JP2968753B2 - バッファメモリ付きスイッチ回路 - Google Patents

バッファメモリ付きスイッチ回路

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JP2968753B2
JP2968753B2 JP9109287A JP10928797A JP2968753B2 JP 2968753 B2 JP2968753 B2 JP 2968753B2 JP 9109287 A JP9109287 A JP 9109287A JP 10928797 A JP10928797 A JP 10928797A JP 2968753 B2 JP2968753 B2 JP 2968753B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】データ送信を行うノードと該
データを受信するノード間に設ける、バッファメモリを
有するスイッチ回路において、バッファメモリにデータ
送信するとき、バッファメモリ内のデータ量を管理する
受信カウンタを参照して、データ送信が可能であること
を示すACK信号をデータ送信側ノードに通知するバッ
ファメモリ付きスイッチ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】M対Nの通信路を形成するクロスバース
イッチをもつ計算機や通信機器は、M個のノードとN個
のノード間でM対Nのデータ通信が行われる。特開平0
4−326454号公報によれば、スイッチ回路の入力
ポートで待たされる回数を計数する手段と、該待ち回数
が閾値を超える入力ポートのデータを優先して転送する
クロスバーネットワークを開示している。
【0003】上述の公報においては、通信に使用する信
号情報がバッファメモリの数だけ必要になりハードウェ
ア資源がネットワーク上で多く必要になる。またバッフ
ァメモリの数が変わる場合(クロスバーのノード構成変
更等)やデータ送受を伝える制御信号が1ビットライン
の制的がある場合のため、各バッファメモリのデータ格
納量まで通知することができない。またバッファメモリ
が複数あっても1バッファメモリとみなして、MAXの
データ量のみの送信で全体の総データ量と見なして動作
していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなクロスバ
ースイッチが、複数のクロスポイントに受信バッファを
もつ場合に、1つのバッファのデータ量のMAX値でデ
ータ送信の可否を判断するため、データが各ノードに配
られるような場合にはスイッチ内の各バッファにはまだ
転送されうる容量が残っているにも関わらず、送信側の
ノードからスイッチにデータ送出ができないことがあ
る。そのような状態で、一転して少量データが貯まって
いるバッファメモリのみがデータを排出されつづける
と、データがさらに到着する前にバッファ内のデータが
なくなる場合がある。第1の問題点は、上記により複数
の送り先ノードへのデータ転送途中でスイッチ内の複数
バッファに、データが存在しないことがある為、各送り
先ノードにデータ転送できないむだ時間を生ずることで
ある。
【0005】この発明は、各ノードがクロスバースイッ
チのバッファメモリを介して、データが転送される転送
形態の場合に、ノードとスイッチ間で管理信号を新たに
追加することなく、従来のACK信号の1ビットライン
を用いて、スイッチ内のバッファにデータ送信できるこ
とを送信側ノードに通知し、スイッチの転送性能を向上
させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明のバッファ付き
スイッチ回路は、データが格納されるバッファメモリの
うち一番データ格納量が多いバッファメモリにのみ注目
し、このバッファメモリに入るデータがない場合は送信
ノードに対してスイッチ内のバッファメモリからすぐさ
まデータが送出したかのようにノードにACK通知を返
す。また一番データ格納量が多いバッファの数が1つの
みで、そのバッファメモリからデータが取り出されてデ
ータ格納量が減少する場合にもACK通知を返す。AC
K通知時の両事象が同時に起こる場合、ACK通知をカ
ウントして保存する。
【0007】具体的に述べると、バッファメモリのデー
タ格納及び取り出し時にデータをカウントし現在のバッ
ファメモリ内のデータ量を管理する受信カウンタと、最
も大きい値のカウンタに対応するバッファメモリ(複数
個存在する可能性有り)を検出して、そのバッファメモ
リがどれであるかの情報を保持するMAX判定手段と、
送信データをどのバッファに格納するかの宛先をデコー
ドした制御信号とMAX判定手段とにより、次サイクル
にデータ量の更新をするバッファメモリが最もデータ格
納量の多いバッファメモリで、かつ該バッファメモリか
らはデータが取り出されないという事象によりMAX値
が増加すると判断するMAX増加通知手段と、同様にM
AX判定手段で最もデータ格納量の多いバッファが1つ
であると判定され、かつ該バッファからデータ取り出し
を行い、かつ該バッファに新規データ到着がない時、次
サイクルにてMAX値が減少すると判断してMAX減少
通知信号を作成する減少通知手段と、またデータ有効信
号あり、かつMAXデータ量が増加しなかった場合(デ
ータ量がMAXでないバッファメモリにデータが入
る)、MAXバッファメモリが使用されないと通知する
非使用通知手段と、減少通知手段と非使用通知手段から
の通知信号によって、データがさらに送れることを送信
ノードに通知するACKのACK返却手段と、両信号が
共に通知されたとき一時的にACKの数を蓄え、次サイ
クル以降で、ACKを返さないとき、保持中のACKを
返却するACK管理手段と、を含む。
【0008】スイッチ回路内のクロスポイントに設けた
バッファメモリが空になる確率を減らすことが、「ある
ノードへのデータ出力に対し、出力競合調停に参加でき
るバッファメモリが1つもない」状況を回避することに
なり、またスイッチのデータ転送性能向上につながる。
このため、バッファメモリがフルになるまではノードか
らスイッチ回路にデータ送出しつづけることが望まし
い。全体のバッファメモリのうちどれか1つが完全にフ
ルに格納されてしまうまで、他のバッファ(MAX格納
していないバッファメモリ)に到着したデータについて
非使用通知手段により、ACKを返す。このため、さら
なるデータ送信が可能になる。バッファメモリからのデ
ータ取り出しは減少通知手段で管理され、最もデータ格
納量の多いバッファメモリ(MAXバッファメモリ)に
対しては、データ取り出し時のみ、ACKを返してバッ
ファメモリのデータ格納量を管理することにより、AC
Kの信号ラインを各ノード毎に設けることなく、ノード
行を1ビットラインのACK信号で管理できる。ただ
し、減少通知手段と非使用通知手段が同時にACKを返
却しようとする場合があるため、ACK管理手段にて一
時的にACKをカウントし、1ビットラインでデータ送
信可能であることを示すACK応答を実現する。
【0009】
【発明の実施の形態】この発明について、図面を参照し
て説明する。この発明の一実施例の構成を示す図1
(a)および図1(b)を参照すると、全体構成の図1
(a)で、データ送信側のノードA,ノードB乃至ノー
ドXと、データ受信側のノード1,ノード2乃至ノード
nとを接続するクロスバースイッチ回路があり、データ
送信側に対するデータ送信を制御するバッファMAX管
理回路A01乃至バッファMAX,管理回路X01があ
る。また、データ受信側のノード1乃至ノードnに対す
る競合を調停する競合調停回路10乃至競合調停回路n
0がある。各クロスポイントA1乃至クロスポイントA
n,クロスポイントB1乃至クロスポイントBn,クロ
スポイントX1乃至クロスポイントXnの構成を、クロ
スポイントA1に代表させて示す図1(b)を参照する
と、ノードAの送信データは、クロスポイントA1乃至
AnのバッファメモリA1乃至Anに入力し、送信デー
タの宛先を解読するデコード回路A0によって、各バッ
ファメモリA1乃至Anに振り分けられる。各バッファ
メモリA1乃至Anは、格納されているデータ量をカウ
ントする受信カウンタA12乃至An2を備える。受信
側ノード1に対して、クロスポイントA1乃至X1のバ
ッファA11乃至X11の送信データを調停する競合調
停回路10を備える。ノードAのバッファA1乃至An
に対するデータ送信を制御するバッファMAX管理回路
A01が、受信カウンタA12乃至An2の出力と競合
調停回路10乃至n0の調停信号によって制御されて、
ACK信号をデータ送信のノードAに返す。
【0010】バッファMAX管理回路A01の構成を示
す図2を参照すると、バッファメモリA1乃至Anで最
大データ量を格納するバッファメモリを判定するMAX
判定部A010と、次のサイクルでデータ量が更新され
る最大データ量のバッファメモリで、かつデータの出力
がないバッファメモリを判定するMAX増加通知部A0
11と,最大データ量のバッファメモリが1つで、かつ
該バッファメモリからデータを送出することを判定する
減少通知部A012と,受信データがあって、かつMA
Xバッファメモリのデータ量が増加しないことを判定す
る非使用通知部A013と,減少通知部A012と非使
用通知部A013の出力でACKを返すACK返却部A
014と,重複したACKをカウントして保持し、AC
Kを返さないサイクルでACKを返すACK管理部A0
15と、を含む。
【0011】この実施例で、送信側ノードAからバッフ
ァメモリA1乃至バッファメモリA4を介して受信側の
ノード1乃至4にデータ転送する動作を、図3に例示す
るタイムチャードを参照して説明する。
【0012】1)クロスポイントA1乃至A4が送信ノ
ードAからデータ受信をした場合、バッファA1乃至A
4のどれかに書き込みを行うため、デコード部A0でデ
ータの格納先をデコードし、これがバッファA11だっ
た場合、格納と同時に受信カウンタA12を6+1→7
のカウントアップする(図3の矢印線21)。
【0013】2)MAX判定部A010で受信カウンタ
A12乃至A42各々の値を比較し、各々のカウンタ値
がMAX値を持つか否かを判定する。同時にそのMAX
値を持つカウンタが1つのみであるかを判定する。この
受信カウンタA12乃至A42の値が各々7,5,6,
3となった場合、バッファA12のみがMAXバッファ
となる(図3各受信カウンタ値参照)。
【0014】3)次のサイクルにおいてノード1行きの
競合調停によりバッファメモリA11からのデータ読み
出しが指示された場合、減少通知部A012は、バッフ
ァA11がMAXバッファメモリで、かつ読み出しで、
かつMAXバッファメモリが一つ、の3条件を満たしM
AX減少信号をACK返却部A014とACK管理部A
015に通知する(図3の矢印線23)。
【0015】4)この時、同時にデータ受信してバッフ
ァメモリA4に対し書き込みであった場合、MAX増加
通知部A011はバッファメモリA4がMAXバッファ
メモリA11でない為(読み出しはないが)、MAXバ
ッファ増加信号がオンにならず、非使用通知部A013
がデータ有効信号により、MAXバッファA11の非使
用信号をACK返却部A014とACK管理部A015
に通知する(図3の矢印線24)。
【0016】5)ACK返却部A014で非使用信号ま
たはMAX減少信号のどちらかがオンの時、ノードAへ
のACKの返却有りと判定する。この場合ACK返却が
オンとなる(図3の矢印線25)。
【0017】6)ACK管理部A015は、ACK返却
部A014がACK返却有りと判定した場合、またAC
K管理部A015の内部カウンタA0153が0でな
く、かつACK返却無しとACK返却部A014が判断
した場合、かねてよりカウンタA0153に蓄積してい
たACKをノードAに返す。この場合、5)で減少信号
と非使用信号の両方がオンの為、ACK管理部A015
は、ノードAに対してACK返却すると共に、カウンタ
A0153を+1する。さらに、次のサイクルにも1)
〜5)まで繰り返し、ACK返却部A014からのAC
K返却無しと判定される為、ACK管理部A015の内
部カウンタA0153が1以上なので、ACKをノード
Aに出力すると共にカウンタA0153を1減算する
(図3の矢印線26)。
【0018】7)以上の1)〜6)の繰り返しによりデ
ータの受信または読み出し毎にACK返却が行われ、か
つデータ受信直後のACK返却で、より多くのデータが
ノードAから送られ、かつ溢れることがなく動作し続け
る。
【0019】上述の実施例は1対4クロスバースイッチ
のクロスポイント型での説明であったが、この発明は、 1)M対Nノードでの実施が可能であり、ノード数に限
定はない。
【0020】2)クロスポイント型で上述のように、行
き先毎にバッファメモリを持つのではなく、奇数/偶数
ノード番号や4分割や8分割などさまざまな分割形態に
分けたバッファメモリを設ける構成であっても、バッフ
ァメモリ毎にその受信カウンタを持たせることによっ
て、この発明を適用できることは明らかである。
【0021】
【発明の効果】この発明の第1の効果は、各ノードにデ
ータが転送されるようなクロスバースィッチを通じた転
送形態の場合、ノードとスイッチ間で従来のACK信号
を利用し、管理信号を新たに追加することなしに、スイ
ッチ内のバッファに空きがあることを送信側に通知でき
るのでデータが存在する確率を向上できることである。
この効果により、ネットワーク全体の実効転送性能を向
上できる。
【0022】その理由は、各バッファメモリでのデータ
量の管理を集約させてデータ量MAXのバッファメモリ
だけを管理し、それ以外のバッファメモリに入ったデー
タは送出されたかのように送信側のノードに見せるた
め、スイッチ内部が送信側の1つのノードに対して、受
信側のnノードのn個のバッファで管理していてもノー
ドへ通達する情報はACKの1つで済み、かつMAXデ
ータ量をスイッチ内バッファメモリに1つ以上確保でき
るからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この一実施例の構成を示し、分図(a)は全体
構成,分図(b)はクロスポイントにおける構成を示す
図である。
【図2】図1のバッファMAX管理回路を示す図であ
る。
【図3】図1の動作を例示するタイムチャートである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを送信するM個のノードと前記デ
    ータを受信するN個のノードとの間にクロスバースイッ
    チを接続してなるM対Nのスイッチ回路において、 データ送信側ノードの出力線にデータの宛先を解読する
    デコード回路と、 前記宛先で指定されるスイッチ回路の各クロスポイント
    に設けるパッファメモリと、 前記バッファメモリからデータ受信側ノードに対するデ
    ータ送信が競合するとき、前記競合を調停する競合調停
    回路と、 前記バッファメモリそれぞれに滞留するデータ数をカウ
    ントする受信カウンタと、 前記受信カウンタのデータ数を参照し、前記バッファメ
    モリのデータ量が最大数であるバッファメモリを判定
    し、前記バッファメモリのデータ量が減少する場合と前
    記バッファメモリのデータ量が増加しない場合とを検出
    して、データ送信側のノードにデータ送信ができること
    を通知するACK信号を返すバッファMAX管理回路
    と、 を備えることを特徴とするバッファメモリ付きスイッチ
    回路。
  2. 【請求項2】 前記バッファMAX管理回路は、 前記バッファメモリそれぞれの受信カウンタを比較し、
    データ量が最大数であるバッファメモリが1つの場合と
    複数の場合とをそれぞれ検出するMAX判定部と、 データが最大数であるバッファメモリが1つである場
    合、前記バッファメモリが次のデータ送信サイクルで調
    停を獲得し、かつデータ送信宛先指定が前記バッファメ
    モリでないとき、前記バッファメモリのデータ量が減少
    することを検出する減少通知部と、 データ量が最大数であるバッファメモリが複数である場
    合、前記バッファメモリが次のデータ送信サイクルで調
    停を獲得しないで、かつデータ送信宛先指定があると
    き、前記バッファメモリのデータ量が増加することを検
    出するMAX増加通知部と、 前記MAX増加通知部が前記バッファメモリのデータ量
    増加を検出しないで、かつデータ送信を示すデータ有効
    信号があるとき、前記バッファメモリが非使用であるこ
    とを検出する非使用通知部と、 前記減少通知手段と前記非使用通知手段との前記検出の
    通知によって、データ送信できることを示すACK信号
    を送信側ノードに通知するACK返却部と、 前記ACK信号が重複するとき、前記ACK信号をカウ
    ントし、次のデータ送信サイクルでACK返却しないと
    きに、前記ACK信号を送信側ノードに返すACK管理
    手段と、 を含むことを特徴とする請求項1記載のバッファメモリ
    付きスイッチ回路。
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