並びにデータ・
バスが、独立したCポートに接続されているように図示
されている。しかしながら実際には、第13A図から分る
ように、このような互いに独立した2方向からのアクセ
スは、このインターフェイスの内部において行なわれる
H.S.RAM26″における入力アドレス機能及び出力アドレ
ス機能の時分割マルチプレクシングによって達成されて
いる。マイクロプロセッサのデータ・バスとアドレス・
バスとは、夫々ゲート145と149とを介してインターフェ
イスの夫々のバスに接続されており、それによってマイ
クロプロセッサが非同期的に、それ自身の内部クロック
に基づいて動作できるようになっている。The configuration shown in FIG. 13A is essentially the same as that shown in FIG. 8 except that in FIG.
An interface data bus and an interface address bus are separately connected to the input port A and the input port B of the HSRAM26 ″, and the address bus and the data bus of the microprocessor system 103 are also connected.
The bus is shown as connected to a separate C port. However, in reality, as shown in FIG. 13A, such access from two independent directions is performed inside this interface.
This is accomplished by time-division multiplexing of the input and output address functions in the HSRAM26 ″. Microprocessor data bus and address
The buses are connected to the respective buses of the interface via gates 145 and 149, respectively, which allow the microprocessor to operate asynchronously based on its own internal clock.
採用されているタイミング体系は、クロック・パルス
と、位相制御波形と、位相細分波形とに基づいたものと
なっており、この位相細分波形は、インターフェイス・
クロック回路156(第13図)によって発生され、また第1
4図に示すタイミング関係をもつものとなっている(第1
4図についても後に説明する)。インターフェイス・ク
ロック回路156は最も近くのノードからネットワーク・
ワード・クロックを受取っており、またフェイズ・ロッ
ク・クロック・ソース157は、第4図に関連して先に説
明した如きゼロ・タイム・スキューを維持するための手
段を含んでいる。240nsのネットワーク内の公称ネット
ワーク・ワード・クロック速度が、インターフェイス・
クロック回路156の内部において時間的に細分され、こ
れが行なわれるのは、フェイズ・ロックされた状態に保
持されている倍周器(詳細には示さない)が、持続時間
が40nsの基準周期を定める高速クロック(第14図にPLCL
Kとして示されている)を提供しているからである。基
本的なワード周期を定めているのは、全周期が240nsで
半サイクルごとに反転する、図中にCLKSRAと記されてい
る周期信号である。このCLKSRAと同一の周波数と持続時
間とをもつ信号が他に2つ、PLCLKに基づいて分周器158
によって発生されており、これらの信号は夫々がCLKSRA
からPLCLKの1サイクル分及び2サイクル分だけ遅延し
た時刻に発生されており、また、夫々がCLKSRB及びCLKS
RCという名称を与えられている。The timing scheme employed is based on clock pulses, phase control waveforms, and phase subdivided waveforms, which are
Generated by clock circuit 156 (Figure 13),
It has the timing relationship shown in Fig. 4 (first
4 will be explained later). The interface clock circuit 156 is the network clock from the node closest to it.
The word clock is received, and the phase lock clock source 157 includes means for maintaining zero time skew as described above in connection with FIG. The nominal network word clock speed in the 240ns network
Time subdivision within clock circuit 156 is performed by a frequency multiplier (not shown in detail) held in a phase locked state defining a reference period of 40 ns duration. High-speed clock (PLCL in Fig. 14
(Shown as K). The basic word period is defined by the periodic signal labeled CLKSRA in the figure, which has a total period of 240 ns and is inverted every half cycle. Two other signals with the same frequency and duration as this CLKSRA, frequency divider 158 based on PLCLK.
These signals are each generated by CLKSRA
At the time delayed by one cycle and two cycles of PLCLK from CLKSRB and CLKSRB and CLKS, respectively.
Given the name RC.
以上の諸々の信号に基づいて、制御ロジック159が、
「IO GATE」、「RECV GATE」、並びに「SEND GATE」と
称されるタイミング波形(以下、ゲート信号ともいう)
を作り出しており、これらのタイミング波形は、ワード
周期の互いに連続する3等分されたインタバルの夫々を
表示するものである。これらのインタバルには、「IOフ
ェイズ」、「受信フェイズ」、「送信フェイズ」という
該当する名称がつけられている。上記ゲート信号によっ
て定められたこれらのフェイズは、その各々が更に、
「IO CLK」信号、「RECV CLK」信号、並びに「SEND CL
K」信号によって、2つの等分された半インタバルへと
細分されており、これらの細分信号は、各々のフェイズ
の後半部分を定めている。バイト・クロッキング機能
は、「BYTE CTRL」信号と「BYTE CLK」信号とによって
管理されている。Based on the above various signals, the control logic 159
Timing waveforms called "IO GATE", "RECV GATE", and "SEND GATE" (hereinafter also referred to as gate signals)
, And these timing waveforms represent each of the three equally spaced intervals of the word period. These intervals are labeled with the corresponding names of "IO phase", "reception phase", and "transmission phase". Each of these phases defined by the gate signal is further
"IO CLK" signal, "RECV CLK" signal, and "SEND CL
It is subdivided into two equally divided half-intervals by the "K" signal, which subdivisions define the second half of each phase. The byte clocking function is managed by a "BYTE CTRL" signal and a "BYTE CLK" signal.
以上のIOフェイズ、RECVフェイズ(受信フェイズ)、
及びSENDフェイズ(送信フェイズ)は、ランダム・アク
セス・メモリ168とマイクロプロセッサ・システムのバ
スが、時分割多重化(タイム・マルチプレクシング)さ
れた動作を行なえるようにするための、基礎を提供する
ものである。インターフェイスは、高速ネットワークと
の間で、1回のワード周期あたり1個のワードしか受信
ないし送信することができず、しかも明らかに、受信と
送信とは決して同時には行なわれない。マイクロプロセ
ッサ・システムとの間で行なわれる転送の転送速度は、
このネットワークとの間の転送速度よりかなり低くなっ
ているが、たとえ両者が等しい速度であったとしても、
インターフェイス回路の能力にとって過大な負担となる
ことはない。このインターフェイスのシステムの構成
は、ランダム・アクセス・メモリ168へのダイレクト・
アクセスによって大部分の動作が実行されるようになっ
ており、従って内部的な処理つまりソフトウェアが、殆
んど必要とされないようになっている。従って、このシ
ステムが各々のワード周期の中の連続する複数のフェイ
ズを周期的に経過していくにつれて、複数のワードが次
々に、しかも互いに衝突することなく、それらのワード
のための所定の複数の信号経路に沿って進められて行
き、それによって種々の機能が実行されるようになって
いる。例を挙げれば、バスへのメッセージの送出が、マ
イクロプロセッサからのメッセージの受取りの合間に行
なわれるようにし、しかもそれらの各々がメモリ168の
異なった部分を用いて交互に行なわれるようにすること
ができる。The above IO phase, RECV phase (reception phase),
The SEND and SEND phases provide the basis for the random access memory 168 and the bus of the microprocessor system to perform time-multiplexed operations. Things. The interface can only receive or transmit one word per word period to and from the high-speed network, and obviously, the reception and transmission never occur at the same time. The transfer rate of the transfer to and from the microprocessor system is:
It is much lower than the transfer rate to and from this network, but even if both are at the same speed,
It does not overburden the capabilities of the interface circuit. The system configuration of this interface is direct to random access memory 168.
Most operations are performed by the access, so that little internal processing or software is required. Thus, as the system periodically progresses through successive phases in each word period, the words are determined one after the other and without colliding with each other. , Thereby performing various functions. By way of example, sending messages to the bus between receipts of messages from the microprocessor, and each of them using alternating portions of memory 168. You can
マイクロプロセッサ・システムのデータ・バスとネッ
トワーク・インターフェイスとの間の相互通信は、IO管
理回路160(このIOのことを読出し/書込み(Read/Writ
e)と言うこともある)の中で行われる。マイクロプロ
セッサ・システムから送られてくるワードをゲーティン
グするための書込みゲート162と、マイクロプロセッサ
・システムへワードを送り出すためのシステム読出しレ
ジスタ164とによって、マイクロプロセッサのバスと、
ネットワーク・インターフェイスへのバス・インターフ
ェイスとの間が接続されている。Intercommunication between the data bus of the microprocessor system and the network interface is performed by the IO management circuit 160 (Read / Writing this IO).
e) Sometimes called)). A microprocessor bus with a write gate 162 for gating the word coming from the microprocessor system and a system read register 164 for sending the word to the microprocessor system,
There is a connection between the network interface and the bus interface.
更にメモリ・アドレス・レジスタ165とパリティ発生
器/チェック回路166とが、ネットワーク・インターフ
ェイス・サブシステムに組込まれている。この具体例で
は、前記高速メモリ(=H.S.RAM)は4Kワード×17ビッ
トのランダム・アクセス・メモリ168から成り、このメ
モリの内部的な再区分のしかたと、このメモリの内部に
設けられている複数の専用メモリ領域部分の使用法とに
ついては、既に説明したとおりである。このランダム・
アクセス・メモリの大きさ(=容量)は、具体的な個々
の用途における必要に合わせて、縮小したり拡張したり
することが容易にできる。Further, a memory address register 165 and a parity generator / check circuit 166 are incorporated in the network interface subsystem. In this specific example, the high-speed memory (= HSRAM) is composed of a random access memory 168 of 4K words × 17 bits. The usage of the dedicated memory area is as described above. This random
The size (= capacity) of the access memory can easily be reduced or expanded to meet the needs of a particular individual application.
受信メッセージ・バッファ管理回路170が、マイクロ
プロセッサのデータ・バスに接続されており、更にはメ
モリ168のアドレス・バスにも接続されている。「受信
メッセージ(received messages)」という用語は、ネ
ットワークから入力してきて循環バッファの中の「PU
T」という格納ロケーションへ入力されるメッセージを
指し示すために用いられることもあり、また、この入力
の後に、そのようにして循環バッファ内へ入力されたメ
ッセージをマイクロプロセッサへ転送するが、その転送
のことを指し示すために用いられることもある。このマ
イクロプロセッサへの転送が行なわれるときには、「GE
T」の値が、マイクロプロセッサ・システムへ転送すべ
き受信メッセージの取出しを実行するに際しシステムが
どのロケーションから連続した取出し動作を行なうべき
かを指定する。ランダム・アクセス・メモリ168のアク
セスに用いられる複数のアドレス値が、GETレジスタ17
2、TOPレジスタ174、PUTカウンタ175、及びBOTTMレジス
タ176に夫々入力されている。PUTカウンタ175は、BOTTO
Mレジスタ176によって指定されている初期位置から1づ
つインクリメントされることによって更新される。TOP
レジスタ174は、もう一方の側の境界の指標を与えるも
のである。TOPの値とBOTTMの値とはいずれも、ソフトウ
ェア制御によって操作することができ、それによって、
受信メッセージ・バッファの大きさとH.S.RAMにおける
絶対格納ロケーションとの両方を変更することが可能と
なっている。PUTレジスタの内容がTOPレジスタの内容に
等しくなったならばPUTレジスタはリセットされてBOTTO
Mレジスタの内容と等しくされ、それによって、このバ
ッファを循環バッファとして利用できるようになってい
る。以上のGETレジスタ、TOPレジスタ、BOTTOMレジス
タ、並びにPUTカウンタは、入力メッセージ用循環バッ
ファと出力メッセージ完了循環バッファとの両方を管理
するのに用いられている。A receive message buffer management circuit 170 is connected to the data bus of the microprocessor and further to the address bus of the memory 168. The term “received messages” refers to “PUs” coming from the network and stored in a circular buffer.
It may also be used to point to a message that is entered into the storage location of "T", and after this entry, the message thus entered into the circular buffer will be forwarded to the microprocessor. Sometimes used to indicate something. When a transfer to this microprocessor occurs, the "GE
The value of "T" specifies from which location the system should perform successive retrieval operations in performing retrieval of received messages to be forwarded to the microprocessor system. Multiple address values used to access the random access memory 168 are stored in the GET register 17
2. Input to the TOP register 174, PUT counter 175, and BOTTM register 176, respectively. PUT counter 175 is BOTTO
It is updated by incrementing by 1 from the initial position designated by the M register 176. TOP
Register 174 provides an indication of the other side of the boundary. Both TOP and BOTTM values can be manipulated by software control, which allows
It is possible to change both the size of the receive message buffer and the absolute storage location in HSRAM. If the contents of the PUT register equals the contents of the TOP register, the PUT register is reset and the BOTTO
It is equal to the contents of the M register, which allows this buffer to be used as a circular buffer. The above GET register, TOP register, BOTTOM register, and PUT counter are used to manage both the input message circular buffer and the output message complete circular buffer.
GETレジスタ172への入力はソフトウェアの制御下にお
いて行なわれるが、それは、バッファ中においてそのと
き取扱われているメッセージの長さに応じて、次のアド
レス(ネクスト・アドレス)が決定されるからである。
GETレジスタ172、PUTカウンタ175、並びにTOPレジスタ1
74の夫々の出力に接続された比較回路178と179は、オー
バラン状態を検出及び表示するために使用されている。
オーバラン状態はGETの値とPUTの値とが等しい値に設定
された場合や、GETの値をTOPの値より大きな値に設定し
ようとする試みがなされた場合に生じる状態である。こ
れらのいずれの場合にも、オーバランのステータス表示
が送出されることになり、しかもこのステータス表示は
オーバラン状態が訂正されるまで送出され続けることに
なる。The input to the GET register 172 is made under software control, because the next address (next address) is determined in the buffer according to the length of the message currently being handled. .
GET register 172, PUT counter 175, and TOP register 1
Comparators 178 and 179 connected to the respective outputs of 74 are used to detect and indicate overrun conditions.
The overrun state is a state that occurs when the value of GET and the value of PUT are set to the same value, or when an attempt is made to set the value of GET to a value larger than the value of TOP. In either of these cases, an overrun status indication will be sent, and this status indication will continue to be sent until the overrun condition is corrected.
「受信メッセージ」循環バッファを構成し動作させる
際の、以上のような連続的な方式は、このシステムに特
に適した方式である。衝突(コンフリクト)を回避する
ための相互チェックを可能としておくことによって、
「PUT」をハードウェアで管理し、且つ「GET」を動的に
管理することができるようになっている。しかしなが
ら、これ以外の方式のバッファ・システムを採用するこ
とも可能である。ただしその場合には、おそらく回路並
びにソフトウェアに関して、ある程度の余分な負担が加
わることになろう。ここで第21B図において触れておく
と、メモリ168の内部に格納されている受信メッセージ
のフォーマットは更に、マップ結果、データ長さ、並び
にキー長さの形の識別データを含んでおり、それらのデ
ータがどのようにして得られるかについては後に説明す
る。Such a continuous scheme for configuring and operating a "received message" circular buffer is a scheme particularly suitable for this system. By allowing cross checks to avoid conflicts,
"PUT" can be managed by hardware, and "GET" can be managed dynamically. However, it is also possible to adopt a buffer system of a method other than this. However, this will probably add some extra burden on the circuit and software. Referring now to FIG. 21B, the format of the received message stored within memory 168 further includes identification data in the form of map result, data length, and key length. How to obtain the data will be described later.
このインターフェイスの内部のDSW管理セクション190
は、転送先選択ワード・レジスタ192を含んでおり、こ
の転送先選択ワード・レジスタ192へは、これからアド
レス・バスへ転送される転送先選択ワード(DSW)が入
力される。DSWを使用してメモリ168の専用DSWセクショ
ンをアドレスすると、このメモリ168からデータ・バス
上へ送出された出力がデータを返し、このデータに基づ
いてDSW管理セクション190が、そのメッセージパケット
が当該プロセッサを転送先としたものであるか否かを判
定することができるようになっている。第13A図から分
るように、転送先選択ワードは、2ビットのマップ・ニ
ブル(nybl)アドレスと、10ビットのマップ・ワード・
アドレスと、マップ選択のための4ビットから成ってい
る。これらのうちの「ニブル」アドレスは、メモリ168
からのワードのサブセクションを記述するのに用いられ
ている。マップ選択のための4ビットは、マップ結果比
較器194へ供給され、この比較器194はマルチプレクサ19
6を介してメモリ168から関連したマップ・データを受取
っている。マルチプレクサ196は16ビットのデータを受
取っており、この16個のビットは、DSWの中に含まれて
いるマップ・ワード・アドレスの10ビットによって指定
されるアドレスに格納されている4つの異なったマップ
・データ・ニブルを表わしている。メモリ168は、ここ
で行なわれる比較が容易なように、その専用マップ・セ
クションが特に比較に適した形態に構成されている。マ
ルチプレクサ196へその制御のために供給されている、D
SWの中の残りの2ビットによって、4つのマップ・ニブ
ルのうちの該当する1つのマップ・ニブルが選択され
る。比較が行なわれ、その比較の結果得られたマップ・
コードが、マップ結果レジスタ197へ入力され、そして
メモリ168へ入力されている入力メッセージの中へ挿入
される。もし、この比較の結果、選択されたマップのい
ずれの中にも「1」のビットが存在していないことが判
明した場合には、「拒絶」信号が発生されて、当該プロ
セッサ・モジュールはそのメッセージ・パケットを受取
るものとして意図されてはいないことが表示される。DSW management section 190 inside this interface
Includes a destination selection word register 192, to which a destination selection word (DSW) to be transferred to the address bus is input. When the dedicated DSW section of the memory 168 is addressed using the DSW, the output sent from the memory 168 onto the data bus returns data, and based on the data, the DSW management section 190 sends the message packet to the relevant processor. It can be determined whether or not this is the transfer destination. As can be seen from FIG. 13A, the destination selection word is a 2-bit map nibble (nybl) address and a 10-bit map word
It consists of an address and 4 bits for map selection. The "nibble" address of these is memory 168
It is used to describe subsections of words from. The 4 bits for map selection are supplied to the map result comparator 194, which is the multiplexer 19
Receiving the associated map data from memory 168 via 6. Multiplexer 196 receives 16 bits of data, the 16 bits being the four different maps stored at the address specified by the 10 bits of the map word address contained in the DSW. -Represents data nibbles. Memory 168 is arranged with its dedicated map sections in a form particularly suitable for comparison, so as to facilitate the comparisons made herein. D being supplied to the multiplexer 196 for its control, D
The remaining 2 bits in SW select the appropriate one of the four map nibbles. The comparison is made and the map
The code is entered into the map result register 197 and inserted into the input message being entered into memory 168. If the comparison shows that there is no "1" bit in any of the selected maps, a "reject" signal is generated and the processor module causes It is indicated that the message packet is not intended to be received.
第15図について説明すると、同図には、メモリ168の
専用の転送先選択セクションを細分するための好適な方
法であってしかもマップ結果の比較を行うための好適な
方法が、概略的に図示されている。各々のマップは4096
ワード×1ビットで構成されており、更に、個別プロセ
ッサID用セクタ、クラスID用セクタ、及びハッシング用
セクタに細分されている(第8図参照)。12個のアドレ
ス・ビット(10ビットのマップ・アドレスと2ビットの
ニブル)を用いて、共通マップ・アドレスが選択される
と、それによって各々のマップから1ビット出力が得ら
れる。(第13図のマルチプレクサとそのニブルは、図を
簡明にするために第15図には示してない)。それら4つ
のパラレルなビット出力は、4つのANDゲートから成るA
NDゲート群198において、マップ選択のための4ビット
と比較することができるようになっており、その結果、
1つ以上の一致が得られた場合には、ORゲート199の出
力が「真」状態になる。このマップ結果は、第13A図の
マップ結果レジスタ197へ入力することができ、それに
よって、そのメッセージがメモリ168に受入れられるよ
うになる。以上とは異なる場合には、そのメッセージは
拒絶され、NAKが送信されることになる。Referring to FIG. 15, a schematic illustration of a preferred method for subdividing a dedicated destination selection section of memory 168 and for comparing map results is shown. Has been done. Each map is 4096
It is composed of words × 1 bit, and is further subdivided into individual processor ID sectors, class ID sectors, and hashing sectors (see FIG. 8). When a common map address is selected using 12 address bits (10-bit map address and 2-bit nibble), one bit output is obtained from each map. (The multiplexer and its nibbles in Figure 13 are not shown in Figure 15 for clarity). The four parallel bit outputs are composed of four AND gates A
The ND gate group 198 can be compared with 4 bits for map selection, and as a result,
If more than one match is obtained, the output of OR gate 199 goes to the "true" state. This map result can be entered into the map result register 197 of Figure 13A, which causes the message to be accepted into memory 168. If not, the message is rejected and a NAK is sent.
コマンド・ワード管理セクション200は、コマンド・
ワードを受取るコマンド・レジスタ202を含んでいる。
コマンド・ワードのTNフィールドは、それを用いてアド
レス・バスをアクセスすることができ、そのアクセスに
よって、指標とされている受信TNが調べられて適当な応
答メッセージが決定される(第18図参照)。更には、
「マージ開始」コマンドが実行されているときには、TN
フィールドからPTNR(現在トランザクション・ナンバ・
レジスタ)206へのデータ転送経路が確保されており、
これは、「マージ開始」コマンドに合わせてPTN(現在
トランザクション・ナンバ)の値を変更できるようにす
るためである。The command word management section 200
Includes a command register 202 that receives the word.
The TN field of the command word can be used to access the address bus, which accesses the indexed received TN to determine the appropriate response message (see Figure 18). ). Furthermore,
When the "Start Merge" command is executed, TN
From the field to PTNR (current transaction number
Register) 206, a data transfer path is secured,
This is so that the value of the PTN (current transaction number) can be changed in accordance with the “merge start” command.
メモリ168へ入力された入力メッセージは、第21図に
関して説明すると、アドレス・ベクタを利用できるよう
にするために、データ・フィールドやキー・フィールド
が用いられている場合にはそれらのフィールドの長さ値
をも含むものとなっている。それらの長さ値は、受信デ
ータ長さカウンタ210と受信キー長さカウンタ211とによ
って求められ、これらのカウンタの各々は、入力ソース
から夫々のカウンタに該当するフィールドが提供される
際に、それらのフィールドに含まれている一連のワード
の個数を数えるようになっている。The input message input to the memory 168, as described with respect to FIG. 21, may include the length of the data and / or key fields, if any, to make the address vector available. It includes the value. Their length values are determined by a receive data length counter 210 and a receive key length counter 211, each of which is used when the input source provides a field corresponding to the respective counter. Field counts the number of words in the sequence.
更には、送信メッセージ管理セクション220が用いら
れており、このセクションは、処理済のパケットをメモ
リ168に格納するための受入れ機能と、それらの格納さ
れたパケットを後刻ネットワークへ送出する機能とを包
含している。このセクション220は、送信トランザクシ
ョン・ベクタ・カウンタ222、送信データ長さカウンタ2
24、及び送信キー長さカウンタ226を含んでおり、これ
らのカウンタはデータ・バスに、双方向的に接続されて
いる。送信トランザクション・ベクタ・カウンタ222は
アドレス・バスに接続されており、一方、送信データ長
さカウンタ224はアドレス発生器228に接続されていて、
このアドレス発生器228が更にアドレス・バスに接続さ
れている。出力バッファ・セクションと第8図の出力メ
ッセージ完了ベクタ・セクションを構成する循環バッフ
ァとの両方を用いてメッセージの送出が行なわれる。た
だしこの具体例では、複数のメッセージ・パケットが逐
次入力された後に、それらが今度はベクタによって定め
られた順序で取出されるようになっている。In addition, a send message management section 220 is used, which includes an acceptance function for storing processed packets in memory 168 and a function for sending those stored packets to the network at a later time. are doing. This section 220 includes the transmit transaction vector counter 222, transmit data length counter 2
24, and a transmit key length counter 226, which are bidirectionally connected to the data bus. The transmit transaction vector counter 222 is connected to the address bus, while the transmit data length counter 224 is connected to the address generator 228,
This address generator 228 is further connected to the address bus. The message is transmitted using both the output buffer section and the circular buffer constituting the output message completion vector section of FIG. However, in this particular example, after a plurality of message packets have been sequentially input, they are now retrieved in the order defined by the vector.
このインターフェイスの内部においては、独立した夫
々の動作フェイズが、互いに排他的な時間に実行される
ようになっており、このような時分割方式を採用したこ
とによって、メモリ168は、ネットワークのクロック速
度でネットワークからのメッセージ・パケットを受取っ
て供給することと、内部的な動作を効率的な高い速度で
実行することと、それ自身の遅いクロック速度で非同期
的に動作しているマイクロプロセッサ・システムとの間
で通信を行なうこととが、可能とされている。様々なカ
ウンタやレジスタへ向けたメッセージのゲーティング動
作を制御するために、位相制御回路が制御ビットに応答
して動作しており、制御ビットは、コマンド、DSW、デ
ータ、それにメッセージ内の個々のフィールドを示すそ
の他の信号を発生するものである。送信状態制御回路25
0、受信状態制御回路260、並びにR/W(読出し/書込
み)状態制御回路270は、クロック・パルスを受取り、
データ内のフィールドを識別し、そして、送信、受信、
それにプロセッサのクロック動作が行なわれている間
の、データの流れのシーケンシングを制御するものであ
る。Inside this interface, the independent operation phases are executed at mutually exclusive times, and by adopting such a time division method, the memory 168 is configured so that the network clock speed is To receive and supply message packets from the network, to perform internal operations at high efficient speeds, and to operate microprocessor systems asynchronously at their own slow clock speeds. It is possible to communicate between them. To control the gating operation of messages to various counters and registers, the phase control circuit operates in response to control bits, which control commands, DSW, data, and individual It generates other signals indicating the field. Transmission state control circuit 25
0, the reception state control circuit 260 and the R / W (read / write) state control circuit 270 receive the clock pulse,
Identify fields in the data and send, receive,
It also controls the sequencing of the data flow during the clocking of the processor.
このインターフェイスの制御は3つの有限状態マシン
(FSM)によって行われ、それらのFSMは、その各々が送
信フェイズ、受信フェイズ、及びプロセッサ(R/W)フ
ェイズのためのものである。それらのFSMは、プログラ
マブル・ロジック・アレイ(PLA)、状態レジスタ、並
びにアクションROMを使用して、一般的な方式で構成さ
れている。各々のFSMは、ネットワークのクロック・サ
イクルの1回ごとに1つ次の状態へ進められる。発生す
べき制御信号の数が多いため、PLAの出力はさらにアク
ションROMによって符号化される。当業者には容易に理
解されるように、ネットワークの動作のために必然的に
必要となる、FSMモード用に書かれ、それゆえ一般的な
細部構造と動作とをもつ制御シーケンスの翻訳は、仕事
量こそ多いものの単純なタスクである。Control of this interface is provided by three finite state machines (FSMs), each of which is for a transmit phase, a receive phase, and a processor (R / W) phase. These FSMs are constructed in a general manner using a programmable logic array (PLA), status registers, and action ROM. Each FSM is advanced to the next state once every network clock cycle. Due to the large number of control signals to be generated, the PLA output is further encoded by the action ROM. As will be readily appreciated by those skilled in the art, the translation of a control sequence written for the FSM mode, and thus having general details and operation, which is necessary for the operation of the network, It is a simple task with a lot of work.
第17図及び第19図の状態ダイアグラムと第18図のマト
リクス・ダイアグラムとを添付図面中に含めてあるの
は、かなり複雑なシステムに採用することのできる内部
構造設計上の特徴に関する、包括的な細目を提示するた
めである。第17図は受信フェイズに関する図、第19図は
送信フェイズに関する図であり、これらの図において用
いられている表記法は、この明細書及び図面の他の場所
で用いられている表記法に対応している。例えば次の用
語がそうである。The inclusion of the state diagrams of FIGS. 17 and 19 and the matrix diagram of FIG. 18 in the accompanying drawings provides a comprehensive view of internal structural design features that can be employed in fairly complex systems. This is to present detailed details. FIG. 17 is a diagram related to the reception phase, and FIG. 19 is a diagram related to the transmission phase.The notations used in these figures correspond to the notations used elsewhere in this specification and the drawings. doing. For example, the following terms:
RKLC = Receive Key Length Counter (受信キー長さカウンタ) RDLA = Receive Data Length Counter (受信データ長さカウンタ) RNDR = Receive Network Data Word Register (受信ネットワーク・データ・ワード・レジスタ) PUTC = Put Counter (PUTカウンタ) GETR = Get Register (GETレジスタ) 従って状態ダイアグラムは、第13図及び明細書と対照
させて参照すれば、略々説明なしでも理解することがで
きる。それらの状態ダイアグラムは、複雑なメッセージ
管理並びにプロセッサ相互間通信に関わる、様々なシー
ケンスと条件文とを詳細に示している。第17図(第17A
図)において、「応答を発生せよ」と「応答を復号せ
よ」とのラベルが書込まれている夫々の状態、並びに破
線の長方形で示されている夫々の条件文は、第18図のマ
トリクス・ダイアグラムに記載されている、指定された
応答及び動作に従うものである。第18図は、所定のトラ
ンザクション・ナンバ(TN)に係るプライマリ・メッセ
ージ(一次メッセージ)のDATA(データ)、STOP(停
止)、STATUS(ステータス)、RELQ(放棄)、ASGN(割
当)及びSTRT(開始)と、それに対応する応答メッセー
ジのLOCK(ロック)、TNER(TNエラー)、OVER(オーバ
ラン)、第12図に対応する9種の異なったステータス応
答、ACKR(確認応答)及びNAPR(否対応プロセッサ応
答)との組合せ関係を示す。テーブル内の点線は、点線
上が特定の応答を示すものであり、点線下が特定の処理
を示す。テーブル内で使用されているシンボルの意味
は、テーブルの下に記載されている。一次メッセージ
は、データ・メッセージ又は制御メッセージに拘わらず
必ずトランザクション番号(TN)を持つ。RKLC = Receive Key Length Counter RDLA = Receive Data Length Counter RNDR = Receive Network Data Word Register PUTC = Put Counter (PUT Counter) ) GETR = Get Register The state diagram can therefore be understood without any explanation by reference in contrast to Figure 13 and the specification. The state diagrams detail the various sequences and conditionals involved in complex message management as well as interprocessor communication. Figure 17 (17A
In FIG. 18, the respective states in which the labels “Generate a response” and “Decode the response” are written, and the respective conditional statements indicated by broken-line rectangles are the matrices in FIG. • Follow the specified responses and actions described in the diagram. FIG. 18 shows DATA (data), STOP (stop), STATUS (status), RELQ (abandon), ASGN (allocation) and STRT (primary message) of a predetermined transaction number (TN). Start) and the corresponding response messages LOCK (lock), TNER (TN error), OVER (overrun), nine different status responses corresponding to FIG. 12, ACKR (acknowledgement) and NAPR (no response) (A processor response). As for the dotted lines in the table, the upper part of the dotted line indicates a specific response, and the lower part of the dotted line indicates a specific process. The meaning of the symbols used in the table is listed below the table. The primary message always has a transaction number (TN) regardless of the data message or control message.
ネットワークを介してあるTNを有する一次メッセージ
送信されてくると、各ステーションのネットワーク・イ
ンターフェイス・セクション120は、そのTNに係るサブ
タスクの処理状態等に応じて各種の応答メッセージを発
生させる。本願発明に係るシステムにおいて用いられる
応答メッセージは、肯定的応答(ACK)、否定応答(NA
K)、又は自己が要求のデータ・リソースを有していな
い旨の応答である非対応プロセッサ応答(NAP)が用い
られる。NAK応答は、数種の異なったタイプがあり、停
止(LOCK)、TNエラー(TNER)、バッファ等のオーバー
ラン(OVER)等の要因による。When a primary message having a certain TN is transmitted via the network, the network interface section 120 of each station generates various response messages according to the processing state of the subtask related to the TN. The response messages used in the system according to the present invention include a positive response (ACK) and a negative response (NA).
K), or a non-compliant processor response (NAP), which is a response indicating that it does not have the requested data resource. There are several different types of NAK responses, depending on factors such as lock (LOCK), TN error (TNER), and overrun (OVER) of buffers and the like.
ここではさらに、自己のステーションにおけるプロセ
ッサが特定タスクの処理に関して送信の準備完了状態を
表すステータス肯定応答(SACK)を用いている。また、
このSACKを表す信号は、特定の一次メッセージと共に用
いられて各種プロトコル、例えばシステムの初期設定、
ロックアウト処理を行わせるのに用いる。SACK応答は、
第11図に示すとおり、それぞれ異なった意味を表示する
9つのステータス・レベルを持ち、そのワード・フォー
マットは第12図に示すとおりである。複数のTNに係る複
数のサブ・タスク処理を担当しているステーションにお
いて、各々のサブ・タスク処理のステータス・レベルを
処理経過に応じて常時アップデートしておくのは、該ス
テーションにおけるプロセッサの責任である。第12図に
おいて、「ビズィ」と「ウェイティング」の状態とは、
共に割り当てられた特定のサブタスクに関し、次段のフ
ェイズに移りつつ状態であることを表す。Here, in addition, the processor at its station uses a status acknowledgment (SACK), which indicates a ready state for transmission for the processing of a particular task. Also,
The signal representing this SACK is used together with a specific primary message for various protocols, such as system initialization,
Used to perform lockout processing. The SACK response is
As shown in FIG. 11, there are nine status levels indicating different meanings, and the word format is as shown in FIG. It is the responsibility of the processor in the station to constantly update the status level of each sub-task process in the station in charge of the multiple sub-task processes related to multiple TNs according to the progress of the process. is there. In FIG. 12, the states of “Bizi” and “Waiting”
This indicates that a specific subtask assigned together is in the state of moving to the next phase.
プロセッサ・モジュール103が送信すべきであるメッ
セージを有していたとすると、そのステータスは「送信
準備完了」である。「受信準備完了」とは、予め設定さ
れていたTNを有するメッセージの受信に対し、当該プロ
セッサ・モジュールが受入可能であることをあらわす。
用いられるべき複数のTN値は予め各ステーションのH.S.
RAM内に初期設定されているが、動作中に放棄された
り、新たなTNが割り当てられたりされる。「アサイン
ド」と「アンアサインド」は、該ステーションにおいて
はそのTNが設定されているか否かの応答である。If the processor module 103 had a message to send, its status is "ready to send". “Reception preparation completed” indicates that the processor module can receive a message having a preset TN.
The multiple TN values to be used are the HS of each station beforehand.
It is initially set in RAM, but is abandoned during operation or assigned a new TN. "Assigned" and "Unassigned" are responses whether or not the TN is set at the station.
このように、送信メッセージが如何なるタスクに係る
ものであるかをシステム内の各ステーションが同義的に
認識させるTNが含まれることから、あるメッセージがネ
ットワークにおいて一括伝送されてきても、個々のステ
ーションにおいては該伝送されてきたメッセージがどの
タスクに関するものであるかが特定できるので、複数の
タスクをシステム内において同時に処理できるのであ
る。As described above, since a TN that allows each station in the system to synonymously recognize what task the transmitted message relates to is included, even if a certain message is transmitted collectively in the network, each station can transmit the message. Since it is possible to specify which task the transmitted message is related to, a plurality of tasks can be processed simultaneously in the system.
第17図と第19図のいずれにおいても、条件判断に関し
ては、その多くのものが複数の判断を同時に実行するこ
とができるようになっているが、これに対して状態ステ
ップの方は、1つづつ変更されていくようになってい
る。いずれの場合においても、送信動作と受信動作とは
外部からの制御を必要せずに定められた進行速度で進め
られて行く動作であり、それは、メッセージの構成とネ
ットワークの動作方式とが既に説明したようになってい
るためである。In both FIG. 17 and FIG. 19, many of the condition judgments can execute a plurality of judgments at the same time. It is being changed one by one. In either case, the transmission operation and the reception operation are operations that proceed at a predetermined progress speed without requiring external control, and the configuration of the message and the operation method of the network have already been described. It is because it has become.
典型的なプロセッサ・システムやマルチプロセッサ・
システムにおいて採用されている多くの特徴には、本発
明に密接な関係を持ってはいないものがあり、従ってそ
れらについは特に記載しない。それらの特徴の中には、
パリティ・エラー回路、割込み回路、それに、ワッチド
ッグ・タイマや極めて多様な記験機能等の活動をモニタ
するための種々の手段等がある。Typical processor system or multiprocessor
Many of the features employed in the system are not germane to the present invention and are therefore not specifically described. Among those features are:
There are parity error circuits, interrupt circuits, and various means for monitoring activities such as watchdog timers and a wide variety of test functions.
ここで、本願発明に係るシステムにおいて複数のタス
クを同時に取り扱う場合について、これまでの記載を総
括する。Here, a case where a plurality of tasks are simultaneously handled in the system according to the present invention will be summarized.
本願発明に係るコンピューティング・システムを構成
する各プロセッサ間で送受信される全てのメッセージ
は、第3図に示すようなメッセージ・フォーマットから
成り、図3A及びBに示すとおり、その先頭部分には6ビ
ットのコマンド・コード及び10ビットのタグ・フィール
ドから成るコマンド・ワードを有する。さらに、第11図
に示すように、10ビットの該タグ・フィールドにおいて
は、メッセージが、一次メッセージであればトランザク
ション・ナンバ(TN)を、その一次メッセージに対する
応答メッセージであれば発信元ID番号(OPID)を必ず持
つ。あるタスクを所定(単数又は複数)のプロセッサに
処理させるために通信ネットワークに送出されるメッセ
ージは一次メッセージであり、該タスクはこのTNという
識別番号により同定されることとなる。各プロセッサに
おいて使用される予定の複数のTN値は、各構成プロセッ
サにおける高速RAM(H.S.RAM)中の所定アドレス(図8
においてはH.S.RAMにおける0400乃至0500)に通常初期
設定される。また該TN値は、一次メッセージとして所定
の指令コード(コマンド・コード)により、途中で新た
なTNを割り当てたり、放棄することができる(第11
図)。All the messages transmitted and received between the respective processors constituting the computing system according to the present invention have a message format as shown in FIG. 3, and as shown in FIGS. It has a command word consisting of a bit command code and a 10-bit tag field. Further, as shown in FIG. 11, in the 10-bit tag field, if the message is a primary message, the transaction number (TN) is displayed, and if it is a response message to the primary message, the sender ID number ( Must have an OPID). The message sent to the communication network in order to cause a given processor (s) to process a task is a primary message, and the task will be identified by this TN identification number. A plurality of TN values to be used in each processor are stored in a predetermined address in a high-speed RAM (HSRAM) in each constituent processor (FIG. 8).
Is normally initialized to 0400 to 0500 in HSRAM). The TN value can be assigned or abandoned on the way by a predetermined command code (command code) as a primary message (eleventh message).
Figure).
一次メッセージは、TNの他、さらに該メッセージが受
信されるべき単数又は複数の転送先プロセッサを直接的
又は間接的に指示するための転送先選択ワード(DSW)
を有する(第3図A及びB)。従って、TN、DSW及びコ
マンド・コードを様々に組み合わせて使用することによ
り、システム内相互通信機能の広範な融通性が達成され
得るのである。一次メッセージは大きく2種類に分類さ
れる。一つは、あるタスクを分散処理させるため又はあ
るタスクのデータを伴う処理結果を他のプロセッサに伝
送するためのものであり、可変長データのキーフィール
ド・データ・メッセージとデータ・フィールドを有する
「データ・メッセージ」(第3図A、第11図)と呼ぶ。
他の一つは、該タスク・メッセージの処理結果のステー
タスを問い合せたり、該タスク・メッセージの送信前に
新たなTNを割り当てたりまたは使用済みのTNを放棄した
り、前記ステータスの問い合せの結果ある特定のTNに係
るタスク処理に関連する全プロセッサから肯定的応答を
受信した場合に、該処理結果を一斉に送信すべき旨の指
令であるマージ開始若しくはその停止を指示するための
「制御/ステータス・メッセージ」(第3図B、第11
図)である。本実施例においては、第11図に示すよう
に、それぞれ異なった特定のTN値を割り当てた前記デー
タ・メッセージ(一次メッセージ)の送出に11個の指令
コード(「11」乃至「1B」)を同時に使用できるように
している。In addition to TN, the primary message is a destination selection word (DSW) for directly or indirectly indicating the destination processor or processors to which the message should be received.
(FIGS. 3A and 3B). Thus, by using various combinations of TN, DSW and command codes, a wide variety of inter-system intercommunication functions can be achieved. Primary messages are roughly classified into two types. One is to perform a distributed processing of a task or to transmit a processing result accompanied by data of a task to another processor, which has a key field data message of variable length data and a data field. Data message "(Fig. 3A, Fig. 11).
The other one is the result of inquiring about the status of the processing result of the task message, allocating a new TN before sending the task message, discarding the used TN, or inquiring of the status. When a positive response is received from all the processors related to the task processing related to a specific TN, the "control / status" for instructing to start or stop the merge, which is a command to transmit the processing results all at once.・ Message "(Fig. 3B, Fig. 11)
Figure). In the present embodiment, as shown in FIG. 11, eleven command codes ("11" to "1B") are transmitted for transmitting the data message (primary message) to which different specific TN values are assigned. They can be used at the same time.
前記データ・メッセージまたはステータス・メッセー
ジの如何に拘わらず自己宛に送出されてきた最終の一次
メッセージのコマンド・コード内のタグ部分に記載され
ているTNが現在TNとして扱われ、この値は各プロセッサ
におけるネットワーク・インターフェイス(第8図及び
第13図)内の現在TNカウンタ(206)内において、イン
ターフェイス自身により更新・格納される・システム内
の各構成プロセッサは、複数のタスク処理に関連してい
たとしても、上述のとおり、一次メッセージには必ずTN
を含むので、これにより如何なるタスクに係る制御若し
くはステータス応答が要求されているのかを認識でき、
要求されたTNに係る応答を応答メッセージのフォーマッ
ト(第3図C、第11図の指令コード「00」乃至「0F」)
で送出する。応答メッセージに係る指令コードは一次メ
ッセージに係る指令コードよりも若い数値であるから、
ネットワーク内において優先的に伝送され、その発信元
はOPIDによって特定される。The TN described in the tag portion in the command code of the final primary message sent to itself regardless of the data message or status message is currently treated as the TN, and this value is used by each processor. Currently updated in the TN counter (206) in the network interface (Figs. 8 and 13) and stored by the interface itself. Each constituent processor in the system was associated with multiple task processes. However, as mentioned above, be sure to use TN in the primary message.
As a result, it is possible to recognize what task the control or status response is required for,
The format of the response message indicating the requested TN response (command code “00” to “0F” in FIG. 3C and FIG. 11)
To send. Since the command code related to the response message is a numerical value smaller than the command code related to the primary message,
It is transmitted preferentially in the network, and its source is specified by the OPID.
第8図のブロック図に示すように、各ステーションに
おいては、ネットワーク・インターフェイス120は、プ
ロセッサモジュール103とは別個に、能動ロジック・ネ
ットワークと同期して動作しており、全二重通信構成の
通信ネットワークから送られてきたメッセージはH.S.RA
Mの所定アドレスに順次格納される。また、同インター
フェイスは、受信と共に所定のTNに係る応答を該ネット
ワークのタイミング(第7図)で送出するのである。ス
テータス要求等を受けた場合は、現在TNに係る応答メッ
セージの送出を最優先する。各ステーションにおけるプ
ロセサ・モジュール103は、該ステーション内のH.S.RAM
内に格納されているメッセージを順次自己のメインRAM1
07内に取り込み、必要な処理若しくは検索を行いその結
果を出力メッセージとして前記H.S.RAM内の所定アドレ
スに順次格納しておく。このように、プロセッサ・ムジ
ュール103は、ネットワークからのメッセージの受信及
び該メッセージのH.S.RAM内への格納及び処理結果若し
くは応答メッセージのネットワークへの送出制御には直
接関係せず、これらはネットワーク・インターフェイス
が担当している。As shown in the block diagram of FIG. 8, in each station, the network interface 120 operates separately from the processor module 103 and in synchronization with the active logic network, and the communication in the full-duplex communication configuration is performed. The message sent from the network is HSRA
It is sequentially stored at a predetermined address of M. In addition, the interface transmits a response related to a predetermined TN at the timing of the network (FIG. 7) together with the reception. When a status request or the like is received, transmission of a response message related to the current TN is given top priority. The processor module 103 in each station is connected to the HSRAM in the station.
The messages stored in the main RAM1
07, necessary processing or search is performed, and the result is sequentially stored as an output message at a predetermined address in the HSRAM. As described above, the processor module 103 is not directly involved in receiving a message from the network, storing the message in the HSRAM, and controlling the transmission of the processing result or the response message to the network, and these are not directly related to the network interface. It is in charge.
ネットワーク・インターフェイス120、H.S.RAM26及び
ムロセッサ・モジュール103相互間は、時分割バス(第1
4図)によって接続されているので、ネットワークと同
期して動作する該インターフェイス120とプロセッサ・
モジュール103はそれぞれ独自のタイミングで動作して
いる。つまり、それぞれが相手の動作に関わり合うこと
なくH.S.RAMをアクセスすることができるのである。H.
S.RAM内に格納されているDSW,TN、データメッセージ・
ポインタ及び応答ディレクトリの初期設定、割り振り、
変更等は、ネットワークを介して他のプロセッサが行う
ことができるし、当該ステーション内のプロセッサ103
からのアクセスにより行うこともができる。A time-division bus (the first bus) is used between the network interface 120, the HSRAM 26, and the microprocessor module 103.
4), the interface 120, which operates in synchronization with the network, and the processor
Each of the modules 103 operates at its own timing. In other words, each can access the HSRAM without being involved in the operation of the other party. H.
DS.TN, data message stored in S.RAM
Initialization and allocation of pointers and response directories,
The change or the like can be performed by another processor via the network, or the processor 103 in the station can be changed.
It can also be done by accessing from.
このように、システムを構成する各ステーションは、
同時に複数のタスク処理に関連していたとしても、受信
した一次メッセージ内のTNに基づいて、該一次メッセー
ジが如何なるタスクに係る処理、検索若しくはステータ
ス応答を要求されているのかを認識でき、要求されたTN
に係る応答を所定の応答メッセージのフォーマットにて
発信元IDを付して応答できるのである。該一次メッセー
ジの発信元プロセッサはこれらの応答メッセージがどの
プロセッサから送られてきたかを該発信元IDにより認識
するのである。In this way, each station making up the system
Even if it is related to a plurality of task processes at the same time, based on the TN in the received primary message, it is possible to recognize the task related to which task, search or status response is requested, and TN
Can be responded to by attaching a sender ID in a predetermined response message format. The source processor of the primary message recognizes from which processor these response messages are sent by the source ID.
(システムの動作の具体例) 以下に説明するのは、第1図、第8図、及び第13図を
総合したシステムが、ネットワーク及びH.S.RAMと協働
しつつ種々の動作モードで内部的にどのように働くかを
示す幾つかの具体例である。それらの具体例は、優先順
位規定と、ここで採用されているアドレッシング方式
と、トランザクション・アイデンティティとの間の相互
関係が、どのようにして局所的制御と大域的相互通信と
の両方の機能を提供するのかを示すものである。(Specific Example of System Operation) Described below is how the system shown in FIGS. 1, 8, and 13 is internally operated in various operation modes while cooperating with the network and the HSRAM. Here are some specific examples of how it works. These examples illustrate how the inter-relationship between the precedence rules, the addressing scheme employed here, and the transaction identity can explain how both local control and global intercommunication functions. Indicates whether to provide.
プライマリ・データ・メッセージの送受信 ここでは、その他の図に加えて更に第16図についても
説明するが、第16図は、プライマリ・メッセージの最終
的な受入れに関わる諸状態の、簡略化した状態ダイアグ
ラムである。メッセージがバッファ或いはメモリに受信
されても、図示の論理的状態が満たされないうちは、受
入れ(アクセプタンス)が達成されたことにはならな
い。図ではイベント(事象)のシリアルな列として示さ
れているが、本来は複数の判定がパラレルに、即ち同時
に行なわれるようになっており、それは、夫々の条件が
互いに関与しないものであったり、或いは、ある動作段
階へ達するための中間段階の飛越しが、回路によって行
なわれたりするためである。Transmitting and receiving primary data messages. In addition to the other figures, FIG. 16 will be further described. It is. Even if a message is received in a buffer or memory, acceptance is not achieved unless the logical state shown is satisfied. Although shown as a serial sequence of events in the figure, originally, a plurality of determinations are performed in parallel, that is, at the same time. Alternatively, an intermediate stage for reaching a certain operation stage may be performed by a circuit.
第1図のネットワークの上のメッセージは、第13A図
の受信ネットワーク・データ・レジスタ146の中を、EOM
状態が識別されるまでの間通過させられ、その状態が識
別されたときに、メッセージが完了したことが認識され
る。「ロック(LOCK)」状態が存在している場合には、
システムは第8図のH.S.RAM26″の中の応答ディレクト
リを参照して、NAK/LOCK拒絶メッセージを送出する。The message on the network of FIG. 1 is stored in the receive network data register 146 of FIG.
Passed until a condition is identified, at which time the message is known to be complete. If a "LOCK" condition exists,
The system sends a NAK / LOCK reject message by referring to the response directory in the HSRAM 26 "of FIG.
そうでない場合、即ち「ロック」状態が存在していな
い場合には、システムはマップ比較チェックへ移り、こ
のチェックは第13A図に示したインターフェイスの中のD
SW管理セクション190の内部で実行される。「マップ出
力=1」で表わされる、適切な比較結果が存在している
場合には、システムはそのメッセージを受信し続けるこ
とができる。そのような比較結果が存在していない場合
には、そのメッセージは拒絶され、NAPが送出される。Otherwise, i.e., if the "lock" condition does not exist, the system moves to the map comparison check, which checks the D in the interface shown in FIG. 13A.
It is executed inside the SW management section 190. If there is a suitable comparison result, represented by "map output = 1", the system can continue to receive the message. If no such comparison exists, the message is rejected and a NAP is sent.
該当するマップが判定されたならば、それによってシ
ステムはTNステータスを検査する準備が整ったことにな
り、このTNステータスの検査は第8図に示されているTN
のディレクトリを参照することによって行なわれる(こ
こでTNステータスとは厳密には所与のTNに関するプロセ
ッサのステータスのことであり、従ってH.S.RAM内のTN
アドレスに格納されているエントリによって表わされて
いるレディネス状態のことである)。更に詳しく説明す
ると、このTNステータスの検査は、局所的ステータス
(=個々のプロセッサ・モジュールのステータス)が
「受信準備完了」であるか否かを判定するために行なわ
れる。ここでは、先行するあるプライマリ・メッセージ
によってTNの割当てが既になされているものと仮定して
いる。Once the appropriate map has been determined, the system is now ready to check the TN status, which is checked by the TN shown in FIG.
Directory (see TN status is strictly the status of the processor for a given TN, and thus the TN status in HSRAM).
Readiness state represented by the entry stored at the address). More specifically, this check of the TN status is performed to determine whether or not the local status (= the status of the individual processor module) is “ready to receive”. Here, it is assumed that the TN is already assigned by some preceding primary message.
この検査の結果、TNが「実行終了(done)」状態、
「非関与プロセッサ」状態、または「イニシャル」状態
のいずれかのステータスであることが判明した場合に
は、「NAP」拒絶メッセージが送出される(ここでTNと
いっているのは、厳密にはH.S.RAM内のTNアドレスに格
納されているエントリのことであるが、以下、混同のお
それのない限りこのエントリのことも単にTNと称するこ
とにする)。もしこの判明したステータスが、他の規定
外の状態であったならば、送出される拒絶メッセージは
「NAK/TNエラー」であり、以上の2つのタイプの拒絶メ
ッセージもまた、第8図の応答ディレクトリから取り出
される。ステータスが「受信準備完了」であったなら
ば、更にもう1つの別の判定が行なわれることになる。As a result of this check, TN is in the "done" state,
If it is found to be in either a "non-participating processor" state or an "initial" state, then a "NAP" reject message is sent (TN is here strictly speaking HSRAM). It is the entry stored at the TN address in the following, but unless there is a risk of confusion, this entry will also be simply referred to as TN). If the found status is any other out-of-spec condition, the rejection message sent is a "NAK / TN error" and the two types of rejection messages are also the response in FIG. Retrieved from directory. If the status was "ready to receive", yet another determination will be made.
このもう1つの別の判定とは、「入力オーバラン」に
関するものであり、この判定は、既に説明したように、
第13A図の入出力管理バッファ・セクション170の内部に
おいて、GETアドレスとPUTアドレスとを比較することに
よって行なわれる。更にはトランザクション・ナンバ
も、受信メッセージ・カウントの値がゼロでないかどう
かについて検査され、このカウント値がゼロであれば、
それは、同じく入力オーバランを表示しているのであ
る。オーバラン状態が存在している場合には、「NAK/入
力オーバラン」が送出されてそのメッセージは拒絶され
る。The other determination is related to "input overrun", and this determination is as described above.
This is done by comparing the GET address with the PUT address inside the I / O management buffer section 170 of FIG. 13A. Furthermore, the transaction number is also checked for a non-zero received message count value, and if this count value is zero,
It also indicates an input overrun. If an overrun condition exists, a "NAK / input overrun" is sent and the message is rejected.
以上のすべて条件が満足されていたならば、H.S.RAM2
6″内の応答ディレクトリから「ACK」メッセージ(肯定
応答メッセージ)が取り出されてネットワーク上へ送出
され、他のプロセッサ・モジュールとの間で優先権が争
われることになる。それらの他のプロセッサ・モジュー
ルのうちには、同じように受信メッセージに対する肯定
応答を送出したものもあるかもしてない。この時点で、
もしネットワークから受取る共通応答メッセージ(この
「共通」とはマージされたという意味である)が「AC
K」メッセージであって、従って、受信プロセッサ・モ
ジュールとして選択された「全ての」プロセッサ・モジ
ュールが、先に受信したメッセージの受入れが可能であ
ることが明示されている場合には、その受信メッセージ
の受入れがなされる。もしこの応答が「ACK」以外のい
ずれかの形であれば、先の受信メッセージは「全ての」
プロセッサから拒絶される。If all the above conditions are satisfied, HSRAM2
An "ACK" message (acknowledgement message) is extracted from the response directory within 6 "and sent out on the network, and priority is contended with other processor modules. Some of these other processor modules may have also sent acknowledgments to the received message. at this point,
If the common response message received from the network (this "common" means merged) is "AC
K "message, and therefore indicates that" all "processor modules selected as receiving processor modules are capable of accepting a previously received message. Is accepted. If this response is in any form other than "ACK", the previous received message will be "all"
Rejected by processor.
受信並びに応答についてこの具体例においては、プラ
イマリ・メッセージが受信された後には、全てのプロセ
ッサが、ACK応答、NAK応答、及びNAP応答のうちのいず
れか1つを発生することに注目されたい。プロセッサ
は、これらの応答メッセージのうちのいずれか1つを受
取ったならば、その直後にプライマリ・メッセージの伝
送を試みることができる。(プロセッサは、この伝送の
試みを、ネットワークを通り抜けるための合計待ち時間
相当の遅延に等しいかまたはそれより大きい遅延の後に
行なうこともでき、それについては既に「能動ロジック
・ノード」の章で説明したとおりである)。もう1つ注
目して頂きたいことは、もし、幾つかのプロセッサが互
いに「同一の」メッセージを送信したならば、結果的に
それらのメッセージの全てがネットワーク上の競合を勝
ち抜いたことになることも、あり得るということであ
る。その場合には、それらの送信プロセッサの「全て」
がACK応答を受取ることになる。このことは、後出の具
体例で詳細に説明する、ブロードカスト(一斉伝送)及
び大域的セマフォ・モードの動作に関して重要である。Note on Receiving and Responding In this example, note that after the primary message is received, all processors generate any one of ACK, NAK, and NAP responses. As soon as the processor receives any one of these response messages, it can attempt to transmit the primary message. (The processor may also make this transmission attempt after a delay equal to or greater than the delay corresponding to the total latency for traversing the network, which was already discussed in the Active Logic Nodes chapter. As I did). Another thing to note is that if several processors send "identical" messages to each other, then all of those messages have won the race on the network. Is also possible. In that case, "all" of those sending processors
Will receive an ACK response. This is important with respect to broadcast and global semaphore mode operation, which will be described in detail in a later example.
実際に使用されている本発明の実機例は、これまでに
説明したものに加えて更により多くの種類の応答を含む
と共に様々な動作を実行するようになっている。第18図
はそれらの応答と動作とを、LOCK、TNエラー、及びオー
バランの各割込み状態、予め識別されている9つの異な
ったステータス・レベル、それに肯定応答(ACK)及び
非該当プロセッサ応答に対するものとして、縦列に並べ
た各項目で示している。Actual examples of the present invention that are actually used include even more types of responses in addition to those described above, and perform various operations. FIG. 18 shows their responses and actions for LOCK, TN error, and overrun interrupt states, nine different pre-identified status levels, and acknowledgment (ACK) and non-applicable processor responses. , Each item is shown in a column.
あるプロセッサ・モジュールがメッセージの送信準備
を完了したときには、第13図のPTNレジスタ206に格納さ
れているPTN値は使用可能状態となっており、従って必
要とされるのはTNステータスが「送信準備完了」状態に
あることの確認だけである。第12図から分るように、
「送信準備完了」のエントリ(記述項)は、出力メッセ
ージのためのネクスト・メッセージ・ベクタ・アドレス
を含んでいる。アセンブルが完了した出力メッセージは
ネットワーク上へ送出され、そしてもし競合に敗退した
ならば、PTNが途中で変更されない限り、伝送が成功す
るまでこの送出動作が反復され、そして成功したなら応
答を受取ることになる。伝送が成功して肯定応答を受取
ったならば、アドレス・ベクタが変更される。ネクスト
・メッセージ・ベクタが、現在メッセージの中の第2番
目のワード(第21A図)から取り出され、このワードは
送信トランザクション・ベクタ・カウンタ222からラン
ダム・アクセス・メモリ168へ転送される。出力メッセ
ージ・セクションがオーバラン状態になければ、PUTカ
ウンタ175が「1」だけ進められ、このオーバラン状態
は、PUTがGETに等しくなることによって表示される。
尚、送信トランザクション・ベクタ・カウンタ222から
転送されるネクスト・メッセージ・ベクタは、H.S.RAM
の中の現在トランザクション・ナンバ・レジスタ206に
よって指定されているトランザクション・ナンバ・アド
レスへ入力される。もし、この新たなTNが「送信準備完
了」状態のものであれば、この入力されたベクタの値
は、再び、このトランザクション・アイデンティティに
関係している次のメッセージ(ネクスト・メッセージ)
の格納位置を指し示している。H.S.RAMの中に格納され
ている出力メッセージのフォーマットについては、第21
図を参照されたい。When a processor module is ready to send a message, the PTN value stored in the PTN register 206 in FIG. 13 is available, and therefore all that is required is that the TN status be "Ready to send". It just confirms that it is in the "completed" state. As can be seen from FIG. 12,
The entry "entry ready" contains the next message vector address for the output message. The output message that has been assembled is sent out over the network, and if contention is lost, this sending operation is repeated until a successful transmission, unless a PTN is changed, and a response is received if successful. become. If the transmission is successful and an acknowledgment is received, the address vector is changed. The next message vector is retrieved from the second word (FIG. 21A) in the current message, and this word is transferred from the transmit transaction vector counter 222 to the random access memory 168. If the output message section is not in an overrun condition, the PUT counter 175 is advanced by "1", which is indicated by PUT being equal to GET.
The next message vector transferred from the transmission transaction vector counter 222 is HSRAM
Input to the transaction number address currently specified by the transaction number register 206 in. If this new TN is in the "ready to send" state, the value of this input vector is again the next message associated with this transaction identity (next message).
Pointing to the storage location of For the format of the output message stored in HSRAM, see Chapter 21
See figure.
ただし、メッセージを送出する際のメッセージ管理に
は、PTNの内部的な、或いは外部からの変更をはじめと
する、多くの異なった形態の動作を含ませておくことが
できる。エラー状態、オーバラン状態、ないしロック状
態によって、システムがトランザクション・ナンバを
「TN0」にシフトするようにしておくことができ、この
シフトによって、システムはノン・マージ・モードに復
帰し、そして「TN0」におけるステータスの検査を、
「送信準備完了」状態が識別されるか或いは新たなTNの
割当てがなされるまで、続けることになる。かなり複雑
な具体例に採用することのできる状態並びに条件を示し
たものとして、第19図(第19A図)のフローチャートを
参照されたい。However, message management when sending a message can include many different forms of operation, including internal or external changes to the PTN. An error, overrun, or lock condition can cause the system to shift the transaction number to "TN0", which causes the system to return to non-merge mode and "TN0" Inspection of status at
It will continue until the "ready for transmission" state is identified or a new TN is assigned. See the flowchart in FIG. 19 (FIG. 19A) for conditions and conditions that can be employed in fairly complex embodiments.
出力メッセージ完了バッファの例 メッセージの伝送の完了が「ロック(LOCK)」を除い
たその他の任意の応答メッセージによって明示されたな
らば、新たに完了した出力メッセージ・バッファを指し
示すポインタが、H.S.RAMの出力メッセージ完了循環バ
ッファ・セクション(第8図参照)に格納される。この
ポインタは、上記出力メッセージ・バッファのアドレス
を表わす単なる16ビット・ワードである。(出力メッセ
ージ・バッファのフォーマットは第21図に示されてい
る。出力メッセージ・バッファには、ネットワークから
受取った応答メッセージを記録する場所が含まれている
ことに注目されたい)。Output Message Completion Buffer Example If the completion of transmission of a message is indicated by any other response message except "LOCK", a pointer to the newly completed output message buffer is output from the HSRAM. Stored in the message completion circular buffer section (see FIG. 8). This pointer is simply a 16-bit word representing the address of the output message buffer. (The format of the output message buffer is shown in FIG. 21. Note that the output message buffer contains a place to record the response message received from the network.)
出力メッセージ完了循環バッファは、ネットワーク・
インタフェースのハードウェア120と、マイクロプロセ
ッサ105の上に置かれた監視プログラムとの間の、通信
の機能を果たすものである。このマイクロプロセッサの
中に備えられているプログラムは、これから出力される
メッセージをH.S.RAMの中に格納する。これに続く次の
例で詳細に説明するが、複数の出力メッセージを一緒に
鎖状に連結し(チェーンし)、しかもその際、TNがこの
鎖(チェーン)の先頭のポインタとして働くようにする
ことができ、これによって作業の複雑なシーケンスを形
成することができる。その他の特徴としては、ネットワ
ークを複数のTNの間で多重化即ち時分割(マルチプレク
シング)することができるため(これについても後に詳
述する)、ネットワーク内の諸処に存在する様々な事象
に応じた種々の順序でメッセージを出力することができ
る。The output message completion circular buffer is
It is responsible for the communication between the interface hardware 120 and the monitoring program located on the microprocessor 105. The program provided in this microprocessor stores the message to be output in HSRAM. As will be explained in more detail in the following example, multiple output messages are concatenated together (chained), with TN acting as the first pointer in this chain. Which can form complex sequences of operations. Another feature is that the network can be multiplexed or time-divisioned (multiplexed) between multiple TNs, which will also be detailed later, depending on various events existing in various parts of the network. The messages can be output in various orders.
更にまた、伝送に成功したパケットによって占められ
ていたH.S.RAM内の格納空間を迅速に回復し、それによ
ってその格納空間を、これから出力される別の出力パケ
ットのために再使用できるようにすることが重要であ
る。出力メッセージ完了循環バッファが、この機能を果
たしている。Furthermore, the storage space in HSRAM occupied by successfully transmitted packets can be quickly recovered, so that the storage space can be reused for another output packet to be output. is important. An output message completion circular buffer performs this function.
あるデータ・メッセージの送信が成功裏に終了して
「ロック」応答以外の応答を受信したならば、ネットワ
ーク・インターフェイスは、H.S.RAM内の「0510(16進
数)」に格納されているPUTポインタ(第10図参照)を
「1」だけ進め、また、この送信が完了したばかりの出
力メッセージの先頭のワードのアドレスをPUTレジスタ
内のアドレスへ格納する。(PUTポインタの値が「0512
(16進数)」に格納されているTOPポインタの値より大
きくなると、PUTポインタは「0513(16進数)」に格納
されているBOTポインタ(=BOTTOMポインタ)と同じに
なるように最初にリセットされる)。PUTポインタがGET
ポインタ(格納位置「0511(16進数)」)より大きくな
るようならば、循環バッファが、オーバランしているの
であり、そのため「エラー割込み」がマイクロプロセッ
サへ向けて発生される。If the transmission of a data message has been successfully completed and a response other than the "lock" response is received, the network interface determines whether the PUT pointer (0th hex) stored in HSRAM at "0510 (hexadecimal)". 10), and the address of the first word of the output message whose transmission has just been completed is stored in the address in the PUT register. (The value of the PUT pointer is "0512
(Hex), the PUT pointer is reset first so that it becomes the same as the BOT pointer (= BOTTOM pointer) stored in "0513 (hex)". ). PUT pointer is GET
If it becomes larger than the pointer (storage location "0511 (hexadecimal)"), the circular buffer is overrun, and an "error interrupt" is issued to the microprocessor.
マイクロプロセッサの内部で実行されているソフトウ
ェアによって、GETポインタが指示している出力メッセ
ージ・バッファが非同期的に調べられる。プロセッサ
は、実行を要求された何らかの処理を完了したならば、
GETポインタを「1」だけ進める(このGETの値は、TOP
の値より大きくなるとBOTの値にリセットされる)。GET
=PUTとなっている場合には、処理せねばならない出力
メッセージはもはや存在していない。そうでない場合に
は、更に別の出力メッセージが成功裏に送信を完了した
状態にあるので、それらの出力メッセージを処理せねば
ならない。この処理には、H.S.RAMの出力バッファの格
納空間を空きスペースに戻すことが含まれており、従っ
てこのスペースを他のパケットのために再使用すること
ができる。Software running inside the microprocessor asynchronously examines the output message buffer pointed to by the GET pointer. If the processor completes any processing that it is requested to execute,
Advances the GET pointer by “1” (the value of this GET is TOP
Is reset to the value of BOT when it becomes larger than the value of.) GET
If = PUT, there are no more output messages to process. Otherwise, further output messages have been successfully transmitted and must be processed. This process involves returning the storage space of the output buffer of the HSRAM to free space, so that this space can be reused for other packets.
ここで注目しておくべき重要なことは、出力メッセー
ジ完了循環バッファと入力メッセージ循環バッファとは
互いに別個のものであり、そのためこれら2つの循環バ
ッファは、夫々が別々のPUT、GET、TOP、及びBOTの各ポ
インタによって管理されているということである。構成
のしかたによっては、第13図に示されているように、こ
れら両方の循環バッファが、循環バッファ管理ハードウ
ェア170を共用するようにもできるが、そのような構成
が必須なわけではない。It is important to note that the outgoing message completion circular buffer and the incoming message circular buffer are distinct from each other, so that these two circular buffers are each a separate PUT, GET, TOP, and It is managed by each pointer of BOT. Depending on the configuration, as shown in FIG. 13, both circular buffers may share the circular buffer management hardware 170, but such a configuration is not required.
初期設定の手順 各プロセッサ・モジュールは、そのプロセッサ・モジ
ュール自身の高速ランダム・アクセス・メモリ168(第1
3図)の内部のTNをアクセスする機能を備えており、こ
のメモリ168には、潜在的に使用可能な複数のTNの、そ
のディレクトリが含まれている。ただし、割当てられて
いないTNは、そのTNに関連付けられている格納位置に格
納されているトランザクション・ナンバ値によって、割
当てられていない旨が明確に表示されている。従って、
マイクロプロセッサ・システム103は、割当てられてい
ないトランザクション・ナンバを識別し、そしてそれら
のうちの1つを、所与のトランザクション・アイデンテ
ィティに関して他のプロセッサ・モジュールとの間の通
信を開始するのに使用するために選択することができ
る。Initialization Procedure Each processor module has its own high-speed random access memory 168 (first
3), the memory 168 contains a directory of a plurality of potentially available TNs. However, the unassigned TN is clearly indicated as not assigned by the transaction number value stored in the storage location associated with the TN. Therefore,
Microprocessor system 103 identifies unassigned transaction numbers and uses one of them to initiate communication with other processor modules for a given transaction identity. You can choose to
トランザクション・ナンバは、ローカル・マイクロプ
ロセッサ(=プロセッサ・モジュール内のマイクロプロ
セッサ)の制御の下に、局所的に割当てられ且つ更新さ
れるが、ネットワーク内の全域における大域的制御は、
「TN放棄命令」及び「TN割当命令」というプライマリ制
御メッセージを用いて行なわれる。同一のTNを要求する
可能性のある互いに競合する複数のプロセッサ・モジュ
ールの間にデッドロック状態が発生することは決してな
く、そのわけは、ネットワークが、より小さな番号を付
けられているプロセッサの方に優先権を与えるからであ
る。そのTNを得ようとしたプロセッサのうちで優先権を
得られなかった残りのプロセッサは「NAK/TNエラー」応
答を受取ることになり、この応答は、それらのプロセッ
サが別のTNを確保することを試みなければならないとい
うことを表示するものである。従って、それらのトラン
ザクション・アイデンティティの確保並びに照合を、シ
ステムの内部で及び局所的に行なう際の、完全なフレキ
シビリティが得られている。Transaction numbers are assigned and updated locally under the control of the local microprocessor (= microprocessor in the processor module), but global control throughout the network is:
This is performed using the primary control messages "TN abandonment command" and "TN allocation command". There will never be a deadlock between multiple competing processor modules that may require the same TN, because the network may have a lower numbered processor. Is given priority. The remaining processors that tried to get the TN but did not get priority will receive a "NAK / TN error" response, which indicates that they have a different TN. Must be tried. Thus, full flexibility is gained in ensuring and verifying their transaction identities both internally and locally in the system.
更に注目して頂きたいことは、TNの反復使用は、「TN
0」である基本伝送モードと、TNがゼロより大きいマー
ジ・モードとの間の、シフトによって行なれているとい
うことである。従ってこのシステムは、ただ1回のTNの
ブロードカスト式の伝送によって、その動作の焦点だけ
でなくその動作の性質をも変えることができる。It should be noted that repeated use of TN is
It means that the shift is between the basic transmission mode which is 0 "and the merge mode where TN is greater than zero. Therefore, this system can change not only the focus of its operation but also its nature by a single broadcast transmission of the TN.
大域的ステータスの変化を伝達するための更に別の、
そして特に有用な方式は、第4図に関して既に説明した
強制パリティ・エラーの伝播である。この独特の表示方
式は、その他の伝送の間にはさみ込まれて伝送される
と、中止されたシステム資源が調査され、そして適切な
動作が実行されることになる。Yet another to communicate changes in global status,
And a particularly useful scheme is the propagation of forced parity errors already described with respect to FIG. This unique display scheme, when interleaved and transmitted between other transmissions, causes the aborted system resources to be examined and the appropriate action to be taken.
プロセッサ対プロセッサ通信 プロセッサ通信として、2種類の特別の形態のものが
あり、その一方は特定の1つの転送先プロセッサへ向け
て行なわれる通信であり、他方は、1つのクラスに属す
る複数のプロセッサを転送先として行なわれる通信であ
る。これらの両タイプの伝送はいずれもDSWを利用して
おり、また、これらの伝送はいずれも、ノン・マージ・
モードのブロードカストによって実行される。Processor-to-Processor Communication There are two types of special forms of processor communication, one of which is directed to one particular destination processor, and the other of which involves a plurality of processors belonging to a class. This is communication performed as a transfer destination. Both of these types of transmission utilize DSW, and both of these transmissions are non-merged.
Performed by mode broadcasting.
特に1つの発信元プロセッサと1つの転送先プロセッ
サとの間での通信を行なう際には、DSWの中に転送先プ
ロセッサ識別情報(destination processor identifica
tion:DPID)を入れて使用する。第8図を参照しつつ説
明すると、このDPIDの値を用いて各々の受信プロセッサ
・モジュールのH.S.RAM26″の選択マップ部分がアドレ
スされると、転送先として意図された特定のプロセッサ
・モジュールだけが、肯定的な応答を発生してそのメッ
セージを受入れる。肯定応答が送信され、しかもそれが
最終的に成功裏に受信されたならば、両者のプロセッサ
は、要求されている将来の動作のいずれでも実行できる
状態になる。In particular, when performing communication between one source processor and one destination processor, the destination processor identification information (destination processor identifica) is included in the DSW.
tion: DPID). Referring to FIG. 8, when the selection map portion of the HSRAM 26 "of each receiving processor module is addressed using the value of the DPID, only the specific processor module intended as the transfer destination is Generate an affirmative response to accept the message, and if the acknowledgment has been sent and it is finally successfully received, both processors will perform any required future operations. You can do it.
ある1つのメッセージを、ある1つの制御プロセスに
関する、1つのクラスに属する複数のプロセッサが受信
すべき場合には、DSW内のマップ・ニブルとマップ・ア
ドレスとによって、H.S.RAMの選択マップ部分の中の対
応するセクションが指定される。そして、全ての受信プ
ロセッサが夫々に肯定応答を送出し、それらの肯定応答
は、発信元プロセッサ・モジュールへ到達するための競
合を、この通信のための往復送受信が最終的に完了する
まで続けることになる。When a single message for a single control process is to be received by multiple processors belonging to a class, the map nibble and the map address in the DSW are used in the selection map portion of the HSRAM. The corresponding section is specified. All the receiving processors then send out acknowledgments to each other, and the acknowledgments continue to reach the source processor module until the round trip for this communication is finally completed. become.
全域ブロードカスト・モードのプロセッサ通信は、プ
ライマリ・データ・メッセージ、ステータス・メッセー
ジ、制御メッセージ、並びに応答メッセージの、各メッ
セージの通信に用いることができる。優先順位プロトコ
ルと、優先権を付与する機能を備えたネットワークと
の、両者の固有の能力によって、その種のメッセージを
その他の種類のメッセージのシーケンスの中に容易に挿
入できるようになっている。Global broadcast mode processor communication can be used to communicate each message, primary data messages, status messages, control messages, and reply messages. The inherent capabilities of both the priority protocol and the network with the ability to grant priority make it easy to insert such messages into sequences of other types of messages.
ハッシング・モードのプロセッサ選択は、リレーショ
ナル・データベース・システムにおけるデータ処理のタ
スクを実行する際には、他から飛び抜けて多用されてい
るプロセッサ選択方式である。一次的データ(=バック
アップ用ではないメインのデータ)についての互いに素
の(=同一の要素を共有しない)複数のデータ部分集合
と、バックアップ用データについての互いに素の複数の
データ部分集合とが、適当なアルゴリズムに従って、異
った複数の二次記憶装置の中に分配されている。1つの
プロセッサが一次的データの部分集合を分担し別の1つ
のプロセッサがバックアップ用データの部分集合を分担
しているためにそれら2つのプロセッサが同時に応答し
た場合には、一次的データについてのメッセージの方に
優先権が与えられる。この条件が補償されるようにする
ためには、優先順位のより高いコマンド・コード(第12
図参照)を選択するようにすれば良い。データベースの
信頼性及び完全性の維持も、以上の様々なマルチプロセ
ッサ・モードを利用することによって達成され、その場
合、発生した個々の状況に対して最も有利なようにそれ
らのモードが適用される。例を挙げるならば、一次的デ
ータのある部分集合を分担している二次記憶装置が故障
した場合には、特別のプロセッサ対プロセッサ通信を利
用してそれを更新することができる。またエラーの訂正
やデータベースの一部分のロールバックは、これと同様
の方式で、或いはクラス・モードで動作させることによ
って、行なうことができる。Hashing mode processor selection is by far the most widely used processor selection method when performing data processing tasks in relational database systems. Multiple disjoint (= not sharing the same element) data subsets for primary data (= main data not for backup) and disjoint data subsets for backup data Distributed among different secondary storage devices according to a suitable algorithm. A message about the primary data if two processors respond simultaneously because one processor is sharing a subset of the primary data and another is sharing a subset of the backup data. Is given priority. In order for this condition to be compensated, a higher priority command code (12th
(See the figure). Maintaining the reliability and integrity of the database is also achieved by utilizing the various multi-processor modes described above, in which those modes are applied in the most advantageous way for the particular situation encountered. . By way of example, if a secondary storage device that shares some subset of the primary data fails, then special processor-to-processor communication can be used to update it. Error correction and rollback of a part of the database can be performed in the same manner or by operating in the class mode.
トランザクション・ナンバの例 トランザクション・ナンバという概念により、マルチ
プロセッサ・システムの制御のための新規にして強力な
ハードウェア機構が得られている。本システムにおいて
は、トランザクション・ナンバは「大域的セマフォ」を
構成しており、また、ネットワークに対するメッセージ
の送受信と、複数のプロセッサに分配されるある1つの
所与のタスクのレディネス状態の確認との夫々におい
て、重要な役割りを果たしている。Transaction Number Examples The concept of transaction numbers has provided a new and powerful hardware mechanism for controlling multiprocessor systems. In the present system, the transaction number constitutes a "global semaphore", and the transmission / reception of a message to / from the network and the confirmation of the readiness state of a given task distributed to a plurality of processors are performed. Each plays an important role.
トランザクション・ナンバ(TN)は、H.S.RAM26の中
の16ビット・ワードとして物理的に実現されている。こ
のワードは、様々な機能を果たせるように、第12図に示
すようなフォーマットとされている。TNはH.S.RAMに格
納されるため、マイクロプロセッサ105とネットワーク
・インターフェイス120とのいずれからもアクセスする
ことができる。The transaction number (TN) is physically implemented as a 16-bit word in HSRAM 26. This word is formatted as shown in FIG. 12 so as to perform various functions. Since TN is stored in HSRAM, it can be accessed from both the microprocessor 105 and the network interface 120.
大域的セマフォ 「セマフォ」という用語は、コンピュータ科学関係の
文献において、互いに非同期的に実行される複数の処理
の制御に用いられる変数を指し示すための用語として、
一般的に使用されるようになっている。セマフォは、中
断されることのない1回の操作でそれを「テスト・アン
ド・セット」することができるという性質をもってい
る。Global semaphore The term "semaphore" is used in computer science literature to refer to variables used to control multiple processes that are performed asynchronously with respect to each other.
It has become commonly used. A semaphore has the property that it can be "tested and set" in one uninterrupted operation.
一例として、「アンアサインド(UNASSIGNED:割当て
がなされていない状態)」と、「アサインド(ASSIGNE
D:割当てがなされている状態)」との2つの状態を取り
得るセマフォ変数について考察することにする。この場
合には、テスト・アンド・セット動作は次のように定義
される:もしセマフォが「アンアサインド」状態にあっ
たならば、そのセマフォを「アサインド」状態にセット
して成功を表示すること;反応にセマフォが既に「アサ
インド」状態にあったならば、そのセマフォを「アサイ
ンド」状態のままにしておいて「失敗」を表示するこ
と。従って、このセマフォに拠れば、セマフォのテスト
・アンド・セットに成功した処理は自らのタスクを続行
することができ、一方、それに失敗した処理は、そのセ
マフォが「アンアサインド」状態にリセットされるのを
待つか、或いは、等価の別の資源を制御している別のセ
マフォをテスト・アンド・セットすることを試みるか
の、いずれかを余儀なくされる。容易に理解できること
であるが、仮にテスト・アンド・セット動作が中断され
るようなことがあり得るとするならば、2つの処理が同
時に同じ資源にアクセスしてしまう可能性が生じ、それ
によって予測することのできない誤った結果が生じてし
まうおそれがある。As an example, "UNASSIGNED" and "ASSIGNE (unassigned)"
D: a state in which an assignment is made) ". In this case, the test-and-set behavior is defined as follows: If the semaphore was in the "unassigned" state, set the semaphore to the "assigned" state and indicate success; If the semaphore was already in the "assigned" state in response, leave the semaphore in the "assigned" state and display "failure". Thus, according to this semaphore, operations that successfully test and set the semaphore can continue their tasks, while operations that fail will reset the semaphore to an "unassigned" state. Or attempt to test and set another semaphore controlling another equivalent resource. As can be easily understood, if the test and set operation could be interrupted, there is a possibility that the two processes may access the same resource at the same time, thereby preventing the prediction. Erroneous results that cannot be obtained may occur.
いかなるマルチプロセッサ・システムも、システムの
資源へのアクセスを制御するために、セマフォと同一視
することのできる概念を、ハードウェアによって実際に
具体化している。しかしながら、従来のシステムは、1
コピーのセマフォ(=部数が1部のセマフォ、即ち1箇
所だけに設けられるセマフォ)しか維持することができ
ない。そこで、複数コピーのセマフォ(=部数が複数の
セマフォ、即ち複数箇所に設けられるセマフォ)を、各
プロセッサに1コピーづつ設けて維持するようにすれ
ば、単にテストするだけのセマフォのアクセスのために
競合が発生する回数を低減するという目的と、後に説明
するその他の用途に多価のセマフォ変数を利用するとい
う目的との、双方のために望ましい。問題は、セマフォ
の多数のコピーに対し、完全に同期した操作を加えねば
ならないということであり、もしこのことが守られなか
ったならば、それを強化するためにセマフォが設けられ
ているところの、資源へのアクセスの完全性が失われて
しまうことになる。Any multiprocessor system actually embodies in hardware a concept that can be equated with a semaphore to control access to the system's resources. However, conventional systems have
Only the semaphore of the copy (= the semaphore having one copy, that is, the semaphore provided only at one location) can be maintained. Therefore, if semaphores of a plurality of copies (= semaphores having a plurality of copies, that is, semaphores provided at a plurality of locations) are provided and maintained one by one in each processor, the semaphores can be simply accessed for testing. It is desirable both for the purpose of reducing the number of occurrences of contention and for the purpose of utilizing multivalent semaphore variables for other uses described below. The problem is that many copies of the semaphore must be completely synchronized, and if this is not followed, semaphores are provided to enhance it. In this case, the integrity of access to resources is lost.
複数コピーのセマフォ、即ち「大域的」セマフォは、
本システムによって提供される。次に示す表は、大域的
セマフォに関する動作を、単一セマフォ(1コピーのセ
マフォ)と対比したものである。A multi-copy semaphore, or "global" semaphore,
Provided by the system. The following table compares the behavior for global semaphores with single semaphores (one copy semaphore).
本実施例のシステムにおいては、「TN割当(ASSIGN T
N)」コマンドと「TN放棄(RELINQUISH TN)」コマンド
が、大域的セマフォとして利用されているトランザクシ
ョン・ナンバに対するテスト・アンド・セット機能とリ
セット機能とを夫々に担っている。第12図について説明
すると、「NAK/TNエラー」応答が失敗を表示し、一方、
「SACK/アサインド」応答が成功を表示する。 In the system of the present embodiment, “TN assignment (ASSIGN T
The N) command and the RELINQUISH TN command are responsible for the test and set function and the reset function for the transaction number used as a global semaphore. Referring to Figure 12, the "NAK / TN error" response indicates failure, while
A "SACK / Assigned" response indicates success.
複数のノードを同期してクロッキングするために用い
られている同期クロッキング方式や、全てのプロセッサ
へ同時に最優先パケットを伝送するブロードカスト動作
をはじめとする、このネットワークの特質は、大域的セ
マフォという概念を実際に具体化する上での基礎を成す
ものである。この概念が実施されているために、このシ
ステムは所望のシステム資源の複数のコピーの、その割
付け(アロケーション)、割付け解除(デアロケーショ
ン)、並びにアクセスの制御を、単にその資源にTNを付
与することによって行なえるようになっている。ここに
注目すべき重要なことは、分散された資源の制御を、単
一セマフォの場合と略々同程度の小規模なソフトウェア
・オーバヘッドで、実行できるようになっているという
ことである。このことは従来のシステムに対する非常な
進歩であり、なぜならば、従来のシステムは、分散型の
資源を管理できないか、或いは、複雑なソフトウェアに
よるプロトコルが必要とされ且つハードウェア的なネッ
クを生じてしまうかの、いずれかだからである。Global network semaphores, including the synchronous clocking scheme used to clock multiple nodes synchronously, and the broadcast operation of transmitting the highest priority packet to all processors simultaneously. Is the basis for actualizing the concept. Due to the implementation of this concept, the system gives control of its allocation, deallocation and access of multiple copies of the desired system resource, simply granting TN to that resource. This can be done by doing. What is important to note here is that the control of distributed resources can be performed with a small software overhead, which is almost the same as in the case of a single semaphore. This is a significant advance over traditional systems because they cannot manage distributed resources or require complex software protocols and create hardware bottlenecks. Either it will be lost.
レディネス状態 「ビズィ(BUSY)」、「ウェイティング(WAITIN
G)」、「準備完了(READY)」(送信と受信の夫々の準
備完了)、「終了(DONE)」、及び「非関与プロセッサ
(NON−PARTICIPANT)」から成る1組の値(第12図参
照)が、あるTNを付与されたタスクの、そのレディネス
状態を速やかに確認する能力を提供している。このシス
テムでは、以上の各状態の意味するところは、次の表が
示すようになっている。Readyness status "BUSY", "WAITIN
G), “READY” (preparation for transmission and reception respectively), “DONE”, and “NON-PARTICIPANT” (FIG. 12) Provides the ability to quickly check the readiness of a task assigned a TN. In this system, the meaning of each state described above is as shown in the following table.
「TN割当」コマンドを用いて、タスクへのTNの付与が
動的に行なわれるようになっている。成功表示(「TN割
当」メッセージに対する「SACK/アサインド」応答)
は、すべての動作可能なプロセッサが成功裏にTNのタス
クへの割当てを完了したことを示す。第11図に関して注
目すべきことは、「NAK/TNエラー」応答は高い優先順位
(小さな値)をもっているため、いずれかのプロセッサ
のネットワーク・インターフェイス120がTNの使用に関
する衝突を検出したならば、全てのプロセッサが失敗応
答を受取るということである。更に、ネットワーク上を
伝送されるこの失敗応答のOPID(発信元プロセッサID)
フィールドは、衝突のあったプロセッサのうちの第1番
目の(付された番号が最小の)プロセッサを表示するこ
とになる。この事実は、診断ルーチンに利用される。 The assignment of TN to a task is dynamically performed using a "TN assignment" command. Success indication ("SACK / assigned" response to "TN assignment" message)
Indicates that all enabled processors have successfully completed the assignment of the TN to the task. It should be noted with respect to Figure 11 that the "NAK / TN Error" response has a high priority (small value), so if any processor's network interface 120 detects a collision related to TN usage, That is, all processors receive a failure response. In addition, the OPID (originating processor ID) of this failure response transmitted over the network
The field will indicate the first (lowest numbered) processor among the processors that had a collision. This fact is used in the diagnostic routine.
各々のプロセッサは、ソフトウェアの働きにより、タ
スクを処理し、そしてTNを「ビズィ」、「ウェイティン
グ」、「送信準備完了」、「受信準備完了」、「終了」
または「非関与プロセッサ」のうちの該当するものにセ
ットする。最初の「TN割当」を発令したプロセッサを含
めどのプロセッサも、任意の時刻に、「ステータス・リ
クエスト」コマンド或いは「マージ開始」コマンドを発
令することによって、タスク「TN」がどの程度に完了し
ているかという状態を容易に確認することができる。Each processor handles the task by software, and TN is "busy", "waiting", "ready to send", "ready to receive", "end".
Or set to the applicable one of the “non-participating processors”. Any processor, including the first processor that issued the "TN allocation", at any time, by issued a "status request" command or "merge start" command, to complete the extent to which the task "TN" It is possible to easily check the condition of whether or not it is.
「ステータス・リクエスト」は、多価の(=多種の値
を取り得る)大域的セマフォの1回のテストと同じこと
である。第11図から分るように、優先順位が最も高いス
テータス応答(SACK)メッセージがネットワーク上の競
合を勝ち抜き、その結果、最も低いレディネス状態が表
示されることになる。更に、そのOPIDフィールドは、そ
の最低のレディネス状態にあるプロセッサのうちの第1
番目の(付された番号が最小の)プロセッサのアイデン
ティティ(素性)を表示することになる。A "status request" is equivalent to one test of a multivalent (= possible value) global semaphore. As can be seen from FIG. 11, the highest priority status acknowledgment (SACK) message wins over contention on the network, resulting in the lowest readiness state being indicated. Further, the OPID field indicates the first of the processors in the lowest readiness state.
It will indicate the identity (feature) of the second (lowest numbered) processor.
この後者の特性を用いて、複数のプロセッサに分配さ
れたタスクの完了を「待機」するための、「ノン・ビズ
ィ(non−bysy)」の形態が定められている。最初に「T
N割当」を発令したプロセッサは初代の「ウェイト・マ
スタ」であるとされる。このプロセッサは次に、任意の
基準に基づいて、他のいずれかのプロセッサを新たな
「ウェイト・マスタ」に指定する。この新たな「ウェイ
ト・マスタ」は、それ自身が所望のレディネス状態に到
達したならば、「マージ開始」或いは「ステータス・リ
クエスト」のいずれかを発令することによって、全ての
プロセッサに対する問合せを行なう。もし他のプロセッ
サの全てが準備完了状態となっていたならば、SACKがそ
の旨を表示することになる。もし幾つかのプロセッサが
尚、準備完了状態にはなかったならば、SACK応答のOPID
フィールドが、レディネス状態が最低のプロセッサのう
ちの第1番目のものを表示することになる。「ウェイト
・マスタ」はそのプロセッサに対し、新しい「ウェイト
・マスタ」になるように命令する。結局最後には全ての
プロセッサが準備完了状態となるのであるが、それまで
の間、このシステムは、少なくとも一つのプロセッサが
準備完了状態に到達したことを知らされる都度、ステー
タスの問合せを試みるだけである。従ってこのシステム
は、結果を出さずに資源を消費する周期的なステータス
問合せという負担を負わされることがない。更にこの方
式によれば、最後に完了する処理が終了した丁度その時
刻に、全てのプロセッサが仕事を完了したということを
システムが確実に知ることになる。当業者には理解され
るように、本発明の概念の範囲内でその他の多種多様な
「待機」の形態を採用することができる。This latter property is used to define a "non-bysy" form for "waiting" for completion of tasks distributed to multiple processors. First, "T
The processor that issued the "N allocation" is said to be the first "wait master". The processor then designates any other processor as a new "wait master" based on any criteria. When the new "wait master" has reached the desired readiness state, it issues an inquiry to all processors by issuing either a "merge start" or a "status request". If all of the other processors were ready, the SACK would indicate so. If some processors are still not ready, then the OPID in the SACK response
The field will display the first of the processors with the lowest readiness state. The "wait master" instructs the processor to become the new "wait master". Eventually, all processors will be ready, but until then, the system will only attempt to query the status each time at least one processor is notified that it has reached the ready state. It is. Thus, the system is not burdened with periodic status queries that consume resources without producing results. Further, according to this method, the system can surely know that all the processors have completed their work just at the time when the processing to be completed last is completed. As will be appreciated by those skilled in the art, a wide variety of other "standby" configurations can be employed within the scope of the inventive concept.
「マージ開始」コマンドは、1つの特殊な種類のテス
ト・アンド・セット命令である。大域的セマフォのステ
ータスが「送信準備完了」または「受信準備完了」であ
る場合には、現在トランザクション・ナンバ・レジスタ
(PTNR)206(第13図参照)が「マージ開始」メッセー
ジ(第3図参照)内のトランザクション・ナンバの値に
セットされ、これによってPTNRレジスタの設定が行なわ
れる。動作中のプロセッサのいずれかが、より低位のレ
ディネス状態にある場合には、PTNRの値は変更されな
い。The "start merge" command is one special type of test and set instruction. If the status of the global semaphore is “ready to send” or “ready to receive”, the current transaction number register (PTNR) 206 (see FIG. 13) sends a “merge start” message (see FIG. 3). Is set to the value of the transaction number in parentheses, thereby setting the PTNR register. If any of the running processors is in a lower readiness state, the value of PTNR is not changed.
「マージ停止」コマンドは、以上の動作に対応するリ
セット動作であって、すべての動作中のプロセッサのPT
NRを無条件に「TN0」にリセットするものである。The “merge stop” command is a reset operation corresponding to the above operation, and the PT of all active processors is
It unconditionally resets NR to "TN0".
後に説明するように、PTNRによって指定されている現
在大域的タスク(current global task)に関係するメ
ッセージだけが、ネットワーク・インターフェイス120
から出力されるようになっている。従って、「マージ開
始」コマンド及び「マージ停止」コマンドは、複数のタ
スクの間でネットワークを時間多重化、即ち時分割(タ
イム・マルチプレクシング)することのできる能力を提
供しており、従ってそれら複数のタスクは、任意に中
止、及び/または再開することができるようになってい
る。As will be explained later, only messages related to the current global task specified by PTNR will be sent to network interface 120.
It is supposed to be output from. Thus, the "Start Merge" and "Stop Merge" commands provide the ability to time multiplex, or time multiplex, the network between multiple tasks, and thus Can be arbitrarily stopped and / or resumed.
本発明の細部の特徴で重要なものに、ネットワーク・
インターフェイス120が、ネットワークからのコマンド
によるTNのアクセスと、マイクロプロセッサ105によるT
Nのアクセスとが、決して同時に行なわれないようにし
ているということがある。本実施例においては、これ
は、受信状態制御回路260から読出し/書込み状態制御
回路270へ送られている信号によって達成されており、
この信号は、TNを変更する可能性のあるネットワークか
らのコマンドの処理が行なわれているときには必ず「肯
定」状態とされている。この信号が「肯定」状態にある
短い時間の間は、プロセッサは、H.S.RAMへのアクセス
を、制御回路270によって禁止されている。当業者には
理解されるように、本発明の範囲内で、以上の構成の代
りになる多種多様な代替構成を採用することができる。Of particular interest in the details of the invention are the network
The interface 120 allows the TN to be accessed by a command from the network and the T by the microprocessor 105.
There are times when N's access is never done at the same time. In the present embodiment, this is accomplished by a signal being sent from the receive status control circuit 260 to the read / write status control circuit 270,
This signal is in the "positive" state whenever a command from the network that may change the TN is being processed. During a brief period in which this signal is in the "positive" state, the processor has been inhibited from accessing the HSRAM by the control circuit 270. As will be appreciated by those skilled in the art, a wide variety of alternative configurations to the above configurations may be employed within the scope of the present invention.
受信制御 TNの更に別の機能に、入力メッセージの制御がある。
「TN割当」コマンドを用いることによって、所定のタス
クに対して、複数のプロセッサにおける入力メッセージ
・ストリームを関連付けることができる。所与のプロセ
ッサの中の当該タスクに割当てられているTNが「受信準
備完了」にセットされているときには、そのTNは更に、
そのプロセッサが受入れる用意のあるパケットの個数を
表わすカウント値を併せて表示している(第12図)。ネ
ットワーク・インターフェイス120は、個々のパケット
を成功裏に受信するたび毎にこのカウント値をデクリメ
ントし(このデクリメントはTNのワードから算術的に
「1」を減じることによって行なわれる)、このデクリ
メントはこのカウント値がゼロに達するまで続けられ
る。カウント値がゼロに達したときには「NACK/オーバ
ラン」応答が発生され、それによって、パケットを送出
しているプロセッサに対し、このNACK応答を発している
プロセッサがより多くの入力パケットを受入れる用意が
できるまで待機しなければならないことが知らされる。
更に、また、第18図から分るように、このときにはPTNR
の「TN0」へのリセットも併せて行なわれる。Receiving Control Another function of the TN is controlling incoming messages.
By using the "Assign TN" command, it is possible to associate an input message stream in multiple processors for a given task. When the TN assigned to the task in a given processor is set to "ready to receive", the TN is
A count value indicating the number of packets ready to be accepted by the processor is also displayed (FIG. 12). The network interface 120 decrements this count after each successful receipt of an individual packet (this is done by arithmetically subtracting a "1" from the word in TN), and this decrement is It continues until the count value reaches zero. When the count value reaches zero, a "NACK / overrun" response is generated, which makes the processor sending the packet ready to accept more incoming packets for the processor sending the packet. You are informed that you have to wait until.
Furthermore, as can be seen from Fig. 18, at this time, the PTNR
The reset to "TN0" is also performed.
以上の動作メカニズムにより、ネットワークを流通す
るパケットの流れの制御を直截的に行なえるようになっ
ている。またそれによって、1つのプロセッサに未処理
のパケットが多量に詰め込まれることがないように、そ
してそのプロセッサがシステムにとってのネックになっ
てしまうことがないように、保証されている。With the above operation mechanism, it is possible to directly control the flow of packets flowing through the network. It also ensures that one processor is not packed with large amounts of unprocessed packets and that the processor does not become a bottleneck for the system.
送信制御 第21A図について説明すると、同図から分るように、
H.S.RAMに格納されている各メッセージは、新TNベクタ
(=ネクスト・メッセージ・ベクタ)の値を収容するた
めのフィールドを含んでいる。メッセージを送信してそ
れに対する応答を成功裏に受信したならば、この送信し
たばかりのメッセージに含まれていた新TNベクタが、H.
S.RAMの中の現在トランザクション・ナンバを格納する
ためのアドレスへ(PTNRから転送されて)格納される。
従って、TNは個々のメッセージが送出されるたび毎に更
新され、また、メッセージの伝送に成功した際にはTNが
自動的に所望の状態にセットされるようにすることが可
能となっている。Transmission control As shown in FIG. 21A, as shown in FIG.
Each message stored in the HSRAM includes a field for containing a value of a new TN vector (= next message vector). If the message has been sent and the response to it has been successfully received, the new TN vector contained in the message just sent contains the new TN vector.
Stored (transferred from PTNR) to the address in S.RAM to store the current transaction number.
Therefore, the TN is updated each time an individual message is sent, and it is possible to automatically set the TN to a desired state upon successful transmission of the message. .
第12図について説明すると、「送信準備完了」のTNの
フォーマットは、14ビットのH.S.RAM内のアドレスを含
んでおり、このアドレスは、所与のタスク(TN)に関し
て次に出力すべきパケットを指し示すのに用いられてい
る。従って、H.S.RAMの中に格納されているTNは、種々
のタスクに関するメッセージの、先入先出式(FIFO)待
ち行列の、その先頭を指し示すヘッド・ポインタとして
の機能も果たしている。従って、所与の1つのタスク
(TN)に関する限りにおいては、各プロセッサは、新TN
ベクタのチェーンによって定められた順序で、パケット
の送出を試みることになる。Referring to Figure 12, the "ready to send" TN format contains an address in the 14-bit HSRAM that points to the next packet to be output for a given task (TN). It is used to Thus, the TN stored in HSRAM also serves as a head pointer to the head of a first-in, first-out (FIFO) queue of messages for various tasks. Thus, as far as one given task (TN) is concerned, each processor will have a new TN
Attempts will be made to send packets in the order defined by the vector chain.
先に説明した、複数のTN(タスク)の間でネットワー
クを高速で多重化(マルチプレクシング)するための機
構と組合わせることによって、多くのプロセッサの間に
分配された何組もの複雑な組合せのタスクを、極めて小
規模なソフトウェア・オーバヘッドで管理できるように
なることは明らかである。ネットワークと、インターフ
ェイスと、プロセッサとの共同動作によって提供されて
いる構成は、そのコピーを数百個のプロセッサの間に分
配することができ、更には数千個のプロセッサの間にす
ら分配することのできる資源及びタスクに対して、資源
の割付けと割付け解除、タスクの中止と再開、それにそ
の他の制御を行なうための好適な構成である。By combining with the mechanism for multiplexing the network at high speed (multiplexing) between multiple TNs (tasks) described above, it is possible to realize many sets of complicated combinations distributed among many processors. Clearly, tasks will be managed with very small software overhead. The configuration provided by the co-operation of networks, interfaces and processors can distribute its copy among hundreds of processors, and even among thousands of processors. This is a suitable configuration for allocating and deallocating resources, suspending and resuming tasks, and other controls for resources and tasks that can be performed.
DSW(転送先選択ワード)の例 転送先選択ワード(第3図)は、DSWロジック190(第
13図)及びH.S.RAM26(第8図)のSAWセクションと協働
することによって、以下のことを可能とする複数のモー
ドを提供するものである。即ち、それらのモードとは、
各々の受信プロセッサのネットワーク・インターフェイ
ス120が、受信中のメッセージは当該ネットワーク・イ
ンターフェイスに組合わされているマイクロプロセッサ
105によって処理されることを意図したものか否かの判
定を、迅速に下せるようにするための複数のモードであ
る。既に説明したように受信メッセージの中に含まれて
いるDSWは、H.S.RAMのDSWセクションに格納されている
ニブルを選択すると共に、そのニブルと比較される。Example of DSW (Destination Selection Word) The destination selection word (Fig. 3)
In cooperation with the SAW section of Figure 13) and HSRAM 26 (Figure 8), it provides multiple modes that allow: That is, what are those modes?
The network interface 120 of each receiving processor is such that the message being received is associated with that network interface.
There are a plurality of modes that allow the user to quickly determine whether or not the processing is intended to be performed by the processing 105. As described above, the DSW included in the received message selects the nibble stored in the DSW section of HSRAM and is compared with the nibble.
プロセッサ・アドレス 第8図に示されているように、H.S.RAMのDSWセクショ
ンの1つの部分がプロセッサ・アドレス選択ニブルの格
納にあてられている。本システムにおいては、搭載可能
な1024個のプロセッサの各々に対して、H.S.RAMのこの
部分に含まれているビット・アドレスのうちの1つが関
連付けられている。当該プロセッサのID(アイデンティ
ティ)に関連付けられたビット・アドレスのビットは
「1」にセットされており、一方、このセクション内の
その他の全てのビットは「0」にされている。従って各
々のプロセッサは、このセクションの中の1つのビット
だけが「1」にセットされている。Processor Address As shown in FIG. 8, one portion of the DSRAM section of HSRAM is dedicated to storing processor address select nibbles. In the present system, each of the 1024 mountable processors is associated with one of the bit addresses contained in this portion of the HSRAM. The bit of the bit address associated with the processor's ID (identity) is set to "1", while all other bits in this section are set to "0". Thus, each processor has only one bit in this section set to "1".
ハッシュ・マップ H.S.RAMのDSWセクションの別の1つの部分が、ハッシ
ュ・マップ(複数)の格納にあてられている。本システ
ムにおいては、マップ選択ビットのうちの2つのビット
がそれらのハッシュ・マップにあてられており、それに
よって、4096個の可能な値を全て含む完全な集合が2組
得られている。ハッシュト・モード(hashed mode)に
おいては、二次記憶装置に格納されているレコードのた
めのキーが、ハッシング・アルゴリズムに従って設定さ
れ、それによって0から4095までの間の「バケット」の
割当てが行なわれる。所与の「バケット」に収容されて
いるレコードを担当しているプロセッサは、そのアドレ
スが当該バケットのバケット・ナンバに対応しているマ
ッピ・ビットの中に「1」のビットがセットされてい
る。その他のビットは「0」にされている。複数個のマ
ップ・ビットをセットするだけで、所与のプロセッサに
複数のバケットを担当させることができる。Hash Map Another part of the DSW section of HSRAM is dedicated to storing hash maps. In the present system, two of the map selection bits are assigned to their hash maps, resulting in two complete sets containing all 4096 possible values. In hashed mode, the keys for the records stored in secondary storage are set according to a hashing algorithm, thereby assigning a "bucket" between 0 and 4095. . The processor responsible for the record contained in a given "bucket" has the "1" bit set in the mappy bit whose address corresponds to the bucket number of the bucket. . The other bits are set to "0". A given processor can be responsible for multiple buckets simply by setting multiple map bits.
この実施例の構成においては、容易に理解されるよう
に、マップ・ビットのセッティングを以下の方式で行な
えるようになっている。即ち、その方式とは、所与の1
つのマッピ選択ビットについては、各ビット・アドレス
がただ一つのプロセッサにおいてのみ「1」にセットさ
れており、しかも、いかなるビット・アドレスも必ずい
ずれかのプロセッサにおいて「1」にセットされている
という方式である。この方式を採用したことの直接の結
果として、各々のプロセッサ(AMP)が、データベース
のレコードの互いに別個で互いに素の部分集合を分担
し、しかも、システムの全体としては、レコードの全て
を含む完全な集合が存在するようになっている。In the structure of this embodiment, as will be easily understood, the setting of the map bit can be performed by the following method. That is, the method is given 1
Regarding one mappy selection bit, each bit address is set to "1" in only one processor, and any bit address is always set to "1" in any processor. Is. As a direct result of adopting this approach, each processor (AMP) shares a distinct, disjoint subset of the records in the database, and the overall system as a whole contains all of the records. Sets have come to exist.
以上の具体例はリレーショナル・データベースの課題
を例に引いて説明されているが、当業者には容易に理解
されるように、課題の互いに素の部分集合をマルチプロ
セッサ復合体の中の個々のプロセッサに分担させること
ができる課題領域であればどのような課題領域にでも、
これと同じ方式を適用することができる。Although the above examples have been described with reference to the problem of relational databases, as will be readily appreciated by those skilled in the art, disjoint subsets of the problem can be separated into individual Any task area that can be assigned to the processor,
The same scheme can be applied.
更にもう1つ注目に値することは、完全なマップを2
つ備えることによって、以上に説明した方式を、一方の
マップによれば所与のあるプロセッサに割当てられてい
るバケットを、他方のマップにおいてはそれとは異なっ
たプロセッサに割当て得るように、構成することができ
るということである。ここで、一方のマップを「一次
的」なものとし、他方のマップを「バックアップ用」の
ものとすれば、直接の帰結として、所与のあるプロセッ
サ上では一次的なものであるレコードが、別のプロセッ
サ上では確実にバックアップされるようにすることがで
きる。更に、所与の1つのプロセッサをバックアップす
るプロセッサの個数については、いかなる制約もない。One more thing worth noting is that the complete map
Configuring one of the above-described schemes so that a bucket assigned to a given processor in one map can be assigned to a different processor in the other map. It means that you can Here, if one map is "primary" and the other map is "backup", the direct consequence is that the record that is primary on a given processor is: You can ensure that it is backed up on another processor. Further, there is no restriction on the number of processors that back up a given processor.
当業者には理解されるように、本発明の範囲内で実現
できる互いに別個のマップの数は3以上にすることもで
き、また、バケットの数も任意の個数とすることができ
る。As will be appreciated by those skilled in the art, the number of distinct maps that can be implemented within the scope of the present invention can be three or more, and the number of buckets can be any number.
クラス 先に説明したプロセッサ・アドレスとハッシュ・マッ
プのいずれの場合にも、全てのプロセッサについてその
所与の1つのビット・アドレスを調べれば、そのビット
・アドレスが1つのプロセッサにおいてだけ「1」にセ
ットされており、その他の全てのプロセッサ内の対応す
るビット・アドレスは「0」にセットされていることが
分かる。しかしながら、複数のプロセッサ内において対
応するビット・アドレスが「1」にセットされているよ
うな方式も可能であるし、有用でもある。この方式は
「クラス・アドレス」モードといわれる方式である。In each of the processor addresses and hash maps described above, examining the given one bit address for all processors results in the bit address being a "1" in only one processor. It can be seen that the corresponding bit address in all other processors is set to "0". However, a scheme in which the corresponding bit address is set to "1" in a plurality of processors is possible and useful. This method is called a "class address" mode.
クラス・アドレスは、そのコピーが複数のプロセッサ
内に存在する処理手順ないし機能の名称と考えることが
できる。該当する処理手順ないし機能を備えているプロ
セッサは、いずれも対応するビット・アドレスに「1」
ビットがセットされている。The class address can be thought of as the name of a procedure or function whose copy exists in multiple processors. Any processor having the corresponding processing procedure or function has "1" in the corresponding bit address.
Bit is set.
クラス・アドレスへ宛ててメッセージを送出するため
には、DSW(第3図)内の該当するクラス・アドレスが
セットされる。H.S.RAMの中の該当する位置のビットが
「1」にセットされていることによって該当クラスに
「所属」していることが示されている全ての動作可能な
プロセッサは、その送出されたメッセージ・パケットに
対して「ACK」で応答することになる。当該クラスに所
属していないプロセッサはNAPで応答する。To send a message to a class address, the corresponding class address in the DSW (FIG. 3) is set. All operational processors that are shown to "belong" to the class by setting the bit in the corresponding position in HSRAM to "1" will have their message packet sent out. Will be answered with "ACK". Processors that do not belong to the class respond with NAP.
従ってDSWは、マルチプロセッサ・システム内のメッ
セージの流れを制御するのに必要な経路指定計算がハー
ドウェアによって行なわれるようにしている。また、プ
ログラムを、システムの様々な機能がいずれのプロセッ
サの中に備えられているのかという知識とは、無関係な
ものとすることができる。更には、マップはH.S.RAMの
一部であり、従ってマイクロプロセッサ105からアクセ
スできるため、ある機能を1つのプロセッサから別のプ
ロセッサへ動的に再配置することが可能である。Therefore, DSW allows the routing computations necessary to control the flow of messages in a multiprocessor system to be performed by the hardware. Also, the program can be independent of the knowledge of which processor has the various functions of the system. Furthermore, because the map is part of the HSRAM and is thus accessible from the microprocessor 105, it is possible to dynamically relocate certain functions from one processor to another.
マージの例 複雑なマルチプロセッサ・システムにおいては、一連
の相互に関連した複数の動作の実行が、タスクによって
必要とされることがある。これは特に、複雑な問合せを
取扱うリレーショナル・データベース・システムについ
て言えることであり、そのようなデータベース・システ
ムにおいては、データをアセンブルしてファイルを形成
し、しかもアセンブルされた後には特定の方式で複数の
プロセッサへ再分配できるようなファイルを形成するた
めに、複数の二次記憶装置を参照することが必要とされ
ることがある。以下に示す例は、第1、第8、及び13図
のシステムが、TNと、DSWと、それに大域的セマフォと
に対して操作を加えることによって、そのような機能を
いかに容易に実行できるようになっているかを、手短に
説明するものである。Merging Examples In complex multiprocessor systems, tasks may require the execution of a series of interrelated operations. This is especially true for relational database systems that handle complex queries, in which data is assembled into files and then assembled in a particular manner. It may be necessary to refer to multiple secondary storage devices to create a file that can be redistributed to other processors. The following examples show how the systems of FIGS. 1, 8 and 13 can easily perform such functions by manipulating the TN, the DSW, and the global semaphore. This is a brief explanation of whether
まず第1に、マージ・コーディネータ(典型的な例と
してはマージ・コーディネータはIFP14ないし16である
が、必ずしもそれに限られるものではない)が、ある1
つのファイルをマージして形成することになる(即ちデ
ータ・ソースとして機能する)1つのクラスに属する複
数のAMPを、(AMP18〜23の中から)識別する。割当てが
なされていない1つのTNが選択され、そしてデータ・ソ
ース機能を識別するために割当てられる。このファイル
を別の1組のAMP(それらは元のデータ・ソースのプロ
セッサであってもよい)へ分配ないしハッシングするす
るという第2の主要機能に対しては、そのときまで割当
てされていなかった別のTNが割当てられる。First, there is a merge coordinator (typically, the merge coordinators are IFPs 14 through 16, but are not necessarily limited to them).
A plurality of AMPs belonging to one class that will be formed by merging two files (that is, functioning as a data source) are identified (among AMPs 18 to 23). One unassigned TN is selected and assigned to identify the data source function. It was not assigned until then for the second major function of distributing or hashing this file to another set of AMPs (which may be the processor of the original data source). Another TN is assigned.
このマージ機能のためのコーディネータは、第1のTN
に関係するファイルの、マージングの作業を行なうこと
になるクラスに属する複数のプロセッサを、DSWを用い
て識別する。このマージングの作業に関与する関与プロ
セッサは、そのTNのステータスのレベルを上昇させて
「ビズィ」または「ウェイティング」ステータスとし、
その後に、マージ動作の制御が、マージ動作に関与して
いる関与プロセッサのうちの1つへ渡される(即ちコー
ディネータの仕事が委任される)。以上の複数の関与プ
ロセッサ(それら以外の全てのプロセッサ・モジュール
はそのトランザクション・ナンバに関しては非関与プロ
セッサである)の各々は、このように規定されたマージ
のタスクに関するメッセージ・バケットを受信してそれ
に対する肯定応答を送出した後には、そのプロセッサ自
身のサブタスクの実行を、そのステータス・レベルを適
宜更新ししながら進行させて行く。そして、マージ・コ
ーディネータの仕事を委任されているプロセッサがそれ
自身のタスクを終了したならば、そのプロセッサは、そ
の他の全ての関与プロセッサに対して、当該トランザク
ション・ナンバに関するステータスを知らせるよう、ス
テータス・リクエストを送出し、それによって、関与プ
ロセッサのうちでレディネス状態が最低のプロセッサを
表示している応答を受取ることができる。マージ動作の
制御は、このレディネス状態が最低のプロセッサへ渡さ
れ、この後には、このプロセッサが、自身の作業が終了
した際にその他全ての関与プロセッサをポーリングする
ことができるようになる。以上のプロセスは、必要とあ
らば、関与プロセッサの全てが準備完了状態となってい
ることを示す応答が受信されるまで、続けさせることが
できる。そのような応答が受信された時点においてコー
ディネータとして働いていたプロセッサは、続いて、DS
Wを利用して当該クラスに属している関与プロセッサを
識別しつつ、H.S.RAM26へのメッセージの転送を開始
し、このメッセージの転送に伴なって、ステータス・レ
ベルが該当する出力メッセージ・ベクタ情報により「送
信準備完了」へと更新される。これに続いて実行される
ポーリングの結果、全ての関与AMPが送信準備完了状態
にあることが判明したならば、コーディネータは、その
特定のTNについてのマージ開始コマンドを発令する。The coordinator for this merge function is the first TN
Identify, using DSW, a plurality of processors belonging to a class that will perform merging work in files related to. The participating processors involved in this merging work raise the status level of the TN to "Bizy" or "Waiting" status,
Thereafter, control of the merge operation is passed to one of the participating processors involved in the merge operation (ie, the coordinator's work is delegated). Each of these multiple participating processors (all other processor modules are non-participating processors with respect to their transaction numbers) receives and receives message buckets for the tasks of the merge thus defined. After sending an acknowledge to the processor, the execution of the subtasks of the processor itself proceeds while updating the status level accordingly. Then, when the processor delegated the job of the merge coordinator has completed its own task, the processor shall send a status message to all other participating processors to inform them of the status regarding the transaction number. A request may be sent, thereby receiving a response indicating which of the participating processors has the lowest readiness state. Control of the merge operation is passed to the processor with the lowest readiness, after which it can poll all other participating processors when it has completed its work. If desired, the above process can be continued until a response is received indicating that all participating processors are ready. The processor, acting as the coordinator at the time such a response was received, will then
While using W to identify the participating processor that belongs to the class, transfer of the message to HSRAM26 is started. It is updated to "Ready to send". If the polling that is subsequently performed reveals that all participating AMPs are ready for transmission, the coordinator issues a start merge command for that particular TN.
マージ動作が実行されている間に、処理済のデータ・
パケットは、結果をリレーショナル・データベースに従
って二次記憶装置へ分配するための1つのクラスに属す
る複数のプロセッサ・モジュールへ宛てて、転送される
ことになる。それらの複数の受信プロセッサが、このと
き発信元となっている複数のプロセッサと同じものであ
ると否とにかかわらず、この分配に関与するクラスに所
属する関与プロセッサ(即ち上記受信プロセッサ)は、
DSWによって識別され、またそのトランザクションは新
たなTNによって識別される。この新しいトランザクショ
ンに関わる関与プロセッサの全てに対して、この新たな
TNが割当てられることになり、また、それらの関与プロ
セッサは、それらのレディネス状態のレベルを上昇させ
て「受信準備完了」とすることになる。このDSWは、ク
ラス指定ではない、ハッシング選択指定のものとするこ
ともできるが、いずれの場合においても、マージが実行
されている間は、関与プロセッサの全てが、ブロードカ
ストされるメッセージを受信できる状態におかれてい
る。「マージ開始」が発令されたならば、送出動作に関
与すべき送出関与プロセッサの各々から複数のメッセー
ジ・パケットが、しかも夫々のプロセッサから互いに同
時に、ネットワーク上へ送出され、それらのメッセージ
・パケットに対しては動的に(=伝送中に)優先権の判
定が行なわれる。各々の送出関与プロセッサが、それ自
身の1組のメッセージを送信完了したならば、それらの
各々の送出関与プロセッサは、一定の形に定められてい
る「エンド・オブ・ファイル(End of File)」メッセ
ージの送信を試み、この「エンド・オブ・ファイル」メ
ッセージは種々のデータメッセージより優先順位が低
い。関与プロセッサの全てが「エンド・オブ・ファイ
ル」メッセージを送出するようになるまでは、この「エ
ンド・オブ・ファイル」メッセージはデータ・メッセー
ジとの競合に敗退し続け、そして全ての関与プロセッサ
から送出されるようになったならば、ようやく、「エン
ド・オブ・ファイル」メッセージの転送が達成される。
この転送が達成されると、コーディネータは「エンド・
オブ・マージ(End of Merge)」メッセージを送出し、
また、それに続いて「TN放棄」を実行することができ、
この「TN放棄」によってこのトランザクションは終了す
る。オーバラン状態、エラー状態、ないしはロック状態
に対しては、マージ即ち送信を始めからやり直すことに
よって適切に対処することができる。While the merge operation is running, the processed data
The packets will be forwarded to a plurality of processor modules belonging to a class for distributing the results to secondary storage according to a relational database. Regardless of whether the plurality of receiving processors are the same as the plurality of processors that are the senders at this time, the participating processors belonging to the class involved in this distribution (that is, the receiving processors) are:
The transaction is identified by the DSW, and the transaction is identified by the new TN. For all participating processors involved in this new transaction, this new
A TN will be assigned and their participating processors will raise their readiness state level to "ready to receive". This DSW can be hashing-selective rather than class-specific, but in all cases, all participating processors can receive broadcasted messages while the merge is in progress. It is in a state. If a "merge start" is issued, a plurality of message packets from each of the sending participating processors to be involved in the sending operation, and simultaneously from each processor to each other, are sent out onto the network, and the message packets are added to the message packets. On the other hand, the priority is dynamically determined (during transmission). If each sending participating processor completes sending its own set of messages, then each of those sending participating processors has a defined "End of File". Attempting to send a message, this "end of file" message has lower priority than the various data messages. This "end of file" message will continue to lose contention with the data message until all of the participating processors start sending "end of file" messages, and will be sent from all participating processors. Finally, the transfer of an "end of file" message is achieved.
Once this transfer has been completed, the coordinator
"End of Merge" message,
You can also perform a "TN Abandon" following it,
This "TN abandonment" ends the transaction. Overrun, error, or lock conditions can be properly addressed by restarting the merge or transmission.
ある1つのTNに関するマージ動作が終了したならば、
このシステムは、TNのシーケンスの中の、続く次のTNへ
とシフトすることができる。この新たなTNに該当する複
数のメッセージ・パケットの待ち行列を、各々のプロセ
ッサ・モジュールが作り終ったならば、それらのプロセ
ッサ・モジュールは、マージ動作を実行させるためのネ
ットワークに対する働きかけを再び開始することが可能
となる。個別に実行されるプロセッサ内マージ動作に加
え、更に以上のようにネットワーク内マージ動作が効率
的に利用されるために、このシステムは、従来のシステ
ムに対して著しく優れた、極めて大規模なソート/マー
ジ・タスクを実行することができるようになっている。
本発明を採用した場合に、システム内のある1つのファ
イルをソートするために必要な時間は、レコードの個数
をn個、プロセッサの個数をm個とするとき、以下の式
で表わすことができる。When the merge operation for one TN is completed,
The system may shift to the next TN in the sequence of TNs. Once each processor module has created a queue of message packets corresponding to this new TN, the processor modules will again start working on the network to perform the merge operation. It becomes possible. Due to the efficient use of the in-network merge operations, in addition to the individually performed intra-processor merge operations, this system provides a significantly larger sort / Merge tasks can be performed.
When the present invention is adopted, the time required to sort a certain file in the system can be expressed by the following formula, where n is the number of records and m is the number of processors. .
この式において、C2は定数であり、この実施例に関して
は、100バイト・メッセージが用いられている場合には
約10マイクロ秒と見積られ、またC1は、典型的な16ビッ
ト・マイクロプロセッサが使用されている場合に、約1
ミリ秒と見積られる定数である。様々に組み合わせたn
とmとの組合せに対する、概略のソート/マージ時間
が、秒を単位として次の表に示されており、それらの値
は100バイト・レコードが用いられている場合の値であ
る。 In this equation, C 2 is a constant and for this example is estimated to be about 10 microseconds when 100 byte messages are used, and C 1 is a typical 16-bit microprocessor. About 1 if used
It is a constant estimated to be milliseconds. N in various combinations
The approximate sort / merge times for the combinations of and m are shown in the following table in seconds, and their values are those when 100 byte records are used.
以上の表に示されている具体例の数字を従来のシステ
ムと比較して評価するのは容易なことではない。その理
由は、相互に関連を有する2種類のソート処理シーケン
ス(プロセッサによるソートとネットワークによるソー
ト)が関与しているからであり、また、そもそも、かか
る能力を有するシステムが殆んど存在していないからで
ある。更に、本システムではその長さが長大でしかも可
変なメッセージがソート及びマージされるのに対して、
一般的な多くのソート能力は、数バイトないし数ワード
について能力評価がなされている。 It is not easy to evaluate the numbers of the specific examples shown in the above table in comparison with the conventional system. The reason is that two kinds of interrelated sort processing sequences (sort by processor and sort by network) are involved, and in the first place, there are almost no systems having such a capability. Because. In addition, the system sorts and merges long and variable messages, whereas
In general, many sort capabilities are evaluated in terms of bytes or words.
更に別の重要な要因として、本システムはマルチプロ
セッサそのものであって、ソート/マージ処理の専用シ
ステムではないということがある。本システムは、局所
的にも大域的にも、マージ動作とノン・マージ動作との
間を完全なフレキシビリケィをもってシフトすることが
でき、しかもこのシフトを、ソフトウェア的な不利益を
生じることなく、また、システム効率に損失を生じさせ
ることもなく、行なえるようになっている。Yet another important factor is that the system is a multiprocessor itself, not a dedicated system for sort / merge processing. The system is able to shift between merge and non-merge operations locally and globally with complete flexibility, and this shift can be done without any software penalty. , Without any loss of system efficiency.
タスク・リクエスト/タスク応答のサイクルの例 第1図に関し、ネットワーク50に接続されているプロ
セッサ14、16、ないし18〜23はいずれも、他の1個また
は複数個のプロセッサにタスクを実行させるためのタス
ク・リクエストを、メッセージ・パケットの形態の然る
べきフォーマットで形成する機能を有している。リレー
ショナル・データベース・システムにおいては、これら
のタスクの殆んどはホスト・コンピュータ10、12をその
発生源とし、インターフェイス・プロセッサ14、16を介
してシステム内へ入力されるものであるが、ただし、こ
のことは必要条件ではない。然るべきフォーマットで形
成されたこのメッセージ・パケットは、他のプロセッサ
からのパケットとの間で争われるネットワーク上の競合
の中へ投入され、そして、他のタスクの優先順位のレベ
ル並びにこのプロセッサにおける動作状態のレベル次第
で、時には優先権を得ることになる。タスクは、1つの
メッセージ・パケットによってその内容を指定れている
こともあり、また、複数の継続パケットによって指定さ
れていることもあるが、後に続く継続パケットは、デー
タ・メッセージのグループ(第11図参照)の中では比較
的高い優先順位レベルを割当てられ、それによって、後
に続く部分を受信するに際しての遅延ができるだけ短く
なるようにしている。Example Task Request / Task Response Cycle Referring to FIG. 1, any processor 14, 16, or 18-23 connected to network 50 may cause one or more other processors to perform the task. Of the task request is formed in an appropriate format in the form of a message packet. In a relational database system, most of these tasks originate from the host computer 10, 12 and are input into the system via interface processors 14, 16, except that This is not a requirement. This message packet, formed in the proper format, is injected into the contention on the network for contention with packets from other processors, and the priority level of other tasks as well as the state of operation on this processor Depending on your level, you may sometimes get priority. A task may have its contents specified by one message packet, or may be specified by multiple continuation packets, but the continuation packet that follows is a group of data messages (11th (See figure), a relatively high priority level is assigned, so that the delay in receiving the following parts is as short as possible.
メッセージ・パケットには、トランザクション・アイ
デンティティ(=トランザクション識別情報)が、トラ
ンザクション・ナンバの形で含まれている。このトラン
ザクション・ナンバは、処理結果を引き出す上での方式
に関するモードであるノン・マージ・モード即ちディフ
ォルト・モード(「TNO」)と、マージ・モード(「TN
O」以外の全てのTN)とを、選択に応じて区別するとい
う性質を本来的に備えている。更に、メッセージ・パケ
ットにはDSWが含まれている。このDSWは、実質的に、転
送先プロセッサとマルチプロセッサ動作のモードとを指
定するものであり、この指定は、特定のプロセッサの指
定、複数のプロセッサから成るクラスの指定、或いはハ
ッシングの指定によって行なわれ、本実施例において
は、ハッシングは、リレーショナル・データベースの一
部分へのハッシングである。ネットワーク50を介してタ
ーゲット・プロセッサ(指定転送先プロセッサ)へブロ
ードカストされるメッセージ・パケットは、そのプロセ
ッサにおいて局所的に受入れられて(=そのプロセッサ
自身への受入れが適当であるとの判断がそのプロセッサ
自身によってなされて)、そして、受信した旨の認証が
肯定応答(ACK)によって行なわれる。プロセッサ14、1
6及び18〜23の全てが、EOM(エンド・オブ・メッセー
ジ)のあとに続いてネットワーク50へ互いに同時に応答
を送出するが、しかしながら、指定転送先プロセッサか
ら送出されたACKが優先権を獲得し、そして発信元プロ
セッサに受信されることになる。The message packet contains a transaction identity (= transaction identification information) in the form of a transaction number. This transaction number is a non-merge mode, which is the mode related to the method for extracting the processing result, that is, the default mode (“TNO”) and the merge mode (“TN
All TN except "O") is inherently provided with the property of distinguishing according to the selection. Further, the message packet contains the DSW. This DSW essentially specifies the transfer destination processor and the mode of multiprocessor operation. This specification is performed by specifying a specific processor, a class including a plurality of processors, or specifying hashing. In this embodiment, hashing is hashing a part of the relational database. A message packet that is broadcast to the target processor (designated destination processor) via the network 50 is locally accepted by the processor (= the acceptance by the processor itself is appropriate). The authentication is performed by an acknowledgment (ACK). Processor 14, 1
6 and 18 to 23 all send responses simultaneously to the network 50 following the EOM (end of message), however, the ACK sent from the designated destination processor takes priority. , And will be received by the originating processor.
続いて指定転送先プロセッサは、送られてきたメッセ
ージが、局所H.S.RAM(=個々のプロセッサ・モジュー
ルに備えられているH.S.RAM)とインターフェイス120と
(第8図及び第13図)を介して局所マイクロプロセッサ
に転送されるときに、このリクエスト・パケット(=送
られてきたメッセージ)が要求している処理を非同期的
に(=当該プロセッサ・モジュール以外の要素とは同期
せずに)実行する。リレーショナル・データベースに関
するタスクが実行される場合には、DSWは互いに素のデ
ータ部分集合(この部分集合はその部分集合のためのデ
ィスク・ドライブに格納されている)のある部分を指定
するのが通常の例であるが、ただし、時には、格納され
ているデータベースを参照することを必要としないタス
クが実行されることもある。特定の演算やアルゴリズム
を個々のプロセッサによって実行するようにしても良
く、また指定転送先プロセッサとして複数のプロセッサ
が指定された場合には、それらのプロセッサの各々が、
タスク全体の互いに素の部分集合についての仕事を実行
するようにすることができる。可変長のメッセージ・パ
ケットは、リクエスト・メッセージによって、実行すべ
き動作とデータベース・システム内の参照すべきファイ
ルとの指定が行なえるように構成されている。ここで注
意すべきことは、所与の1つのタスクに関するメッセー
ジ・パケットが大量に存在している場合もあるというこ
とであり、その場合には、ネットワークの内部で行なわ
れるソートのための弁別基準となる適当な特徴を付与す
るために、任意採用可能なキー・フィールド(第3図)
が重要になってくるということである。Then, the designated transfer destination processor sends the received message to the local microprocessor through the local HSRAM (= HSRAM provided in each processor module) and the interface 120 (FIGS. 8 and 13). When it is transferred to, the processing requested by this request packet (= message sent) is executed asynchronously (= out of synchronization with elements other than the processor module in question). When a relational database task is performed, the DSW typically specifies a portion of a disjoint data subset (which is stored on the disk drive for that subset). However, at times, a task may be performed that does not require browsing the stored database. A specific operation or algorithm may be executed by each processor, and when a plurality of processors are designated as the designated transfer destination processor, each of those processors
The task may be performed on a disjoint subset of the entire task. The variable-length message packet is configured so that an operation to be performed and a file to be referenced in the database system can be specified by a request message. Note that there may be a large number of message packets for a given task, in which case the discrimination criteria for sorting performed inside the network Key field that can be arbitrarily adopted in order to provide an appropriate characteristic (FIG. 3)
Is becoming important.
応答を行なおうとしている各プロセッサによって発生
されるタスク応答パケットは、マイクロプロセッサか
ら、第1図の制御ロジック28を介して局所H.S.RAM26へ
と転送され、そこでは、タスク応答パケットは第21A図
の送出メッセージ・フォーマットの形で格納される。タ
スク応答が、継続パケットの使用を必要とするものであ
る場合には、そのような継続パケットは先頭パケットの
後に続いて、ただし継続のためのより高い優先順位を与
えられた上で、送出される。システムがマージ・モード
で動作しており、且つ、各々のプロセッサがある1つの
トランザクション・ナンバに関する多数のパケットを発
生している場合には、それらのパケットを先ず局所的に
(=個々のプロセッサの内部において)ソート順でチェ
ーンし、その後に、ネットワーク50上でマージを行なう
ことによって大域的なソート順に並べるようにすること
ができる。The task response packet generated by each processor attempting to respond is forwarded from the microprocessor to the local HSRAM 26 via the control logic 28 of FIG. 1, where the task response packet is shown in FIG. 21A. Stored in outgoing message format. If the task response is one that requires the use of a continuation packet, then such a continuation packet is sent after the first packet, but given a higher priority for continuation. It If the system is operating in merge mode and each processor is generating a large number of packets for one transaction number, those packets are first locally (= individual processor = Chaining (internally) in the sort order, and then merging over the network 50 can be arranged in a global sort order.
タスク結果パケットは、プロセッサ14、16及び18〜23
からネットワーク50へ、同時送出パケット群を成すよう
に送出され、そして1つの最優先メッセージ・パケット
が、所定のネットワーク遅延ののちに、全てのプロセッ
サへブロードカストにより送り返される。それらのタス
ク結果パケットの転送は、そのタスクの性質に応じて、
最初にリクエスト・メッセージを発信した発信元プロセ
ッサをその転送先として行なわれることもあり、また、
1個ないし複数個の他のプロセッサを転送先として行な
われることもあり、更には、既に説明した複数のマルチ
プロセッサ・モードのうちのいずれのモードで転送を行
なうこともできる。リレーショナル・データベース・シ
ステムにおいて最も一般的に行なわれる事例は、ハッシ
ングを利用して転送先の選択を行ないつつ、マージと再
分配とを同時に実行するというものである。従ってその
ことからも理解されるように、「タスク・リクエスト/
タスク応答」のサイクルの中では、各々のプロセッサ
が、発信元プロセッサとしても、コーディネータ・プロ
セッサとしても、また、応答側プロセッサとしても動作
することができ、更には、それらの3つの全てとして動
作することもできるようになっている。多くの「タスク
・リクエスト/タスク応答」サイクルが関与してくるた
め、プロセッサ14、16及び18〜23、並びにネットワーク
50は、それらのタスクの間で多重化(マルチプレクシン
グ)されるが、ただしこの多重化は、時間を基準にする
と共に更に優先順位をも基準にして行なわれる。The task result packet consists of processors 14, 16 and 18-23.
To the network 50 to form a group of simulcast packets, and one top priority message packet is broadcast back to all processors after a predetermined network delay. The transfer of those task result packets depends on the nature of the task.
In some cases, the source processor that originally issued the request message is used as the transfer destination.
The transfer may be performed with one or a plurality of other processors as the transfer destinations. Further, the transfer may be performed in any of the plurality of multiprocessor modes described above. The most common case in a relational database system is to perform merging and redistribution at the same time while selecting a destination using hashing. Therefore, as can be understood from that, "task request /
Within the "task response" cycle, each processor can operate as the originating processor, as the coordinator processor, and as the responding processor, and even as all three. You can also do it. Due to the involvement of many "task request / task response" cycles, processors 14, 16 and 18-23, and the network
50 are multiplexed between those tasks, provided that the multiplexing is based on time and also on a priority basis.
複雑な問合せの例 リレーショナル・データベース・システムにおいて
は、ホスト・コンピュータ10、12を利用して、また更
に、タプル(tuples)と一次的データ及びバックアップ
用データの互いに素のデータ部分集合とを規定するアル
ゴリズムに従ってリレーショナル・データベースを複数
のディスク・ドライブ38〜43の間に分配するようにした
分配法を利用して、複雑な問合せがホスト・コンピュー
タ10または12から、IFP14または16を介してシステムへ
入力される。この入力された問合せのメッセージ・パケ
ットは、先ず最初にIFP14または16によって詳細に解析
され、この解析は、ホスト・コンピュータからのメッセ
ージを、AMP18〜23に対してタスクの実行を要求するた
めの複数のタスク・リクエストへと変換するために行な
われるものである。IFP14ないし16は、その動作を開始
するに際して、1個ないし複数個の特定のAMPから情報
を引き出すためのリクエスト・パケットを送出し、それ
によって、ホスト・コンピュータからのメッセージの詳
細な解析に必要なシステム内データを得ることが必要な
場合もある。ホスト・コンピュータからのリクエストの
処理に必要なデータを得たならば、IFP14ないし16は、A
MP18〜23との間で何回かの「タスク・リクエスト/タス
ク応答」サイクルを実行することができ、また、データ
を実際に処理して、ホスト・コンピュータからのリクエ
ストを満足させることができる。以上の処理シーケンス
においては、上に挙げたタスク・リクエストとタスク応
答とから成るサイクルが用いられ、また、そのサイクル
は任意の長さに亙って継続することができる。続いて、
IFP14ないし16は、IFPインターフェイスを介してホスト
・コンピュータと通信する。ホスト・コンピュータへの
この応答は、単に、ホスト・コンピュータ10または12が
次の複雑な問合せを発生するために必要とするデータを
提供するためのものであることもある。Example of a Complex Query In a relational database system, host computers 10, 12 are used and further define tuples and disjoint data subsets of primary and backup data. Complex queries are input to the system from the host computer 10 or 12 via the IFP 14 or 16 using a distribution method that distributes the relational database among the multiple disk drives 38-43 according to an algorithm. Is done. The input query message packet is first analyzed in detail by the IFP 14 or 16, which analyzes messages from the host computer to request the AMPs 18-23 to perform tasks. This is performed to convert the request into a task request. Upon starting its operation, the IFPs 14 to 16 send out a request packet for extracting information from one or more specific AMPs, which is necessary for detailed analysis of the message from the host computer. It may be necessary to obtain in-system data. Once you have the data needed to process the request from the host computer, IFPs 14-16
Several "task request / task response" cycles can be performed with the MPs 18-23 and the data can be actually processed to satisfy the request from the host computer. In the above-described processing sequence, the cycle including the task request and the task response described above is used, and the cycle can be continued for an arbitrary length. continue,
IFPs 14 through 16 communicate with a host computer via an IFP interface. This response to the host computer may simply be to provide the data that the host computer 10 or 12 needs to generate the next complex query.
(独立型マルチプロセッサシステム) 第1図に関連して先に説明した本発明に係るシステム
の基本的実施例は、ホスト・コンピュータ並びに現在使
用されているホスト・コンピュータ用のソフトウェア・
パッケージと組み合わせて使用することのできる、後置
プロセッサ(バックエンド・プロセッサ)の例を示すも
のである。しかしながら、既に言及したように、本発明
は広範な種々の処理用途において、また特に、大容量の
中央処理能力を必要とすることなく処理タスクを容易に
細分及び分配できるような種類の処理用途において、格
別の利点を有するものである。第20図は、本発明に係る
独立型(スタンド・アローン型)マルチプロセッサ・シ
ステムの簡単な構成の一実施例を図示している。第20図
において、複数のプロセッサ300はいずれもインターフ
ェイス302を介して能動ロジック・ネットワーク304へ接
続されており、このネットワークは既に説明したものと
同様のネットワークである。データの完全性を強化する
ために、冗長性を有する能動ロジック・ネットワーク30
4を採用するようにしても良い。この実施例において
も、プロセッサ300には16ビット・マイクロプロセッサ
・チップを使用することができ、また、充分な容量のメ
インRAMメモリを組込むことができるようになってい
る。この図には9つのプロセッサ300のみが示されてお
り、また、それらのプロセッサの各々には異なった種類
の周辺機器が接続されているが、これは、このシステム
の多用途性を示すためである。実際には、このシステム
は更に多くのプロセッサをネットワークに備えることに
よりはるかに効率的になるのであるが、しかしながら、
比較的少数のプロセッサしか備えていない場合であって
も、システムの信頼性とデータの完全性と関して格別の
利点から得られるものである。(Stand-Alone Multiprocessor System) The basic embodiment of the system according to the invention described above in connection with FIG. 1 comprises a host computer as well as software for the host computer currently in use.
9 illustrates an example of a post-processor (back-end processor) that can be used in combination with a package. However, as already mentioned, the present invention can be used in a wide variety of processing applications, and especially in those types of processing applications in which processing tasks can be easily subdivided and distributed without the need for large amounts of central processing power. , With particular advantages. FIG. 20 shows an embodiment of a simple configuration of a stand-alone (stand-alone) multiprocessor system according to the present invention. In FIG. 20, a plurality of processors 300 are all connected via an interface 302 to an active logic network 304, which is a network similar to that already described. Active logic network 30 with redundancy to enhance data integrity
4 may be adopted. Also in this embodiment, a 16-bit microprocessor chip can be used for the processor 300, and a main RAM memory having a sufficient capacity can be incorporated. Only nine processors 300 are shown in this figure, and each of those processors has a different type of peripheral connected to it to illustrate the versatility of the system. is there. In practice, this system is much more efficient by having more processors in the network, however,
Even with a relatively small number of processors, there are particular advantages in terms of system reliability and data integrity.
この実施例においては、複数のプロセッサ300を不便
のない充分な距離をとって互いから物理的に離隔させる
ことができ、それは、データ転送速度が先の実施例につ
いて述べた速度である場合にノード間の最大間隔が28フ
ィート(5.5m)にもなるため、大規模なアレイを成す複
数のプロセッサを、建物の1つのフロア、ないしは隣接
する幾つかのフロアの上に、むやみに込み合うことのな
いように設置して、利用することができるからである。In this embodiment, the plurality of processors 300 can be physically separated from each other by a sufficient distance without inconvenience, assuming that the data transfer rate is the same as that described for the previous embodiment. The maximum spacing between them can be as much as 28 feet (5.5 meters), so multiple processors in a large array do not unnecessarily jam on one floor or several adjacent floors of a building It can be installed and used in such a way.
独立型システムでは、先に説明した後置プロセッサの
実施例の場合と比較して、周辺機器コントローラ並びに
周辺機器それ自体に、はるかに多くの種類のものが用い
られる。ここでは便宜的に、個々の入出力デバイスは、
夫々が別個のプロセッサに接続されているものとする。
例えば、キーボード312とディスプレイ314とを備えた入
出力端末装置310は、端末コントローラ320を介して、同
端末装置310のためのプロセッサ300に接続されている。
ただし、比較的動作速度が遅い端末装置の場合には、か
なりの規模の端末装置ネットワークを1個の16ビット・
プロセッサで制御することも不可能ではない。この図示
の入出力端末装置は、手動操作キーボード等の手動操作
入力処理装置がどのようにしてシステムに接続されるの
かについての一例を示しているにすぎない。プロセッサ
300の処理能力を利用してこの端末装置310をワードプロ
セッサとして構成することもでき、そしてこのワードプ
ロセッサが、ネットワーク304を介してデータベースや
他のワードプロセッサ、或いは種々の出力装置と通信で
きるようにすることもできる。例えばリジッド・ディス
ク・ドライブ322等の大容量二次記憶装置を、ディスク
コントローラ324を介して、その記憶装置のためのプロ
セッサに接続することができる。また、容易に理解され
るように、大規模システムには、より多数のディスク・
ドライブを用いたり、或いは異なった形態の大容量記憶
装置を用いるようにすれば良い。プリンタ326並びにプ
ロッタ330等の出力装置は、夫々、プリンタ・コントロ
ーラ328とプロッタ・コントローラ332とを介して、それ
らの出力装置のためのプロセッサ300にインターフェイ
スしている。不図示の他のシステムとの間の対話は通信
コントローラ338を介して、そして通信システム336を経
由して行なわれ、通信システム336としては例えば、テ
レタイプ・ネットワーク(TTY)や、更に大規模なネッ
トワークのうちの1つ(例えばエサーネット(Etherne
t))等が用いられる。プロセッサ300のうちの幾つか
が、周辺装置を接続することなく単にネットワーク304
に接続されることもある(不図示)。In a stand-alone system, much more types are used for the peripheral controller as well as for the peripheral itself, as compared to the post-processor embodiment described above. Here, for convenience, the individual input / output devices are:
It is assumed that each is connected to a separate processor.
For example, an input / output terminal device 310 having a keyboard 312 and a display 314 is connected via a terminal controller 320 to a processor 300 for the terminal device 310.
However, in the case of a terminal device having a relatively low operating speed, a terminal device network of a considerable scale is connected to one 16-bit network.
It is not impossible to control with a processor. The illustrated input / output terminal device is merely an example of how a manual operation input processing device such as a manual operation keyboard is connected to the system. Processor
Utilizing the processing power of 300, the terminal device 310 can be configured as a word processor, and the word processor can communicate with a database or another word processor or various output devices via the network 304. it can. For example, a high-capacity secondary storage device such as a rigid disk drive 322 can be connected via a disk controller 324 to a processor for the storage device. Also, as will be readily appreciated, larger systems require more disks / disks.
A drive or a different type of mass storage device may be used. Output devices such as printer 326 and plotter 330 interface to a processor 300 for those output devices via a printer controller 328 and a plotter controller 332, respectively. Interactions with other systems not shown occur via the communication controller 338 and via the communication system 336, which may be, for example, a teletype network (TTY) or a larger system. One of the networks (eg Etherne
t)) etc. are used. Some of the processors 300 are simply connected to the network 304 without connecting peripheral devices.
(Not shown).
双方向のデータ転送が行なわれる可能性があるのは、
テープ・ドライブ(テープ駆動機構)340及びテープ・
ドライブ・コントローラ342が用いられている場合、そ
れに、コントローラ346が接続されたフロッピ・ディス
ク・ドライブ344が用いられている場合等である。一般
にテープ・ドライブは、オン・ライン接続して使用する
際の大きな記憶容量を提供するばかりでなく、ディスク
・ドライブのバックアップにも利用可能である。このバ
ックアップの目的には、密閉式リジッド・ディスク装置
に、ある時点までに格納されたデータを保存するために
テープが用いられる。このようなバックアップ動作は、
通常、低負荷の時間帯(例えば夜間または週末等)に行
なわれるため、ネットワーク304を用いて長い「ストリ
ーミング」転送を行なうことができる。更には、システ
ムの初期設定の際のプログラムの入力のためには、フロ
ッピ・ディスク・ドライブ344が使用されることがある
ため、ネットワークの使用時間のうちの幾分かをこの
「ストリーミング」のモードにあてて、かなりの量のデ
ータを転送することもできる。光学文字読取器350は、
更に別の入力データのソースとして機能するものであ
り、その入力データは、そのコントローラ352を介して
システムへ入力される。尚、単に「他の装置354」とだ
け記されている周辺装置は、コントローラ356を介して
システムに接続することによって、必要に応じたその他
の機能を発揮するようにすることができるものである。Two-way data transfer can occur
Tape drive (tape drive mechanism) 340 and tape
For example, when the drive controller 342 is used, and when the floppy disk drive 344 to which the controller 346 is connected is used. In general, tape drives not only provide a large storage capacity when used in an online connection, but can also be used for backup of disk drives. For the purpose of this backup, tapes are used to store data stored up to a certain point in a sealed rigid disk drive. Such backup operation is
Network 304 can be used to perform long "streaming" transfers, since it typically occurs during light load times (eg, nights or weekends). In addition, the floppy disk drive 344 may be used to enter programs during system initialization, so some of the network time will be spent in this "streaming" mode. Can transfer a significant amount of data. The optical character reader 350
It serves as a source of further input data, which is input to the system via its controller 352. A peripheral device simply described as "other device 354" can be connected to the system via the controller 356 so as to perform other functions as needed. .
別々のプロセッサ・モジュールから夫々のメッセージ
・パケットを互いに同時に送出し、そしてそれらのメッ
セージ・パケットに対して優先権の判定を行なって、1
つの、或いは共通の最優先メッセージ・パケットが所定
の一定の時間内に全てのプロセッサ・モジュールへ同時
にブロードカストされるようにするという方式を使用し
ているため、オン・ライン状態にある個々のプロセッサ
のいずれもが、このシステム内の他のプロセッサ・モジ
ュールに等しくアクセスできるようになっている。優先
順位を付与されたトランザクション・ナンバ並びにレデ
ィネス状態表示と、メッセージ内に含まれた転送先選択
エントリとを利用しているこの大域的セマフォ・システ
ムによって、どのプロセッサもコントローラとして働く
ことが可能となっているため、このシステムは、階層的
な方式でも、また非階層的な方式でも動作可能となって
いる。本システムが、ソフトウェアの精査や変更を必要
とすることなく拡張或いは縮小することができるという
ことも、非常に重要である。Send respective message packets from different processor modules at the same time to each other and make a priority decision on those message packets to
An individual processor that is on-line because it uses a scheme that allows one or a common top priority message packet to be simultaneously broadcast to all processor modules within a certain fixed time. Are equally accessible to other processor modules in the system. This global semaphore system, utilizing a prioritized transaction number and readiness status indication, and a destination selection entry included in the message, allows any processor to act as a controller. Therefore, this system can operate in a hierarchical system or a non-hierarchical system. It is also very important that the system can be scaled up or down without requiring software review and modification.
既に説明したメッセージ長さよりかなり長いが、なお
比較的長さの限られているメッセージに対するアクセス
が必要な場合であっても、そのようなアクセスを実行す
ることができる。例を挙げれば、複雑なコンピュータ・
グラフィクス装置(不図示)に関して、精巧な2次元図
形及び3次図形を作成するために、膨大なデータベース
の特定の部分にだけアクセスすることが必要とされる場
合がある。また、ワード・プロセッサ・システムに関し
て、オペレータ(操作者)の操作速度が遅いために、デ
ータベースのうちから、一度に僅かなデータのシーケン
スのみが必要とされる場合もある。これらの状況、並び
にそれに類似した状況においては、本システムの、可変
長のメッセージを取扱うことのできる能力、並びに継続
メッセージに優先権を付与することのできる能力が有益
なものとなる。処理能力を集中させることを必要とする
状況や、甚だしく長いメッセージの転送を必要とする状
況は、このシステムの使用に限界を与えるが、それ以外
の状況においては、本システムは非常に有利に機能す
る。種々の異なったデータ形式の操作とそれに伴なうの
ソート機能ないしマージ機能に関わる動的な状況は、い
ずれも本発明が有利に機能する状況に該当する。複雑な
データを収集し、照合し、そして解析することを含む経
営意志決定はその種の状況の一例であり、また、定期刊
行物のための、映像入力や図形入力の作成及び編集も、
その一例である。Even if access is required to a message that is much longer than the message length already described, but is still of relatively limited length, such access can be performed. For example, a complex computer
With respect to graphics devices (not shown), it may be necessary to access only certain parts of a vast database to create sophisticated two-dimensional and tertiary graphics. Also, for word processing systems, only a small sequence of data at a time may be required from the database due to the slow operation speed of the operator. In these situations, and similar situations, the system's ability to handle variable length messages, as well as the ability to prioritize continued messages, would be beneficial. Circumstances that require centralized processing or transfer of extremely long messages limit the use of this system, but in other situations the system can perform very well. I do. The dynamic situations involving the manipulation of various different data formats and the attendant sorting or merging functions all correspond to situations in which the present invention can be used to advantage. Business decision making, including collecting, collating, and analyzing complex data is one example of such a situation, and the creation and editing of video and graphical inputs for periodicals is also an issue.
This is one example.
(結論) 当業者には明らかなように、第1図のシステムは、ソ
フトウェアを変更することを必要とせずにそこに含まれ
るプロセッサの個数を任意の個数に(ただしデータ転送
容量によって決定される実際上の限界の個数までに)拡
張することが可能である。更にこれも明らかなことであ
るが、同図のシステムは、夫々の処理装置のステータス
の確認、タクス並びにプロセッサの優先順位の設定、そ
れにプロセッサの処理能力の効率的な利用の確保のため
の、管理及びオーバーヘットのソフトウェアの必要量を
大幅に減少させている。Conclusion As will be apparent to those skilled in the art, the system of FIG. 1 allows the number of processors contained therein to be any number (but determined by the data transfer capacity) without the need to modify the software. It can be extended (to the practical limit). It is also evident that the system shown in the figure is used for checking the status of each processing unit, setting tasks and priorities of processors, and ensuring efficient use of the processing power of the processors. It significantly reduces the need for management and overhead software.
明白な利益が得られるのは、データベース・システム
や、その他の、データベース・システムと同様に1つの
タスクの全体を、互いに独立して処理することのできる
複数のサブタスクへ細分することが適当なシステム等の
場合である。例えばリレーショナル・データベースに関
して言えば、二次記憶装置の容量が格段に増大した場合
にも、更なるデータベースを一次的データとバックアッ
プ・データとからなるデータ構造の中に適切に統合する
だけで良いのである。換言すれば、ネットワークを限り
なく拡張することが可能であり、それが可能であるの
は、標準化された交点装置即ちノードを2進数的に発展
して行く接続方式で連結しているために、それらの個々
のノードにおいて実行される機能が拡張によって変化す
ることがないからである。更には、ノードの動作につい
ての設定処理シーケンスや外部制御も不要である。従っ
て本発明に係るシステムが、第1図に示されているよう
に、1台ないし複数台のホスト・コンピュータのバック
エンド・プロセッサとして機能するように接続されてい
る場合には、システムのユーザはオペレーティング・シ
ステムのソフトウェアも、応用ソフトウェアも変更する
ことなしに、データベースを任意に拡張(或いは縮小)
することができる。ホスト・プロセッサ・システム(=
ホスト・コンピュータ)の側から見れば、このバックエ
ンド・プロセッサはその構成の如何にかかわらず「透明
な」ものとなっており、なぜならばその構成が変化して
もこのバックエンド・プロセッサとホスト・プロセッサ
・システムとの間の対話の態様には変化は生じないから
である。このバックエンド・プロセッサに別のホスト・
プロセッサ・システムの仕事をさせるように切り換える
ためには、単にIFPがその新たなホスト・プロセッサ・
システムのチャネルないしバスとの間で適切に会話する
ようにするだけで良い。The obvious benefit comes from database systems and other systems where it is appropriate to subdivide an entire task, like a database system, into subtasks that can be processed independently of each other. And so on. For example, in relation to a relational database, if the capacity of the secondary storage device is significantly increased, it is only necessary to appropriately integrate a further database into a data structure composed of primary data and backup data. is there. In other words, the network can be extended indefinitely, which is possible because the standardized intersection devices or nodes are connected in a binary-evolving connection scheme, This is because the functions executed in those individual nodes are not changed by the extension. Furthermore, a setting processing sequence and an external control for the operation of the node are not required. Thus, when the system according to the present invention is connected to function as a back-end processor for one or more host computers, as shown in FIG. Optionally expand (or shrink) the database without changing the operating system software or application software
can do. Host processor system (=
From the host computer's point of view, this backend processor is "transparent" regardless of its configuration, because the backend processor and host This is because there is no change in the manner of interaction with the processor system. This backend processor has another host
To switch to do the work of the processor system, IFP simply requires that the new host processor
All you need to do is properly communicate with the system's channel or bus.
ある実機の具体例におけるネットワークの構成に拠れ
ば、ネットワーク内のメッセージ転送に甚だしい遅延を
生じることなく、またプロセッサ間の競合に起因する不
適当な程の遅延も生じることなしに、1つのアレイに10
24個までのマイクロプロセッサを包含して使用すること
ができるようになっている。本明細書で説明した実施例
を、1024個を超えるプロセッサを含むように拡張するに
はどのようにすれば良いかは、当業者には明白であろ
う。1つのシステムに1024個のプロセッサを用いる場
合、実機の具体例では能動ノード間の最大ライン長さは
28フィートになることが分っており、このライン長さで
あればアレイを構成する上で問題が生じることはない。
ネットワークに起因する遅延時間は、いかなるメッセー
ジについても一定の時間2τNであり、ここでτはバイ
ト・クロックの間隔、Nは階層構造の中の階層の数であ
る。明らかに、階層を更に1つ増すことによってプロセ
ッサの個数を倍にしても、遅延時間は僅かに増加するに
過ぎない。データ・メッセージであれば略々必然的に長
いメッセージとなるため(約200バイト程度の長さとな
る)、また、競合するメッセージの全てについての優先
権の判定が、データをネットワークに沿って転送してい
る間に行なわれるため、このネットワークは従来のシス
テムと比較して、はるかに高い利用効率でデータ・メッ
セージの転送を行なえるものとなっている。According to the configuration of the network in an embodiment of a real machine, a single array can be used without causing a significant delay in message transfer in the network and without an unreasonable delay due to contention between processors. Ten
Up to 24 microprocessors can be included and used. It will be apparent to those skilled in the art how to extend the embodiments described herein to include more than 1024 processors. When 1024 processors are used in one system, the maximum line length between active nodes is
It has been found to be 28 feet, and this line length does not pose a problem in constructing the array.
The delay time due to the network is a fixed time 2τN for any message, where τ is the interval between byte clocks and N is the number of layers in the hierarchy. Obviously, doubling the number of processors by adding one more layer will only increase latency slightly. Since a data message is essentially a long message (about 200 bytes long), the priority judgment for all competing messages transfers the data along the network. Because of this, the network is able to transfer data messages much more efficiently than conventional systems.
本システムの重要な経済上の特徴並びに動作上の特徴
のなかには、標準化された能動ロジック回路がソフトウ
ェアの替わりに、そして更にはネットワーク・システム
におけるファームウェアの替わりにも用いられていると
いう事実によって得られている特徴がある。即ちこの事
実によって、近代的なLSI並びにVLSIの技術を利用して
プロセッサのコストと周辺装置のコストとを含めた全体
のコストに対して相対的に低コストで、信頼性の高い回
路を組込むことができるようになっているのである。Among the important economic and operational features of the system are the fact that standardized active logic circuits are used in place of software and even firmware in network systems. There are features. That is, due to this fact, it is possible to incorporate a highly reliable circuit at a relatively low cost with respect to the total cost including the cost of the processor and the cost of the peripheral device by using the technology of modern LSI and VLSI. It is possible to do.
ソフトウェアに時間と経費とを費やさねばならないの
は、データベース管理等の問題領域のタスクに関係する
ような、重要な部分についてだけに限定されている。例
を挙げれば、本システムの構成に拠れば、データベース
の完全性を維持するために必要な諸機能の全てを、メッ
セージ・パケットの構成並びにネットワークの構成に基
づく範囲内で実行し得るようになっている。ポーリン
グ、ステータスの変更、並びにデータの復旧等の機能は
システムの内部において実行される。The time and expense spent on software is limited to only those important parts, such as those involved in task-related tasks such as database management. For example, the configuration of the system allows all of the functions required to maintain the integrity of the database to be performed within a range based on the configuration of the message packets and the configuration of the network. ing. Functions such as polling, status change, and data recovery are performed inside the system.
更に別の重要な考慮すべき点として、本発明のネット
ワークは、その高速データ転送の性能が、従来のオーミ
ックな配線バスに充分匹敵する程に優れたものであると
いうことがある。複数のメッセージ・パケットが互いに
同時に送出され、それらが伝送されている間に優先権の
判定がなされるため、従来の方式においてステータス・
リクエストとそれに対する応答の送出、並びに優先権の
判定に伴なっていた遅延が、回避されているからであ
る。更には、プロセッサの個数が莫大な個数であっても
ノード間の接続構造の長さを所定の長さ以下に抑えるこ
とが可能であるため、バス内の伝播時間がデータ転送速
度に対する制約となることがない。Yet another important consideration is that the high speed data transfer performance of the network of the present invention is sufficiently superior to that of conventional ohmic wiring buses. Since multiple message packets are sent simultaneously to each other and priority is determined while they are being transmitted, the status
This is because the delay associated with the sending of the request and the response thereto and the determination of the priority is avoided. Furthermore, even if the number of processors is enormous, the length of the connection structure between nodes can be suppressed to a predetermined length or less, so that the propagation time in the bus is a constraint on the data transfer rate. Nothing.
本システムは、マイクロプロセッサ及びネットワーク
の使用効率という点において最適状態に迫るものである
ことが判明している。これらの点に関して重要なこと
は、全てのマイクロプロセッサがビズィ状態に保たれる
ようにすることと、ネットワークが一杯に有効利用され
るようにすることとである。「IFP−ネットワーク−AM
P」の構成は、事実上それらのことを可能にしており、
その理由は、自らが送出したメッセージ・パケットが優
先権を獲得するための競合において敗退したマイクロプ
ロセッサは、なるたけ早い適当な時刻に再度送信を試み
るだけで良く、そのためバスのデューティ・サイクルが
高いレベルに維持されるからである。高速ランダム・ア
クセス・メモリもまたこの効果を得るために寄与してお
り、なぜならば、高速ランダム・アクセス・メモリは処
理すべき入力メッセージ・パケットと送出すべき出力メ
ッセージ・パケットとの両方をその内部に集積している
ため、各々のプロセッサが作業のバックログを常時入手
できると共に、ネットワークもまたメッセージパケット
のバックログを入手できるようになっているからであ
る。全ての入力バッファが満杯になったならば、プロセ
ッサがその事実を知らせる表示をネットワーク上へ送出
する。また、IFPに用いられている、ホスト・コンピュ
ータからのメッセージを受取るための入力バッファが満
杯になったならば、そのことを知らせる表示がチャネル
上に送出される。従って本システムは、内部的にもまた
外部的にも自己調歩式となっている。The system has been found to be near optimal in terms of microprocessor and network utilization. Important in these respects is to ensure that all microprocessors are kept busy and that the network is fully utilized. "IFP-Network-AM
The composition of the "P" makes them possible in effect,
The reason for this is that a microprocessor that has sent a message packet out of competition for priority will only have to retransmit at an appropriate time as soon as possible, which results in a high bus duty cycle level. Because it is maintained at. Fast random access memory also contributes to this effect because it stores both input message packets to be processed and output message packets to be sent out inside. Because each processor can always obtain the backlog of the work, the network can also obtain the backlog of message packets. When all the input buffers are full, the processor sends an indication on the network to indicate this fact. Also, when the input buffer used for receiving the message from the host computer used for the IFP becomes full, an indication to that effect is sent out on the channel. Thus, the system is self-starting, both internally and externally.
本システムは、以上に説明したようなアーキテクチャ
とメッセージの構成とを利用することによって、汎用マ
ルチプロセッサ・システムに必要とされるその他の多く
の機能をも実行できるように構成されている。例えば従
来技術においては、大域的資源のステータスの変化を評
価及び監視するための方式に関して非常な注意が払われ
ていた。これに対して本発明に拠れば、パリティ・エラ
ーの発生とプロセッサの使用可能性の変化という事実と
の両方を伝達するための手段として、パリティ・チャネ
ルのみが備えられ使用されている。1個ないし複数個の
プロセッサがシャット・ダウンした場合には、そのシャ
ット・ダウンが、その発生と略々同時にシステム中に伝
達され、それによって割込みシーケンスの実行を開始す
ることができるようになっている。複数の応答を優先順
位に従ってソートするという方式が採用されているた
め、大域的な能力の変化が生じた場合にその変化がどの
ような性質のものであるかを、従来と比較してはるかに
小規模の回路とシステム・オーバヘッドとによって特定
することが可能となっている。The system is configured to perform many other functions required for a general purpose multiprocessor system by utilizing the architecture and message organization as described above. For example, in the prior art, great attention was paid to schemes for assessing and monitoring changes in the status of global resources. In contrast, in accordance with the present invention, only the parity channel is provided and used as a means of communicating both the occurrence of parity errors and the fact of changing processor availability. If one or more processors shut down, the shutdown is communicated to the system substantially simultaneously with its occurrence, so that execution of the interrupt sequence can begin. I have. Because multiple responses are sorted according to priority, if a global capability change occurs, the nature of the change will be much greater than in the past. It can be specified by small-scale circuits and system overhead.
大域的セマフォと能動ロジック・ネットワークとを採
用したことによって達成されている、1回の問合せによ
り優先権の判定を経て得られる大域的応答は、非常に深
いシステム的な意味を持っている。この方式により問合
せをブロードカストすることによって曖昧性のない一義
的な大域的結果が得られるため、複雑なソフトウェア並
びにオーバヘッドが不要とされている。分散型更新等の
ステータス設定動作は、多数の同時動作が複数の異なっ
たプロセッサで実行されている際にも実行可能となって
いる。The global response achieved through a single query and priority determination, achieved by employing a global semaphore and an active logic network, has very deep system implications. Broadcasting queries in this manner provides unambiguous and unambiguous global results, eliminating the need for complex software and overhead. Status setting operations such as distributed update can be performed even when a large number of simultaneous operations are being executed by a plurality of different processors.
本システムは更に、以上のようなネットワークとトラ
ンザクション・ナンバと転送先選択ワードとを用いるこ
とによって、マルチプロセッサ・システムにおける仕事
の分配並びに処理結果の収集に関する優れた能力を発揮
している。種々のマルチプロセッサ・モードと制御メッ
セージとを利用することができ、また、優先順位プロト
コルを操作するだけで、優先順位の種々のレベルを容易
に設定しまた変更することができるようになっている。
全てのプロセッサへ同時にブロードカストすることので
きる能力と、ネットワーク中でメッセージのソートを行
なえる能力とが組み合わさることによって、いかなるプ
ロセッサ・グループ或いはいかなる個々のプロセッサを
転送先とすることも可能となっていると共に、処理結果
を適切な順序で引き出すことも可能となっている。従っ
て、リレーショナル・データベース・システムに対する
複雑な問合せが入力されたならば、そのことによってデ
ータベース動作に必要なあらゆる処理シーケンスが開始
されるようになっている。Further, the present system exerts an excellent ability regarding work distribution and processing result collection in a multiprocessor system by using the above network, transaction number and transfer destination selection word. Different multiprocessor modes and control messages are available, and different levels of priority can be easily set and changed by simply manipulating the priority protocol. .
The combination of the ability to broadcast to all processors simultaneously and the ability to sort messages in the network allows any processor group or any individual processor to be the destination. In addition, the processing results can be extracted in an appropriate order. Thus, when a complex query to a relational database system is entered, it initiates any processing sequence required for database operation.
本システムの更に別の利点は、リレーショナル・デー
タベース・システム等のマルチプロセッサ・システム
に、容易に冗長性を導入できることにある。二重ネット
ワークと二重インターフェイスとを備えているため、一
方のネットワークが何らかの原因で故障した場合にもシ
ステムが動作し続けられるようにする冗長性が得られて
いる。データベースを互いに素の一時的部分集合とバッ
クアップ用部分集合という形で分配してあるため、デー
タ喪失の確率が最小のレベルにまで低減されている。故
障が発生したり変更が加えられたりした場合にも、用途
の広い種々の制御機能が利用可能であるためにデータベ
ースの完全性を維持し得るようになっている。Yet another advantage of the present system is that redundancy can be easily introduced into multiprocessor systems, such as relational database systems. Having a dual network and dual interfaces provides redundancy so that the system can continue to operate if one network fails for any reason. Since the databases are distributed in disjoint temporary and backup subsets, the probability of data loss is reduced to a minimum level. In the event of a failure or modification, the integrity of the database can be maintained due to the availability of a variety of versatile control functions.
第1図は、新規な双方向ネットワークを含む、本発明に
係るシステムのブロック図である。 第2図および第2A図〜第2J図は、第1図に示された簡単
な構造の実施例のネットワークにおけるデータ信号並び
に制御信号の伝送の態様を示す、時間の経過に沿った連
続する一連の説明図であり、第2図は信号伝送の開始前
の時点における状態を示す図、また、第2A図〜第2J図
は、夫々、t=0からt=9までの連続する10箇所の時
点における時間標本の一つに対応している図である。 第3図は、第1図に示されたシステムに採用されている
メッセージ・パケットの構成を図示する説明図である。 第4図は、第1図に示された新規な双方向ネットワーク
用いられている能動ロジック・ノード並びにクロック回
路に関する、同ネットワークの更なる細部構造を示すブ
ロック図である。 第5図は、前記能動ロジック・ノードの内部の様々な動
作状態を示す、状態図である。 第6図は、前記能動ロジック・ノードの内部において行
なわれるエンド・オブ・メッセージの検出動作を説明す
るためのタイミング・ダイアグラムである。 第7図は、第4図に示したクロック回路の動作を説明す
るための、タイミング波形のダイアグラムである。 第8図は、第1図に示したシステムに使用することので
きる、高速ランダム・アクセス・メモリを含むプロセッ
サ・モジュールのブロック図である。 第9図は、第8図に示したマイクロプロセッサ・システ
ムのメインRAMの内部のアドレスの割当て状況を示す図
である。 第10図は、第8図に示された高速ランダム・アクセス・
メモリの、1つの参照部分の内部におけるデータの配置
態様のブロック図である。 第11図は、前記システムに用いられているメッセージの
優先順位プロトコルを示すチャートである。 第12図は、トランザクション・ナンバのワード・フォー
マットを図示する説明図である。 第13図および第13A図は、第1図及び第8図に示したシ
ステムの、その内部に備えられている各プロセッサモジ
ュールに用いられているインターフェイス回路のブロッ
ク図であり、第13図の右側に第13A図を置くことによっ
て1枚につながる図である。 第14図は、第13図のインターフェイス回路において用い
られている様々なクロック波形及びフェイズ波形を図示
するタイミング・ダイアグラムである。 第15図は、転送先選択ワードに基づいてマッピングを行
なうための、メモリ構成の更なる詳細とマッピングの一
方式とを図示するブロック図である。 第16図は、入力データ・メッセージを受信した際のステ
ータスの変化を示す、簡略化したフローチャートであ
る。 第17図および第7A図は、メッセージの受信が行なわれて
いるときのステータスの変化を示すフローチャートであ
り、第17図を第17A図の上縁部に接して並べることによ
り1枚につながる図である。 第18図は、様々なプライマリ・メッセージとそれらに対
して発生される種々の応答との間の関係、並びに、様々
なプライマリ・メッセージとそれらに応答して実行され
る動作との間の関係を示す表である。 第19図および第19A図は、メッセージの送信が行なわれ
ているときのステータスの変化を示すフローチャートで
あり、第19図を第19A図の上縁部に接して並べることに
より1枚につながる図である。 第20図は、本発明に係るスタンド・アローン型システム
のブロック図である。 第21図は第21A図及び第21B図から成り、前記高速ランダ
ム・アクセス・メモリに格納されているメッセージを示
す図である。 第22図は、データベース・システム内の複数の異なった
プロセッサの間にデータベースの夫々の部分を分配する
ための、分配方式の可能な一例を示す簡略化した模式図
である。 10、12……ホスト・コンピュータ、14、16……インター
フェイス・プロセッサ、18〜23……アクセス・モジュー
ル・プロセッサ、24……マイクロプロセッサ、26……高
速ランダム・アクセス・メモリ、28……制御ロジック、
32……ディスク・コントローラ、38〜43……ディスク・
ドライブ、50……能動ロジック・ネットワーク構造、54
……ノード、56……クロック・ソース、120、120′……
ネットワーク・インターフェイス、103……マイクロプ
ロセッサ・システム。FIG. 1 is a block diagram of a system according to the present invention including a novel bidirectional network. FIGS. 2 and 2A to 2J are successive series over time showing the manner of transmission of data and control signals in the network of the simple structure embodiment shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a state before the start of signal transmission, and FIGS. 2A to 2J show ten successive positions from t = 0 to t = 9, respectively. It is a figure corresponding to one of the time samples at the time point. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the structure of a message packet employed in the system shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing further details of the active logic nodes and clock circuits used in the novel bidirectional network shown in FIG. 1; FIG. 5 is a state diagram showing various operating states inside the active logic node. FIG. 6 is a timing diagram for explaining an end-of-message detection operation performed inside the active logic node. FIG. 7 is a timing waveform diagram for explaining the operation of the clock circuit shown in FIG. FIG. 8 is a block diagram of a processor module including high speed random access memory that can be used in the system shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the state of address allocation inside the main RAM of the microprocessor system shown in FIG. FIG. 10 is a block diagram of the high-speed random access network shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a data arrangement mode inside one reference portion of a memory. FIG. 11 is a chart showing a message priority protocol used in the system. FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the word format of the transaction number. 13 and 13A are block diagrams of an interface circuit used for each processor module provided in the system shown in FIGS. 1 and 8, and FIG. FIG. 13A is a diagram that leads to one sheet by placing FIG. 13A. FIG. 14 is a timing diagram illustrating various clock waveforms and phase waveforms used in the interface circuit of FIG. FIG. 15 is a block diagram showing further details of a memory configuration and one type of mapping for performing mapping based on a transfer destination selection word. FIG. 16 is a simplified flowchart showing a status change upon receipt of an input data message. FIG. 17 and FIG. 7A are flow charts showing changes in status when a message is being received, and are diagrams in which FIG. 17 is brought into contact with the upper edge of FIG. Is. FIG. 18 illustrates the relationship between the various primary messages and the various responses generated thereto, as well as the relationship between the various primary messages and the actions performed in response to them. It is a table shown. FIGS. 19 and 19A are flow charts showing the status change when a message is being transmitted. It is. FIG. 20 is a block diagram of a stand-alone system according to the present invention. FIG. 21 consists of FIGS. 21A and 21B and shows the messages stored in the high-speed random access memory. FIG. 22 is a simplified schematic diagram showing one possible distribution scheme for distributing portions of a database among different processors in a database system. 10, 12 ... Host computer, 14, 16 ... Interface processor, 18-23 ... Access module processor, 24 ... Microprocessor, 26 ... High-speed random access memory, 28 ... Control logic ,
32 …… Disk controller, 38 ~ 43 …… Disk ・
Drive, 50 ... Active logic network structure, 54
...... Node, 56 …… Clock source, 120,120 ′ ……
Network interface, 103 ... Microprocessor system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビツド・ヘンリイ・ハートク アメリカ合衆国カリフオルニア州ロス・ アンゼルス・サウス・ジエネシー1427 (72)発明者 リチヤード・クラレンス・ストツクトン アメリカ合衆国カリフオルニア州ノース リツジ・メリオン・ドライブ19005 (72)発明者 マーチン・キヤメロン・ワトソン アメリカ合衆国カリフオルニア州ノース リツジ・キヤブリオール・アベニユー 11112 (72)発明者 デビツド・クロンシヨウ アメリカ合衆国カリフオルニア州トラン ス・タワーズ・ストリート5635 (72)発明者 ジヤツク・エバード・シエマー アメリカ合衆国カリフオルニア州ロス・ アンゼルス・オーシヤーノ・ドライブ 270 (56)参考文献 米国特許4251879(US,A) IBM Technical Dis closure Bulletin22 (12)P.5450−5452(1980) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor David Henri Hartuk, Los Angeles South Geneva 1427, California, United States of America 1427 (72) Inventor Litchard Clarence Stutskton, North Ritz, Merrion Drive, California, United States 19005 (72) ) Inventor Martin Quimeron Watson North Lithuania Kyabrian Avenyu, California 11112 (72) Inventor David Kronshio Trans Towers Street, Calif. United States 5635 (72) Inventor, Jayak Everd Siemer, Los Angeles, Calif.・ Angels Auciano Dry U.S. Pat. No. 4,251,879 (US, A) IBM Technical Disclosure Bulletin 22 (12) P. 5450-5452 (1980)
Claims (7)
サブタスクを実行する分散されたプロセッサ資源を用い
て行なうマルチプロセッサ・システムであって、 実行すべき個々のタスクに対して固有の識別情報を付与
し且つ分散処理すべき複数のサブタスクを作成する、少
なくとも1個の第1種のプロセッサ手段を備え、該第1
種のプロセッサ手段は複数のサブタスクに関する仕事の
割当てをメッセージ・パケットの形態で送出するもので
あり、 サブタスクを実行し且つ応答メッセージをメッセージ・
パケットの形態で送出する、複数の第2種のプロセッサ
手段2を備え、前記第1種及び第2種のプロセッサ手段
の双方はメッセージ・パケットを同期的に送出するもの
であり、 前記第1種及び第2種のプロセッサ手段を相互に接続す
る能動バス手段を備え、該能動バス手段は、同期して送
出された複数のメッセージ・パケットを受取り、それら
の互いに競合する複数のメッセージ・パケットの間の優
先権の判定を行なって1つの優先メッセージ・パケット
を前記プロセッサ手段の全てへ同時に伝送するものであ
り、 それによって、多くのサブタスクを複数のプロセッサ手
段を用いて同時に処理するようにした、マルチプロセッ
サ・システム。1. A multiprocessor system for processing a plurality of tasks using distributed processor resources for executing subtasks of the tasks, the identification information unique to each task to be executed. And at least one processor means of the first type for creating a plurality of subtasks to be distributed and processed.
A kind of processor means sends out the assignment of work for a plurality of subtasks in the form of message packets, executes the subtasks and sends reply messages to the message.
A plurality of second type processor means 2 for sending in the form of packets, both of the first and second type processor means for sending message packets synchronously; And an active bus means for interconnecting the processor means of the second kind, said active bus means receiving a plurality of message packets sent in synchronization between the plurality of message packets competing with each other. For determining the priority of each of the processor means and transmitting one priority message packet to all of the processor means at the same time, so that many subtasks can be processed simultaneously by using the plurality of processor means. Processor system.
し、それぞれの当該ノードにおいて複数の競合する前記
メッセージ・パケットの内容に基づいて、それらの競合
するメッセージ・パケット間の優先権の決定を行なう手
段を含んでいる、特許請求の範囲第1項のマルチプロセ
ッサ・システム。2. The active bus means has a plurality of nodes, and based on the contents of a plurality of competing message packets at each of the nodes, determining priority among the competing message packets. A multiprocessor system according to claim 1 including means for performing.
のサブタスクを前記固有の識別情報に基づいてマージす
る手段を含むインターフェイス・プロセッサ手段を有
し、 前記第2種のプロセッサ手段は、処理済みのサブタスク
を前記第1種のプロセッサからの要求に応じて発信する
アクセス・モジュール・プロセッサから成り、当該アク
セス・モジュール・プロセッサは一義的に分散配置され
たデータ・メモリ資源を有すると共に、受信した夫々の
サブタスクが自己に配置されている前記データ・メモリ
資源へのアクセスを必要とするサブタスクであるか否か
を認識する手段を有する、特許請求の範囲第2項のマル
チプロセッサ・システム。3. The first-type processor means includes interface processor means including means for merging processed subtasks based on the unique identification information, and the second-type processor means includes processing means. An access module processor for issuing a completed subtask in response to a request from the first type processor, the access module processor having a uniquely distributed data memory resource and receiving 3. The multiprocessor system according to claim 2, further comprising means for recognizing whether or not each subtask is a subtask that requires access to the data memory resource allocated to itself.
・チャネル上にタスクを送出する少なくとも1つのホス
ト・コンピュータ・システムと、 前記システム・チャネルを前記能動バス手段の異なった
個々のターミナルへ接続する少なくとも1個のインター
フェイス・プロセッサであって、前記システム・チャネ
ルから受取ったメッセージ・パケットに応答して前記能
動バス手段へ複数のメッセージ・パケットを送出する手
段を含むインターフェイス・プロセッサと、 を更に含んでいる、特許請求の範囲第3項のマルチ・プ
ロセッサ・システム。4. At least one host computer system having a system channel and submitting tasks on the system channel, and connecting the system channel to different individual terminals of the active bus means. At least one interface processor comprising: means for sending a plurality of message packets to said active bus means in response to a message packet received from said system channel, A multi-processor system as claimed in claim 3.
成り、該ネットワーク手段は、前記インターフェイス・
プロセッサ手段と前記アクセス・モジュール・プロセッ
サとの間で、並びに異なったアクセス・モジュール・プ
ロセッサの間で、均一な伝送遅延時間でメッセージを伝
送する、メッセージ伝送手段を含み、且つ、前記プロセ
ッサが、伝送の不成功が示されたならばそれに応答して
伝送を中止するための手段と、伝送を受信したならばそ
れに応答する手段とを含む、特許請求の範囲第4項のマ
ルチ・プロセッサ・システム。5. The active bus means comprises network means, said network means comprising:
Message transmission means for transmitting a message with a uniform transmission delay time between a processor means and said access module processor and between different access module processors, said processor transmitting 5. The multi-processor system of claim 4 including means for terminating the transmission in response to the failure of said transmission and means responsive to receiving the transmission.
インターフェイス・マイクロプロセッサを含んでおり、
該インターフェイス・マイクロプロセッサは前記ホスト
・コンピュータ・システム並びに前記能動バス手段のタ
ーミナルと接続されていて、該ホスト・コンピュータ・
システムとのタスクの伝送制御を行なう、特許請求の範
囲第5項のマルチプロセッサ・システム。6. The interface processor means includes an interface microprocessor,
The interface microprocessor is connected to the host computer system as well as to the terminals of the active bus means,
The multiprocessor system according to claim 5, which controls transmission of tasks to and from the system.
が、前記システム・チャネルに接続されたチャネル・イ
ンターフェイスと、前記能動バス手段に接続された更に
別のインターフェイスとを含んでいる、特許請求の範囲
第6項のマルチ・プロセッサ・システム。7. The interface processor means of claim 6 wherein said interface processor means includes a channel interface connected to said system channel and a further interface connected to said active bus means. Multi-processor system.
Applications Claiming Priority (4)
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