JP3094849B2

JP3094849B2 - 並列計算機およびその多段結合網

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Publication number: JP3094849B2
Application number: JP07154286A
Authority: JP
Inventors: 将人石井; パトリック・ハミルトン
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: US5852407A; FR2735888A1; FR2735888B1; JPH096737A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は並列計算機およびその多
段結合網に関し、特に、プロセッサノード相互間を高い
信頼性をもって接続する並列計算機およびその多段結合
網に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の並列計算機に於いては、多段結合
網（相互結合網）を用いてノード間を結合する構成がと
られていた。このような相互結合網に関しては、特開昭
６３−１２４１６２号公報に記載がある。しかしなが
ら、上記公報に記載の相互結合網では、結合網に障害が
発生した場合、通信ルートによってはデッドロックが発
生する可能性があり、障害箇所を迂回できない場合があ
った。その為、高い信頼性を得るのに、例えば、相互結
合網を２面設け、更に、各ノードの入出力ポートを２重
化し、片方の入出力ポートを片面の相互結合網に接続
し、他方の入出力ポートを他面の相互結合網に接続して
いた。そして、片面の相互結合網に障害が発生した場合
は、他面の相互結合網を使用して通信を行うことで、デ
ッドロックの発生による通信の途絶を回避していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記相
互結合網を２面設ける従来技術では、高い信頼性を得る
為に通常より２倍のハードウェアを伴ってしまい、低コ
ストが要求される計算機には不向きという問題があっ
た。そして、相互結合網の規模は並列計算機におけるノ
ード数に比例するため、今後、ノード数の増加が予想さ
れることを考えると、相互結合網の２重化によるハード
量の増加を押さえることは重要な課題となっている。

【０００４】本発明の目的は比較的少ないハードウェア
量で高い信頼性を得、且つ従来技術の並列計算機と同等
の通信性能を得ることのできるノード間相互結合網およ
び当該相互結合網を用いた並列計算機を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、それぞれが入出力ポートを２つ有するＮ（Ｎ：正整
数）個のノードからなる並列計算機に用いられる、前記
ノードを相互接続するクロスバスイッチの複数ステージ
からなる並列計算機の多段結合網を次のように構成す
る。多段結合網において、クロスバスイッチは夫々Ｍ
（Ｍ：正整数）個の入出力ポートを有し、多段結合網の
第１ステージに２×〈Ｎ／Ｍ〉（〈Ａ〉はＡ以上の最小
の整数値を表わす）個のクロスバスイッチを有し、ノー
ドの一つ手前にある最終ステージに２×〈Ｎ／Ｍ〉個の
クロスバスイッチを有し、第１ステージの互いに異なる
クロスバスイッチの入力ポートは、任意の前記ノードの
２つの出力ポートに、それぞれ接続され、最終ステージ
の互いに異なるクロスバスイッチの出力ポートは、任意
のノードの２つの入力ポートに、それぞれ接続され、第
１ステージの各クロスバスイッチの少なくとも〈Ｍ／
２〉個の各出力ポートから前記最終ステージのクロスバ
スイッチの少なくとも一つの入力ポートへ至る通信経路
を有するように構成する。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、複数のノード間を接続する
多段結合網（相互結合網）は、各プロセッサノードが有
する２つの出力ポートに対して第１ステージの異なるク
ロスバスイッチを提供でき、また、各プロセッサノード
が有する２つの入力ポートに対しても最終ステージの異
なるクロスバスイッチを提供できる。

【０００７】また、第１ステージの各クロスバスイッチ
の少なくとも〈Ｍ／２〉個の各出力ポートは、前記最終
ステージのクロスバスイッチの少なくとも一つの入力ポ
ートに至る経路を有し、即ち、第１ステージから最終ス
テージまでは複数の経路を有することになる。従って、
送信元ノードから送信先ノードへパケットを転送する
際、送信元ノードの出力ポートから網内の第１ステージ
のクロスバスイッチまでが２重化、第１ステージのクロ
スバスイッチから最終ステージのクロスバスイッチまで
が複数ルート、網内の最終ステージのクロスバスイッチ
から送信先ノードの入力ポートまでが二重化されてお
り、高い信頼性を提供できる。なお、第１ステージのス
イッチから最終ステージのスイッチまでは、複数ルート
であればよく、必ずしも同じ構成の網を二重化した形で
の複数ルートである必要性はない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】本発明で示す並列計算機は、複数のノード
と、各ノードを相互接続する多段結合網で構成されてい
る。多段結合網は、クロスバスイッチが複数段組み合わ
せられて構成される多段の結合網である。前記クロスバ
スイッチは、Ｍ（Ｍは正整数）個の入出力ポートを有し
ている。

【００１０】並列計算機の全ノード数はＮ個であり、Ｎ＝２＊＊ｎ（ｎは正整数）−−−−−−−−−−−−−−（式１）として表現する。ここで、２＊＊ｎは、２のｎ乗を示
す。（明細書中で、＊＊はべき乗を示すものとする。）また、クロスバスイッチのポート数Ｍは、Ｍ＝２＊＊ｍ（ｍは正数値）−−−−−−−−−−−−−−（式２）で表現する。このクロスバスイッチは、Ｍ個の入力ポー
ト、Ｍ個の出力ポート、Ｍ個のスイッチを有しており、
任意の未使用入出力ターミナル間では待つことなく接続
できる。したがって、多段結合網の段数をｋ段（ｋステ
ージ）とすると、Ｍ＊＊ｋ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（式３）個のノード間を相互接続する多段結合網が構成される。

【００１１】今、Ｎ個のノードがｋ段の上記クロスバス
イッチで相互接続されると考えると、ｋ段のクロスバス
イッチで接続されるノード数は並列計算機の全ノード数
以上であることが必要であるから、Ｎ≦Ｍ＊＊ｋ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（式４）を満足する必要がある。（式４）に（式１）および（式
２）を代入すると、２＊＊ｎ≦２＊＊（ｍｋ）−−−−−−−−−−−−−−−（式５）が成立する。従って、ｎ≦ｍｋ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（式６）故に、ｋ≧ｎ／ｍ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−（式７）となる。

【００１２】従って、Ｎ個のノードを有する並列計算機
を、Ｍ個の入出力ポートを有するクロスバスイッチを複
数段組み合わせて接続する場合には、その段数は、少な
くとも、ｎ／ｍ以上の最小の整数値である必要がある。
本明細書中では、式〈ｎ／ｍ〉をもって、ｎ／ｍ以上の
最小の整数値を表現するものとする。今、並列計算機の
全ノード数を１６（＝Ｎ）個、１つのクロスバスイッチ
の入出力ポート数を４とすると、１６＝２＊＊ｎ＝２＊
＊４であり、１６＝４＊＊ｍ＝４＊＊２であるから、
〈ｎ／ｍ〉＝〈４／２〉＝２となり、クロスバスイッチ
の段数は２となる。

【００１３】以下、本発明の実施例に於いては、２＊＊
４（＝１６）個のノード（並列計算機のプロセッサノー
ド）を有する並列計算機について説明する。

【００１４】図１は、本発明を適用した、２＊＊４（＝
１６）個のノード１（図１中で破線で囲まれた部分が１
つのノードである。説明上、１６個のノードを、ノード
番号０からノード番号１５により区別する。そして、各
ノードは、２進数表現で示される４ビット（ノード数１
６だから４ビット）のノードアドレスを有するものとす
る。）と、それらのノードを相互結合する、〈４／２〉
＋１（＝３）段（Ｅ段、Ｘ段、Ｙ段）のクロスバスイッ
チ（Ｍ個の入出力ポートを有する）からなる多段結合網
とで構成される並列計算機を示す。〈４／２〉に更に１
を加算しているのは、多段結合網の段数を増やすこと
で、多段結合網の冗長性を増し、ルート数を増やしてい
る。これにより、障害時のルートの選択枝を増やしてい
る。以下の実施例では段数を１段増やす場合について説
明するが冗長性をどの程度増すかによって、増やす段数
を変えても良い。なお、各ノード１は、前記したように
図１に於いて破線で囲まれた部分であり、図中での表現
上、出力側ｏ（ｏｕｔ）と、入力側ｉ（ｉｎ）を分けて
図示している。

【００１５】図２は、各ノード（並列計算機のプロセッ
サノード）の内部構成を示した詳細図であり、図１の各
破線で囲まれた部分に対応する。ノードは、多段結合網
から信号を受け取る２つの入力ポートｉ０、ｉ１を有し
ており、夫々入力信号線１ｉ０、１ｉ１が接続される。
またノード１には、多段結合網へ信号を送出する２つの
出力ポートｏ０、ｏ１を有しており、夫々出力信号線１
ｏ０、１ｏ１が接続される。また、ノード１は、並列計
算機での演算を実行する演算ユニット１００、ローカル
メモリ（一般的な記憶装置の意味で用いる）１０５、ク
ロスバスイッチとの間で信号線を介して信号を送受信す
る通信ユニット１１５、および、バス１１０を有する。
通信ユニット、演算ユニット、及び、ローカルメモリは
バス１１０によって接続され、このバスによりデータ等
が相互に転送される。また、入力ポートｉ０、ｉ１から
通信ユニット１１５へ信号を送出する信号線１２０、１
２１、通信ユニットから出力ポートｏ０、ｏ１へ信号を
送信する信号線１２２、１２３を有する。

【００１６】図３は、本発明に於けるクロスバスイッチ
を表わす。クロスバスイッチは、入力ポートおよび出力
ポートを夫々２＊＊２（＝４）個持っている。各クロス
バスイッチの各入力ポートには、入力ポート番号０、
１、２、３（２進数表現だと００、０１、１０、１１）
が付けられ、夫々入力信号線９ｉ０、９ｉ１、９ｉ２、
９ｉ３が接続される。また各出力ポートには、出力ポー
ト番号０、１、２、３（２進数表現だと００、０１、１
０、１１）が付けられ、夫々出力信号線９ｏ０、９ｏ
１、９ｏ２、９ｏ３が接続される。

【００１７】以下、図１に示される、２＊＊４（＝１
６）個のノードと、〈４／２〉＋１（＝３）段のステー
ジからなる多段結合網とで構成される並列計算機につい
て説明する。ノード１は、該多段結合網に於いてデータ
の送受信を行う部分であり、出力ポート部１ｏ、ノード
の入力ポート部を１ｉで表わす。この実施例では各ノー
ドに０から順番に２＊＊４−１（＝１５）のノード番号
を与えている。

【００１８】図１の２で示される列は、多段結合網の第
１ステージ、即ち、ノード１から信号が送出された場合
に最初に入力されるクロスバスイッチのステージであ
る。この第１ステージのクロスバスイッチの数は、次の
ように決定される。ノード数がＮ（＝２＊＊ｎ）であ
り、１つのクロスバスイッチのポート数がＭ（＝２＊＊
ｍ）であるから、必要最低限のクロスバスイッチの個数
は、〈Ｎ／Ｍ〉個である。ここで、〈Ｎ／Ｍ〉はＮ／Ｍ
以上の最小の整数値である。

【００１９】更に、本発明では、ノードと第１ステージ
のクロスバスイッチの間の信号線に冗長度を持たせるた
めに、第１ステージのクロスバスイッチを２×〈Ｎ／
Ｍ〉個設ける構成とする。ここで、各ノードが有する２
つの出力ポートは、それぞれ、別のクロスバスイッチに
接続され、その結果、任意のノードは必ず２つの出力ル
ートを有することになる。従って、図１に於いては、ノ
ード数がＮ＝２＊＊ｎ＝１６で、クロスバスイッチの入
出力ポート数がＭ＝２＊＊ｍ＝４であるから、第１ステ
ージで必要なクロスバスイッチの個数は、２×〈（２＊
＊ｎ）／（２＊＊ｍ）〉＝２＊＊（ｎ−ｍ＋１）＝２＊
＊（４−２＋１）＝８個となる。図１では、列２の上か
ら順番に、ＥＸＢ００、ＥＸＢ１０、ＥＸＢ０１、ＥＸ
Ｂ１１、ＥＸＢ０２、ＥＸＢ１２、ＥＸＢ０３、ＥＸＢ
１３と表わしている。

【００２０】図１の３で示される列は、該多段結合網の
第２ステージ、即ち、ノードとは直接接続されないクロ
スバスイッチから構成されるステージ（中間ステージ）
である。このステージは、〈Ｎ／Ｍ〉＝（２＊＊ｍ）／
（２＊＊ｎ）＝２＊＊（４−２）＝４個のクロスバスイ
ッチで構成され、上から順番にＹＸＢ０、ＹＸＢ１、Ｙ
ＸＢ２、ＹＸＢ３と表している。ノードと直接には接続
されないこのステージでは、クロスバスイッチの冗長構
成はとらない。

【００２１】図１の４で示される列は、該多段結合網の
第３ステージ、即ち、当該クロスバスイッチからの出力
が並列計算機のノードへ入力されるところのステージ
（ノードに入力される１つ手前のステージ、最終ステー
ジ）であり、これらのクロスバスイッチは、並列計算機
のノードの入力ポートに接続される。最終ステージのク
ロスバスイッチの個数は、ノード数がＮ（＝２＊＊ｎ）
であり、１つのクロスバスイッチのポート数がＭ（＝２
＊＊ｍ）であるから、〈Ｎ／Ｍ〉個が必要最低限である
が（〈Ｎ／Ｍ〉はＮ／Ｍ以上の最小の整数値）、更に、
本発明では、最終ステージのクロスバスイッチとノード
の間の信号線に冗長度を持たせるために、最終ステージ
のクロスバスイッチを２×〈Ｎ／Ｍ〉個設けている。な
お、ノードが有する２つの入力ポートは、最終ステージ
（信号がノードに入力される１つ手前のステージ）の別
々のクロスバスイッチに接続され、任意のノードは信号
を受信するために、必ず２つの入力ルートを有すること
になる。図１の４で示される列は、クロスバスイッチの
２＊＊（４−２＋１）（＝８）個のクロスバスイッチで
あり、上から順番にＸＸＢ００、ＸＸＢ１０、ＸＸＢ０
１、ＸＸＢ１１、ＸＸＢ０２、ＸＸＢ１２、ＸＸＢ０
３、ＸＸＢ１３と表している。

【００２２】図１のノード番号０からノード番号３の各
ノードの出力ポートｏ０に接続されている出力信号線１
ｏ０は、夫々、ＥＸＢ００の各入力ポートに１対１対応
で接続される。即ちＥＸＢ００の入力信号線９ｉ０、９
ｉ１、９ｉ２、９ｉ３は、夫々、ノード番号０からノー
ド番号３の各ノードの出力信号線１ｏ０と同じ信号線と
なる。一方、ノード番号０からノード番号３の各ノード
の出力ポートｏ１に接続されている出力信号線１ｏ１は
夫々、ＥＸＢ１０の各入力ポートに１対１で接続され
る。即ちＥＸＢ１０の入力信号線９ｉ０、９ｉ１、９ｉ
２、９ｉ３は夫々、ノード番号０からノード番号３の各
ノードの出力信号線１ｏ１と同じ信号線となる。また、
ノード番号４からノード番号７、ノード番号８からノー
ド番号１１、ノード番号１２からノード番号１５の各ノ
ードの出力ポートも、ノード番号０からノード番号３の
ノードの各ポートと同様に夫々、ＥＸＢ０１、ＥＸＢ１
１、ＥＸＢ０２、ＥＸＢ１２、ＥＸＢ０３、ＥＸＢ１３
に接続される。上記構成においては、１つのノードが有
する２つの出力ポートは、それぞれ別のクロスバスイッ
チに接続されることになる。従って、各ノードが有する
２つの出力ポートの内、片方の出力ポートは、ＥＸＢ０
０、ＥＸＢ０１、ＥＸＢ０２、または、ＥＸＢ０３のい
ずれかのクロスバスイッチに接続され、他方の出力ポー
トは、ＥＸＢ１０、ＥＸＢ１１、ＥＸＢ１２、または、
ＥＸＢ１３のいずれかのクロスバスイッチに接続され
る。即ち、各ノードは、多段結合網へ信号を送出するル
ートは必ず２つ有することになり、かつ、２つの送出ル
ートの先に接続される第１ステージのクロスバスイッチ
はルート毎に異なることになる。従って、第１ステージ
のクロスバスイッチに障害が発生した場合、当該クロス
バスイッチに接続されるノードは、別のクロスバスイッ
チへ信号を送出することができる。

【００２３】また、第１ステージのクロスバスイッチの
内、ＥＸＢ００、ＥＸＢ０１、ＥＸＢ０２、及び、ＥＸ
Ｂ０３の各出力信号線９ｏ０は夫々、ＹＸＢ０の各入力
ポートに１対１で接続される。即ちＹＸＢ０の入力信号
線９ｉ０、９ｉ１、９ｉ２、９ｉ３は夫々、ＥＸＢ０
０、ＥＸＢ０１、ＥＸＢ０２、ＥＸＢ０３の各出力信号
線９ｏ０と同じ信号線となる。また、ＥＸＢ００、ＥＸ
Ｂ０１、ＥＸＢ０２、及び、ＥＸＢ０３の各出力信号線
９ｏ１は、ＹＸＢ１の各入力ポートに１対１で接続され
る。即ちＹＸＢ１の入力信号線９ｉ０、９ｉ１、９ｉ
２、９ｉ３は夫々、ＥＸＢ００、ＥＸＢ０１、ＥＸＢ０
２、ＥＸＢ０３の出力信号線９ｏ１と同じ信号線とな
る。同様に、第１ステージのクロスバスイッチの内、Ｅ
ＸＢ１０、ＥＸＢ１１、ＥＸＢ１２、及び、ＥＸＢ１３
の各出力信号線９ｏ０は、ＹＸＢ２の各入力ポートに１
対１で接続され、ＥＸＢ１０、ＥＸＢ１１、ＥＸＢ１
２、及び、ＥＸＢ１３の各出力信号線９ｏ１は、ＹＸＢ
３の各入力ポートに１対１でに接続される。

【００２４】次に、中間ステージのクロスバスイッチの
内、ＹＸＢ０とＹＸＢ１の出力信号線９ｏ０は夫々、最
終ステージのクロスバスイッチＸＸＢ００の入力ポート
に１対１で接続される。即ちＸＸＢ００の入力信号線９
ｉ０、９ｉ１は、夫々、クロスバスイッチＹＸＢ０とＹ
ＸＢ１の出力信号線９ｏ０と同じ信号線となる。同様
に、クロスバスイッチＹＸＢ０とＹＸＢ１の各出力信号
線９ｏ１、クロスバスイッチＹＸＢ０とＹＸＢ１の各出
力信号線９ｏ２、及び、クロスバスイッチＹＸＢ０とＹ
ＸＢ１の各出力信号線９ｏ３は、それぞれ、最終ステー
ジのクロスバスイッチＸＸＢ０１、ＸＸＢ０２、及び、
ＸＸＢ０３の各入力ポートに１対１に接続される。ま
た、中間ステージの内クロスバスイッチの内、ＹＸＢ２
とＹＸＢ３の各出力信号線９ｏ０は夫々、最終ステージ
のクロスバスイッチＸＸＢ１０の入力ポートに１対１で
接続される。即ちＸＸＢ１０の入力信号線９ｉ０、９ｉ
１は、夫々、クロスバスイッチＹＸＢ２とＹＸＢ３の出
力信号線９ｏ０と同じ信号線となる。同様に、クロスバ
スイッチＹＸＢ２とＹＸＢ３の各出力信号線９ｏ１、ク
ロスバスイッチＹＸＢ２とＹＸＢ３の各出力信号線９ｏ
２、及び、クロスバスイッチＹＸＢ２とＹＸＢ３の各出
力信号線９ｏ３は、それぞれ、最終ステージのクロスバ
スイッチＸＸＢ１１、ＸＸＢ１２、及び、ＸＸＢ１３の
各入力ポートに１対１に接続される。

【００２５】次にまた、ＥＸＢ００の出力信号線９ｏ
２、９ｏ３は夫々、ＸＸＢ００の入力ポートに１対１で
接続される。即ち、ＸＸＢ００の入力信号線９ｉ２、９
ｉ３は夫々、ＥＸＢ００の出力信号線９ｏ２、９ｏ３と
同じ信号線となる。同様に、ＥＸＢ１０、ＥＸＢ０１、
ＥＸＢ１１、ＥＸＢ０２、ＥＸＢ１２、ＥＸＢ０３、Ｅ
ＸＢ１３の出力信号線９ｏ２、９ｏ３も同様に夫々、Ｘ
ＸＢ１０、ＸＸＢ０１、ＸＸＢ１１、ＸＸＢ０２、ＸＸ
Ｂ１２、ＸＸＢ０３、ＸＸＢ１３の入力ポートに１対１
で接続される。

【００２６】次にまた、最終ステージのクロスバスイッ
チＸＸＢ００の出力信号線９ｏ０、９ｏ１、９ｏ２、９
ｏ３は夫々、ノード番号０からノード番号３の各ノード
の入力ポートｉ０に接続される。即ちノード番号０から
ノード番号３の各ノードの入力信号線１ｉ０は夫々、Ｘ
ＸＢ００の出力信号線９ｏ０、９ｏ１、９ｏ２、９ｏ３
と同じ信号線となる。またＸＸＢ１０の出力信号線９ｏ
０、９ｏ１、９ｏ２、９ｏ３は夫々、ノード番号０から
ノード番号３の各ノードの入力ポートｉ１に接続され
る。即ちノード番号０からノード番号３の各ノードの入
力信号線１ｉ１は夫々、ＸＸＢ１０の出力信号線９ｏ
０、９ｏ１、９ｏ２、９ｏ３と同じ信号線となる。同様
に、ＸＸＢ０１、ＸＸＢ１１、ＸＸＢ０２、ＸＸＢ１
２、ＸＸＢ０３、ＸＸＢ１３も夫々、ノード番号４から
ノード番号７、ノード番号８からノード番号１１、ノー
ド番号１２からノード番号１５の各ノードの対応する入
力ポートに接続される。したがって、各ノードは、多段
結合網から信号を受信するルートは必ず２つ有すること
になり、かつ、２つの受信ルートの元に接続される最終
ステージのクロスバスイッチは、受信ルート毎に異なる
ことになる。従って、最終ステージのクロスバスイッチ
に障害が発生した場合、当該クロスバスイッチに接続さ
れるノードは、別のクロスバスイッチから信号を受信す
ることができる。

【００２７】以上の多段結合網の構成によれば、各ノー
ドは、その入力ポートおよび出力ポートに於いて、送信
ルート及び受信ルートをそれぞれ２本づつ有している。
そして、その２つのルートの多段結合網側では、物理的
に異なる別のクロスバスイッチに接続されるので、他方
のクロスバスイッチが障害になっても他方のクロスバス
イッチを使用することで、ルートを確保することができ
る。また、第１ステージのクロスバスイッチと最終ステ
ージのクロスバスイッチ間においても、必ず２つ以上の
ルートを有することになり、かつそれぞれのルート上で
は別のクロスバスイッチを経由する。従って、発ノード
が着ノードへ信号を転送する場合、必ず、迂回ルートが
存在する。

【００２８】次に該多段結合網およびノードに於けるル
ーティング方法について述べる。

【００２９】図４は、本実施例の多段結合網に於けるノ
ード間通信用の通信パケット５００を表わす。通信パケ
ット５００は、パケットの先頭に置かれ、ルーティング
データを格納するルーティングフィールド５１０、５２
０、５３０と、および、転送データを格納するデータフ
ィールド５５０とから構成される。ＥＸＢルーティング
フィールド５１０はクロスバスイッチＥＸＢ（第１ステ
ージのクロスバスイッチを示す）で選択すべき出力ポー
トを示し、ＹＸＢルーティングフィールド５２０はクロ
スバスイッチＹＸＢ（第２ステージのクロスバスイッチ
を示す）で選択すべき出力ポートを示し、ＸＸＢルーテ
ィングフィールド５３０はクロスバスイッチＸＸＢ（最
終ステージのクロスバスイッチを示す）で選択すべき出
力ポートを示す。

【００３０】ＥＸＢルーティングフィールド５１０は２
ビットから構成され、送信元ノードにて設定される。最
上位ビットは、転送元ノードと転送先ノードの接続関係
を示す情報を表示するビットである。転送先ノードが、
当該転送元ノードが接続されているＥ段（第１ステー
ジ）のクロスバスイッチに接続されているノードである
場合、転送元ノードは、当該関係を示す「１」を前記最
上位ビットにセットする。また、転送先ノードが、当該
転送元ノードが接続されている以外のＥ段（第１ステー
ジ）のクロスバスイッチに接続されているノードである
場合、転送元ノードは、当該関係を示す「０」を最上位
ビットにセットする。

【００３１】「１」がセットされた場合、第１ステージ
のクロスバスイッチＥＸＢは、中間ステージのクロスバ
スイッチを介さずに、ノードから入力されたパケット
を、最終ステージであるクロスバスイッチＸＸＢへ直接
結ばれた信号線を用いて直接ルーティングを行う。
「０」がセットされた場合、ＥＸＢは、中間ステージの
クロスバスイッチへノードから入力されたパケットを送
出する（ルーティングを行う）。なお、各ノードは、転
送先ノードと自ノードの多段結合網における接続関係
（多段結合網のクロスバスイッチとの接続関係）を、ノ
ード内の記憶装置内に記憶しているものとする。

【００３２】一方、ＥＸＢルーティングフィールドの最
上位ビットを除く下位のビットには、「０」または
「１」が格納される。このビットは、最上位ビットの
「０」または「１」により選択されたルートが複数存在
するとき、この複数ルートの中から何れのルートを選択
するかに用いられる。例えば、最上位ビットが「０」で
中間ステージのクロスバスイッチを経由する場合、クロ
スバスイッチＥＸＢ００は、下位のビットが「０」なら
ばクロスバスイッチＹＹＢ０を経由するルート、下位の
ビットが「１」ならばクロスバスイッチＹＹＢ１を経由
するルートを選択するという様に使用する。この値は、
パケットの転送元ノード番号、パケットの転送先ノード
番号、乱数、結合網の通信負荷バランスの何れか、若く
はそれらの組み合わせ等により、例えば、前記複数のル
ートが均等に使用されるように決定される。また、通常
は、常に片方の値を設定し、ルート上に通信線異常やク
ロスバスイッチの障害等が発生した場合、他方の値を設
定し、迂回するようにしても良い。

【００３３】ＹＸＢルーティングフィールド５２０に
は、クロスバスイッチＹＸＢの出力ポート番号を示す値
が設定され、クロスバスイッチＹＸＢは、この値を参照
することによって出力ポートを決定する。この値は、送
信元ノードにて設定される値であり、例えば、転送先ノ
ード番号を２進数で表わした場合の４ビット中の上位２
ビットの値が設定される。または、前記ノード番号の上
位２ビットの値を、クロスバスイッチＹＸＢが理解しや
すい適当な情報に変換して得られるデコード値が設定さ
れる。

【００３４】ＸＸＢルーティングフィールド５３０に
は、クロスバスイッチＸＸＢの出力ポート番号を示す値
が設定され、クロスバスイッチＸＸＢは、この値を参照
することによって出力ポートを決定する。この値は、送
信元ノードにて設定される値であり、例えば、転送先ノ
ード番号を２進数で表わした場合の４ビット中の下位２
ビットの値が設定される。または、前記ノード番号の下
位２ビットの値を、クロスバスイッチＸＸＢが理解しや
すい適当な値に変換して得られるデコード値が設定され
る。

【００３５】以上、クロスバスイッチにおけるルーティ
ングについて述べたが、一方、各ノードに於いては、次
のようにしてパケットを送出する送信ルートを決定する
ルーティングが行われる。各ノードは、使用する出力ポ
ートはパケットの転送元ノード番号、パケットの転送先
ノード番号、乱数、結合網の通信負荷バランスの何れ
か、若くはそれらの組み合わせにより、各ノードにある
二つの出力ポートの内いずれかを決定する。

【００３６】次に該多段結合網に於ける正常時の具体的
な通信方法について述べる。

【００３７】（Ａ）正常な多段結合網において、任意ノ
ード間で１対１通信する場合（１）パケットをノード番号３のノードからノード番号
７のノードへ転送する場合まず、ノード番号３の演算ユニット１００は、転送先ノ
ード（ノード番号７）が、転送元ノード（ノード番号
３）が接続される初段（第１ステージ）のクロスバスイ
ッチ（ＥＸＢ００、ＥＸＢ１０）と異なる初段（第１ス
テージ）クロスバスイッチ（ＥＸＢ０１、ＥＸＢ１１）
に接続されているので、バス１１０を通して、２ビット
のＥＸＢルーティングフィールド５１０の最上位ビット
に、「０」を設定し、更に、ＥＸＢルーティングフィー
ルド５１０の最下位ビットには、例えば、乱数を発生さ
せた結果「０」を設定する。

【００３８】また、ノード番号３の演算ユニット１００
は、ＹＸＢルーティングフィールド５２０に、転送先ノ
ードのノード番号７を２進数で表した「０１１１」の上
位２ビットをデコードした値「０１００」を設定する。
ここで、デコード値である「０１００」における上位ビ
ットからの「１」のビット位置がクロスバスイッチの出
力ポート番号に対応するものとする。従って、ＹＸＢル
ーティングフィールドの値の「０１００」は、クロスバ
スイッチＹＸＢの出力ポート番号１に対応する。

【００３９】また、ノード番号３の演算ユニット１００
は、ＸＸＢルーティングフィールド５３０に、転送先ノ
ードのノード番号７を２進数で表わした「０１１１」の
下位２ビットの値をデコードした値「０００１」を設定
する。従って、ＸＸＢルーティングフィールドの値の
「０００１」は、クロスバスイッチＸＸＢの出力ポート
番号３に対応する。そして、転送するデータをデータフ
ィールドに格納することにより、図４に記載されるパケ
ット５００をローカルメモリ１０５に生成する。

【００４０】次に、ノード番号３の演算ユニット１００
は、乱数を発生させた結果にしたがい、パケット５００
を送信するのに使用する出力ポートを決定する（ここで
は、出力ポートｏ０を使用するものとする）。バス１１
０を通して通信ユニット１１５に使用する出力ポートｏ
０を指定し、パケット５００の転送指示をする。通信ユ
ニット１１５は、演算ユニット１００からパケット５０
０の転送指示を受けると、バス１１０を通して、ローカ
ルメモリ１０５から転送すべきパケット５００を読み出
し、指定された出力ポートｏ０から出力信号線１ｏ０を
通してＥＸＢ００に読み出したパケット５００を転送す
る。

【００４１】クロスバスイッチＥＸＢ００は、ノード番
号３のノードからパケット５００を転送されると、パケ
ット５００のＥＸＢルーティングフィールド５１０の値
「００」を確認し、出力ポート０を選択し、出力ポート
０の出力信号線９ｏ０を通して、出力信号線９ｏ０と接
続されているクロスバスイッチＹＸＢ０にパケット５０
０を転送する。

【００４２】クロスバスイッチＹＸＢ０は、ＥＸＢ００
からパケット５００を転送されると、パケット５００の
ＹＸＢルーティングフィールド５２０の値「０１００」
を確認し、出力ポート１を選択し、出力ポート１の出力
信号線９ｏ１を通して、出力信号線９ｏ１と接続されて
いるＸＸＢ０１にパケット５００を転送する。

【００４３】クロスバスイッチＸＸＢ０１は、ＹＸＢ０
からパケット５００を転送されると、パケット５００の
ＸＸＢルーティングフィールド５３０の値「０００１」
を確認し、出力ポート３を選択し、パケット５００を出
力ポート３の出力信号線９ｏ３を通して、出力信号線９
ｏ３と接続されているノード番号７のノードにパケット
５００を転送する。

【００４４】（２）ノード番号３のノードからノード番
号１のノードへパケットを転送する場合まず、ノード番号３の演算ユニット１００は、転送先ノ
ード（ノード番号１）が、転送元ノード（ノード番号
３）が接続される初段の（第１ステージの）クロスバス
イッチ（ＥＸＢ００、ＥＸＢ１０）に接続されているの
で、バス１１０を通して、２ビットのＥＸＢルーティン
グフィールド５１０の最上位ビットに「１」を設定し、
更に、ＥＸＢルーティングフィールド５１０の最下位ビ
ットには、例えば、乱数を発生させた結果「０」を設定
する。また、ノード番号３の演算ユニット１００は、Ｙ
ＸＢルーティングフィールド５２０に、転送先ノードの
ノード番号１を２進数で表わした０００１の上位２ビッ
トをデコードした値「１０００」を設定する。また、ノ
ード番号３の演算ユニット１００は、ＸＸＢルーティン
グフィールド５３０に、転送先ノードのノード番号１を
２進数で表わした０００１の下位２ビットをデコードし
た値「０１００」を設定する。そして、転送するデータ
をデータフィールドに格納することにより、図４に記載
されるパケット５００をローカルメモリ１０５に生成す
る。

【００４５】次に演算ユニット１００は乱数を発生させ
た結果、使用する出力ポートをｏ１とし、バス１１０を
通して通信ユニット１１５に使用する出力ポートｏ１を
指定し、パケット５００の転送指示をする。通信ユニッ
ト１１５は演算ユニット１００からパケット５００の転
送指示を受けると、バス１１０を通して、ローカルメモ
リ１０５から転送すべきパケット５００を読み出し、指
定された出力ポートｏ１から出力信号線１ｏ１を通して
ＥＸＢ１０に読み出したパケット５００を転送する。

【００４６】クロスバスイッチＥＸＢ１０は、ノード番
号３のノードからパケット５００を転送されると、パケ
ット５００のＥＸＢルーティングフィールド５１０の値
「１０」を確認し、出力ポート２を選択し、出力ポート
２の出力信号線９ｏ２を通して、出力信号線９ｏ２と接
続されているＸＸＢ１０にパケット５００を転送する。

【００４７】クロスバスイッチＸＸＢ１０は、ＥＸＢ１
０からパケット５００を転送されると、パケット５００
のＸＸＢルーティングフィールド５３０の値「０１０
０」を確認し、出力ポート１を選択し、パケット５００
を出力ポート１の出力信号線９ｏ１を通して、出力信号
線９ｏ１と接続されているノード番号１のノードにパケ
ット５００を転送する。

【００４８】（Ｂ）正常な多段結合網において、任意ノ
ードから全ノードへブロードキャストする場合ノード番号３のノードから全ノードへのブロードキャス
トを行う場合を例に説明する。ブロードキャストを行う
ノード番号３のノードの演算ユニット１００は、転送先
ノードが、転送元ノード（ノード番号３）と接続されて
いる第１ステージのクロスバスイッチと異なる第１ステ
ージのクロスバスイッチに接続されているノードである
ため（ブロードキャストであるから他クロスバスイッチ
に接続されるノードが存在する）、当該関係を示す
「０」を、２ビットのＥＸＢルーティングフィールド５
１０の最上位ビットにバス１１０を通して設定する。ま
た、ＥＸＢルーティングフィールド５１０の最下位ビッ
トに、クロスバスイッチＹＸＢでの出力ポートを指定す
る値（例えば、乱数を発生させた結果「０」）を設定す
る。また、ＹＸＢルーティングフィールド５２０の全ビ
ットに「１」を、ＸＸＢルーティングフィールド５３０
の全ビットに「１」を格納する。これにより、クロスバ
スイッチＹＸＢおよびＸＸＢは、受信したパケットを複
写して全てのルートへ送信することになる。更に、転送
するデータをデータフィールドに格納することにより、
図４に記載されるパケット５００をローカルメモリ１０
５に生成する。

【００４９】次に転送元ノード（ノード番号３）の演算
ユニット１００は、乱数を発生させた結果に基づいて、
使用する出力ポートをｏ０とし、バス１１０を通して通
信ユニット１１５に使用する出力ポートｏ０を指定し、
パケット５００の転送指示をする。通信ユニット１１５
は演算ユニット１００からパケット５００の転送指示を
受けると、バス１１０を通して、ローカルメモリ１０５
から転送すべきパケット５００を読み出し、指定された
出力ポートｏ０から出力信号線１ｏ０を通してＥＸＢ０
０に読み出したパケット５００を転送する。

【００５０】次にまた、クロスバスイッチＥＸＢ００
は、ノード番号３のノードからパケット５００を転送さ
れると、パケット５００のＥＸＢルーティングフィール
ド５１０の値「００」を確認し、出力ポート０を選択
し、出力ポート０の出力信号線９ｏ０を通して、出力信
号線９ｏ０と接続されているＹＸＢ０にパケット５００
を転送する。

【００５１】更に、クロスバスイッチＹＸＢ０は、ＥＸ
Ｂ００からパケット５００を転送されると、パケット５
００のＹＸＢルーティングフィールドの値「１１１１」
を確認し、全出力ポート０、１、２、３の出力信号線９
ｏ０、９ｏ１、９ｏ２、９ｏ３を通して、各出力信号線
と接続されているクロスバスイッチＸＸＢ００、ＸＸＢ
０１、ＸＸＢ０２、ＸＸＢ０３（最終ステージの全ての
クロスバスイッチ）に、パケット５００を複写し転送す
る。

【００５２】更にまた、各クロスバスイッチＸＸＢは、
ＹＸＢ０からパケット５００を転送されると、パケット
５００のＸＸＢルーティングフィールドの値「１１１
１」を確認し、全出力ポート０、１、２、３の出力信号
線９ｏ０、９ｏ１、９ｏ２、９ｏ３を通して、夫々各出
力信号線と接続されているノード番号０から３、ノード
番号４から７、ノード番号８から１１、および、ノード
番号１２から１５の各ノードに、パケット５００を複写
し転送する。

【００５３】以上、正常時における具体的な通信方法に
ついて述べた。次に該多段結合網に障害が発生した場合
の通信方法を具体例を挙げて説明する。

【００５４】（Ａ）障害のある多段結合網において、任
意ノード間で１対１通信する場合（４）パケットをノード番号３のノードからノード番号
７のノードへ転送する際、クロスバスイッチＥＸＢ１０
に障害が有る場合まず、送信元ノード（ノード番号３）は、送信するパケ
ット５００を、前述の正常時の多段結合網を用いてパケ
ットを送信する（１）の場合と同様にして、ローカルメ
モリ上に生成する。次に、送信元ノード（ノード番号
３）は、第１ステージのクロスバスイッチにパケット５
００を送信するのに使用する出力ポートを決定する必要
があるが、第１ステージのクロスバスイッチＥＸＢ１０
に障害があり、ＥＸＢ１０を使用できないため、正常な
クロスバスイッチＥＸＢ００に接続された出力ポートｏ
０を選択し、バス１１０を通して通信ユニット１１５に
出力ポートｏ０を使用するよう指示し、パケット５００
の転送指示をする。その後、通信ユニット１１５は、前
記（１）の場合と同様に処理する。また、クロスバスイ
ッチＥＸＢ００、ＹＸＢ０、および、ＸＸＢ０１も前記
（１）の場合と同様にパケット５００の転送処理を行
う。

【００５５】即ち、送信元ノード（ノード番号３）は、
多段結合網の第１ステージのクロスバスイッチＥＸＢ０
０及びＥＸＢ０１の両方が正常な場合は、乱数の発生結
果等によりどちらのクロスバスイッチへパケットを送信
するか、即ち出力ポートを決定するが、出力先のクロス
バスイッチに障害がある場合は正常な方のクロスバスイ
ッチへ接続されている出力ポートを選択する。なお、各
ノードは、クロスバスイッチの障害等を、クロスバスイ
ッチとの定期的なメッセージ（クロスバスイッチの状態
を示すメッセージ）の交換、またはその交換の途絶、ノ
ードとクロスバスイッチ間の障害通知線による通知、多
段結合網全体を管理する網管理装置装置等からの通知等
により、適時検出しているものとする。

【００５６】（５）パケットをノード番号３のノードか
らノード番号７のノードへ転送する際、クロスバスイッ
チＹＸＢ０に障害が有る場合ノード番号３のノードの演算ユニット１００は、パケッ
ト送信のため、ルーティングフィールドを生成する。こ
の際、２ビットのＥＸＢルーティングフィールド５１０
の最下位ビットに、第２ステージのクロスバスイッチを
指定する値を格納する必要があるが、ＹＸＢ０に障害が
あり、ＹＸＢ０が使用できないため、ノード番号３のノ
ードの演算ユニット１００は、前記最下位ビットに、ク
ロスバスイッチＹＸＢ１に接続された出力ポートを指定
する「１」を格納する。他のパケットフィールドへの設
定は、前述の正常時の多段結合網を用いてパケットを送
信する（１）の場合と同様である。この結果、ＥＸＢル
ーティングフィールド５１０の値は「０１」となる。ま
た、ノードから第１ステージへのクロスバスイッチへの
パケットの送出も、前述の正常時の多段結合網を用いて
パケットを送信する（１）の場合と同様であり、生成さ
れたパケット５００は、指定された出力ポートｏ０から
出力信号線１ｏ０を通してクロスバスイッチＥＸＢ００
に転送される。

【００５７】クロスバスイッチノードＥＸＢ００は、ノ
ード番号３のノードからパケット５００を転送される
と、ＥＸＢルーティングフィールド５１０の値「０１」
の最上位ビットが「０」であるから、第２ステージのク
ロスバスイッチへパケットを送信することを決定し、更
に、ＥＸＢルーティングフィールド５１０の値「０１」
の最下位ビットが「１」であるから、自クロスバスイッ
チＥＸＢ００の出力ポート１を選択し、出力ポート１の
出力信号線９ｏ１を通して、出力信号線９ｏ１と接続さ
れているＹＸＢ１にパケット５００を転送する。その後
の処理は、前述の正常時の多段結合網を用いてパケット
を送信する（１）の場合と同様である。

【００５８】即ち、送信元ノード（ノード番号３）にお
いて、第２ステージのクロスバスイッチを指定する値
（ＥＸＢルーティングフィールド５１０の最下位ビッ
ト）に、正常なクロスバスイッチＹＸＢ１に接続された
出力ポートを指定する「１」を格納すれば、多段結合網
は、障害クロスバスイッチ、即ち、障害ルートを経由し
ないので、必ず、パケットが送信先ノードへ届けられ
る。なお、各ノードは、クロスバスイッチの障害等を、
前述のように適時検出しているものとする。

【００５９】（６）パケットをノード番号３のノードか
らノード番号７のノードへ転送する際、クロスバスイッ
チＥＸＢ１０およびクロスバスイッチＹＸＢ０に障害が
有る場合ノード番号３の演算ユニット１００は、パケットを送信
するため、ルーティングフィールドを生成する。この
際、ノード番号３の演算ユニット１００は、ＹＸＢ０に
障害があり、ＹＸＢ０が使用できないため、第２ステー
ジのクロスバスイッチを指定する値（ＥＸＢルーティン
グフィールド５１０の最下位ビット）に、正常なクロス
バスイッチＹＸＢ１に接続された出力ポートを指定する
「１」を格納する。他のパケット内のフィールドへの設
定は、前述の正常時の多段結合網を用いてパケットを送
信する（１）の場合と同様である。

【００６０】次に、ノード番号３の演算ユニット１００
は、ＥＸＢ１０が使用できない為、使用する出力ポート
をｏ０とし、バス１１０を通して通信ユニット１１５に
出力ポートｏ０を使用するよう指示し、パケット５００
の転送指示をする。通信ユニット１１５は演算ユニット
１００からパケット５００の転送指示を受けると、バス
１１０を通して、ローカルメモリ１０５から転送すべき
パケット５００を読み出し、指定された出力ポートｏ０
から出力信号線１ｏ０通してＥＸＢ００に読み出したパ
ケット５００を転送する。その後の、多段結合網内での
クロスバスイッチでの動作は、前述した（５）クロスバ
スイッチＹＸＢ０に障害が有る場合の、パケットをノー
ド番号３のノードからノード番号７のノードへ転送する
際の動作と同様である。

【００６１】上記（４）、（５）、（６）の様に多段結
合網のクロスバスイッチに障害が発生した場合、送信元
ノードは障害箇所を回避するよう各ルーティングフィー
ルドを設定することで、ノード間通信を行う行うことが
できる。上記（４）、（５）、（６）では、１対１通信
の場合について説明したが、ブロードキャスト通信に於
いても、障害箇所であるクロスバスイッチを回避するよ
う各ルーティングフィールドを設定することで、１対１
通信と同様に障害箇所を回避した通信ができる。

【００６２】以上の例からこの実施例では、任意のノー
ド間で１対１通信において、まず、ノードが２つの出力
ポートを有するので２通りの通信経路があり、且つ、第
１ステージのクロスバスイッチＥＸＢに於いて２＊＊
（２−１）（＝２）通りの通信経路があるので、つま
り、２×２の合計４通りの通信経路が存在する。従っ
て、任意のノード間で１対１通信を行う場合４通りの通
信経路から選択することができる。言い換えれば、１つ
の通信経路に障害が発生しても他の通信経路を使用する
ことで、ノード間の通信を行うことができる。

【００６３】また、出力ポート（又は入力ポート）が同
一のクロスバスイッチに接続されているノード相互間で
の１対１通信では、ノードの出力ポートが接続されてい
る第１ステージのクロスバスイッチＥＸＢとノードの入
力ポートが接続されている最終ステージのＸＸＢとを直
接接続している２＊＊（２−１）（＝２）通りの通信経
路も存在するので、先の４通りに上記２通りを加算した
合計６通りの通信経路が存在することを示している。従
って、出力ポート（又は入力ポート）が同一のクロスバ
スイッチに接続されているノード相互間での１対１通信
を行う場合、合計６通りの通信経路から選択することが
できる。

【００６４】本発明の多段結合網の構成を、一般形式と
して次のように説明できる。

【００６５】入出力ポートを有するノード数の個数をＮ
個、クロスバスイッチの入出力ポート数をＭ個とする
と、多段結合網の各ステージで必要なクロスバスイッチ
の最小個数は、ノード数をクロスバスイッチの入出力ポ
ート数で割って求められる値以上の最小の整数値、即
ち、〈Ｎ／Ｍ〉個となる。今、ノード数Ｎ＝２＊＊ｎ
（ｎ：正整数）個、クロスバスイッチの入出力ポート数
Ｍ＝２＊＊ｍ（ｍ：正整数）個とすると、前述のよう
に、多段結合網で必要な最小ステージは〈ｎ／ｍ〉とな
る。また、各ステージで必要なクロスバスイッチの個数
は、Ｎ／Ｍ＝（２＊＊ｎ）／（２＊＊ｍ）＝２＊＊（ｎ
−ｍ）個となる。

【００６６】この状態で、本発明では、発ノードから着
ノードまでの通信路の信頼性を向上させるために、ま
ず、各ノードの入出力ポートを２つ設け、クロスバスイ
ッチの段数（ステージ数）を１段増やし〈ｎ／ｍ〉＋１
とし、更に、第１ステージとノードの１つ手前にあるス
テージ（第〈ｎ／ｍ〉＋１ステージ）のクロスバスイッ
チの数を２倍の２×〈Ｎ／Ｍ〉とする。

【００６７】そして、各ノードの２つの出力ポートの内
の片方１つを多段結合網の第１ステージにある２×〈Ｎ
／Ｍ〉個の半分の〈Ｎ／Ｍ〉個のクロスバスイッチの入
力ポートに１対１で接続し、前記各ノードの残り片方の
出力ポートを多段結合網の第１ステージにある残り半分
の〈Ｎ／Ｍ〉個のクロスバスイッチの入力ポートに１対
１で接続する。

【００６８】また、各ノードの２つの入力ポートの内の
片方１つを多段結合網の第〈ｎ／ｍ〉＋１ステージにあ
る２×〈Ｎ／Ｍ〉個の半分の〈Ｎ／Ｍ〉個のクロスバス
イッチの出力ポートに１対１で接続し、前記各ノードの
残り片方の入力ポートを多段結合網の第〈ｎ／ｍ〉＋１
ステージにある残り半分の〈Ｎ／Ｍ〉個のクロスバスイ
ッチの出力ポートに１対１で接続する。

【００６９】更に、多段結合網の第１ステージにある各
クロスバスイッチの出力ポート数の半分である２＊＊
（ｍ−１）個の出力ポートの夫々を、第２ステージにあ
る異なるクロスバスイッチの入力ポートに１対１で接続
し、多段結合網の第〈ｎ／ｍ〉ステージにある各クロス
バスイッチの出力ポートの夫々を、第〈ｎ／ｍ〉＋１ス
テージにある異なるクロスバスイッチの入力ポートに１
対１で接続し、多段結合網の結合網の第２ステージにあ
るクロスバスイッチの出力ポートから第〈ｎ／ｍ〉ステ
ージにあるクロスバスイッチの入力ポートまでに於いて
は、各ステージにあるクロスバスイッチの各出力ポート
の夫々を、次のステージにある異なるクロスバスイッチ
の一つの入力ポートに１対１で接続する。

【００７０】更にまた、各ノードの出力ポートに接続さ
れている前記第１ステージにある各クロスバスイッチの
残り半分の２＊＊（ｍ−１）個の出力ポートと、前記各
ノードの入力ポートが接続されている第〈ｎ／ｍ〉＋１
ステージの各クロスバスイッチの残り半分の２＊＊（ｍ
−１）個の入力ポートとを１対１に直接接続する。

【００７１】更にまた、上記多段結合網を構成する際、
第２ステージから第〈ｎ／ｍ〉ステージまでを次のよう
に限定して構成することもできる。第２ステージから第
〈ｎ／ｍ〉ステージまでにおいては、クロスバスイッチ
を２＊＊（ｎ−ｍ−１）個づつ２グループ（Ｅグループ
及びＦグループ）に分け、分けたグループ相互間では接
続が無いものとする。そして、各ノードの２つの出力ポ
ート（Ａ出力ポートおよびＢ出力ポートとする）のそれ
ぞれに接続されている第１ステージの各クロスバスイッ
チの内、各ノードのＡ出力ポートに接続されている各ク
ロスバスイッチの２＊＊（ｍ−１）個の出力ポートそれ
ぞれを、第２ステージにあるＥグループの異なるクロス
バスイッチの入力ポートに１対１で接続し、同様に、前
記各ノードのＢ出力ポートに接続されている各クロスバ
スイッチの２＊＊（ｍ−１）個の出力ポートそれぞれ
を、第２ステージにあるＦグループの異なるクロスバス
イッチの入力ポートに１対１で接続する。また、各ノー
ドの２つの入力ポート（Ｃ入力ポートおよびＤ入力ポー
トとする）のそれぞれに接続されている第〈ｎ／ｍ〉＋
１ステージの各クロスバスイッチの内、各ノードのＣ入
力ポートに接続されている異なるクロスバスイッチの２
＊＊（ｍ−１）個の入力ポートのそれぞれに、第〈ｎ／
ｍ〉ステージにあるＥグループの２＊＊（ｎ−ｍ−１）
個のクロスバスイッチの出力ポートを１対１で接続し、
同様に、前記各ノードのＤ入力ポートに接続されている
異なるクロスバスイッチの２＊＊（ｍ−１）個の入力ポ
ートのそれぞれに、第〈ｎ／ｍ〉ステージにあるＦグル
ープの２＊＊（ｎ−ｍ−１）個のクロスバスイッチの出
力ポートを１対１で接続する。更に、多段結合網の第２
ステージにあるクロスバスイッチの出力ポートから第
〈ｎ／ｍ〉ステージにあるのクロスバスイッチの入力ポ
ートまでの接続に於いては、各ステージにあるＥグルー
プに属する２＊＊（ｎ−ｍ−１）個のクロスバスイッチ
の各出力ポートの夫々を、次のステージに属するＥグル
ープの２＊＊（ｎ−ｍ−１）個のクロスバスイッチの異
なるクロスバスイッチの入力ポートに１対１で接続す
る。同様の接続をＦグループのクロスバスイッチに対し
ても行う。

【００７２】上記構成を有する多段結合網では、任意の
ノード間で１対１通信を行う場合、まず、各ノードの出
力ポートで２通りの通信経路を選択でき、更に、第１ス
テージのクロスバスイッチで、出力ポート数２＊＊ｍの
半分の数の２＊＊（ｍ−１）通りの通信経路を選択でき
るため、合計、２×２＊＊（ｍ−１）＝２＊＊ｍ個の通
信経路を提供することができる。したがって、該多段結
合網で構成された並列計算機は、第１ステージと第〈ｎ
／ｍ〉＋１ステージの間の多段結合網に障害が該発生し
た場合だけでなく、ノードの出力ポートと第１ステー
ジ、及び最終ステージとノードの入力ポートとの間に障
害が発生した場合でも、その障害部を回避して通信する
ことが可能である。その為、該多段結合網を用いた並列
計算機においては、プロセッサノード間の通信経路を多
く提供することができ、信頼性が高くなる。その結果、
高い信頼性が要求される商業用途、例えば、金融関係等
の商業用途に適する。

【００７３】なお、上記構成例では、ステージ数とし
て、〈ｎ／ｍ〉＋１ステージを有する多段結合網での例
を示したが、〈ｎ／ｍ〉ステージを有する多段結合網に
於いても、第１ステージと第〈ｎ／ｍ〉ステージを前述
の様に２重化し、第１ステージのクロスバスイッチの出
力ポートの半数を第〈ｎ／ｍ〉ステージのクロスバスイ
ッチの入力ポートと直接接続し、更に残りの出力ポート
及び入力ポートを前述と同様にして接続することによっ
て、通信路を一部複数化でき、信頼性を上げる効果を得
られる。

【００７４】次に、データ送信パケットと、ノード番
号、クロスバスイッチでの送出ポートの選択関係を、一
般形式として次のように表現することができる。

【００７５】任意のノード相互間で１対１通信を行う際
に、２＊＊ｎ個のノードに、「０」から順番に「２＊＊
ｎ−１」のノード番号を付ける。転送するパケットは、
転送するデータ（図４の５５０に相当）の先頭に、当該
多段結合網のステージ数に等しい〈ｎ／ｍ〉＋１個の、
各ステージでのクロスバスイッチの出力ポートを選択す
るための情報を乗せる出力ポート選択領域（図４では、
５１０、５２０、５３０に相当）を設けた構成とする。
ここで、一つ目の出力ポート選択領域は、多段結合網の
第１ステージのクロスバスイッチが選択すべき出力ポー
ト番号を示すｍビットの領域とする。また、ｉ（ｉ：正
整数、１＜ｉ≦〈ｎ／ｍ〉＋１）個目の出力ポート選択
領域は、転送先のノード番号を２進数で表わした値（ｎ
ビット）をｍビットづつ複数のブロックに分割し、前記
値の最下位ビットから数えて〈ｎ／ｍ〉＋２−ｉ番目の
ブロックのｍビットをデコードした値を格納する領域と
する。送信側のノードは、前記ルーティング領域に所定
の値が設定されたパケットを出力ポートを通して該多段
結合網に送出する。多段結合網の第１ステージのクロス
バスイッチは、受信した該パケットの一つ目の出力ポー
ト選択領域を参照し、そこに格納されている値に従って
当該受信パケットを出力する出力ポートを選択し、その
出力ポートと接続している次のクロスバスイッチへ該パ
ケットを送出する。また、第ｉステージのクロスバスイ
ッチは、受信した該パケットのｉ番目の出力ポート選択
領域を参照し、そこに格納されている値に従って当該受
信パケットを出力する出力ポートを選択し、その出力ポ
ートと接続している次のクロスバスイッチ、若くはノー
ドに該受信パケットを送出する。これにより、データパ
ケットを送信元ノードから送信先ノードへ、通信経路を
決定しながら転送することができる。

【００７６】また、更に具体的に、同一のクロスバスイ
ッチに接続されているノード相互間で通信を行う場合
は、前記の一つ目の出力ポート選択領域であるｍビット
中の最上位ビットに、当該同一という関係を示す「１」
を格納することとし、一方、異なるクロスバスイッチに
接続しているノード相互間で通信を行う場合は、ｍビッ
ト中の最上位ビットに、当該異なるという関係を示す
「０」を格納する。そして、多段結合網の第１ステージ
のクロスバスイッチは、受信した該パケットの一つ目の
出力ポート選択領域を参照し、ｍビット中の最上位ビッ
トが「１」ならば、第〈ｎ／ｍ〉＋１ステージのクロス
バスイッチと直接接続している出力ポートを選択し、一
方、ｍビット中の最上位ビットが「０」ならば、次のス
テージのクロスバスイッチと接続している出力ポートを
選択する。これにより、上記示した多段結合網におい
て、第１ステージのクロスバスイッチは、転送先ノード
が直結された第〈ｎ／ｍ〉＋１ステージのクロスバスイ
ッチに接続されている場合には、直接、第〈ｎ／ｍ〉＋
１ステージのクロスバスイッチへ必ず送信するので、転
送元から転送先へのデータパケットの転送が中間ステー
ジにおけるパケット中継による遅れがなくなる。

【００７７】以上、一般形式で本発明のネットワーク構
成及びルーティング方法を述べた。更に、本ネットワー
ク構成は、次のように観ることもできる。

【００７８】本発明を適用する対象となるネットワーク
は、Ｎ（Ｎは正整数）個のノードを相互に接続する多段
スイッチから構成され、更に、送信元ノードから当該送
信元ノードが接続されたネットワーク内の第１段のスイ
ッチまでの出力ルートが１本であり、送信先ノードが接
続されたネットワーク内の最終段のスイッチから当該送
信先ノードまでの入力ルートが１本であり、且つ、当該
送信元ノードが接続されたネットワーク内の第１段のス
イッチから当該送信先ノードが接続された最終段のネッ
トワーク内スイッチまでの中継ルートは１本である。

【００７９】上記ネットワークに、本願発明を適用する
と次のようになる。まず、当該送信元ノードが接続され
たネットワーク内の第１段のスイッチから当該送信先ノ
ードが接続された最終段のネットワーク内スイッチまで
の中継ルートが１つしかない多段スイッチ構成のネット
ワークおいて、多段スイッチの段数を少なくとも１段増
やすことで、第１段のスイッチから最終段のスイッチま
での中継ルートを複数ルートとする。次に、送信元ノー
ドの出力ポートおよび送信先ノードの入力ポートをそれ
ぞれ二重化し、第１段のスイッチ及び最終段のスイッチ
をそれぞれ二重化し、送信元ノードの二重化した出力ポ
ートのそれぞれを二重化した第１段のそれぞれのスイッ
チへ１対１に接続し、送信先ノードの二重化した入力ポ
ートのそれぞれを二重化した最終段のスイッチのそれぞ
れと１対１に接続することで、送信元ノードから第１段
のスイッチまでと、最終段のスイッチから送信先ノード
までを２重化する。更に、前記複数化した中継ルートを
分割し、分割したそれぞれのルート群を、二重化した第
１段のスイッチのそれぞれと、二重化した最終段のスイ
ッチのそれぞれへ割り付けたネットワークであるといえ
る。

【００８０】このネットワークは、送信元ノードの出力
ポートから第１段のスイッチまでの出力ルートと第１段
のスイッチとを二重化され、かつ、最終段のスイッチと
最終段のスイッチから送信先の入力ポートまでの入力ル
ートが二重化されるので、信頼性が高くなる。また、こ
の構成は、当該送信元ノードが接続されたネットワーク
内の第１段のスイッチから当該送信先ノードが接続され
た最終段のネットワーク内スイッチまでの中継ルートが
１つしかない多段スイッチ構成のネットワークを単純に
２面設けて二重化した多段スイッチ構成と比較して、多
段スイッチ網の段数を１段多くとる必要があるが、第１
段および最終段のスイッチを除いたスイッチである中継
段のスイッチの二重化を一切必要としない、即ち、中継
段のスイッチ数に変化がないので、その分、効率的に、
送信元ノードから送信先ノードへのルートを二重化する
ことができる。

【００８１】以上、本願発明のネットワーク構成につい
て説明した。以下、本願発明のネットワークと従来のネ
ットワーク構成の比較を示す。

【００８２】まず、本実施例の多段結合網による相互結
合方式と、従来の代表的な相互結合方式を二重化した場
合のスイッチ素子数を比較する（ここで、スイッチ素子
数は、ｐ入力ｐ出力のスイッチの場合、ｐと定義する。
例えば、図３ではスイッチ数は４となる）。比較対象と
して、格子状結合、完全クロスバスイッチ結合（格子状
結合において、更に、中継を必要とするノード間に直接
接続ルートを設定した結合）、トーラス結合、および、
従来の技術で挙げた特開昭６３−１２４１６２に記載さ
れる方式の相互結合を取り上げる。比較は、上記比較対
象網を単純に２面設けてルートを二重化した場合と、本
実施例における多段結合による場合との、全通信経路上
に存在するスイッチ素子数で行う。簡単の為Ｂ×Ｂ個の
ノード数をそれぞれの結合網で接続する場合を考える。
この場合、スイッチ素子数は次のようになる。格子状結合２×（５Ｂ＊＊２−１２Ｂ＋１６）完全クロスバスイッチ結合２×Ｂ＊＊４トーラス結合２×５Ｂ＊＊２特開昭６３−１２４１６２にある方式の相互結合２×５Ｂ＊＊２本実施例５Ｂ＊＊２ここで、Ｂ＊＊ｎは、Ｂのｎ乗を示す。例として、Ｂを
６４とすると、スイッチ素子数は夫々次のようになる。格子状結合３９４５６個完全クロスバスイッチ結合３３５５４４３２個トーラス結合４０９６０個特開昭６３−１２４１６２にある方式の相互結合４０９６０個本実施例２０４８０個即ち、並列計算機のネットワーク構成に関し、ノードの
出力ポート及び入力ポートを二重化し、ノードの一方の
出力ポートと他方の出力ポートを別々の網構成要素に接
続し、また、一方の入力ポートと他方の入力ポートを別
々の網構成要素に接続することで、網とノードとの間の
通信の信頼性を向上させ、これによりノードとノードの
間の通信の信頼性を向上させることを考えると、本発明
の相互結合方式は、前述の相互結合方式と比べて、少な
いハードウエア量でこれを実現することができるといえ
る。前述の結合方式は、上記述べた形で通信網の信頼性
を高めようとすると、網形状の関係上、単純二重化の方
法しか考えることができず、その結果、上記示したスイ
ッチ数が必要となる。

【００８３】次に、本発明の多段結合網の場合と、ノー
ド間を接続するのに必要最低限の段数で構成された多段
結合網を２面設けた場合とを比較する。今、ノード数を
２＊＊ｎ個、クロスバスイッチの入出力ポート数（即ち
スイッチ数）を２＊＊ｍ個とすると、スイッチ数は、（Ａ）必要最低限の段数で構成された多段結合網を２面
設けた場合必要最低限の多段結合網のスイッチ数は、（ステージ数）×（クロスバスイッチ数／ステージ数）×（スイッチ数／クロスバスイッチ数）＝（ｎ−ｍ）×２＊＊（ｎ−ｍ）×２ｍ従って、２面構成の必要最低限の多段結合網のスイッチ
数は、２×（ｎ−ｍ）×２＊＊（ｎ−ｍ）×２ｍ−−−−−−−−−（式８）となる。また、ルート数は、必要最低限の多段結合網を
２面構成としただけであるから、１対１通信を行えるル
ート数は「２」−−−（式９）となる。

【００８４】（Ｂ）本発明の多段結合網の場合本発明の多段結合網のスイッチ数は、（（中間段にあるクロスバスイッチ数）＋（初段と最終段にあるクロスバスイッチ数））×（スイッチ数／クロスバスイッチ数）＝（（中間段のステージ数）×（クロスバスイッチ数／ステージ数）＋（初段＋最終段（のステージ数））×（クロスバスイッチ数／ステージ数））×（スイッチ数／クロスバスイッチ数）＝（（ｎ−ｍ−１）×２＊＊（ｎ−ｍ）＋２×２＊＊（ｎ−ｍ＋１））×２ｍ −−−−−−−−−−（式１０）となる。また１対１通信を行えるルート数は、「２＊＊
ｍ」−−（式１１）となる。

【００８５】（式８）を（式１０）で割った値が１より
大きくなる条件は、ｎ＞ｍ＋３となる。なお、ｎ＝ｍ＋
３の場合は、スイッチ数は等しくなる。また、（式１
１）を（式９）で割った値は、２＊＊（ｍ−１）であ
り、ｍは少なくとも１以上であるから、２＊＊（ｍ−
１）は常に１以上となり、本願発明のルート数が少なく
なることはない。従って、本願発明は、ｎ＞ｍ＋３を満
足する場合、必要最低限の多段結合網を２面構成とした
網より、少ないスイッチ数で複数ルートを提供すること
ができ、経済的な多段結合網を提供することができる。
通常、並列計算機では、ノード数の増加に対するクロス
バスイッチ内のスイッチ数の増加の割合は小さいので、
今後の並列計算機システムでは十分ｎ＞ｍ＋３を満足す
る。また、通常の並列計算機でのクロスバスイッチ内の
スイッチ数を考えるとｍは２以上であり、ルート数も２
より大きくなり、必要最低限の多段結合網を２面構成と
した網より信頼性が高くなる。

【００８６】例えば、ｍ＝３、ｎ＝ｍ＋３＝６（故にノ
ード数は６４）とした場合、スイッチ数は、必要最低限
の多段結合網を２面構成とした網と本願発明の網構成で
は等しいが、ルート数は、必要最低限の多段結合網を２
面構成とした網では２本であるが、本願発明では２＊＊
ｍ＝８本となり、その信頼性は飛躍的に向上する。見方
を変えれば、ノード数が２＊＊ｎ個、ノード間を接続す
るネットワークを構成する複数のクロスバスイッチの各
クロスバスイッチ内のスイッチ数が２＊＊ｍ個である並
列計算機において、本願発明のネットワークは、当該ネ
ットワークを必要最低限の多段結合網を２面設けて構成
とした場合と同じスイッチを用いて構成した場合、個々
のノード間のルート数が２＊＊（ｍ−１）倍となるネッ
トワークということができる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、並列計算機の多段結合
網に於いて、発ノードの出力ポート、発ノードの出力ポ
ートから第１ステージのクロスバスイッチまでのルー
ト、及び、第１ステージのクロスバスイッチが二重化さ
れており、また、最終ステージのクロスバスイッチ、最
終ステージのクロスバスイッチから着ノードまでのルー
ト、及び、着ノードの入力ポートが二重化されており、
更に、第１ステージのクロスバスイッチから最終ステー
ジのクロスバスイッチまでのルートが複数化されている
ので、発ノードから着ノードまで複数の通信ルートを提
供でき、その結果、一つの通信ルートが障害になっても
他方の通信ルートで通信を続行できるなど、高い信頼性
を有する多段結合網を提供することができる。この際、
第１ステージのスイッチから最終ステージのスイッチま
では、複数ルートであればよく、必ずしも同じ構成の網
を二重化した形での複数ルートである必要性はない。従
って、第１ステージから最終ステージまでの間の中間ス
テージは比較的自由に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に於ける多段結合網の構成を示す図であ
る。

【図２】ノードの構成を示す図である。

【図３】クロスバスイッチの構成を示す図である。

【図４】通信パケットの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ノード２、３、４クロスバスイッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 15/173 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各々が入力ポート及び出力ポートをそれ
ぞれ２つ有するＮ（Ｎ：正整数）個のノードを相互接続
する多段結合網において、前記多段結合網は、それぞれが複数のスイッチを含んで
いる複数のステージを互いに接続して構成され、各スイ
ッチはそれぞれＭ（Ｍ：正整数）個の入力ポート及び出
力ポートを有し、前記複数のステージは、ステージに含
まれる各スイッチの出力ポートが前記ノードの入力ポー
トに接続される第１ステージと、ステージに含まれる各
スイッチの出力ポートが前記ノードの入力ポートに接続
される最終ステージとを含み、前記第１ステージ及び前
記最終ステージはそれぞれ２×〈Ｎ／Ｍ〉（〈Ｎ／Ｍ〉
はＮ／Ｍ以上の最小の整数値を表わす）個のスイッチを
備え、各ノードの２つの出力ポートはそれぞれ前記第１ステー
ジの相異なるスイッチの入力ポートに接続され、２つの
入力ポートはそれぞれ前記最終ステージの相異なるスイ
ッチの出力ポートに接続されることを特徴とする多段結
合網。
【請求項２】前記複数のステージは、前記第１ステー
ジと前記最終ステージとの間を接続する少なくとも１つ
の中間ステージを含み、前記中間ステージは〈Ｎ／Ｍ〉
個のスイッチを備え、前記中間ステージの各スイッチの
それぞれの入力ポートは前記第１ステージの相異なるス
イッチの出力ポートに接続され、それぞれの出力ポート
は前記最終ステージの相異なるスイッチの入力ポートに
接続されることを特徴とする請求項１記載の多段結合
網。
【請求項３】前記第１ステージの各スイッチの少なく
とも１つの出力ポートは、前記最終ステージの任意のス
イッチの少なくとも一つの入力ポートに直接接続される
ことを特徴とする請求項２記載の多段結合網。
【請求項４】各々が入力ポート及び出力ポートをそれ
ぞれ２つ有する複数のノードを相互接続する多段結合網
において、前記多段結合網は、それぞれが複数のスイッチを含んで
いる複数のステージを互いに接続して構成され、前記複
数のステージは、ステージに含まれる各スイッチの出力
ポートが前記ノードの入力ポートに接続される第１ステ
ージと、ステージに含まれる各スイッチの出力ポートが
前記ノードの入力ポートに接続される最終ステージと、
前記第１ステージと前記最終ステージとの間を接続する
少なくとも１つの中間ステージとを含み、前記第１ステ
ージ及び前記最終ステージは前記中間ステージが備える
スイッチの個数の２倍の個数のスイッチを備え、各ノードの２つの出力ポートはそれぞれ前記第１ステー
ジの相異なるスイッチの入力ポートに接続され、２つの
入力ポートはそれぞれ前記最終ステージの相異なるスイ
ッチの出力ポートに接続され、前記中間ステージの各ス
イッチのそれぞれの入力ポートは前記第１ステージの相
異なるスイッチの出力ポートに接続され、それぞれの出
力ポートは前記最終ステージの相異なるスイッチの入力
ポートに接続されることを特徴とする多段結合網。
【請求項５】前記多段結合網は２＊＊ｎ（ｎ：正整
数、＊＊：べき乗を示す）個のノードを相互接続するも
のであり、各スイッチはそれぞれ２＊＊ｍ（ｍ：正整
数）個の入力ポート及び出力ポートを有し、前記複数の
ステージは少なくとも〈ｎ／ｍ〉＋１段のステージを含
み、前記第１ステージ及び最終ステージは２＊＊（ｎ−
ｍ＋１）個のスイッチを備え、前記中間ステージである
第２ステージから第〈ｎ／ｍ〉ステージまでの各ステー
ジは２＊＊（ｎ−ｍ）個のスイッチを備え、前記第２ス
テージの各スイッチのそれぞれの入力ポートは前記第１
ステージの相異なるスイッチの出力ポートに接続され、
前記第〈ｎ／ｍ〉ステージの各スイッチのそれぞれの出
力ポートは前記最終ステージの相異なるスイッチの入力
ポートに接続され、前記第２ステージから前記第〈ｎ／
ｍ〉ステージまでは、各ステージの各スイッチのそれぞ
れの出力ポートは次段のステージのスイッチの入力ポー
トに接続されることを特徴とする請求項４記載の多段結
合網。
【請求項６】各々が入力ポート及び出力ポートをそれ
ぞれ２つ備える複数のプロセッサノードと、前記複数の
プロセッサノードを相互接続する多段結合網からなる並
列計算機において、前記多段結合網は、それぞれが複数のスイッチを含んで
いる複数のステージを互いに接続して構成され、前記複
数のステージは、ステージに含まれる各スイッチの出力
ポートが前記ノードの入力ポートに接続される第１ステ
ージと、ステージに含まれる各スイッチの出力ポートが
前記ノードの入力ポートに接続される最終ステージと、
前記第１ステージと前記最終ステージとの間を接続する
少なくとも１つの中間ステージとを含み、前記第１ステ
ージ及び前記最終ステージはそれぞれ前記中間ステージ
が備えるスイッチの個数の２倍の個数のスイッチを備
え、各プロセッサノードの２つの出力ポートはそれぞれ
前記第１ステージの相異なるスイッチの入力ポートに接
続され、２つの入力ポートはそれぞれ前記最終ステージ
の相異なるスイッチの出力ポートに接続され、前記中間
ステージの各スイッチのそれぞれの入力ポートは前記第
１ステージの相異なるスイッチの出力ポートに接続さ
れ、それぞれの出力ポートは前記最終ステージの相異な
るスイッチの入力ポートに接続されることを特徴とする
並列計算機。
【請求項７】前記第１ステージの各スイッチの少なく
とも１つの出力ポートは、前記最終ステージの任意のス
イッチの少なくとも一つの入力ポートに直接接続される
ことを特徴とする請求項６記載の並列計算機。
【請求項８】前記並列計算機はＮ（Ｎ：正整数）個の
プロセッサノードを有し、前記多段結合網は前記Ｎ個の
プロセッサノードを相互接続し、各スイッチはそれぞれ
Ｍ（Ｍ：正整数）個の入力ポート及び出力ポートを備
え、前記第１ステージ及び最終ステージはそれぞれ２×
〈Ｎ／Ｍ〉（〈Ｎ／Ｍ〉はＮ／Ｍ以上の最小の整数値を
表す）個のスイッチを備え、前記中間ステージは〈Ｎ／
Ｍ〉個のスイッチを備える。
【請求項９】各プロセッサノードは前記多段結合網を
介して他のプロセッサノードにパケットを転送し、各パ
ケットは、各ステージ毎に設けられ、各ステージのスイ
ッチにおいて受信したパケットを送出すべき出力ポート
を示す情報を格納する複数のルーティングフィールド
と、転送データを格納するデータフィールドからなり、
前記プロセッサノードから転送された前記パケットを受
信した前記第１ステージのスイッチは、前記パケットの
前記第１ステージに対応するルーティングフィールドの
情報を参照して出力ポートを選択し、その出力ポートに
接続された次段のステージのスイッチに前記パケットを
転送し、前段のステージから転送された前記パケットを
受信した各ステージのスイッチは、前記パケットの各ス
テージに対応するルーティングフィールドの情報を参照
して出力ポートを選択し、その出力ポートに接続された
次段のステージのスイッチまたはノードに前記パケット
を転送することを特徴とする請求項７記載の並列計算
機。
【請求項１０】前記パケットを受信した前記第１ステ
ージのスイッチは、前記パケットの前記第１ステージに
対応するルーティングフィールドの情報が特定の情報を
示す場合には、前記最終ステージのスイッチに接続され
た出力ポートを選択し、前記パケットを前記最終ステー
ジのスイッチに転送することを特徴とする請求項９記載
の並列計算機。