JP2935457B1 - 調停装置及びこれを用いた通信装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 各転送要求が全ての要求出力を獲得できるま
での時間を有限に抑えることを可能とする調停装置及び
これを用いた通信装置を提供すること。 【解決手段】 複数の出力の使用状況の一覧を示す使用
出力テーブル４１の外に、過去に出力の獲得に失敗した
全ての転送要求が要求した出力の一覧を示す要求出力テ
ーブル４２と、これらの２つのテーブルのビット毎の論
理和の一覧を示すＯＲテーブル４３とを備えたことによ
り、使用中の出力に対するデータ転送を防止するととも
に、過去に転送要求されたことのある出力に対するデー
タ転送を防ぎ、かつＯＲテーブル４３との重複があった
転送要求の識別子を記録することにより、その後の再試
行を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２以上の入力装置
から同一の出力装置に対するデータの転送要求が発行さ
れることによって生じる内部競合を回避するための調停
装置とこれを用いた通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の入力装置及び複数の出
力装置を、一の入力装置からのデータをその宛先に応じ
て適切な出力装置に送る機能を有する結合装置によって
結合してなる通信装置があるが、２以上の入力装置から
同一の出力装置に対するデータの転送要求が発行される
ことによって生じる内部競合を回避するため、出力装置
等の装置内部資源の使用状況を管理し、その使用状況に
応じて各入力装置からのデータの転送要求を調停する装
置（以下、調停装置と呼ぶ。）が用いられる。

【０００３】調停装置の配置の仕方は、単一の調停装置
が各入力装置からの転送要求を一つずつ検査し、転送許
可を与える集中調停型と、出力装置毎に調停装置を配置
し、各調停装置は担当出力装置に対する転送要求のスケ
ジューリングのみを行うPerOutput調停型との２つに大
別される。

【０００４】図１は前記集中調停型の調停装置を用いた
通信装置の一例を示すもので、図中、１は複数の入力装
置、２は結合装置、３は複数の出力装置、４は調停装置
である。また、図２は前記Per Output調停型の調停装置
を用いた通信装置の一例を示すもので、図中、１は複数
の入力装置、３は複数の出力装置、５は複数のデータコ
ピーバッファ、６は複数の調停装置である。

【０００５】Per Output調停型は、転送要求の並列処理
が可能であるため、単位時間当たりの処理可能な転送要
求数が多いという利点を有するが、調停装置が複数必要
であり、また、並列性を引き出すためのデータコピー用
のメモリ（バッファ）が多く必要になる等、実装上の制
約事項が多い。このため、図１のような集中調停型が用
いられることも多い。以下、本発明では、この集中調停
型について議論する。

【０００６】図３は図１に示した集中調停型の通信装置
における調停装置の要部、即ち要求出力衝突検査にかか
わる構成を示すもので、複数の出力装置の使用状況の一
覧を示す使用出力テーブル１１と、該使用出力テーブル
１１の内容と一の入力装置からの転送要求が要求する出
力装置（転送要求の要求出力）とを比較する比較部１２
と、比較の結果、重複がなければ転送許可信号を発行
し、重複があれば転送許可信号を発行しない転送許可発
行部１３とを備えている（なお、図１では転送要求信
号、要求出力一覧、転送許可信号等の各信号が、番号
「１」の入力装置１と調停装置４との間のみ示されてい
るが、実際には全ての入力装置１と調停装置４との間で
やりとりされる。）。

【０００７】集中調停型では、通常、マルチキャスト転
送に対して、全ての宛先出力に対する送信データが一括
してコピー／転送されるOne Shot型マルチキャスト（例
えば、Xing, Chen, Jeremiah F. Hayes, "Call schedul
ing in multicasting packetswitch" in Proc.ICC, 199
2, pp895-899参照）を前提とする。

【０００８】このため、現在処理中の転送要求の宛先出
力装置が全て未使用であるかどうかを検査し、全て未使
用であれば、当該転送要求を発した入力装置に対して転
送許可を発行し、前記テーブルの内容を更新する（図４
参照）。そして、１箇所でも使用中の出力装置があれば
転送許可を発行せず、他の入力装置からの転送要求の処
理に移る（図５参照）という動作を行う。

【０００９】図６は集中調停型の調停装置を用いた通信
装置の他の例、ここではタイムスロットを持つ通信方式
（伝送路）を前提とした調停装置７を備えた通信装置
（例えば、Xing, Chen, Jeremiah F. Hayes, M.K.Mehme
t ali, "Performance analysisof cyclic-priority inp
ut access method for a multicast switch" in Proc.I
NFOCOM, 1991, pp1189-81195参照）を示すものであ
る。

【００１０】タイムスロットを持つ伝送路では、全ての
入力装置１に同期したタイムスロットが存在し、データ
はこのタイムスロット毎に送信される。調停装置７は、
タイムスロット開始時に、各出力装置３の使用状況を示
すビットマップテーブル（以下、トークンと呼ぶ。）の
入力装置１への巡回を開始する。トークンを受け取った
入力装置１は、当該タイムスロットにおいて送信したい
データの宛先出力の使用状況を調べ、未使用であれば当
該タイムスロットにおいてその出力装置３を使用するこ
とを示すビットを立てる。既にこのビットが立っていれ
ば、当該タイムスロットにおいてデータ送信は行わな
い。

【００１１】全ての入力装置１へのトークンの巡回が終
了すると、出力装置３を獲得することができた入力装置
１のみデータの送信を行う。タイムスロットが終了する
と、トークン内の全ビットがクリアされる。このトーク
ンは、次のタイムスロットの開始時に再び入力装置１へ
回される。入力装置１にトークンを巡回させる順序をタ
イムスロット毎に変化させ、出力装置３の獲得の公平性
を実現する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述した図１、図３乃
至５に示した従来例では、使用中で獲得できなかった出
力装置があった場合、その出力装置が解放されても、次
に再びその転送要求が選択されるまでの間に新たな他の
転送要求によって使用されてしまう、ということが繰り
返される可能性がある。このため、ある転送要求が要求
する全ての出力装置の獲得に成功し、データの転送を終
了するまでの時間の有限性を保証することができない。

【００１３】また、マルチキャスト転送の場合、要求出
力のうち一部だけが使用中であった場合でも転送許可は
されず、未使用であった出力装置についてもそのまま未
使用の状態で他の転送要求の処理へ移ってしまう。従っ
て、この未使用のままの出力装置が、再びその転送要求
が選択されるまでの間に他の転送要求によって新たに使
用されてしまう可能性がある。このことも、データ転送
終了までの時間の有限性保証を妨げる原因となる。

【００１４】前記の問題は、複数の転送要求のうち処理
する一つの転送要求を選択する部分において、出力装置
の獲得に失敗した経歴を持つ転送要求を古いものから順
に優先して受け付けるように、転送要求を徐々に絞り込
むスケジューリングを導入することで解決することも可
能である。しかし、このようなスケジューリング方式を
実現するための機構が複雑になるという問題があった。

【００１５】また、図６に示した従来例では、各入力装
置にトークンを巡回させる順番をタイムスロット毎に変
化させることにより、要求出力を全て獲得できるまでの
時間を有限に抑えることができる。しかし、この方式
は、タイムスロットを持つ通信方式に適用が限定される
という問題があった。

【００１６】本発明の目的は、単一の調停装置によりマ
ルチキャスト時のデータのコピー／転送を全ての宛先に
対して一括して行うような集中調停型の通信装置におい
て、タイムスロットの概念のない非同期な伝送路を前提
とした場合でも、各転送要求が全ての要求出力を獲得で
きるまでの時間を有限に抑えることを可能とする調停装
置及びこれを用いた通信装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決するため、複数の入力装置からのデータの転送要求
を一つずつ検査し、転送許可を与える集中調停型の調停
装置において、データの転送要求が要求する出力装置と
使用状態にある出力装置または過去の転送要求において
獲得に失敗した出力装置とを比較し、重複がなければ該
転送要求に対応する入力装置に転送許可信号を発行し、
重複があれば転送許可信号を発行しない要求出力衝突検
査部と、過去に転送許可の獲得に失敗した全ての転送要
求の識別子を記録する要求記録部とを備えたことを特徴
とする。

【００１８】この際、要求出力衝突検査部は、複数の出
力装置の使用状況の一覧を示す使用出力テーブルと、過
去に出力装置の獲得に失敗した全ての転送要求が要求し
た出力装置の一覧を示す要求出力テーブルと、これらの
２つのテーブルのビット毎の論理和の一覧を示すＯＲテ
ーブルと、該ＯＲテーブルの内容と処理中の転送要求が
要求する出力装置とを比較する比較部と、該比較の結
果、全ビットについて重複がなければ転送許可信号を発
行し、一部でも重複があれば転送許可信号を発行しない
転送許可発行部とから構成することができる。

【００１９】また、比較部における比較の結果、重複が
ある場合は当該転送要求の識別子を要求記録部に記録さ
せるようにしても良い。

【００２０】前記構成において、使用出力テーブルは、
出力装置の使用状態の一覧を示している。要求出力テー
ブルは、過去に出力装置の獲得に失敗した全ての転送要
求が要求した出力装置の一覧を示している。従って、前
記両テーブルのビット毎の論理和（ＯＲ）をとったＯＲ
テーブルは、使用中かまたは過去の転送要求によって要
求されたことがあるかのいずれかの出力装置の一覧を示
している。

【００２１】このＯＲテーブルの内容と処理中の転送要
求の要求出力とを比較し、重複がある場合は転送許可を
行わないことにより、使用中の出力に対するデータ転送
を防止できるだけでなく、過去に転送要求されたことの
ある出力に対するデータ転送を防ぐことができる。

【００２２】このようにしてＯＲテーブルの内容との重
複があった転送要求の識別子を要求記録部内に記録する
ことにより、要求出力の獲得に失敗したことのある転送
要求を後から再試行することができる。そして、要求記
録部への記録時に、要求記録部内の転送要求相互間で再
試行される順序の追い越しが生じないような方式を採用
すれば、要求出力の獲得に失敗した時点から再試行時に
全ての要求出力の獲得に成功するまでには、自転送要求
より前に要求記録部に記録された転送要求のうち、自転
送要求と一部でも重複する要求出力を持つ全ての転送要
求のデータ転送が終了するまでの時間だけ待てば良いこ
とになる。

【００２３】要求記録部に記録された転送要求の再試行
の契機を、実行中の他のデータ転送の終了検出時とすれ
ば、タイムスロットを前提としない非同期な通信方式を
用いた場合にも適用可能である。

【００２４】そして、データ転送の終了検出時に要求出
力テーブルの内容を全てクリアして、要求記録部内の全
転送要求を再試行するようにすれば、前記の待ち時間
は、自転送要求より前に要求記録部に記録された転送要
求のうち、自転送要求と一部でも重複する要求出力を持
つものの個数と１データの最大転送時間との積で抑えら
れる。通常、転送データ長は有限であるため、前記時間
は有限である。このようにして、前述の課題を解決する
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図７は本発明による通信装置の実
施の形態の一例を示すもので、図中、図１と同一構成部
分は同一符号をもって表す。即ち、１は複数の入力装
置、２は結合装置、３は複数の出力装置、８は調停装置
である。

【００２６】入力装置１は、データが到着すると転送要
求信号をアサート（出力）し、データ転送要求が発生し
たことを調停装置８に通知するとともに、データの送信
先となる要求出力一覧を調停装置８に通知する。結合装
置２は、出力装置３までの途中の転送経路についてはノ
ンブロッキングで、調停装置８は各入力装置１からの要
求出力の衝突を回避する役割を果たす。

【００２７】また、調停装置８は、各入力装置１からの
転送要求のうちの一つを選択し、要求出力の使用状況等
を鑑みて要求に対する転送許可の可否を判断する。転送
の許可が可能であれば、結合装置２の入力／出力間の接
続を確立し、該当入力装置１に対する転送許可信号をア
サートする。転送の許可が不可能な場合、別の転送要求
の処理に移る。前記転送許可信号は、当該入力装置１か
らのデータ転送が終了するまでアサートされ続ける。

【００２８】入力装置１は、調停装置８から転送許可信
号が返送されると、データ転送を開始する。本実施の形
態では、宛先となる出力装置３が複数あるマルチキャス
ト転送の場合、転送許可が発行された時点で入力装置１
において全ての要求出力に対するデータのコピー／転送
を一括して行うOne Shot型マルチキャストを前提とす
る。データ転送が終了すると、転送要求信号をネゲート
（遮断）する。調停装置８は、転送許可信号をアサート
している入力装置１からの転送要求信号のネゲートを検
出すると、データ転送が終了したと判断し、結合装置２
の接続解除等の処理を行う。

【００２９】図８は前述した調停装置８の内部構成を示
すもので、図中、２１は転送要求受信部、２２は内部要
求選択部、２３，２４はマルチプレクサ、２５は要求出
力衝突検査部、２６は要求記録部、２７はシーケンス制
御部、２８は結合装置制御部、２９は転送終了検出部、
３０は解放要求選択部である。ここで、図中、太線で示
した要求出力衝突検査部２５の構成が異なり、過去に転
送許可の獲得に失敗した全ての転送要求の識別子を記録
する要求記録部２６を備えた点を除いて従来の場合の調
停装置と同様である。

【００３０】図９は図８中の要求出力衝突検査部２５の
詳細構成を示すもので、図中、４１は使用出力テーブ
ル、４２は過去に出力装置３の獲得に失敗した全ての転
送要求が要求した出力装置３の一覧を示す要求出力テー
ブル、４３はこれらの２つのテーブルのビット毎の論理
和の一覧を示すＯＲテーブル、４４は比較部、４５は転
送許可発行部である。ここで、図中、太線で示した要求
出力テーブル４２及びＯＲテーブル４３を備えた点が図
３に示した従来の調停装置の場合と異なっており、処理
中の転送要求の要求出力とＯＲテーブルの内容とを比較
して転送許可の判断を行う点が特徴である。

【００３１】本調停装置８では、シーケンス制御部２７
がその全体の動作を司る。

【００３２】本調停装置８の動作は、入力装置１からの
転送要求を１つずつ取り出し転送許可の可否の判断を行
うフェーズ（新規要求試行フェーズ）と、要求記録部２
６から過去に出力装置３の獲得に失敗した転送要求を一
つずつ取り出して再試行するフェーズ（再試行フェー
ズ）と、データ転送の終了検出に伴って出力装置３の解
放処理を行うフェーズ（解放フェーズ）との３つのフェ
ーズから成り立っている。図１０に、本実施の形態にお
ける調停装置の動作フローチャートを示す。

【００３３】転送要求受信部２１は、実際には各入力装
置１に１つずつ対応して存在し、担当する入力装置１か
ら転送要求信号及び要求出力一覧を受信すると、担当入
力装置１からの転送要求の発生を示す内部要求をアサー
トするとともに、マルチプレクサ２３に対して要求出力
一覧を示すビットマップを出力する。

【００３４】内部要求選択部２２は、各転送要求受信部
２１から発せられる内部要求を一つずつ順番に選択し、
選択した入力装置１の番号を出力する。転送要求受信部
２１は、内部要求選択部２２によって自身の内部要求が
選択されると、その内部要求をネゲートする。

【００３５】シーケンス制御部２７は内部要求選択部２
２からの出力を検出すると、新規要求試行フェーズに入
る。新規要求試行フェーズでは、内部要求選択部２２か
らの入力値をマルチプレクサ２４の出力値に選択する。
出力された番号はシーケンス制御部２７及び結合装置制
御部２８にとりこまれる（要求元フェッチ）。また、こ
の番号はマルチプレクサ２３の出力値選択のキーとして
使用され、当該転送要求の要求出力一覧を示すビットマ
ップがマルチプレクサ２３から出力される。この要求出
力一覧は要求出力衝突検査部２５及び結合装置制御部２
８にとりこまれる（宛先フェッチ）。

【００３６】要求出力衝突検査部２５は、使用出力テー
ブル４１、要求出力テーブル４２、ＯＲテーブル４３を
用いて、処理中の転送要求に対する転送許可の可否を判
定する。使用出力テーブル４１では、ビット値”０”は
当該出力の未使用、ビット値”１”は当該出力の使用中
を示す。また、要求出力テーブル４２では、ビット値”
０”は過去に転送要求を行って不許可となった転送要求
のうち当該出力を要求したものが一つもないこと、ビッ
ト値”１”はそれが存在することを示す。初期状態で
は、この３つのテーブルの全ビットが”０”クリアされ
ている。

【００３７】要求出力衝突検査部２５は、処理中の転送
要求の要求出力とＯＲテーブル４３との内容を比較部４
４にてビット毎に比較し、共にビット値が”１”となる
部分（以下、これを重複と表現する。）がなければ転送
の許可が可能と判断し、使用出力テーブル４１の要求出
力に対応するビット値を”１”にし、これに対応してＯ
Ｒテーブル４３の内容を更新する（図１１参照）。

【００３８】その後、結合装置制御部２８において要求
出力に応じた結合装置２の接続設定を行い、当該入力装
置１に対する転送許可をアサートする。処理中の転送要
求の要求出力とＯＲテーブル４３との間に重複が一箇所
でもあれば、転送の許可が不可能であると判断する。こ
の時、要求出力テーブル４２の要求出力に対応するビッ
ト値を”１”にし、これに対応してＯＲテーブル４３の
内容を更新する（図１２参照）。

【００３９】その後、当該転送要求を発行した入力装置
１の番号を要求記録部２６に書き込む。新規要求試行フ
ェーズでは以上の動作を繰り返し実行する。

【００４０】転送終了検出部２９は、実際には各入力装
置１に対応して存在し、担当する入力装置１への転送許
可信号がアサートされている状態においてその入力装置
１からの転送要求信号のネゲートを検出すると、データ
転送が終了したと判断し、解放要求信号をアサートす
る。解放要求選択部３０は、各転送終了検出部２９から
の解放要求を一つずつ順番に選択し、選択した入力装置
１の番号を出力する。

【００４１】シーケンス制御部２７は、新規要求試行フ
ェーズにおいて、一つの転送要求の処理の終了毎に解放
要求の有無を調べ、要求があれば解放フェーズに移行す
る。このフェーズでは、解放要求選択部３０からの入力
値をマルチプレクサ２４の出力値に選択する。新規要求
試行フェーズにおける処理と同様にして、当該入力装置
１の番号及び要求出力の一覧をフェッチした後、要求出
力衝突検査部２５では使用出力テーブル４１の当該出力
に対応する部分のビット値を”０”にし、これに対応し
てＯＲテーブル４３を更新する。

【００４２】また、後続する再試行フェーズに備えて、
要求出力テーブルのビットを全て”０”クリアする（図
１３参照）。結合装置制御部２８では、使用されていた
当該出力装置３への結合装置２の接続を解除し、当該入
力装置１に対する転送許可信号をネゲートする。

【００４３】存在する解放要求の処理が全て終了した時
点で、要求記録部２６に記録された転送要求が存在すれ
ば、再試行フェーズに移行する。このフェーズでは、マ
ルチプレクサ２４の出力値を要求記録部２６からの出力
値に選択し、あとは新規要求フェーズと同様の処理を行
う。要求記録部２６内の全ての転送要求の再試行が終了
すると、新規要求試行フェーズに戻る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タイムスロットの概念のない非同期な伝送路を前提と
し、調停装置が一つで、マルチキャスト時のデータのコ
ピー／転送を全ての宛先に対して一括して行うような簡
明な通信装置を用いた場合でも、入力装置からの転送要
求に対して転送許可の可否の検査を行ってから実際に要
求する全ての出力装置が獲得できるまでの時間を有限に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の集中調停型の通信装置の一例を示す構成
図

【図２】従来のPer Output型の通信装置の一例を示す構
成図

【図３】図１の通信装置における調停装置の要部を示す
構成図

【図４】図３における転送許可時の動作を示す図

【図５】図３における転送不許可時の動作を示す図

【図６】従来の集中調停型の通信装置の他の例を示す構
成図

【図７】本発明による通信装置の実施の形態の一例を示
す構成図

【図８】図７の通信装置における調停装置の内部構成図

【図９】図８の調停装置における要求出力衝突検査部の
構成図

【図１０】図８の調停装置における動作を示すフローチ
ャート

【図１１】図９の要求出力衝突検査部における転送許可
時の処理を示す図

【図１２】図９の要求出力衝突検査部における転送不許
可時の処理を示す図

【図１３】図９の要求出力衝突検査部におけるデータ転
送終了検出時の処理を示す図

【符号の説明】

１：入力装置、２：結合装置、３：出力装置、８：調停
装置、２１：転送要求受信部、２２：内部要求選択部、
２３，２４：マルチプレクサ、２５：要求出力衝突検査
部、２６：要求記録部、２７：シーケンス制御部、２
８：結合装置制御部、２９：転送終了検出部、３０：解
放要求選択部、４１：使用出力テーブル、４２：要求出
力テーブル、４３：ＯＲテーブル、４４：比較部、４
５：転送許可発行部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 哲 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 川野 哲生 東京都新宿区西新宿３丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−135953（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−301627（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 15/177 676 H04L 12/54 H04L 12/58

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力装置からのデータの転送要求
   を一つずつ検査し、転送許可を与える集中調停型の調停
   装置において、 データの転送要求が要求する出力装置と使用状態にある
   出力装置または過去の転送要求において獲得に失敗した
   出力装置とを比較し、重複がなければ該転送要求に対応
   する入力装置に転送許可信号を発行し、重複があれば転
   送許可信号を発行しない要求出力衝突検査部と、 過去に転送許可の獲得に失敗した全ての転送要求の識別
   子を記録する要求記録部とを備えたことを特徴とする調
   停装置。
2. 【請求項２】 要求出力衝突検査部は、複数の出力装置
   の使用状況の一覧を示す使用出力テーブルと、過去に出
   力装置の獲得に失敗した全ての転送要求が要求した出力
   装置の一覧を示す要求出力テーブルと、これらの２つの
   テーブルのビット毎の論理和の一覧を示すＯＲテーブル
   と、該ＯＲテーブルの内容と処理中の転送要求が要求す
   る出力装置とを比較する比較部と、該比較の結果、全ビ
   ットについて重複がなければ転送許可信号を発行し、一
   部でも重複があれば転送許可信号を発行しない転送許可
   発行部とからなることを特徴とする請求項１記載の調停
   装置。
3. 【請求項３】 比較部における比較の結果、重複がある
   場合は当該転送要求の識別子を要求記録部に記録させる
   ことを特徴とする請求項２記載の調停装置。
4. 【請求項４】 複数の入力装置と、複数の出力装置と、
   結合装置と、請求項１乃至３いずれか記載の調停装置と
   を備えたことを特徴とする通信装置。