JP3389913B2 - グループ化パイプライン・スケジューリング方式及びその方法 - Google Patents
グループ化パイプライン・スケジューリング方式及びその方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパケット交換システ
ムに関し、特に、パケット交換システムにおけるパイプ
ライン・スケジューリング方式及びその方法に関する。
ムに関し、特に、パケット交換システムにおけるパイプ
ライン・スケジューリング方式及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のパケット交換システムでは、Ｎ入
力及びＮ出力（Ｎは２以上の整数）を有し、かつ各入力
部がＮ個の出力部にそれぞれ対応するＮ個の論理的待ち
行列（論理キュー）を有するクロスポイントスイッチが
用いられることが多い。この場合、各論理キューから発
せられるパケット転送要求を調停し、クロスポイントス
イッチの接続制御を行うスケジューラが必要となる。大
規模なスイッチに関してパイプライン処理を用いて高速
にスケジューリングを実行する方法は、出願人が別途出
願した特願平１１−１７２５８４号に記載されている。
力及びＮ出力（Ｎは２以上の整数）を有し、かつ各入力
部がＮ個の出力部にそれぞれ対応するＮ個の論理的待ち
行列（論理キュー）を有するクロスポイントスイッチが
用いられることが多い。この場合、各論理キューから発
せられるパケット転送要求を調停し、クロスポイントス
イッチの接続制御を行うスケジューラが必要となる。大
規模なスイッチに関してパイプライン処理を用いて高速
にスケジューリングを実行する方法は、出願人が別途出
願した特願平１１−１７２５８４号に記載されている。
【０００３】上記の従来方法は、図４に示すように１個
の入力に対してひとつずつのスケジューリング・モジュ
ールＳ１〜ＳＮを用意し、各スケジューリング・モジュ
ールは、予め定められた未来のタイムスロットに対する
スケジューリングを実行し、その結果（使用済み出力ポ
ートの情報）５３を隣接するスケジューリング・モジュ
ールに転送して、順次パイプライン処理を実行していく
ものである。毎タイムスロットで順次未来のタイムスロ
ットのＮ×Ｎスケジューリングを完成させていくことが
可能となり、高速のパケット転送が実現できる。
の入力に対してひとつずつのスケジューリング・モジュ
ールＳ１〜ＳＮを用意し、各スケジューリング・モジュ
ールは、予め定められた未来のタイムスロットに対する
スケジューリングを実行し、その結果（使用済み出力ポ
ートの情報）５３を隣接するスケジューリング・モジュ
ールに転送して、順次パイプライン処理を実行していく
ものである。毎タイムスロットで順次未来のタイムスロ
ットのＮ×Ｎスケジューリングを完成させていくことが
可能となり、高速のパケット転送が実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のス
ケジューリング方法（以下、「従来方法」という。）に
は、スケジューリングの公平性と処理遅延時間の点で以
下に示すような問題がある。
ケジューリング方法（以下、「従来方法」という。）に
は、スケジューリングの公平性と処理遅延時間の点で以
下に示すような問題がある。
【０００５】まず、図３を使用して、従来方法における
公平性の問題を説明する。図３は本発明の実施形態で実
施形態の説明に使用する図であるが、従来方法の問題点
もこの図を用いて説明する。ここで、図３は５×５のク
ロスポイントスイッチに従来方法を適用したスケジュー
リング過程を示していると考える。ここで、予約機会の
観点から図３の動作を考察することとする。タイムスロ
ットＴ６はスケジューリング・モジュールＳ１が最初に
予約する。同様にタイムスロットＴ７〜Ｔ１０はスケジ
ューリング・モジュールＳ５、Ｓ４、Ｓ３、Ｓ２がそれ
ぞれ最初に予約を行う。このようにあるタイムスロット
を最初に予約する権利がすべてのスケジューリング・モ
ジュールに均等に与えられている点では、公平性が確保
されていると言える。あるタイムスロットを２番目に予
約する権利についても同様に公平である。３番目〜５番
目に予約する権利についても同様である。ところが、隣
接する複数の入力が同時に同一出力への転送を要求する
場合、予約機会に不公平を生じることがある。この問題
は、スケジューリング・モジュール間の接続関係が固定
されているために発生するものである。例えば、入力２
と入力３が同時に出力４への転送を要求し続けるとしよ
う。簡単のため、他の転送要求は一切無いものとする。
この場合、入力２と入力３が４への転送を予約できる機
会の割合は４：１となる。何故なら、パイプライン処理
において、スケジューリング・モジュール３にはスケジ
ューリング・モジュール２よりも先に予約を行える機会
が少ないからである。言い換えれば、多くの場合、２が
先に予約を行ってしまい、３は予約ができない。この例
では、スケジューリング・モジュールＳ３がスケジュー
リング・モジュールＳ２よりも先に予約を行えるタイム
スロットは５回に１回しか巡って来ない。残りの４回は
スケジューリング・モジュールＳ２が先に予約を行うこ
とになる。これは、図３のスケジューリング動作から明
らかである。タイムスロットＴ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１０
ではスケジューリング・モジュールＳ２が先に予約を行
い、タイムスロットＴ９でのみスケジューリング・モジ
ュールＳ３が先に予約を行うことになる。本現象、すな
わち予約機会が４：１となる不公平は隣接する任意の２
個の入力が同時に同一出力への転送要求を出し続けた時
に起きるものである。隣接３入力が同時に同一出力への
転送要求を出し続けた時には、予約機会に関して３：
１：１の不公平が発生する。一般的にはＮ入力及びＮ出
力スイッチに従来方法を適用した場合、隣接Ｌ入力が同
時に同一出力への転送要求を出し続けたときに予約機会
に関してＮ−Ｌ＋１：１：…：１（項数の合計はＮ）の
不公平が発生する。このため、従来方法ではスイッチの
入出力数、すなわちＮが増大するにしたがって不公平性
が増大するという問題を含んでいる。２０×２０のスケ
ジューリングでは、隣接する２入力が同時に同一出力へ
の転送を要求し続けると１９：１の不公平が発生する。
公平性の問題を説明する。図３は本発明の実施形態で実
施形態の説明に使用する図であるが、従来方法の問題点
もこの図を用いて説明する。ここで、図３は５×５のク
ロスポイントスイッチに従来方法を適用したスケジュー
リング過程を示していると考える。ここで、予約機会の
観点から図３の動作を考察することとする。タイムスロ
ットＴ６はスケジューリング・モジュールＳ１が最初に
予約する。同様にタイムスロットＴ７〜Ｔ１０はスケジ
ューリング・モジュールＳ５、Ｓ４、Ｓ３、Ｓ２がそれ
ぞれ最初に予約を行う。このようにあるタイムスロット
を最初に予約する権利がすべてのスケジューリング・モ
ジュールに均等に与えられている点では、公平性が確保
されていると言える。あるタイムスロットを２番目に予
約する権利についても同様に公平である。３番目〜５番
目に予約する権利についても同様である。ところが、隣
接する複数の入力が同時に同一出力への転送を要求する
場合、予約機会に不公平を生じることがある。この問題
は、スケジューリング・モジュール間の接続関係が固定
されているために発生するものである。例えば、入力２
と入力３が同時に出力４への転送を要求し続けるとしよ
う。簡単のため、他の転送要求は一切無いものとする。
この場合、入力２と入力３が４への転送を予約できる機
会の割合は４：１となる。何故なら、パイプライン処理
において、スケジューリング・モジュール３にはスケジ
ューリング・モジュール２よりも先に予約を行える機会
が少ないからである。言い換えれば、多くの場合、２が
先に予約を行ってしまい、３は予約ができない。この例
では、スケジューリング・モジュールＳ３がスケジュー
リング・モジュールＳ２よりも先に予約を行えるタイム
スロットは５回に１回しか巡って来ない。残りの４回は
スケジューリング・モジュールＳ２が先に予約を行うこ
とになる。これは、図３のスケジューリング動作から明
らかである。タイムスロットＴ６、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１０
ではスケジューリング・モジュールＳ２が先に予約を行
い、タイムスロットＴ９でのみスケジューリング・モジ
ュールＳ３が先に予約を行うことになる。本現象、すな
わち予約機会が４：１となる不公平は隣接する任意の２
個の入力が同時に同一出力への転送要求を出し続けた時
に起きるものである。隣接３入力が同時に同一出力への
転送要求を出し続けた時には、予約機会に関して３：
１：１の不公平が発生する。一般的にはＮ入力及びＮ出
力スイッチに従来方法を適用した場合、隣接Ｌ入力が同
時に同一出力への転送要求を出し続けたときに予約機会
に関してＮ−Ｌ＋１：１：…：１（項数の合計はＮ）の
不公平が発生する。このため、従来方法ではスイッチの
入出力数、すなわちＮが増大するにしたがって不公平性
が増大するという問題を含んでいる。２０×２０のスケ
ジューリングでは、隣接する２入力が同時に同一出力へ
の転送を要求し続けると１９：１の不公平が発生する。
【０００６】次に、従来方法における処理遅延時間の問
題を説明する。従来方法では、Ｎ段のパイプライン処理
を行っているため、あるひとつのタイムスロットについ
て、スケジューリング（入出力の組合せ決定）を完成さ
せるためにはＮタイムスロットを必要とする。つまり、
ある未来のタイムスロットのスケジューリングを行うた
めにＮタイムスロット前からパイプライン処理を開始す
る必要がある。これは、パケット転送の固定遅延時間が
Ｎタイムスロットであることを意味している。このた
め、従来方法はスイッチの入出力数、すなわちＮが増え
るにつれて固定遅延時間が増大していくという問題を含
んでいる。発明の実施形態で示した２０×２０のスケジ
ューリングでは、２０タイムスロットの固定遅延が発生
する。
題を説明する。従来方法では、Ｎ段のパイプライン処理
を行っているため、あるひとつのタイムスロットについ
て、スケジューリング（入出力の組合せ決定）を完成さ
せるためにはＮタイムスロットを必要とする。つまり、
ある未来のタイムスロットのスケジューリングを行うた
めにＮタイムスロット前からパイプライン処理を開始す
る必要がある。これは、パケット転送の固定遅延時間が
Ｎタイムスロットであることを意味している。このた
め、従来方法はスイッチの入出力数、すなわちＮが増え
るにつれて固定遅延時間が増大していくという問題を含
んでいる。発明の実施形態で示した２０×２０のスケジ
ューリングでは、２０タイムスロットの固定遅延が発生
する。
【０００７】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、パイプライ
ン処理によって発生する不公平を抑圧し、また、固定遅
延時間を削減できるスケジューリング方式及びその方法
を提供することを目的としている。
する問題点に鑑みてなされたものであって、パイプライ
ン処理によって発生する不公平を抑圧し、また、固定遅
延時間を削減できるスケジューリング方式及びその方法
を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるグループ化
パイプライン・スケジューリング方式は、各入力ポート
からの入力パケットを該入力パケットが転送されるべき
出力ポート毎に一時記憶する各入力ポートに対して複数
備わる待ち行列と、複数の入力ポートに係る複数の待ち
行列からの各待ち行列に対応した出力ポートの割り当て
要求と、前段のスケジューリングモジュールから入力し
た将来の各タイムスロットにおける各出力ポートの他の
スケジューリングモジュールに係る各待ち行列への割り
当て予約の結果とに基づき、将来の各タイムスロットに
おける各出力ポートの自スケジューリングモジュールに
係る複数の入力ポートに係る各待ち行列への割り当て予
約を行い、自スケジューリングモジュールの割り当て予
約の結果を次段のスケジューリングモジュールに出力す
るリング状に結合された複数のスケジューリングモジュ
ールと、前記割り当て予約の結果に基づき、各タイムス
ロットにおいて各待ち行列と各出力ポートとを接続する
クロスバースイッチと、を備えることを特徴とする。
パイプライン・スケジューリング方式は、各入力ポート
からの入力パケットを該入力パケットが転送されるべき
出力ポート毎に一時記憶する各入力ポートに対して複数
備わる待ち行列と、複数の入力ポートに係る複数の待ち
行列からの各待ち行列に対応した出力ポートの割り当て
要求と、前段のスケジューリングモジュールから入力し
た将来の各タイムスロットにおける各出力ポートの他の
スケジューリングモジュールに係る各待ち行列への割り
当て予約の結果とに基づき、将来の各タイムスロットに
おける各出力ポートの自スケジューリングモジュールに
係る複数の入力ポートに係る各待ち行列への割り当て予
約を行い、自スケジューリングモジュールの割り当て予
約の結果を次段のスケジューリングモジュールに出力す
るリング状に結合された複数のスケジューリングモジュ
ールと、前記割り当て予約の結果に基づき、各タイムス
ロットにおいて各待ち行列と各出力ポートとを接続する
クロスバースイッチと、を備えることを特徴とする。
【０００９】また、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方式において、各スケジュー
リングモジュールは、各タイムスロットの各出力ポート
の割り当て予約が前記複数の入力ポートに係る待ち行列
間で予約機会に関して均等に行われるように調停するこ
とを特徴とする。
ン・スケジューリング方式は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方式において、各スケジュー
リングモジュールは、各タイムスロットの各出力ポート
の割り当て予約が前記複数の入力ポートに係る待ち行列
間で予約機会に関して均等に行われるように調停するこ
とを特徴とする。
【００１０】更に、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式は、複数の入力ポートからの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
にグループ化する手段と、各グループ内において各出力
ポートの各入力ポートへの割り当て予約を行う手段と、
グループ間でパイプライン・スケジューリングを行う手
段とを備えることを特徴とする。
ン・スケジューリング方式は、複数の入力ポートからの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
にグループ化する手段と、各グループ内において各出力
ポートの各入力ポートへの割り当て予約を行う手段と、
グループ間でパイプライン・スケジューリングを行う手
段とを備えることを特徴とする。
【００１１】更に、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方式において、前記各グルー
プ内において各出力ポートの各入力ポートへの割り当て
予約を行う手段は、該割り当て予約をグループ内の入力
ポート間で予約機会に関して均等に行うことを特徴とす
る。
ン・スケジューリング方式は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方式において、前記各グルー
プ内において各出力ポートの各入力ポートへの割り当て
予約を行う手段は、該割り当て予約をグループ内の入力
ポート間で予約機会に関して均等に行うことを特徴とす
る。
【００１２】本発明によるグループ化パイプライン・ス
ケジューリング方法は、各入力ポートからの入力パケッ
トを該入力パケットが転送されるべき出力ポート毎に用
意された待ち行列に一時記憶するステップと、複数の入
力ポートに係る複数の待ち行列からの各待ち行列に対応
した出力ポートの割り当て要求と、前段のスケジューリ
ングステップから入力した将来の各タイムスロットにお
ける各出力ポートの他のスケジューリングステップに係
る各待ち行列への割り当て予約の結果とに基づき、将来
の各タイムスロットにおける各出力ポートの自スケジュ
ーリングステップに係る複数の入力ポートに係る各待ち
行列への割り当て予約を行い、自スケジューリングステ
ップモジュールの割り当て予約の結果を次段のスケジュ
ーリングステップに出力するリング状に結合された複数
のスケジューリングステップと、前記割り当て予約の結
果に基づき、各タイムスロットにおいて各待ち行列と各
出力ポートとを接続するステップと、を有することを特
徴とする。
ケジューリング方法は、各入力ポートからの入力パケッ
トを該入力パケットが転送されるべき出力ポート毎に用
意された待ち行列に一時記憶するステップと、複数の入
力ポートに係る複数の待ち行列からの各待ち行列に対応
した出力ポートの割り当て要求と、前段のスケジューリ
ングステップから入力した将来の各タイムスロットにお
ける各出力ポートの他のスケジューリングステップに係
る各待ち行列への割り当て予約の結果とに基づき、将来
の各タイムスロットにおける各出力ポートの自スケジュ
ーリングステップに係る複数の入力ポートに係る各待ち
行列への割り当て予約を行い、自スケジューリングステ
ップモジュールの割り当て予約の結果を次段のスケジュ
ーリングステップに出力するリング状に結合された複数
のスケジューリングステップと、前記割り当て予約の結
果に基づき、各タイムスロットにおいて各待ち行列と各
出力ポートとを接続するステップと、を有することを特
徴とする。
【００１３】また、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方法は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方法において、各スケジュー
リングステップでは、各タイムスロットの各出力ポート
の割り当て予約が前記複数の入力ポートに係る待ち行列
間で予約機会に関して均等に行われるように調停するこ
とを特徴とする。
ン・スケジューリング方法は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方法において、各スケジュー
リングステップでは、各タイムスロットの各出力ポート
の割り当て予約が前記複数の入力ポートに係る待ち行列
間で予約機会に関して均等に行われるように調停するこ
とを特徴とする。
【００１４】更に、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方法は、複数の入力ポートからの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
にグループ化するステップと、各グループ内において各
出力ポートの各入力ポートへの割り当て予約を行うステ
ップと、グループ間でパイプライン・スケジューリング
を行うステップとを備えることを特徴とする。
ン・スケジューリング方法は、複数の入力ポートからの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
にグループ化するステップと、各グループ内において各
出力ポートの各入力ポートへの割り当て予約を行うステ
ップと、グループ間でパイプライン・スケジューリング
を行うステップとを備えることを特徴とする。
【００１５】更に、本発明によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方法は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方法において、前記各グルー
プ内において各出力ポートの各入力ポートへの割り当て
予約を行うステップでは、該割り当て予約をグループ内
の入力ポート間で予約機会に関して均等に行うことを特
徴とする。
ン・スケジューリング方法は、上記のグループ化パイプ
ライン・スケジューリング方法において、前記各グルー
プ内において各出力ポートの各入力ポートへの割り当て
予約を行うステップでは、該割り当て予約をグループ内
の入力ポート間で予約機会に関して均等に行うことを特
徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】［実施形態１］図１において、１
１はＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のクロスポイントスイ
ッチを示す。各入力には出力毎の論理キュー（ＶＯＱ：
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｑｕｅｕｅ）１２が
用意される。入力はＭ個（Ｍは２以上且つ（Ｎ／２）以
下の整数であり、且つＮの約数）のグループに均等に分
割され、各グループに対応するＭ個のスケジューリング
・モジュールＳ１〜ＳＭは論理キューからの要求に基づ
き、予め定められた未来のタイムスロットにおける（Ｎ
／Ｍ）×Ｎのスケジューリングを実行し、各々のスケジ
ューリング結果（予約済み出力の情報）１３を隣接する
スケジューリング・モジュールに転送する。この処理を
１タイムスロット内で実行する。次段のスケジューリン
グ・モジュールでは論理キューからの要求と前段のスケ
ジューリング・モジュールからの情報に基づき、衝突を
回避するように予約を行う。Ｍタイムスロット経過して
この処理がすべてのスケジューリング・モジュールを一
巡すると、ある未来の１タイムスロットのスケジューリ
ングが完成する。パイプライン処理を適用することによ
り、毎タイムスロットで順次未来のタイムスロットの予
約が完成していく。
１はＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）のクロスポイントスイ
ッチを示す。各入力には出力毎の論理キュー（ＶＯＱ：
Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｑｕｅｕｅ）１２が
用意される。入力はＭ個（Ｍは２以上且つ（Ｎ／２）以
下の整数であり、且つＮの約数）のグループに均等に分
割され、各グループに対応するＭ個のスケジューリング
・モジュールＳ１〜ＳＭは論理キューからの要求に基づ
き、予め定められた未来のタイムスロットにおける（Ｎ
／Ｍ）×Ｎのスケジューリングを実行し、各々のスケジ
ューリング結果（予約済み出力の情報）１３を隣接する
スケジューリング・モジュールに転送する。この処理を
１タイムスロット内で実行する。次段のスケジューリン
グ・モジュールでは論理キューからの要求と前段のスケ
ジューリング・モジュールからの情報に基づき、衝突を
回避するように予約を行う。Ｍタイムスロット経過して
この処理がすべてのスケジューリング・モジュールを一
巡すると、ある未来の１タイムスロットのスケジューリ
ングが完成する。パイプライン処理を適用することによ
り、毎タイムスロットで順次未来のタイムスロットの予
約が完成していく。
【００１７】図１において、１１は、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以
上の整数）のクロスポイントスイッチを示している。ク
ロスポイントスイッチ１１の各入力には出力ポート毎の
論理キュー（ＶＯＱ： Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｕｔｐｕｔ
Ｑｕｅｕｉｎｇ）１２が用意されている。転送対象の
パケットは固定長であるとし、１パケットの転送時間を
ここでは１タイムスロットと呼ぶ。入力はＭ個（Ｍは２
以上且つ（Ｎ／２）以下の整数であり、且つＮの約数）
のグループに均等に分割される。個々のグループに対応
してＭ個のスケジューリング・モジュールＳ１〜ＳＭを
用意する。各スケジューリング・モジュールはグループ
内の論理キューからの要求に基づき、予め定められた未
来のタイムスロットにおける（Ｎ／Ｍ）×Ｎのスケジュ
ーリングを実行し、各々のスケジューリング結果（予約
済み出力の情報）１３を隣接するスケジューリング・モ
ジュールに転送する。この処理を１タイムスロット内で
実行する。次段のスケジューリング・モジュールではグ
ループ内の論理キューからの要求と前段のスケジューリ
ング・モジュールからの情報に基づき、衝突を回避する
ように予約を行う。
上の整数）のクロスポイントスイッチを示している。ク
ロスポイントスイッチ１１の各入力には出力ポート毎の
論理キュー（ＶＯＱ： Ｖｉｒｔｕａｌ Ｏｕｔｐｕｔ
Ｑｕｅｕｉｎｇ）１２が用意されている。転送対象の
パケットは固定長であるとし、１パケットの転送時間を
ここでは１タイムスロットと呼ぶ。入力はＭ個（Ｍは２
以上且つ（Ｎ／２）以下の整数であり、且つＮの約数）
のグループに均等に分割される。個々のグループに対応
してＭ個のスケジューリング・モジュールＳ１〜ＳＭを
用意する。各スケジューリング・モジュールはグループ
内の論理キューからの要求に基づき、予め定められた未
来のタイムスロットにおける（Ｎ／Ｍ）×Ｎのスケジュ
ーリングを実行し、各々のスケジューリング結果（予約
済み出力の情報）１３を隣接するスケジューリング・モ
ジュールに転送する。この処理を１タイムスロット内で
実行する。次段のスケジューリング・モジュールではグ
ループ内の論理キューからの要求と前段のスケジューリ
ング・モジュールからの情報に基づき、衝突を回避する
ように予約を行う。
【００１８】本発明の実施形態の動作を説明する。図２
は、２０×２０のクロスポイントスイッチのスケジュー
リングにおいて本発明を適用する場合のブロック図を示
している。図１においてＮ＝２０、Ｍ＝５としたものに
等しい。２０本の入力を４本ずつ５グループに分割し、
それぞれにスケジューリング・モジュールＳ１〜Ｓ５を
用意する。各スケジューリング・モジュールは、１パケ
ット転送時間内に、予め定められたある未来のタイムス
ロットについて４×２０のスケジューリングを実行し、
その結果（予約済み出力の情報）２３を次段のスケジュ
ーリング・モジュールに転送する。次段のスケジューリ
ング・モジュールでは、グループ内の論理キューからの
要求と前段のスケジューリング・モジュールからの情報
に基づき、予約が衝突しないように前段のスケジューリ
ング・モジュールと同じタイムスロットについて４×２
０のスケジューリングを実行し、その結果をさらに次段
のスケジューリング・モジュールに転送する。この処理
が５個すべてのスケジューリング・モジュールを一巡す
ると、ある未来のタイムスロットについてスケジューリ
ングが完了する。１スケジューリング・モジュール内に
おける４×２０のスケジューリングは、条件として、処
理が次段への情報転送も含めて１タイムスロットで完了
すること、及び４入力の論理キューの予約機会が均等に
なることを満たしていなければならない。逆にこの条件
を満足していれば、任意のアルゴリズムを適用してよ
い。例えば、入力×出力の転送要求をマトリクス状に並
べて検索し、割り当てを行うアルゴリズムが特開平９−
３２６８２８号公報に記載されているが、前記の条件を
満たせばこれを使用することが可能である。特開平９−
３２６８２８号公報に記載のアルゴリズムでは、入力と
出力それぞれをランダムに並べ替えて公平性を確保して
いる。
は、２０×２０のクロスポイントスイッチのスケジュー
リングにおいて本発明を適用する場合のブロック図を示
している。図１においてＮ＝２０、Ｍ＝５としたものに
等しい。２０本の入力を４本ずつ５グループに分割し、
それぞれにスケジューリング・モジュールＳ１〜Ｓ５を
用意する。各スケジューリング・モジュールは、１パケ
ット転送時間内に、予め定められたある未来のタイムス
ロットについて４×２０のスケジューリングを実行し、
その結果（予約済み出力の情報）２３を次段のスケジュ
ーリング・モジュールに転送する。次段のスケジューリ
ング・モジュールでは、グループ内の論理キューからの
要求と前段のスケジューリング・モジュールからの情報
に基づき、予約が衝突しないように前段のスケジューリ
ング・モジュールと同じタイムスロットについて４×２
０のスケジューリングを実行し、その結果をさらに次段
のスケジューリング・モジュールに転送する。この処理
が５個すべてのスケジューリング・モジュールを一巡す
ると、ある未来のタイムスロットについてスケジューリ
ングが完了する。１スケジューリング・モジュール内に
おける４×２０のスケジューリングは、条件として、処
理が次段への情報転送も含めて１タイムスロットで完了
すること、及び４入力の論理キューの予約機会が均等に
なることを満たしていなければならない。逆にこの条件
を満足していれば、任意のアルゴリズムを適用してよ
い。例えば、入力×出力の転送要求をマトリクス状に並
べて検索し、割り当てを行うアルゴリズムが特開平９−
３２６８２８号公報に記載されているが、前記の条件を
満たせばこれを使用することが可能である。特開平９−
３２６８２８号公報に記載のアルゴリズムでは、入力と
出力それぞれをランダムに並べ替えて公平性を確保して
いる。
【００１９】図３は上記スケジューリングの過程を時間
軸上に示した図である。上で述べたようにある未来のタ
イムスロットの割当て（入力と出力の組合せ決定）を行
うに当たって、各スケジューリング・モジュールが順番
に予約を行っていく。例えば、スケジューリング・モジ
ュールＳ１はタイムスロットＴ１においてタイムスロッ
トＴ６の予約を最初に行う権利を有する。その時点で入
力１〜入力４にパケット転送要求があれば、それらの要
求を調停して出力を予約する。予約結果（どの出力が使
用済みかの情報）はスケジューリング・モジュール２に
転送する。スケジューリング・モジュールＳ２はタイム
スロットＴ２においてタイムスロットＴ６の予約を行
う。その際、スケジューリング・モジュール１から転送
された予約結果を参照しつつ、グループ内の論理キュー
からの要求に基づいて予約を行う。当然、前段までは未
使用となっている出力の中から選択を行うことになる。
以下、タイムスロットＴ３〜Ｔ５において、スケジュー
リング・モジュールＳ３〜Ｓ５がそれぞれタイムスロッ
トＴ６の予約を行う。タイムスロットＴ７の予約はタイ
ムスロットＴ２から開始され、スケジューリング・モジ
ュールＳ５、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がこの順で予約を
行っていく。タイムスロットＴ８以下の予約についても
同様である。以上から明らかなようにある未来のタイム
スロットのスケジューリングは５タイムスロット（一般
的にはＭタイムスロット）かかって完了することにな
る。また、各モジュール内におけるスケジューリング
は、上記の条件を満足するアルゴリズムを採用すること
により、１タイムスロット内で公平に実行される。
軸上に示した図である。上で述べたようにある未来のタ
イムスロットの割当て（入力と出力の組合せ決定）を行
うに当たって、各スケジューリング・モジュールが順番
に予約を行っていく。例えば、スケジューリング・モジ
ュールＳ１はタイムスロットＴ１においてタイムスロッ
トＴ６の予約を最初に行う権利を有する。その時点で入
力１〜入力４にパケット転送要求があれば、それらの要
求を調停して出力を予約する。予約結果（どの出力が使
用済みかの情報）はスケジューリング・モジュール２に
転送する。スケジューリング・モジュールＳ２はタイム
スロットＴ２においてタイムスロットＴ６の予約を行
う。その際、スケジューリング・モジュール１から転送
された予約結果を参照しつつ、グループ内の論理キュー
からの要求に基づいて予約を行う。当然、前段までは未
使用となっている出力の中から選択を行うことになる。
以下、タイムスロットＴ３〜Ｔ５において、スケジュー
リング・モジュールＳ３〜Ｓ５がそれぞれタイムスロッ
トＴ６の予約を行う。タイムスロットＴ７の予約はタイ
ムスロットＴ２から開始され、スケジューリング・モジ
ュールＳ５、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がこの順で予約を
行っていく。タイムスロットＴ８以下の予約についても
同様である。以上から明らかなようにある未来のタイム
スロットのスケジューリングは５タイムスロット（一般
的にはＭタイムスロット）かかって完了することにな
る。また、各モジュール内におけるスケジューリング
は、上記の条件を満足するアルゴリズムを採用すること
により、１タイムスロット内で公平に実行される。
【００２０】なお、上記実施形態においては、入力ライ
ン数と出力ライン数とは等しく、クロスバースイッチ２
１の入力数と出力数とは等しいとしたが、本発明はこれ
にかぎられるものではなく、入力ライン数と出力ライン
数とが異なり、クロスバースイッチ２１の入力数と出力
数とが異なっていても良いことはいうまでもない。
ン数と出力ライン数とは等しく、クロスバースイッチ２
１の入力数と出力数とは等しいとしたが、本発明はこれ
にかぎられるものではなく、入力ライン数と出力ライン
数とが異なり、クロスバースイッチ２１の入力数と出力
数とが異なっていても良いことはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｎ個の入力ポートをＭ個のグループに分けてグループ間
でパイプライン処理を適用することにより、従来方法で
問題となっていた入力間の予約機会の不公平を最大でＮ
−１：１からＭ−１：１まで緩和できる。特にＭ＝２の
場合には、不公平は解消される。また、パイプライン処
理によって生じる固定遅延をＮタイムスロットからＭタ
イムスロットまで削減することができる。
Ｎ個の入力ポートをＭ個のグループに分けてグループ間
でパイプライン処理を適用することにより、従来方法で
問題となっていた入力間の予約機会の不公平を最大でＮ
−１：１からＭ−１：１まで緩和できる。特にＭ＝２の
場合には、不公平は解消される。また、パイプライン処
理によって生じる固定遅延をＮタイムスロットからＭタ
イムスロットまで削減することができる。
【００２２】例えば、実施形態に示した２０×２０のス
ケジューリングでは、不公平は１９：１から４：１に緩
和され、処理遅延時間は２０タイムスロットから５タイ
ムスロットに削減される。
ケジューリングでは、不公平は１９：１から４：１に緩
和され、処理遅延時間は２０タイムスロットから５タイ
ムスロットに削減される。
【図１】本発明の実施形態によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式を示すブロック図である。
ン・スケジューリング方式を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態によるグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式を示す他のブロック図であ
り、図１においてＮ＝２０、Ｍ＝５とした場合のもので
ある。
ン・スケジューリング方式を示す他のブロック図であ
り、図１においてＮ＝２０、Ｍ＝５とした場合のもので
ある。
【図３】本発明の実施形態１によるグループ化パイプラ
イン・スケジューリング方式の動作を示すタイミング図
である。
イン・スケジューリング方式の動作を示すタイミング図
である。
【図４】従来例によるグループ化パイプライン・スケジ
ューリング方式を示すブロック図である。
ューリング方式を示すブロック図である。
Ｓ１〜ＳＭ スケジューリング・モジュール
１１ クロスバースイッチ
１２ 入力論理キュー
１３ 予約済み出力の情報
Claims (8)
- 【請求項１】 各入力ポートからの入力パケットを該入
力パケットが転送されるべき出力ポート毎に一時記憶す
る、各入力ポートに対して複数備わる待ち行列と、 複数の入力ポート（ポート数Ｎ）に係る複数の待ち行列
からの各待ち行列に対応した出力ポート（ポート数Ｎ）
の割り当て要求と、前段のスケジューリングモジュール
から入力した将来の各タイムスロットにおける各出力ポ
ートの他のスケジューリングモジュールに係る各待ち行
列への割り当て予約の結果とに基づき、将来の各タイム
スロットにおける各出力ポートの自スケジューリングモ
ジュールに係る複数の入力ポートに係る各待ち行列への
割り当て予約を行い、自スケジューリングモジュールの
割り当て予約の結果を次段のスケジューリングモジュー
ルに出力するリング状に結合された複数のスケジューリ
ングモジュール（モジュール数Ｍ）と、 前記割り当て予約の結果に基づき、各タイムスロットに
おいて各待ち行列と各出力ポートとを接続するクロスバ
ースイッチとを備えたグループ化パイプライン・スケジ
ューリング方式であって、 前記複数のスケジューリングモジュールごとに、１タイ
ムスロット内に、予め定められた未来のタイムスロット
における（Ｎ／Ｍ）×Ｎの割り当て予約が行なわれ、当
該未来のタイムスロットに関する全出力ポートの割り当
て予約情報が、予約済み出力の情報として当該複数のス
ケジューリングモジュール間を周回させられる ことを特
徴とするグループ化パイプライン・スケジューリング方
式。 - 【請求項２】 請求項１に記載のグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式において、 各スケジューリングモジュールは、各タイムスロットの
各出力ポートの割り当て予約が前記複数の入力ポートに
係る待ち行列間で予約機会に関して均等に行われるよう
に調停することを特徴とするグループ化パイプライン・
スケジューリング方式。 - 【請求項３】 複数の入力ポート（ポート数Ｎ）からの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
（グループ数Ｍ）にグループ化する手段と、各グループ
内において各出力ポート（ポート数Ｎ）の各入力ポート
への割り当て予約を行う手段と、 グループ間でパイプライン・スケジューリングを行う手
段とを備えたグループ化パイプライン・スケジューリン
グ方式であって、 前記割り当て予約を行う手段において、１タイムスロッ
ト内に、予め定められた未来のタイムスロットにおける
（Ｎ／Ｍ）×Ｎの割り当て予約が行なわれ、当該未来の
タイムスロットに関する全出力ポートの割り当て予約情
報が、予約済み出力の情報として当該複数のグループ間
を周回させられる ことを特徴とするグループ化パイプラ
イン・スケジューリング方式。 - 【請求項４】 請求項３に記載のグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方式において、 前記各グループ内において各出力ポートの各入力ポート
への割り当て予約を行う手段は、該割り当て予約をグル
ープ内の入力ポート間で予約機会に関して均等に行うこ
とを特徴とするグループ化パイプライン・スケジューリ
ング方式。 - 【請求項５】 各入力ポートからの入力パケットを該入
力パケットが転送されるべき出力ポート毎に用意された
待ち行列に一時記憶するステップと、 複数の入力ポート（ポート数Ｎ）に係る複数の待ち行列
からの各待ち行列に対応した出力ポート（ポート数Ｎ）
の割り当て要求と、前段のスケジューリングステップか
ら入力した将来の各タイムスロットにおける各出力ポー
トの他のスケジューリングステップに係る各待ち行列へ
の割り当て予約の結果とに基づき、将来の各タイムスロ
ットにおける各出力ポートの自スケジューリングステッ
プに係る複数の入力ポートに係る各待ち行列への割り当
て予約を行い、自スケジューリングステップモジュール
の割り当て予約の結果を次段のスケジューリングステッ
プに出力するリング状に結合された複数のスケジューリ
ングステップ（ステップ数Ｍ）と、 前記割り当て予約の結果に基づき、各タイムスロットに
おいて各待ち行列と各出力ポートとを接続するステップ
とを有するグループ化パイプライン・スケジューリング
方法であって、 前記複数のスケジューリングステップごとに、１タイム
スロット内に、予め定 められた未来のタイムスロットに
おける（Ｎ／Ｍ）×Ｎの割り当て予約を行ない、当該未
来のタイムスロットに関する全出力ポートの割り当て予
約情報を、予約済み出力の情報として当該複数のスケジ
ューリングモジュール間に周回させる ことを特徴とする
グループ化パイプライン・スケジューリング方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方法において、 各スケジューリングステップでは、各タイムスロットの
各出力ポートの割り当て予約が前記複数の入力ポートに
係る待ち行列間で予約機会に関して均等に行われるよう
に調停することを特徴とするグループ化パイプライン・
スケジューリング方法。 - 【請求項７】 複数の入力ポート（ポート数Ｎ）からの
パケットを２以上の入力ポートより成る複数のグループ
（グループ数Ｍ）にグループ化するステップと、 各グループ内において各出力ポート（ポート数Ｎ）の各
入力ポートへの割り当て予約を行うステップと、 グループ間でパイプライン・スケジューリングを行うス
テップとを有するグループ化パイプライン・スケジュー
リング方法であって、 前記割り当て予約を行うステップにおいて、１タイムス
ロット内に、予め定められた未来のタイムスロットにお
ける（Ｎ／Ｍ）×Ｎの割り当て予約を行い、当該未来の
タイムスロットに関する全出力ポートの割り当て予約情
報を、予約済み出力の情報として当該複数のグループ間
に周回させる ことを特徴とするグループ化パイプライン
・スケジューリング方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載のグループ化パイプライ
ン・スケジューリング方法において、 前記各グループ内において各出力ポートの各入力ポート
への割り当て予約を行うステップでは、該割り当て予約
をグループ内の入力ポート間で予約機会に関して均等に
行うことを特徴とするグループ化パイプライン・スケジ
ューリング方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000049903A JP3389913B2 (ja) | 1999-11-10 | 2000-02-25 | グループ化パイプライン・スケジューリング方式及びその方法 |
| US09/708,655 US6888841B1 (en) | 1999-11-10 | 2000-11-09 | Pipelined scheduling technique |
| DE2000156655 DE10056655B4 (de) | 1999-11-10 | 2000-11-10 | Pipeline-Planungsverfahren |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-319762 | 1999-11-10 | ||
| JP31976299 | 1999-11-10 | ||
| JP2000049903A JP3389913B2 (ja) | 1999-11-10 | 2000-02-25 | グループ化パイプライン・スケジューリング方式及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001203758A JP2001203758A (ja) | 2001-07-27 |
| JP3389913B2 true JP3389913B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=26569821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000049903A Expired - Fee Related JP3389913B2 (ja) | 1999-11-10 | 2000-02-25 | グループ化パイプライン・スケジューリング方式及びその方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3389913B2 (ja) |
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| JP3567878B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2004-09-22 | 日本電気株式会社 | パケット交換装置 |
| JP4605911B2 (ja) * | 2001-01-24 | 2011-01-05 | 富士通株式会社 | パケット送出装置 |
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| US8923069B2 (en) | 2012-06-01 | 2014-12-30 | Lsi Corporation | Memory having self-timed edge-detection write tracking |
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| US8902899B2 (en) | 2013-02-08 | 2014-12-02 | International Business Machines Corporation | Input buffered switching device including bypass logic |
| US9667564B2 (en) | 2013-08-28 | 2017-05-30 | International Business Machines Corporation | Implementing hierarchical high radix switch with timesliced crossbar |
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| JPH04271546A (ja) * | 1991-02-27 | 1992-09-28 | Nec Corp | 入力キューイング型パケット処理装置の競合制御方式 |
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