JP2667336B2 - スイッチングネットワークポートの接続設定方法、通信スイッチングシステムにおける接続情報記憶方法、及び通信スイッチングシステム - Google Patents

スイッチングネットワークポートの接続設定方法、通信スイッチングシステムにおける接続情報記憶方法、及び通信スイッチングシステム

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JP2667336B2
JP2667336B2 JP4123086A JP12308692A JP2667336B2 JP 2667336 B2 JP2667336 B2 JP 2667336B2 JP 4123086 A JP4123086 A JP 4123086A JP 12308692 A JP12308692 A JP 12308692A JP 2667336 B2 JP2667336 B2 JP 2667336B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は概して通信システム、特
に並列的コンピュータのためのデジタル通信システムの
ための多重相互接続ネットワークに関し、より詳細には
単一のポートとの通信を望むポートに「待機連鎖」を設
定するためにスイッチ接続が用いられる、スイッチング
ネットワークに関する。
【0002】
【従来の技術】高性能コンピュータシステムはしばしば
多重中央処理装置(CPU)を用い、各々は独立して作
動するが、データが交換される必要があるときに互いに
又はメモリデバイスと通信する。クロスバースイッチ等
のスイッチングシステムは、CPUとメモリデバイスを
相互接続するため用いられる。このタイプのシステムは
図1に図解され、各々が互いに独立し且つ並行して作動
する多数のCPU10を示している。CPU10の各々
は、時にいくつかのメモリ12の1つにアクセスする必
要がある。各CPUは入出力(I/O)パス14を有
し、各メモリデバイスは入出力I/Oパス16を有す
る。パス14と16はバスであり、全二重通信を提供す
るため二重になっている。I/Oパス14からI/Oパ
ス16への接続の選択はクロスバースイッチ等のスイッ
チ18によって実行される。
【0003】米国特許第4、605、928号におい
て、各々が別の集積回路(IC)にあって、より小さい
クロスバースイッチの配列から構成されるクロスバース
イッチが記述されている。米国特許第4、360、04
5号では、クロスバースイッチのための制御装置が述べ
られている。この特別な制御装置は、クロスバースイッ
チを介して接続を要求する多重ポートをシーケンシャル
に処理しなければならない。米国特許第4、635、2
50号及び第4、875、704号は、通信システムに
おいて対になるポートアダプタの間に接続を設定するた
め、片面クロスポイントスイッチングマトリックスを用
いるスイッチングシステムを述べている。これらスイッ
チングシステムのスイッチングマトリックス制御装置
は、現在使用可能なポートアダプタを接続するだけで、
待ち行列を設定することはできない。
【0004】デバイスの任意の数Mの間で、全二重接続
のために用いられるMxNクロスバースイッチと合計M
≦N個のポートP1,2,...,PM を考える。ポートPi
がポートPj と接続されるべきだと要求するが、ポート
j が現在使用中(例えば、Pj がポートPk と接続さ
れる)と仮定する。2つの交替的方法とは、ポート i
に再度試みさせるか、又はポートPj が使用されていな
いとスイッチ制御装置が示すまでポートPi を単に待機
させることである。後者の方法は、時々「キャンプ・オ
ン」と称され、通常各使用中のポート毎に待ち行列を保
持する制御装置を有することによって得られる。もしス
イッチが大きいならば、特に多重並列制御装置を備えた
モジュラー構造として編成されるならば、待機連鎖の
はスイッチの費用とオーバヘッドを増す。またパスの
セットアップとメッセージの開始に大幅な遅延がもたら
される。この問題を緩和する方法が必要とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、多重ポート通信システムにおいて使用中のポート
リクエスタをエンキューする(待ち行列に入れる)ため
の方法を提供することである。
【0006】本発明の他の目的は、待機連鎖が保持さ
れ、連結性が制御されて伝送が促進される多重ポート通
信システムを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段と作用】本発明に従って、
待機連鎖を記憶するためクロスバースイッチの連結性を
用いる方法と装置が提供される。待機連鎖の素子が修正
されて正しい接続を提供する。言い換えれば、一群のポ
ートは「連係リスト」の形として見なされるものによっ
て接続されるが、ポインタはスイッチ自体の接続から成
る。これらの接続は、情報を伝達すると共にリストの構
造を記憶するために用いられる。
【0008】本発明は複数のポートP1,...,n のサブ
セットQj の間に接続を設定する。ここで、サブセット
の全てのポートは前記ポートの内で同じポートPj との
通信を望み、jは1以上で且つn以下である。待機連鎖
は、スイッチングマトリックスにおける適切なクロスポ
イントを閉鎖することによってサブセットQj における
全てのポートの間に設定されて、サブセットQj におけ
る各ポートはサブセットQj の後続のポートに制御情報
を伝送することができる。制御情報はサブセットQj
切断しているポートからポートのサブセットQj の後続
のポートに伝送されて、切断しているポートがもはやポ
ートPj との通信を望まないということを示す。次に、
スイッチングマトリックスにおける適切なクロスポイン
トが制御装置によって設定されて、後続のポートはポー
トPj と通信可能になる。
【0009】
【実施例】図2を参照すると、片面クロスバースイッチ
ングマトリックス20と制御装置22のブロック図が示
されている。図解される例ではデバイスポートは241
から248 の8個だが、当業者によって実際はスイッチ
ングマトリックス20によってより多数のデバイスポー
トが接続されると理解されている。図解される例におい
て、制御装置22はポート241 から248 に接続さ
れ、それぞれポートP1 からP8 としてここで示され
る。
【0010】クロスバースイッチングマトリックスにお
いて、複数の水平なバスを交差する複数の垂直なバスが
ある。これらバスの交点、即ちクロスポイントはクロス
ポイントスイッチであり、その例は前述の米国特許第
4、635、250号に説明されている。図3は4個の
全二重クロスポイントスイッチ60、62、64、66
の配列を示し、その内の1個であるクロスポイントスイ
ッチ60だけが詳細に図解されている。実際のクロスバ
ースイッチングマトリックスでは、勿論そのようなクロ
スポイントスイッチはより多く、好ましくは1個の集積
回路又は複数の集積回路として実施される。外部ライン
は入力ライン68と70、及び出力ライン72と74に
分割される。各入力ラインは対応する出力ラインと一対
にされて、全二重通信ラインを形成する。制御装置22
の機能は、内部垂直バス76、78、80、82を介し
て二重外部ラインの選択されたセットを相互接続するこ
とである。図3において、全てのデータラインは濃い線
で表示される一方、スイッチング作動を制御する制御ラ
インは薄い線で示される。
【0011】クロスポイントの各行は一対の外部ライン
に接続される一方、各列は一対の内部垂直バスに接続さ
れる。ライン68等の入力外部ラインの各々はレシーバ
84に接続され、ライン72等の各出力ラインはドライ
バ86に接続される。レシーバ84とドライバ86は、
それぞれ内部水平入力バス88と内部出力バス90に接
続され、その行の全てのクロスポイントスイッチ60と
62を通過する。クロスポイントスイッチ60が選択さ
れれば、同時に、入力バス88と内部垂直バス76と7
8の一方との間を接続し、出力バス90と入力垂直バス
76と78の他方との間のもう1つの接続をする。接続
の2セットの内どちらが作成されるかは、外部ライン6
8と72が出所ラインか行先ラインかによる。外部ライ
ン68と72が出所ラインか行先ラインのいずれかであ
るかを指定することによって、内部垂直バス76と78
のデータフローの方向が決定される。
【0012】クロスポイントスイッチ60を特に参照す
ると、各クロスポイントスイッチは4個のNANDゲート9
2、94、96、98を含む。各NANDゲートの1つの入
力は制御ゲートとして用いられ、制御入力が論理的に真
であるときスイッチをオンにする。他の入力は情報が受
信されるデータラインに接続され、NANDゲートの相補出
力はデータがゲートから伝送されるデータラインに接続
される。外部ライン68と72が出所ラインならば、次
にNANDゲート92は入力水平バス88を内部垂直バス7
6に結合し、NANDゲート96は内部垂直バス78を出力
水平バス90に結合する。一方、外部ライン68と72
が行先ラインならば、次にNANDゲート94は入力水平バ
ス88を内部垂直バス78に結合し、NANDゲート98は
内部垂直バス76を出力水平バス90に結合する。
【0013】スイッチングチップの制御回路が設計され
て、行アドレスバス100の行アドレスと列アドレスバ
ス102の列アドレスとによって指定された任意の二重
クロスポイントスイッチ60乃至66は、出所又は行先
クロスポイントとして作動される。ラッチが提供され、
一旦特定のクロスポイントのスイッチがオンにされる
と、制御装置はクロスポイントを接続したまま異なるタ
スクへと進むことができる。クロスポイントを切り離す
ため、後続の切断手続きが必要になる。列アドレスバス
102はワンオブエイト列デコーダ104に接続され、
チップ選択制御信号(CS)がチップの任意のクロスポ
イントスイッチ60乃至66の接続又は切断を制御し、
列デコーダ104の復号を作動する。各列は出所行選択
セクション110にてワンオブシックスティーン行デコ
ーダ106又は108を有し、また出所行選択セクショ
ン116にて同様の行先行デコーダ112又は114を
有する。
【0014】図3に示されるクロスバースイッチングマ
トリックスは、本発明の実施に際して、スイッチングマ
トリックス20として用いられるいくつかのスイッチン
グマトリックスの内の1つに過ぎない。本発明に従っ
て、スイッチングマトリックス20におけるクロスポイ
ントスイッチの接続は、ポートの「連係リスト」を設定
するため用いられ、各ポートは伝送を開始できるという
通知を順に受信する。
【0015】図4はクロスポイントスイッチによって設
定される待機連鎖の一例を示す。ポートはPi (i=1,
2,...,8)と指定され、各々が出力と入力伝送リンクを有
し、それぞれLi1とLi2と示される。制御装置22(図
2参照)は、片面(シングルサイド)クロスバースイッ
チングマトリックス20の任意のサブセット、即ち、垂
直及び水平バスの任意のサブセット、に接続することが
できる。第1の図解された待機連鎖は、ポートP3 に接
続されたと示されるポートP2 に向けてである。即ち、
リンクL21がL32に接続され、リンクL22がリンクL31
に接続される(全二重接続)。次にポートP 5 とP 6
この順序でポートP 2 接続されるポートになる。点線
によって図解される第2の待機連鎖は、ポートP8 をポ
ートP3リンクするポートP3 に向けてである。
【0016】次の議論で、参照番号120乃至138が
垂直バスを示し、参照番号140乃至168が水平バス
を示して、待機連鎖の例に含まれる。図4に図解された
第1の待機連鎖は、以下の接続として記憶される。 (a)リンクL31からリンクL52へ、即ち、図4の14
7から128を経て156へ、及び (b)リンクL51からリンクL62へ、即ち、154から
122を経て160へ。図4に図解された第2の待機連
鎖は、リンクL31からL82へ、即ち、147から138
を経て168への接続として記憶される。
【0017】次の接続を可能にする操作と待機連鎖への
付加の番号は以下のとおりである。 次の伝送: ポートP2 への接続要件の完了によって、
ポートP3 は切断コマンド(例えば、データフレームの
特殊な区分の形で)を送る。従って連鎖の次のポートで
あるポートP5 は、伝送可能であると知らされる。次
に、ポートP5 が制御装置22にポートP2 への接続を
要求するため伝送する。要求メッセージの一部として、
ポートP5 はポートP2 への待機連鎖のメンバとしてそ
れ自体を識別し、制御装置22によって待機連鎖の終わ
りに割り当てられず、他のポートの介入を許容する。
【0018】その間に、制御装置22はポートP2 とP
5 の間に必要な接続をするために必要な情報を有する。
特に、制御装置22はポートP2 とP3 の間で行われた
接続によって垂直バス120と124の割り当てを解除
し、ポートP2 とP5 の間の接続をするため垂直バス1
32と134を割り当てる。ポートP3 に関連する待機
連鎖が他にないならば、ポートP3 からの切断コマンド
で供給されたアドレスを用いる制御装置22はまた、行
バス147と148からポートP3 を切断する。ポート
5 は、行バス154と156に接続されたままであ
る。ポートP5 に必要な接続は、ポートP5 からのデー
タ伝送における遅延とオーバーラップされる。
【0019】ポートP8 はまたポートP3 からの切断コ
マンドを聞き、ポートP3 への接続を待っているため、
ポートP8 は制御装置22への接続要求メッセージを伝
送する。その要求メッセージの一部として、ポートP8
はポートP3 への待機連鎖のメンバとしてそれ自体を識
別する。ポートP2 とP3 を接続する垂直バス120と
124の割り当てを既に解除した制御装置は、ポートP
3 とP8 の間に接続を行うため垂直バス136と138
を割り当てる。ポートP3 は行バス147と148に接
続されたままで、ポートP8 は行バス168に加えて行
バス166に接続される。結果となる接続は図5に示さ
れている。
【0020】行列へのジョブの付加: ポートP7 がポ
ートP2 への接続を入手したいと仮定する。図6に示さ
れるように、その要求は制御装置22へのメッセージと
なり、リンクL72を設定するため水平バス164の割り
当てに影響を及ぼす。より具体的には、リンクL72は垂
直バス126と水平バス158を介してリンクL61に接
続される。これら全ての接続は制御装置22によって行
われる。このようにして、クロスポイントスイッチ自体
によって設定された「連係リスト」における各ポート
は、順に伝送を開始することができる時を知らされる。
【0021】より一般的な用語では、待機連鎖はあるポ
ートPi に接続されるため待機しているポートのセット
{Pi(j)}(j=1,2,...,n)と定義されて、順序付けられ
たリストPi(1),Pi(2),..., i(n)を形成する。ここ
で、Pi(1)はポートPi に接続されるべき次のポートに
なる。例えば、ポートPq を待っているポートPi はそ
れ自体伴われている、即ち、それ自体の待機連鎖を有す
る。用いられる表記法では、待機連鎖は結合を受信した
ポートを含むと理解されている。例えば、図7の図解に
おいて、ポートPi とPj は待機連鎖の各先頭である。
図7において、ポートPi(2)とPj(1)は共にポートP
i(1)の出力と接続される。従って、ポートPi(1)が切断
されると、ポートPi(2)とPj(1)は共にPi とPj =P
i(1)への接続をそれぞれ要求する。
【0022】もしPi(j)がPi(j-1)を待っているなら
ば、次にPi(j-1)の出力はPi(j)の入力に接続される。
各待機連鎖は、制御装置22によって記憶されたその最
後のメンバPi(n)の識別を有する。これによって次に付
加された待機ポートであるポートPi(n+1)は適切に処理
される。
【0023】待機連鎖への付加は容易に達成される。例
えば、ポートPj がポートPi に接続を要求し、ポート
i が使用中であるとする。もしポートPi が現在待機
連鎖を有するならば、次にポートPj はその待機連鎖の
終わりにPi(n)として接続され、その識別は連鎖の終わ
りとして記憶される。ポートPj はその待機状態、待機
連鎖におけるPi(n)としての識別、及び以前のPi(n)
識別について知らされる。
【0024】所望のポートへの待機ポートの接続もまた
容易に達成される。例えば、Pi(1)が現在ポートPi
接続されてその接続を完了し、Pi(1)が勿論待機連鎖の
終わりでないならば、次にPi(1)からの切断メッセージ
がPi(2)によって聞かれる。次に、Pi(2)はポートPi
へ接続されるよう制御装置に要求を送る。要求はPi( 2)
が待機連鎖のメンバであるというメッセージを含む。こ
のメッセージは、Pi(2)が連鎖に付加されるのを妨げ
る。Pi(1)が切断されると、それが記憶された最後の入
力を有するため、制御装置はポートPi への待機連鎖が
あることを知る。従って、それ自体を待機連鎖のメンバ
として識別しないならば、リクエスタは接続を得られな
い。
【0025】ポートが待機連鎖から切断されることもま
た可能である。もし何らかの理由でPi(r)がその待機の
終了を望むならば(システムにおける特異事故)、その
要求を制御装置22に知らせる。そのような要求は異常
切断と称される。要求に含まれるのは、待機連鎖の前任
者Pi(r-1)の識別で、待機連鎖の新たな終わりとなる。
待機連鎖の次のメンバPi(r+1)は、スイッチ20におい
て設定された接続を介して切断を知らされて切断を要求
し、各後続の待機ポートも順に要求する。切断後、これ
らのポートは上述の方法で待機連鎖に再結合するよう依
頼する。
【0026】本発明は、ダイナミックに生成されて取り
壊される待機連鎖の生成を可能にする。各待機連鎖は制
御装置によって、連鎖の最後のメンバのみの識別を記憶
する必要がある。これは、ポートが特定の制御装置と対
応する複数の制御装置を備えたシステムにおいて、或い
は制御装置メモリが制限されるため複数のスイッチを備
えたシステムにおいて自明の利点がある。情報を伝達す
るためにも用いられるスイッチングマトリックス20に
おける接続を介して実施されるため、待機連鎖は単に待
機ポートの識別を記憶するだけではない。従って、例え
ば、ポートPiからのPi(1)の切断は自動的にPi(2)
伝送される。従ってPi(2)は、その接続要求の伝送(ポ
ートPi へ伝送されるデータも含む)を、Pi(1)からの
切断要求の処理とオーバーラップすることができる。結
果として、待ち時間がより少なくなる。最後に、待機連
鎖の最後のメンバが切断されると(処理の受信後)、待
機連鎖は自動的に取り除かれる。
【0027】
【発明の効果】
【0028】本発明はクロスバースイッチングマトリッ
クスの連結性及びメモリを活用して、マトリックスにお
けるクロスポイントスイッチによって定義された「連係
リスト」の形で待機連鎖の形成を可能にする。他の方法
では分散された(複数の制御装置の場合)行列の保持が
あるが、これは相互制御装置通信及びパスセットアップ
のゆえに大幅な遅延と複雑さが生じる。スイッチにおけ
る汎用パス利用の基本原理は、他の目的にも利用される
ことに注目すべきである。例えば、接続を用いて、順に
他の任意の処理を問い合わされる又は提供されるような
n個のデバイスポートの、ダイナミックに更新可能なリ
ストが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な多重ポート通信システムのブロック図
である。
【図2】本発明の実施に際して用いられる従来の片面ク
ロスバースイッチングマトリックスを図解するブロック
図である。
【図3】図2に示されるクロスバースイッチングマトリ
ックスにおける、クロスポイントスイッチの詳細を示す
ブロック図及び論理図である。
【図4】片面クロスバースイッチングマトリックスにお
ける待機連鎖を図解する、図2を基にした簡易図であ
る。
【図5】図4に図解される待機連鎖での次のシーケンシ
ャル接続を示す簡易図である。
【図6】図4に図解される待機連鎖の1つへの他のポー
トの付加を示す簡易図である。
【図7】本発明の実施に際して設定される待機連鎖をよ
り一般的に図解する状態図である。
【符号の説明】 10 CPU 12 メモリ 14、16 入出力パス 18 スイッチ 22 片面クロスバースイッチングマトリックス 22 制御装置

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポートP1,...,n を有するスイッチン
    グネットワークにおいて、前記ポートの順序付けられた
    サブセット{Q j }の間に接続を設定する方法であっ
    て、{Q j }の全てのポートはポートP j と通信を望
    み、jは1以上n以下であり、 サブセット{Qj }の各ポートがサブセット{Qj
    の該各ポートの後続ポートに制御情報を伝送することが
    可能になるよう前記ネットワークの対応するクロスポ
    イントを閉じることによって、サブセット{Qj 内の
    全てのポートの間に接続の待機連鎖を設定するステップ
    であって、サブセット{Qj }の前記後続の各々のポー
    前記ポートPj に伝送する予定のポートである、待
    機連鎖設定ステップと、 サブセット{Qj }の切断ポートによって発生された制
    御情報を前記切断ポートからサブセット{Qj }の後続
    ポートへ伝送するステップであって、サブセット
    {Qj }の前記切断ポート前記ポートPj への伝送を
    ちょうど完了したポートであり、前記制御情報は前記切
    断ポートがもはや前記ポート j との通信を望まないこ
    とを示す、制御情報伝送ステップと、 サブセット{Qj }のそれぞれの後続ポートが前記ポー
    トPj と通信することができるよう前記制御情報に応
    じて前記ネットワークにクロスポイントを設定するス
    テップと、 を含む、スイッチングネットワークポートの接続設定方
    法。
  2. 【請求項2】 前記ポートP n から前記ポートP j へ接
    続の要求を伝送するステップと、 順序付けられたサブセットの先行ポートをポートP n
    接続して前記先行ポートから切断メッセージを受信する
    ことによって前記ポートP n をメンバQ n として前記サ
    ブセット{Q j }に付加するステップと、 を更に含み、ポートP n が前記サブセット{Q j }に付
    加される、請求項1に 記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記制御情報の受信に際して前記後続ポ
    ートによって前記ポートP j との接続の要求を伝送する
    ステップを更に含み、サブセット{Q j }の前記後続ポ
    ートが切断ポートから伝送された制御情報を受信する、
    請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 複数のポートを選択的に接続するための
    複数のクロスポイントスイッチから形成されるクロスバ
    ースイッチングマトリックスを含む通信スイッチングシ
    ステムにおいて、シーケンシャルな順序で接続されるポ
    ートの連係リストとして前記クロスバースイッチングマ
    トリックスにおいて情報を記憶する方法であって、前記
    連係リストは待機連鎖を定義し、 前記クロスポイントスイッチの内の選択されたスイッチ
    を閉じて第1のポートにシーケンシャルな順序でポート
    をリンクすることによって、前記第1のポートに対して
    前記待機連鎖を設定するステップと、 切断ポートによって発生された制御情報を前記切断ポー
    トから 前記待機連鎖のシーケンスの次のポートへ伝送す
    るステップと、 前記シーケンスの次のポートから前記第1ポートヘ接続
    の要求を伝送するステップと、クロスポイントスイッチを設定し、待機連鎖が設定され
    る前記第1ポートと前記シーケンスの次のポートとの間
    の通信を可能にするステップと、 を含む、通信スイッチングシステムにおける接続情報記
    憶方法。
  5. 【請求項5】 前記クロスポイントスイッチの内の選択
    されたスイッチを閉じることによって複数の待機連鎖が
    設定される、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 待機連鎖の最後のメンバP i(n) の識別を
    記憶するステップを更に含み、待機連鎖が任意のポート
    i に接続されるため待機しているポートのセット{P
    i(j) }(j=1,2,...,n) として定義され、順序づけられた
    リストであるP i(1), i(2),..., i(n) を形成し、P
    i(1) がポートP i に接続される次のポートになる、請求
    項4に記載の方法。
  7. 【請求項7】 通信スイッチングシステムであって、 複数のポートを選択的に接続するため複数のクロスポ
    イントスイッチから形成されるクロスバースイッチング
    マトリックスと、前記クロスポイントスイッチの内の選択されたスイッチ
    を閉じることによって第1のポートに対して待機連鎖を
    設定する手段であって、前記クロスポイントスイッチの
    内の閉じられたスイッチは前記第1ポートにシーケンシ
    ャルな順序で接続されるポートの連係リストとして情報
    を記憶し、前記連係リストは前記待機連鎖を定義する、
    待機連鎖設定手段と、 切断ポートによって発生された制御情報を前記切断ポー
    トから 前記待機連鎖のシーケンスの次のポートへ伝送す
    手段と、 前記シーケンスの次のポートから前記第1ポートへ接続
    の要求を伝送する手段と、前記クロスバースイッチングマトリックスにおいてクロ
    スポイントスイッチを設定し、待機連鎖が設定される前
    記第1ポートと前記シーケンスの次のポートとの間の通
    信を可能にする 制御手段と、 を含む通信スイッチングシステム。
  8. 【請求項8】 要求を伝送する前記手段が前記次のポー
    トの識別を前記待機連鎖のメンバとして伝送する、請求
    項7に記載の通信スイッチングシステム。
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