JP3512866B2

JP3512866B2 - ネットワーク内ノードのグループ化およびデータ転送方法

Info

Publication number: JP3512866B2
Application number: JP22379494A
Authority: JP
Inventors: 英俊松岡; 文保広瀬; 慎太郎下郡; 浩一郎高山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: US6334156B1; JPH0888627A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば並列計算機シス
テムにおいて、プロセス間の通信に用いられるネットワ
ークの構成法に係わり、更に詳しくは例えば不規則なネ
ットワークにおいて、データ転送を効率的に行うため
の、ネットワーク内ノードのグループ化方法およびネッ
トワーク内データ転送方法に関する。

【０００２】近年のネットワークの規模の拡大につれ
て、例えばネットワーク内でのデータ転送の経路を指定
するために各ノードが保持すべき経路情報すなわちルー
ティングデータの量が増大しつつある。また例えば並列
計算機の間で転送されるパケットは、そのサイズは小さ
いにもかかわらず高速性が要求され、パケットに付け加
えられるルーティングデータはできるだけ少ない方が望
ましい。

【０００３】場合によってはパケットに必要なルーティ
ングデータを付加することによって特定の経路を指定し
てパケットを転送したい場合もあるが、そのような場合
にもパケットに付加される転送のためのルーティングデ
ータはできるだけ少ないことが望ましい。

【０００４】更に各ノードにおいて複数の入力ポートか
ら同時に入力され、ある１つの出力ポートから出力され
るべき複数の入力データが存在する場合には、いずれか
の入力ポートからの入力データの出力を優先させる排他
制御が必要となるが、例えば特定の入力ポートからの入
力データのみを優先させると全体の通信に偏りが生じて
しまうために、待ち時間の長い入力データが保持されて
いる入力ポートからの出力を優先させるための制御を、
できるだけ規模の小さい回路で実現する技術が望まれて
いる。

【０００５】

【従来の技術】従来並列計算機システムにおけるプロセ
ッサ間の通信ネットワークとしては、例えばトーラスネ
ットワークなどのように規則的なトポロジを持つネット
ワークが採用されることが多かった。これはネットワー
クを構成する各ノード間で通信を行う場合、任意の宛先
ノードまでのルーティングを行うときでも宛先を計算に
よって求めることができ、各ノードが膨大な宛先情報を
持つ必要がないと言う理由に基づいている。しかしなが
ら一方ではネットワークのトポロジが規則的なものに限
定されてしまうために、ノードの接続方法に大きく制約
を受け、また特定のノードを通る任意の経路を経由する
形式でパケットを転送することができなかった。

【０００６】並列計算機システムにおいて、限られた範
囲の全てのノードに同一のデータを転送する、すなわち
放送型のデータ転送を行う方法としては、例えば特開平
０５−０２８１２２号に開示されている方法があり、こ
の方法ではあらかじめネットワークの複数のノードにデ
ータ転送のための転送制御情報を記憶させておくことに
よって、ルーティングデータなどの転送を行うことな
く、放送型の通信を実現させる方法が開示されている。

【０００７】またインターネットのように計算機間のネ
ットワークにおいては一般に不規則なネットワークが採
用され、個々のノードは大量の宛先情報を持つ必要があ
る。そして電話回線と異なり、一般に複数の宛先にパケ
ットを転送することが必要となる場合が多く、パケット
自体にどの宛先にパケットを配送したか、あるいは配送
の経路がどのようになっているかなどの情報を付加する
必要があった。

【０００８】更に例えば中継ノードにおいて、複数の入
力ポートから同時に入力され、同一の出力ポートに出力
すべきパケットがある場合に、どの入力ポートからのパ
ケットを優先するかは従来、例えば確率的に決定されて
いた。この優先順位を動的に制御する方法としては、例
えば特開平０５−３４２１７８号に開示されている方法
があり、この方法ではパケット自体に優先順位を付加し
たり、入力ポート毎に優先順位情報を保持して、加算器
や比較器を用いて優先度が求められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
並列計算機のプロセッサ間のネットワークにおいてはそ
のトポロジが規則的であり、ノードのポート数も一定と
なっているために、例えばネットワークの一部だけに通
信量が多い場合のように偏った通信パターンが必要な場
合にも、混雑するネットワークの一部分だけを補強する
ことはできず、またあるノードが故障などによって使え
なくなった場合にシステム全体が使えなくなってしまう
と言う問題点があった。

【００１０】次に放送型のデータ転送を実現する従来例
としての特開平０５−０２８１２２号の方法では、あら
かじめ複数のノードに転送制御情報を保持させておく必
要があり、完全に任意の組み合わせの宛先への放送を実
現することは困難であり、またそのための転送制御情報
が大きくなりすぎると言う問題点があった。またインタ
ーネットのようなネットワークのように、各ノードに膨
大な宛先データを持つようにすると、並列計算機のネッ
トワークのノードとしてはそのサイズが大きくなりすぎ
てしまうことになる。また、放送型のデータ転送の場合
にパケットそのものにデータ転送のための情報を付加す
る場合には、転送すべきデータに比較してルーティング
のためのデータのサイズが大きくなり、転送効率が低下
してしまうと言う問題点があった。更に個々のパケット
を任意の中継ノードを経由して転送させるためにパケッ
トに経路情報を付加する場合には、同様に転送すべきデ
ータに比べて付加される経路情報が比較的大きくなるた
めに、データ転送効率が低下すると言う問題点があっ
た。

【００１１】最後に１つの入力ポートから同時に入力さ
れ、１つの出力ポートから出力すべきパケットの優先順
位を決定する際に、入力ポート毎に優先順位を記憶した
り、あるいは優先度を動的に制御するための加算器や比
較器を使用するために、必要な回路が大きくなってしま
うと言う問題点があった。

【００１２】本発明は、例えば不規則なトポロジを持つ
ネットワークにおいて、各ノードを階層的にグループ化
し、より少ないルーティングデータをネットワークノー
ドに保持させることによりデータ転送を可能とし、また
転送すべきパケット自体に何ら変更を加えることなく、
放送型のデータ転送を実現し、またデータ転送の効率を
できるだけ低下させずにデータ転送を行うことを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段・作用】図１は本発明の第
１の実施例に対する原理的な機能ブロック図である。同
図は複数のノードから構成され、例えば不規則なトポロ
ジを持つネットワークにおける、ネットワーク内ノード
のグループ化方法の機能ブロック図である。

【００１４】図１において、まず１でネットワークを構
成する全てのノードが複数の最上位階層グループに分類
される。このグループの分類においては、分類された結
果として作られる各グループの内部のノード相互間で
は、自グループ内のノードのみを経由して通信可能な形
式でのグループ化が行われる。

【００１５】続いて２で各最上位階層グループ内のノー
ドが複数の第２位階層グループに分類される。この分類
においても、前述と同様にグループ内のノード相互間で
は自グループ内のノードのみを経由して通信可能な形式
でグループ化が行われる。

【００１６】そして３で１、２と同様に上位側の階層の
各グループ内のノードがその上位側の直下の複数の下位
側グループに分類される。このグループ化においても、
前述と同様にグループ内のノード相互間では自グループ
内のノードのみを経由して通信が可能とされる。そして
この動作が続けられてネットワーク内のノードのグルー
プ化が、例えばある１つのグループのノードが２個に達
するまで行われる。

【００１７】最後に４でネットワークを構成する全ての
ノードに対して、そのノードが属する階層的なグループ
に対応して階層的なアドレスが付加されてグループ化が
終了する。

【００１８】後述する第１の実施例においては、図１の
方法を用いてグループ化されたネットワークにおいて、
各ノードがネットワーク内の任意の宛先ノードまでの通
信経路を決定するために必要とするルーティングデータ
をできるだけ少なくする形式で、ルーティングデータの
保持が行われる。すなわちアドレスの最上位階層が自ノ
ードのものと異なる最上位階層の各グループへの方向を
表すルーティングデータ、自ノードと同一の最上位階層
アドレスを有し、第２位の階層アドレスが自ノードのも
のと異なる第２位階層の各グループへの方向を表すルー
ティングデータ、以下同様の形式のルーティングデー
タ、および最下位の階層において自ノードが属するグル
ープ内で自ノード以外のノードへの方向を表すルーティ
ングデータを、最小限必要な宛先データとして各ノード
が保持することになる。

【００１９】これによって、例えば最上位階層のグルー
プが自ノードが属するグループと異なる特定のノードに
対しては、その特定ノードが属する最上位階層のグルー
プへの方向を表すルーティングデータを用いることによ
り、自ノードに保持するルーティングデータを小さくし
ながらその異なるグループ内の特定のノードにデータ転
送を行う通信が可能になる。

【００２０】図２は本発明の第２の実施例に対する原理
的な機能ブロック図である。同図は複数のノードによっ
て構成され、例えば不規則なトポロジを持つネットワー
クにおいて、転送データに対するルーティングデータを
ネットワーク内のノードに保持させることなく、データ
転送を効率的に行うネットワーク内データ転送方法の機
能ブロック図である。

【００２１】図２において、５でネットワーク内の任意
の転送データ差出しノードが、データの差出しにあたり
転送データにそのデータの宛先ノードへの経路情報を付
加する。この経路情報は、例えばその転送データの中継
ノードにおいてある１つのノードが４つの出力ポートを
持つ場合に、その４つの出力ポートのうちのいずれかを
選択するための２ビットのデータであり、全ての中継ノ
ードにおいて出力ポートを決定するためのビット数を合
計した値のビット数の経路情報が転送データに付加され
ることになる。

【００２２】続いて６で転送データがＮ個の出力ポート
を持つ中継ノードを通過する時に、差出しノードにおい
て付加された経路情報のうちの log₂Ｎビット（小数点
以下繰り上げ）の経路情報を用いてその中継ノードから
の出力ポートが決定され、その log₂Ｎビットの情報が
経路情報から削除される。

【００２３】このように転送データが中継ノードを通過
するたびに、差出しノードにおいて付加された経路情報
のうちの何ビットかが削除され、経路情報の全てが削除
された転送データが到着したノードが、宛先ノードとし
てその転送データを７で受け取ることになる。

【００２４】このように第２の実施例ではノードには宛
先情報を保持させることなく、少ない経路情報をパケッ
トに付け加えることによって、不規則な形状のネットワ
ークにおいても任意の経路を経由するパケットをネット
ワーク内で転送することが可能となる。そして、前述の
Ｎ個の出力ポートを持つ中継ノードにおいて、転送デー
タが入力された方向への転送データの出力を行わないも
のとすることによって、出力ビット決定のための経路情
報を log₂（Ｎ−１）ビット（小数点以下繰り上げ）に
節約することも可能である。

【００２５】図３は第３の実施例に対する原理構成ブロ
ック図である。同図は複数のノード８によって構成され
るネットワークにおいて、同時に自ノードの複数の入力
ポートから入力され、同一の出力ポートから出力すべき
転送データの出力時において既にパケット出力を待たさ
れている入力ポートに対する出力優先順位を高くするこ
とを可能とし、出力の待ち時間が長い順に優先順位を変
更したり、または任意の順番で優先順位を固定すること
ができるネットワークノードの原理構成ブロック図であ
る。

【００２６】図３においてネットワークを構成する複数
の各ノード８は、同時に自ノードの複数の入力ポートか
ら入力され、同一の出力ポートから出力すべき転送デー
タの出力の優先順位を決定するために、Ｎ本の入力ポー
トからの入力に対するＮ！通りの優先順位に対応するデ
ータが格納されている log₂（Ｎ！）＝Ｍビット（小数
点以下繰り上げ）の状態レジスタ９を備えている。

【００２７】この第３の実施例においては、ネットワー
クを構成する各ノードは前述の状態レジスタ９に加え
て、例えば固定順位出力ポート割当て回路とその割当て
回路の前段に置かれる置換回路、および後段に置かれる
逆置換回路とを備えることになる。固定順位出力ポート
割当て回路は、複数の各入力ポートからの転送データ出
力要求に対応して、その転送データを出力すべき出力ポ
ートの割当て優先順位を固定したままで要求受入れ信号
を出力するものである。

【００２８】これに対してこの回路の前段に置かれる置
換回路は、状態レジスタ９の格納内容に応じて、この回
路への転送データ出力要求信号の入力信号線の接続状態
を変更するものであり、また逆置換回路は固定順位出力
ポート割当て回路の出力を、この置換回路による接続変
更前の接続状態に戻して、前述の要求受入れ信号を各入
力ポートに出力するものである。

【００２９】これらの３つの回路を用いて状態レジスタ
９の格納内容を制御することにより、出力待ち時間が長
い順に入力ポートの優先順位を変更したり、または任意
の順番で優先順位を固定することが可能となり、動的に
優先度を変更させるための加算器や比較器を含む大きな
回路を必要とすることなく、一部の入力ポートに対して
出力ポートが常に割り当てられて通信の偏りが起こった
り、全体の処理に影響が出ることを防止することが可能
となる。

【００３０】

【実施例】図４は本発明の第１の実施例におけるノード
のグループ化方法の説明図である。同図において中に数
字の記入された小さな丸印１１はネットワークを構成す
るノードであり、これらの各ノードは対応するプロセッ
サなどと接続されていて、ネットワーク内で転送される
パケットを送出したり受け取ったりするものである。

【００３１】１２はノード間を結ぶ双方向の通信路であ
って、この通信路を通ってパケットの転送が行われる。
１３は各ノードに付加されるアドレスの階層の境界を示
す。１４は、あ−Ｃ−１のアドレスを持ち、矢印によっ
て示されるノードから、例えば他のノードに向かってパ
ケットを届ける通信を行う場合に、１つのノードに重複
してパケットが到着することを防止するために切断さる
通信路の位置を示している。

【００３２】図４において各ノードには階層的なアドレ
スが付けられる。同図において最上位の階層はアドレス
があ、またはいの２つのグループに分かれており、あ、
いのそれぞれの最上位階層のグループはそれぞれＡ，
Ｂ、及びＣの３つのグループに分かれ、更にＡ，Ｂ、及
びＣのグループはそれぞれ２つ、または３つ、または４
つのノードによって構成されている。このようなグルー
プ化が行われたネットワークにおいて、同一の階層に属
するそれぞれのグループの中では、そのグループ内のノ
ードのみを経由して通信を行うことができるようになっ
ている。すなわち同じ階層単位は１かたまりのノード群
として表現されることになる。

【００３３】一般に不規則なネットワークにおいては、
ネットワークを構成するそれぞれのノードで、相手方の
通信ノードまでの大量のルーティングデータを持つ必要
がある場合が多いが、本発明の第１の実施例では各ノー
ドは自ノードが属する最上位階層と異なる最上位階層グ
ループへのルーティングデータ、最上位階層は同じであ
り、第２位の階層が自ノードのものと異なる第２位階層
の各グループへのルーティングデータ、以下同様に最下
位の階層までのルーティングデータを知っていれば、通
信を行う場合に十分である。例えばあ−Ｃ−１のノード
はい、あ−Ａ、あ−Ｂ、あ−Ｃ−０、及びあ−Ｃ−２の
５つのルーティングデータを知っているだけでよく、記
憶すべきルーティングデータを少なくすることができ
る。図４においては、従来は、ノード数が18個であるか
ら17個のルーティングデータを必要としたのに対して、
本発明では、各ノードが階層化されているので、上述の
ように５個のルーティングデータのみで良くなった。

【００３４】例えば、あ−Ｃ−１から、い−Ａ−０へ送
る場合、経路上のノードとそれらが知っているルーティ
ングデータは、以下の通りである。あ−Ｃ−２い，あ−Ａ−，あ−Ｂ，あ−Ｃ−０，あ−Ｃ−１い−Ｂ−１あ，い−Ａ，い−Ｃ，い−Ｂ−０，い−Ｂ−２い−Ｂ−０あ，い−Ａ，い−Ｃ，い−Ｂ−１，い−Ｂ−２い−Ａ−１あ，い−Ｂ，い−Ｃ，い−Ａ−０各ノードにおいて下線のルーティングデータが使用され
る。宛先に近づくにつれて詳しいデータを使用する。差
出し位置では、詳しいデータがないにもかわからず、き
らんと必要な宛先にだけパケットは転送される。

【００３５】それぞれのルーティングデータの内容は、
各ノードからの出力方向＝ポート番号（２ｂｉｔ表現）
に対応する。例えば、ノードからの出力方向ポートを
左、上、右でそれぞれ１０，１１，０１とすると、あ−
Ｃ−２ノードにおいて、ルーティングデータいは、出力
ポート番号０１に対応し、他のルーティングデータあ−
Ａ，あ−Ｂ，あ−Ｃ−０，あ−Ｃ−１は出力ポート番号
１０に対応する。これらの２ビットの出力ポート番号に
よってあ−Ｃ−２ノードからの出力ポートが選択され
る。ルーティングデータと出力ポートとの関係は、各ノ
ードのテーブルに予め設定される。

【００３６】図４においてパケットの宛先ノードが複数
ある場合、パケット自体にそのことを示す情報を付け加
えない時には、同じパケットが同じノードに複数個到着
してしまうことがある。例えばあ−Ｃ−１のノードか
ら、宛先としてあ−Ｃ−２とあ−Ａ−２との２つを持つ
パケットを送出する場合には、あ−Ｃ−０のノードはそ
のパケットを中継してあ−Ａ−２へパケットを送る必要
があるが、同時にあ−Ｃ２へもコピーしたパケットを送
ってしまうと、あ−Ｃ−２のノードには同じパケットが
２つ届いてしまうことになる。そこで第１の実施例で
は、パケットを送出したノードがどの位置あるかによっ
て、ネットワーク内でパケットの通過を禁止する通信路
を指定すること、すなわち通信路を論理的に切断するこ
とによって、同一のパケットが複数個１つのノードに届
くことが防止される。

【００３７】例えば図４であ−Ｃ−１のノードがパケッ
トの差出しノードである時に、ネットワーク内でそのパ
ケットの通過が禁止される通信路が×印１４によって示
されている。そしてネットワークを構成する各ノード
は、パケットの差出しノードにそれぞれ対応して、その
パケットの通過が禁止されている通信路につながってい
るポート番号を通信経路の切断情報として保持すること
になる。前述の宛先ノードに対するルーティングデータ
の情報量の節約と同様に、この切断情報についても、差
出しノードがどのグループに属するかによって保持すべ
き情報量の節約が行われる。例えばあ−Ｃ−１のノード
が保持すべき切断情報は、差出しノードのアドレスが
い、あ−Ａ，あ−Ｂ、あ−Ｃ−０、およびあ−Ｃ−２の
５つの場合だけに限定される。

【００３８】このように第１の実施例ではネットワーク
の形状にある種の制限を加えることによって、パケット
の差出しノードの位置と少ないルーティングデータとか
ら、そのパケットの送出先としての出力ポートを決定
し、例えば任意の組合わせの宛先へのパケットの転送を
実現することができる。前述の特開平５−０２８１２２
号に開示されている方法に比較して、ネットワークの形
状にある制限が必要にはなるが、パケットの差出しノー
ドの位置から動的に自ノードからそのパケットを出力す
べき出力ポートを求めることができ、ノードが保持すべ
きルーティングデータを少なくすることができる。

【００３９】図４に示したように階層的にグループ化さ
れ、それに対応するアドレスが付加されたノードによっ
て構成されるネットワークの具体例として、最上位の階
層が県、第２位の階層が市、最下位の階層、すなわち各
ノードが町を表わす場合について第１の実施例を更に詳
細に説明する。

【００４０】図５は各ノードのアドレスと、一般に複数
個指定できるパケット宛先ノードのアドレスとの説明図
である。同図(a) は差出しノードの位置、または自ノー
ドの位置を示すアドレスの説明図である。最上位の県、
第２位の市、および最下位の町のそれぞれについて３ビ
ットでアドレスが指定され、合計９ビットを用いること
により各ノードの位置が指定される。すなわち最上位の
県は８つであり、１つの県の中に市が８つあり、また１
つの市の中に町が８つあることになり、ノードとしての
町の数は合計 512個存在することになる。

【００４１】一般的には各ノードはデータ転送の経路を
決める場合、自ノード以外の全てのノード、すなわち 5
11個のノードのアドレスを知る必要があるが、図４のよ
うに階層的なグループ化を行うことにより、自ノードが
属する県以外の７つの県への宛先、自ノードが属する県
の内部で自ノードが属する市以外の７つの市への宛先、
自ノードの属する市内で自ノード以外の７つの町への宛
先、合計で21の宛先アドレスを知っておくことにより、
511の宛先にデータを送ることができ、ルーティングデ
ータを節約することができる。

【００４２】図５(b) は宛先ノードのアドレスの指定法
である。第１の実施例では、複数の宛先を指定可能とす
るために、18ビットを用いて宛先ノードを表現する。す
なわち図５(a) の９ビットのアドレスの各ビットを、そ
れぞれ２ビットを用いて表わすことにする。

【００４３】図５(c) は、図５(a) の差出しノード、ま
たは自ノードの位置を示すアドレスと、宛先ノードを示
すアドレスとの対応の説明図である。例えば町を表わす
アドレスの最下位のビット０は、宛先ノードを表わすア
ドレスではビット０とビット０Ｘとの２ビットに対応す
る。そしてこの２ビットが００である時はノード位置の
０に対応し、０１は１に対応し、１０及び１１はＸに対
応する。Ｘは０でも１でもよいことを表わし、これによ
って複数の宛先が表現される。

【００４４】すなわち宛先の県のアドレスとして、６ビ
ットを用いて００１００１が指定されると、これは０，
１、およびＸを用いた３進法では０Ｘ１となり、Ｘが０
でも１でもよいことから、宛先の県として００１県と０
１１県の２つが指定されたことになる。同様に宛先市と
して６ビットで１０１１００が指定されると、３進法で
はＸＸ０となり、Ｘが０でもよいことから、宛先の市と
して０００市、０１０市、１００市、および１１０市の
４つが指定されたことになる。

【００４５】図６はネットワーク内の各ノードに備えら
れる、自ノードからのパケットの出力ポートを決定する
出力ポート決定回路の構成ブロック図である。同図にお
いては簡単のため、自ノード以外の全てのノード、すな
わち 511個のノードが差出しノードとなったそれぞれの
場合について、ポート切断データを選択して使用するも
のとする。なおこのポート切断データの作成法について
は後述する。

【００４６】図６において出力ポート決定回路は、回路
を簡単化するため 512個の全てのノードのそれぞれがパ
ケット差出しノードとなった場合のポート切断データそ
れぞれ３ビットを、差出しノードのアドレスに対応して
選択する３ビット幅 512対１セレクタ１１、セレクタ１
１の出力としてのポート切断データ３ビットと後述する
出力ポートデータ３ビットとのビット毎の論理積をとる
アンドゲート１２、自ノードの位置を示す９ビットとパ
ケットの宛先データ18ビットが入力され、一般に複数の
宛先が自ノードの県外のノード（町）を含むか、自ノー
ドの市外のノードを含むか、自ノードの市内のノードを
含むかを判定する宛先判定回路１３、宛先の県データ６
ビットと県外の宛先に対する出力ポートデータ16ビット
が入力され、宛先の県に対する出力ポートデータ３ビッ
トを出力する県判定回路１４、同様に宛先の市に対する
出力ポートデータ３ビットを出力する市判定回路１５、
同様に宛先の町に対する出力ポートデータを出力する町
判定回路１６、３つの判定回路の出力を宛先判定回路１
３の出力に対応してオアゲート２０に出力するアンドゲ
ート１７，１８、及び１９、これらの３つのアンドゲー
ト１７，１８、及び１９の出力する３ビットのいずれか
をアンドゲート１２に出力するオアゲート２０から構成
されている。なおセレクタ１１からのポート切断データ
はアンドゲート１２に対して負論理で入力される。

【００４７】ここで、県外宛先、市外宛先あるいは市内
宛先出力ポートデータは各ノードに保持されたルーティ
ングデータに対応して設定される。各ノードは階層化さ
れているので、ルーティングデータは県の数と、１つの
県内の市の数と、１つの市内の町の数の和だけあれば良
い。そして、宛先データからみて県外に送るときにはル
ーティングデータをもとに予め設定された県外宛先出力
ポートをもとに、当該ノードの出力ポート信号を県判定
回路１４から出力する。512 個のノードに対して宛先デ
ータをＸもいれて18ビットで表現した場合、従来におけ
る宛先出力ポートデータは 512×２＝1024個となるが、
本実施例においては、各ノードは階層化されているので
宛先出力ポートデータは３×８×２＝48個となって、大
幅に削減できる。

【００４８】図６の出力ポート決定回路の動作を要約す
ると、宛先判定回路１３で自ノードと宛先ノードを比較
し、宛先ノードが自ノードからみて宛先県外を含むとき
にはアンド回路１７のゲートを開く。宛先ノードのうち
の宛先県のデータは、県用のルーティングデータに対応
して設定された県外宛先出力ポートデータとともに県判
定回路１４に入力され、宛先県に対応する出力先ポート
を示す３ビット信号をアンド回路１７とオア回路２０を
介してアンド回路１２に送る。アンド回路１２は出力先
ポートが切断ポートではないときに、出力先ポート信号
を出力する。同様に宛先ノードが宛先市外か宛先市内か
によって市判定回路１５、町判定回路１６から出力先ポ
ート信号が出力される。図６の出力ポート決定回路を、
図４に示したような階層化された各ノードに設けること
により各ノードの出力先ポートを選定できる。

【００４９】図７は図６の出力ポート決定回路のうちの
宛先判定回路１３の詳細構成図である。同図(a) は宛先
判定回路の全体構成を示し、２つの判定ブロック２２，
２３と、２つのアンドゲート２４，２５によって構成さ
れている。判定ブロック２２は、宛先が自ノードが属す
る県以外の県を含むか、自ノードの県内に限られるかを
判定するものであり、またブロック２３は同様に宛先が
自ノードを含む市以外の市を含むか、自ノードの市内に
限られるかを判定するものである。判定ブロック２２が
宛先が県外を含むと判定した時には、その出力は図６の
アンドゲート１７に与えられる。自ノードの県内に限ら
れると判定した時には、その出力は、判定ブロック２３
が宛先が自ノードの市以外を含むと判定した時の出力と
アンドゲート２４によって論理積がとられ、その結果が
アンドゲート１８に与えられる。同様に、ブロック２２
が県内に限られると判定した出力とブロック２３が宛先
が自ノードの市内に限られると判定した出力との論理積
がアンドゲート２５によってとられ、その出力がアンド
ゲート１９に与えられる。

【００５０】図７(b) は判定ブロック２２、及び２３の
詳細構成回路図である。この２つのブロック２２，２３
の構成は全く同じであるので、ここでは判定ブロック２
２についてその動作を説明する。

【００５１】判定ブロック２２には、図５で説明したア
ドレスのうち、自ノードの位置を示す県のアドレスのビ
ット０、ビット１、及びビット２と、それに対応する宛
先データ６ビットのビット０、ビット０Ｘ、ビット１、
ビット１Ｘ、ビット２、及びビット２Ｘが与えられる。
まず自ノードの位置と宛先とのビット０同志、ビット１
同志、及びビット２同志が３つのＥＸノアゲート２６_a
〜２６_cによって比較され、両者がそれぞれ一致した
時、その出力は１となり、３つのオアゲート２７ _a〜２
７_cを介してアンドゲート２８の出力が１となる。この
アンドゲート２８の出力は、自ノードの属する県が、一
般に複数の宛先県の中に含まれていると言うことを示し
ている。

【００５２】これに対して、ナンドゲート２９の出力は
宛先の県が自ノードの属する県以外を含んでいる時に１
となる。このナンドゲート２９の出力は、３つのＥＸノ
アゲート２６_a〜２６_cの出力が１に等しく、かつビッ
ト０Ｘ、ビット１Ｘ、及びビット２Ｘが０に等しい時に
０となり、それ以外のあらゆる入力の組合わせに対して
１となる。

【００５３】具体例を用いて説明すると、宛先の県のア
ドレスが０ＸＸ（＝０００，００１，０１０，０１１の
４つの県）で、自ノードが属する県のアドレスが１００
であれば、宛先の県には自ノードが属する県が含まれて
おらず、この場合にはアンドゲート２８の出力は０、ナ
ンドゲート２９の出力は１となる。また宛先が１０１で
自ノードが属する県のアドレスが１０１であるならば、
当然アンドゲート２８の出力は１、ナンドゲート２９の
出力は０となる。すなわちナンドゲート２９の出力が０
となるのは、宛先と自ノードとのアドレスが全て一致
し、しかも宛先にＸが含まれず、ビット０Ｘ、ビット１
Ｘ、及びビット２Ｘが全て０となっている場合に限られ
る。更に宛先がＸ０１（＝００１，１０１の２つの県）
で、自ノードが属する県のアドレスが１０１であるなら
ば、アンドゲート２８とナンドゲート２９の出力は共に
１となり、宛先として自ノードの属する県と県外との両
方があることになる。

【００５４】図８は図６の３つの判定回路１４，１５、
及び１６の詳細構成回路図である。これらの３つの回路
１４〜１６の構成は全く同じであり、ここでは県判定回
路１４を例としてその動作を説明する。

【００５５】図８において、県判定回路１４は宛先の県
のアドレス６ビットがそのまま、またはインバータ３２
_a〜３２_cによって反転されて入力される６つのオアゲ
ート３１_a〜３１_f、これらの６つのオアゲートの出力
が入力される８つのアンドゲート３３_a〜３３_h、これ
らの８つのアンドゲートの出力がイネーブル端子に入力
され、県外にパケットを送る時の出力ポートの決定用デ
ータである県外宛先出力ポートデータ16ビットが２ビッ
トずつ入力される８つの２対４デコーダ３４_a〜３
４_h、及びこれらの８つのデコーダの出力が入力される
３つのオアゲート３５_a〜３５_cから構成されている。

【００５６】このように県判定回路１４は、宛先の県の
アドレス６ビットと県外宛先出力ポートデータ16ビット
の入力に対して、パケットをどの出力ポートに出力すべ
きかを示す３ビットのデータを出力する。ここで例えば
オアゲート３５_aは出力ポート１へのパケット出力、３
５_bは出力ポート２へのパケット出力、オアゲート３５
_cは出力ポート３へのパケット出力を指示するものとし
て、具体例を用いてこの回路の動作を説明する。

【００５７】宛先の県のアドレスが図５(b) のビット２
Ｘ側から２進で０１１０１０，３進では１ＸＸ（＝１０
０，１０１，１１０，１１１の４つ）、10進では４，
５，６，７の４つの県であるとする。このように宛先県
アドレスが与えられると、８つのアンドゲートのうち下
の４つ、３３_e〜３３_hの出力が１となる。そこで８つ
のデコーダのうち下の４つ、３４_e〜３４_hに対してイ
ネーブル信号が与えられる。

【００５８】８つのデコーダ３４_a〜３４_hは全て一般
的な２対４デコーダであり、イネーブル信号が０であれ
ば全ての出力は０となるが、イネーブル信号が与えられ
た時には入力が００の時出力０００１、０１の時００１
０、１０の時０１００、１１の時１０００を出力するも
のとする。但し第１の実施例では出力４ビットのうち最
後の１ビットを使用しないものとし、また図８における
出力３，２，１はそれぞれ４ビット出力の最上位ビッ
ト、２番目のビット、及び３番目のビットを表わすもの
とする。

【００５９】８つのデコーダ３４_a〜３４_hに２ビット
ずつ入力として与えられるデータは県外宛先出力ポート
データ16ビットである。このデータは宛先の県に対応し
て自ノードからのパケットの出力ポートを決定するもの
であり、ここで７県、６県、５県、４県、３県、２県、
１県０県に対する出力ポートが、それぞれ出力なし、ポ
ート３、ポート２、ポート１、ポート３、ポート２、ポ
ート１、ポート０とすると県外宛先出力ポートデータは
２ビットずつ００，１１，１０，０１，１１，１０，０
１，００の16ビットとして８つのデコーダ３４_a〜３４
_hに与えられる。

【００６０】県の宛先アドレスとして１０Ｘが入力され
たとすると、宛先は１００県と１０１県、すなわち10進
法で４県と5 県となり、８つのアンドゲートのうち３３
_eと３３_fの出力が１となる。アンドゲート３３_eの出
力１となることによりデコーダ３４_eがイネーブルとな
る。デコーダ３４_eには県外宛先出力ポートデータとし
て出力ポート１に対応する０１が入力されており、その
結果デコーダの出力は００１となり、オアゲート３５_a
の出力が１となる。またアンドゲート３３_fの出力が１
となることによりデコーダ３４_fがイネーブルとなる
が、このデコーダには出力ポート２に対応する１０が出
力ポートデータとして入力されおり、その結果として出
力は０１０となり、オアゲート３５_bの出力が１とな
る。従って、この場合にはポート１とポート２へのパケ
ット出力をそれぞれ示すオアゲート３５_aと３５_bの出
力が１となるべきことになる。

【００６１】ここで、県外宛先出力ポートを８つの県に
対応して、それぞれ出力ポートを２ビットで指定するた
め合計16ビット必要となる。図９は、前述のようにパケ
ットの差出しノードに対応する自ノードのポート切断デ
ータを節約して保持する方式、すなわち自ノードが属す
る県以外の７つの県、自ノードが属する市以外の７つの
市、及び自ノードが属する市内の７つの町に対応してポ
ート切断データを保持する場合の、出力ノード決定回路
の構成ブロック図である。同図を図６のポート切断デー
タを節約しないで保持する場合と比較すると、３ビット
幅 512対１セレクタ１１に代わって３つの３ビット幅８
対１セレクタ４０〜４２、アンドゲート４３〜４５（構
成はアンドゲート１７〜１９と同じ）、オアゲート４
６、及び差出しノード判定回路４７が備えられている。

【００６２】３つのセレクタ４０〜４２に対しては、そ
れぞれ差出しノードが県外にある場合、市外にある場
合、及び市内にある場合のポート切断データが与えられ
る。これは、前述のように出力ポートの数３と例えば県
の数８とを掛けたものとなる。ここで自ノードが属する
県に対しては県外ポート切断データは不要であり、県外
切断データは３×７でもよいが、回路を簡単化するため
８つの県に対するポート切断データが全てのノードに与
えられるものとする。そしてこれらのポート切断データ
は、差出しノードのアドレス９ビットのうちの３ビット
ずつに対応して、その１つがセレクトされ、アンドゲー
ト４３〜４５に与えられる。

【００６３】差出しノード判定回路４７は、差出しノー
ドと自ノードのアドレスを比較して、差出しノードが県
外にあるか、市外にあるか、市内にあるかを判定し、そ
の判定結果に対応して、アンドゲート４３〜４５のうち
のいずれかが３ビットのポート切断データをオアゲート
４６に出力し、オアゲート４６はそのポート切断データ
を、図６におけると同様に、アンドゲート１２に出力す
る。

【００６４】図１０は差出しノード判定回路の構成ブロ
ック図である。同図において、ブロック４９及び５０は
一致検出回路であり、それぞれ差出しノードと自ノード
の県のアドレス、及び市のアドレスを比較し、それらが
一致した時に１を出力する。一致検出回路４９が県のア
ドレスが一致したと判定すると、その出力はインバータ
５１によって反転され、０となる。従って一致検出回路
４９が県のアドレスが一致しないと判定した時に、差出
しノードが県外であることを示す信号がアンドゲート４
３に与えられる。一致検出回路５０の出力は負論理でア
ンドゲート５２に与えられる。そこで一致検出回路４９
の出力が１であり、５０の出力が０である時に、差出し
ノードが市外であることを示す信号がアンドゲート４４
に与えられる。更に一致検出回路４９及び５０の出力が
共に１である時、アンドゲート５３の出力が１となり、
差出しノードが市内であることを示す信号がアンドゲー
ト４５に与えられる。

【００６５】前述のようにアンドゲート４３〜４５のそ
れぞれの出力３ビットのうち、いずれかの３ビットがオ
アゲート４６を介してアンドゲート１２に与えられ、オ
アゲート２０の出力する出力ポートと比較される。すな
わち出力ポートであることを示すビットの値が１であ
り、切断ポートであることを示すビットの値が０（無切
断）である時に、そのビットに対応する出力ポートが宛
先への出力ポートとしてアンドゲート１２によって決定
されることになる。

【００６６】続いて第１の実施例におけるポートの切断
情報の作成処理について説明する。図１１は、各ノード
で保持すべきポート切断情報を節約することなく、ネッ
トワーク内の全てのノードがパケットの差出しノードと
なった場合の各ノードのポートに対する切断情報作成処
理の手続きの説明図である。同図において foreach 変数（集合）｛実行文｝の行は変数に集合の要素を１つずつ代入して実行文を実
行する手続きを示し、また、 /^*コメント文^*/ の行は＊から＊までの内容をコメント文とすることを示
している。

【００６７】図１１において、ネットワーク内の全ての
ノードがそれぞれパケットの差出しノードとなった場合
について処理が行われる。まず１つのノードが差出しノ
ードとなった場合に対して、ネットワーク内の全てのノ
ードの全てのポートに切断マークが付けられ、その後差
出しノードから宛先ノードまでの経路上の切断マークを
消す処理が行われる。

【００６８】この処理においては、差出しノードとされ
たノード以外の全てのノードが１つ１つ宛先ノードとさ
れ、差出しノードから宛先ノードに対してネットワーク
の配送情報によって決定される経路に従ってパケットを
送信した時に、経路上にある全ての切断マークを消す処
理が行われる。

【００６９】以上の処理の結果、残った切断マークが差
出しノードに対応する各ノードの切断情報とされるが、
この処理においてはネットワークの全てのノードのそれ
ぞれに対して、そのノードの全てのポートのうちで切断
マークが残っている場合にそのポートの切断情報は１と
され、残っていない場合には切断情報の値が０とされ
る。

【００７０】以上の処理が、ネットワークを構成する全
てのノードをそれぞれ差出しノードとして選択した場合
に対応して行われ、ネットワーク内の全てのノードがそ
れぞれ差出しノードとなった場合の、ネットワーク内の
全てのノードにおけるポートの切断情報がそれぞれ作成
される。

【００７１】図１２〜図１４は、図５で説明したよう
に、階層的なアドレスの最上位が県を示し、第２位が市
を示し、最下位が町を示す階層構造のアドレスがネット
ワーク内の各ノードに付加されている場合に、他の県の
中にパケット差出しノードがある場合、同一県内の他の
市の中にパケットの差出しノードがある場合、及び同一
の市内の別の町がパケット差出しノードである場合に対
応して、それぞれ節約された量のポート切断情報を作成
するための処理手続きである。

【００７２】図１２は、パケット差出しノードがある県
の中にある１つのノードである場合の、その他の県に含
まれる全てのノードが保持すべきポート切断情報の作成
処理手続きである。

【００７３】同図において、パケット差出しノードが存
在する県が着目県とされ、まず切断マークを付ける処理
が行われる。この処理では、ネットワーク内の全てのノ
ードの全てのポートに切断マークが付けられる。

【００７４】その後、差出しノードを含まない全ての県
に含まれる全てのノードを宛先ノードとした場合のそれ
ぞれについて、差出しノードから宛先ノードに向かって
パケットを送信する時、経路上の全ての切断マークを消
す処理が行われる。

【００７５】最後に残った切断マークによって切断情報
が作成される。この処理では、差出しノードを含まない
全ての県に含まれる全てのノードを対象として、切断マ
ークが残っているポートの切断情報が１、残っていない
ポートの切断情報が０とされ、以上の処理がパケット差
出しノードが全ての県のそれぞれの中にある場合につい
て実行されて、パケット差出しノードが他の県にある場
合の全てのノードのポート切断情報の作成処理が終了す
る。

【００７６】図１３は、パケット差出しノードが同一県
内の他の市にある場合の、各ノードのポート切断情報の
作成処理手続きである。同図において全ての処理が全て
の県に対応してそれぞれ行われる。まず１つの県の中の
全ての市の１つ１つがパケット差出しノードとなった場
合のそれぞれについて処理が行われる。その県の中の１
つの市をパケット差出しノードとし、その県の中の全て
のノードの全てのポートに切断マークを付ける処理が行
われる。

【００７７】続いてその県の中のノードであって、パケ
ット差出しノードとなっている市に含まれない全てのノ
ードを対象して切断マークを消す処理が行われ、残った
切断マークを切断情報とする処理が行われる。この時、
パケット差出しノードである市に含まれない、その県内
の全てのノードの全てのポートに対して、切断マークの
有無に対応して、切断情報の値が設定される。この処理
が１つの県の中の全ての市がパケット差出しノードとな
った場合に対応して実行され、更に全ての県の中の全て
の市が差出しノードとなった場合に対応して実行され
て、処理を終了する。図１４は、同一県の同一市の中に
含まれるある１つの町がパケット差出しノードとなった
場合の、同一市内の他の全ての町におけるポート切断情
報作成処理手続きである。この処理が全ての県の中の全
ての市の中の全ての町がそれぞれパケット差出しノード
となった場合に対応して行われることは、図１２及び図
１３と同様である。

【００７８】まず１つの町がパケット差出しノードとさ
れた場合について、その町が所属する市の中の全てのノ
ードの全てのポートに切断マークが付けられ、その市の
中でパケット差出しノードである町以外の全てのノード
がそれぞれ宛先ノードとなった場合に対応して切断マー
クの消去処理が行われ、その処理の結果として残った切
断マークに対応して、ポート切断情報が図１２及び図１
３におけると同様に作成される。

【００７９】図１５、図１６は、それぞれ図６、図８に
おいて、宛先が複数ではなく、従って宛先アドレスにＸ
を用いない場合であって且つ切断を用いない場合の出力
ポート決定回路とそこに用いられる県判定回路１４を示
す。

【００８０】図１５、図１６に示した回路は、本発明に
おけるノードをグループ化し、階層化する特徴部分を実
現するものである。図１５と図１６はそれぞれ図６、図
８の対応する部分を同一参照符号を付すことにより詳細
な説明を省略する。

【００８１】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。この第２の実施例では、不規則なトポロジを持つネ
ットワークにおいてネットワークを構成する各ノードに
宛先情報を保持させることなく、任意のノードを経由す
る通信経路を介してパケットを転送するために、パケッ
トに少量の経路情報を保持させることによって、パケッ
トの転送が実現される。

【００８２】例えば図４のネットワークにおいて、３つ
の入出力ポート（通信経路が双方向）を持つノードのそ
れぞれが左、上、または右側の通信路にパケットを送出
する場合を、それぞれ１０，１１、及び０１の２ビット
で表わすものとすれば、あ−Ｃ−１のノードからい−Ｃ
−０のノードまでの通信経路を０１０１０１０１１１の
10ビットで表わすことができる。

【００８３】この経路情報が付加されたパケットがあ−
Ｃ−１のノードから送り出され、各中継ノードにおいて
２ビットずつの経路情報を用いてパケットの送出方向が
決定され、その経路情報はその中継ノードにおいて捨て
られるものとすれば、全ての経路情報が削除されたパケ
ットが到着したノードでそのノードがそのパケットの宛
先ノードであるものと判定され、そのパケットのデータ
が受け取られる。宛先ノードまでの中継ノードの数が少
ない場合、すなわち近くのノードにパケットを送る場合
には、経路情報の量は少なくなり、データ転送効率が向
上する。なおここでそれぞれの中継ノードが有する出力
ポートの数をＮ（一般的にノードによって異なるものと
する）とすると、そのノードにおける出力ポート決定の
ために必要とされる経路情報のビット数は次式で与えら
れる。

【００８４】経路情報ビット数＝ log₂Ｎ（少数点以下
繰り上げ）図１７は、第２の実施例における、自ノードからパケッ
トを出力すべき出力ポート決定処理の処理手続きであ
る。同図において、経路情報の長さが０より大きい場合
には、先頭の２ビットを取り出し、経路情報の長さが２
減らされた後に、その２ビットの値の判定が行われる。
先頭の２ビットの値が００であればポート０が出力ポー
トとなり、２ビットの値が０１であればポート１が出力
ポートとなり、２ビットの値が１０であればポート２が
出力ポートとなる。その他の場合、すなわち２ビットの
値が１１であればポート３が出力ポートとなる。なお経
路情報の長さが０より大きくない、すなわち経路情報の
全てがすでに削除された後であれば、そのパケットは宛
先ノードとしての自ノードに到着したものとして自ノー
ドに取り込まれ、例えば自ノードに接続されたプロセッ
サに与えられる。

【００８５】第２の実施例においては、中継ノードにお
いてパケットが送られてきた方向の出力ポートへのパケ
ットの出力を禁止することによって、経路情報を更に節
約することができる。例えばパケットが送られてきた方
向から見て右、左側の出力ポートにパケットを送り出す
時を、それぞれ経路情報として０，１の１ビットで表わ
すのもとすると、図４で例えばあ−Ｃ−１のノードから
い−Ｃ−０のノードまでの経路を０１０００１の６ビッ
トで表わすことが可能となり、経路情報の節約が実現さ
れる。ただし、あ−Ｃ−１のノードではパケットが送ら
れてきた方向は無いので、後述するように２ビットの経
路情報として０１を用いている。また、あ−Ｃ−１のノ
ードからい−Ｃ−０のノードまでの経路を任意に変更す
ることができ、例えば経路情報として０１０１１００と
することもできる。このようにパケットが送られてきた
方向へのパケット出力を禁止するものとすると、１つの
ノードを通過するために必要な経路情報のビット数は次
式で与えられる。

【００８６】経路情報ビット数＝ log₂（Ｎ−１）（小
数点以下繰り上げ）なお、パケットの差出しノードにおいてはパケットが送
られてきた方向がないため、パケットを出力できる出力
ポートが１つ多くなる可能性があり、例えば３つの方向
に出力できる可能性がある場合は経路情報を２ビットで
表わすものとする。

【００８７】図１８は経路情報を節約する場合の出力ポ
ート決定処理手続きである。同図において、例えば１つ
のノードにある３つの入力ポート０，１、及び２からそ
れぞれ入力されたパケットの出力ポート決定処理が(a)
〜(c) に示されている。いずれの入力ポートからパケッ
トが入力された場合にも、経路情報の長さが０より大き
ければ先頭の１ビットが取り出され、経路情報の長さが
１減らされた後に、その１ビットの値を用いてパケット
の出力ポートが決定される。入力ポート０からパケット
が入力された場合には、１ビットの値ガ０である時には
出力ポート２、１である時には出力ポート１がパケット
の出力ポートとして決定され、入力ポート１から入力さ
れたパケットに対しては、１ビットの値が０の時出力ポ
ート０、１の時出力ポート２がパケット出力方向として
決定され、入力ポート２から入力されたパケットに対し
ては、１ビットの値が０であれば出力ポート１、１であ
れば出力ポート０がパケット出力方向として決定され
る。なお、いずれの入力ポートにおいてパケットを受け
取った場合でも、経路情報の長さが０である時には、パ
ケットは宛先ノードに到着したものとして自ノードに取
り込まれる。

【００８８】最後に本発明の第３の実施例について説明
する。第３の実施例は、複数の入力ポートから同時に入
力されたパケットが１つの出力ポートから出力されるべ
きものである場合に、各入力ポートに優先順位を持た
せ、優先順位の高い入力ポートからのパケットを優先的
に出力するための実施例である。

【００８９】例えば図４において、あ−Ａ−３のノード
に対してあ−Ａ−０、あ−Ａ−１、あ−Ａ−２のノード
から同時にあ−Ｂ−０に出力すべきパケットが入力され
た場合、あ−Ａ−３のノードは優先順位の高い入力ポー
トからのパケットを優先的にあ−Ｂ−０に向けて出力す
ることになるが、この場合図１９に示すように各入力ポ
ートはそのパケットを出力するポートを要求する信号を
出力ポート割当て回路に対して出力する。

【００９０】出力ポート割当て回路は、要求された出力
ポートが現在使われておらず、かつその入力ポートより
優先順位の高い入力ポートがその出力ポートに対する要
求を出していない場合に、要求受入れ信号を入力ポート
に出し、入力ポートと出力ポートが接続される。その入
力ポートより優先順位の高い入力ポートがその出力ポー
トを要求する信号を出せば、優先順位の高い入力ポート
に要求受入れ信号が返される。要求受入れ信号が返され
るまでは、その入力ポートに入力されたパケットの出力
は待ち状態となる。

【００９１】入力ポートに対する優先順位が固定のまま
では、特定の入力ポートからのパケットのみが優先的に
ノードから出力され、ネットワーク全体の処理が偏って
しまうことになる。そこで第３の実施例においては、入
力されたパケットが長く待っているほど、その出力の優
先順位を上げることにする。第３の実施例では、優先順
位の決定対象となる入力ポートが１つのノードにＮ個あ
るものとして、これらの入力に対する優先順位としてＮ
！通りの状態が実現できるように制御が行われる。

【００９２】図２０は第３の実施例における出力ポート
割当て回路の詳細構成ブロック図である。同図において
出力ポート割当て回路６０は、各入力ポートに対する出
力ポートの割当て優先度をある順位で固定した固定順位
出力ポート割当て回路６１、各入力ポートからの出力ポ
ート要求信号線の固定順位出力ポート割当て回路６１へ
の接続状態を入れ換える置換回路６２、固定順位出力ポ
ート割当て回路６１の出力と各入力ポートへの要求受入
れ信号線の接続状態を、置換回路６２による接続変更状
態の前に戻す逆置換回路６３、置換回路６２及び逆置換
回路６３に対して接続状態変更を指示するＭビットレジ
スタ６４、Ｍビットレジスタ６４に対する優先順位変更
の指示のための状態を与える組合わせ回路６５によって
構成されている。前述のＮ！通りの優先順位の状態はＭ
ビットレジスタの内容として設定されるが、そのビット
数Ｍは次式によって与えられる。

【００９３】Ｍ＝ log₂（Ｎ！）（小数点以下繰り上
げ）Ｍビットレジスタ６４の内容は組合わせ回路６５によっ
て作成されるが、その内容は、現在の優先順位と、どの
入力ポートからのパケットが待たされているかを示す情
報を基に作成される。この場合パケットの出力が待たさ
れている入力ポートの優先度がその他の入力ポートより
高くされ、同時に入力されたパケットの出力が待たされ
ている入力ポートの間での優先順位としては現在の優先
順位が保持される。これによって、優先順位を、パケッ
トの出力を待たされている時間が長いほど高くすること
ができることになる。これに対してＭビットレジスタ６
４の内容を一定とすることによって、出力ポート割当て
回路における入力ポートの優先順位を一定にすることも
当然可能である。

【００９４】図２１は組合わせ回路６５による優先順位
の状態遷移の説明図である。同図において１つのノード
に３つの入力ポートａ，ｂ，ｃがあるものとし、現在ポ
ートａの優先度が最も高く、その次にポートｂ、最後に
ポートｃの順序になっているものとする。

【００９５】前述のようにパケット出力を待たされてい
る入力ポートの優先順位を高くし、また待たされている
入力ポートの間での優先順位を保持するものとすれば、
ｂの入力ポートからのパケットが待たされている時には
ｂａｃの優先順に、ｃからのパケットが待たされている
場合にはｃａｂの順に、ａとｃのポートからの入力パケ
ットが待たされている場合にはａｃｂの順に、ｂ及びｃ
の入力ポートからのパケットが待たされている場合には
ｂｃａの順に優先順位が変更されることにより、パケッ
ト出力を待たされている入力ポートの優先順位を高くし
ていくことができる。この場合、出力を待たされていな
い入力ポートの優先順位については現状のままとした
り、特定の優先順位に決めておいたりすることができ
る。

【００９６】図２２は図２０における固定順位出力ポー
ト割当て回路の詳細構成回路図である。同図は入力ポー
ト１の優先順位を最も高くし、入力ポート２を第２位、
入力ポート３を第３位とする固定順位出力ポート割当て
回路の構成ブロック図である。

【００９７】図２２において、例えば入力ポート１に対
応する最上部の回路は、３つのアンドゲート７１_a〜７
１_c、ノアゲート７２、３つのアンドゲート７３_a〜７
３_c、オアゲート７４、３つのオアゲート７５_a〜７５
_cから構成されている。例えば出力ポート１の要求信号
のみが入力ポート１から出力されると、出力ポート１使
用中信号が１でなければアンドゲート７１_aの出力は０
となり、ノアゲート７２の出力は１となる。このためア
ンドゲート７３_aの出力は１となり、オアゲート７４を
介して入力ポート１への要求受入れ信号が出力される。

【００９８】また同時に、オアゲート７５_aを介して入
力ポート２に対応する回路を構成するアンドゲート７６
_aに対して１が出力され、入力ポート２からの出力ポー
ト１要求信号が１になると、アンドゲート７６_aの出力
は１となり、ノアゲート７７の出力は０となる。このた
め、出力ポート１要求信号が入力ポート２から入力され
てもアンドゲート７８_aの出力は１とならず、入力ポー
ト２への要求受入れ信号は出力されない。

【００９９】以下同様にして、各出力ポートへの要求信
号に対する優先順位は入力ポート１からのものが最も高
く、次に入力ポート２からの要求、最後に入力ポート３
からの要求と言う順位になる。

【０１００】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の第
１の実施例によればネットワークを構成するノードが保
持すべきパケットの宛先情報の情報量を節約することが
できる。また放送型のデータ転送を行う場合にも、パケ
ットにルーティングデータを付加することなく、データ
の転送効率を上げることができる。また第２の実施例に
よればノードにパケットのルーティングデータを保持さ
せることなく、不規則な構造のネットワークにおいて任
意の経路でパケットを転送することができ、ネットワー
ク構成の自由度を高めることができる。更に第３の実施
例によればパケットの待ち時間が長いパケットの出力の
優先順位を上げることができ、ネットワークにおける負
荷の分散に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の機能ブロック図である。

【図２】第２の実施例の機能ブロック図である。

【図３】第３の実施例の原理構成ブロック図である。

【図４】第１の実施例におけるノードのグループ化方法
の説明図である。

【図５】第１の実施例におけるノードのアドレスとパケ
ットの宛先アドレスとの説明図である。

【図６】各ノードにおける出力ポート決定回路の構成を
示すブロック図である。

【図７】図６における宛先判定回路の詳細構成を示す回
路図である。

【図８】図６における県判定回路、市判定回路、及び町
判定回路のいずれか１個の詳細構成を示す回路図であ
る。

【図９】ポート切断データを節約する場合の出力ポート
判定回路の構成を示すブロック図である。

【図１０】図９における差出しノード判定回路の構成を
示すブロック図である。

【図１１】ポート切断情報作成処理手続きの説明図であ
る。

【図１２】ポート切断情報を節約する場合の切断情報作
成処理手続きの説明図（その１）である。

【図１３】ポート切断情報を節約する場合の切断情報作
成処理手続きの説明図（その２）である。

【図１４】ポート切断情報を節約する場合の切断情報作
成処理手続きの説明図（その３）である。

【図１５】宛先が１個の場合の出力ポート決定回路を示
すブロック図である。

【図１６】図１５における県判定回路、市判定回路及び
町判定回路のいずれか１個の詳細構成を示す回路図であ
る。

【図１７】第２の実施例における各ノードでのパケット
の出力ポートの決定処理手続きの説明図である。

【図１８】パケットの入力方向に入力パケットを出力し
ない場合の出力ポート決定処理手続きの説明図である。

【図１９】第３の実施例における各入力ポートへの出力
ポート割当て方式の説明図である。

【図２０】出力ポート割当て回路の詳細構成を示すブロ
ック図である。

【図２１】図１８の組合わせ回路による優先順位の状態
遷移の説明図である。

【図２２】図１８における固定順位出力ポート割当て回
路の詳細構成を示す回路図である。

【符号の説明】

８ノード９状態レジスタ１３宛先判定回路１４県判定回路１５市判定回路１６町判定回路４７差出しノード判定回路６１固定順位出力ポート割当て回路６２置換回路６３逆置換回路６４Ｍビットレジスタ６５組合わせ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高山浩一郎神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開昭63−236441（ＪＰ，Ａ) 特開平６−224912（ＪＰ，Ａ) 特開平６−216902（ＪＰ，Ａ) 特開平５−3492（ＪＰ，Ａ) 特開平２−1656（ＪＰ，Ａ) 特開平３−38139（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−140253（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−257041（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告ＳＳＥ 90−142 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 H04L 12/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノードから構成されるネットワー
クにおいて、該ネットワークを構成するノードを、グループ内のノー
ド相互間では自グループ内のノードのみを経由して通信
可能な形式で複数の最上位階層グループに分類し、該各最上位階層グループ内のノードを、グループ内のノ
ード相互間では自グループ内のノードのみを経由して通
信可能な形式で、複数の第２位階層グループに分類し、同様に上位側の階層グループ内のノードを、グループ内
のノード相互間では自グループ内のノードのみを経由し
て通信可能な形式で、該上位側より１つ下位になる複数
の下位側階層グループに分類する動作を続けてネットワ
ーク内のノードのグループ化を行い、該ネットワークを
構成するノードに対して、該ノードが属する階層的グル
ープに対応して、階層的アドレスを付加し、前記ネットワーク内で複数の宛先ノードに対して転送さ
れるべき転送データに該転送データの差出しノードのア
ドレスを付加し、前記ネットワークを該差出しノードを根とするツリー状
となるように論理的に切断し、該切断後のネットワークを用いて前記複数の宛先ノード
に転送データを送ることによって、該転送データを重複
して同じノードに送ることなく、分岐点までは転送デー
タのコピーを行うことなく放送型のデータ転送を行い、前記ネットワーク内の各ノードが、該ネットワーク内の
任意の宛先ノードまでの通信経路を決定するためのルー
ティングデータとして、前記アドレスの最上位階層が自
ノードのものと異なる最上位階層の各グループへの方向
を表わす各ルーティングデータ、自ノードと同一の最上
位階層アドレスを有し、第２位の階層アドレスが自ノー
ドのものと異なる第２位階層の各グループへの方向を表
わすルーティングデータ、以下同様の形式のルーティン
グデータ、最下位の階層において自ノードが属するグル
ープ内で自ノード以外の各ノードへの方向を表わす各ル
ーティングデータを保持することを特徴とするネットワ
ーク内ノードのグループ化方法。
【請求項２】複数のノードから構成されるネットワー
クにおいて、該ネットワークを構成するノードを、グループ内のノー
ド相互間では自グループ内のノードのみを経由して通信
可能な形式で複数の最上位階層グループに分類し、該各最上位階層グループ内のノードを、グループ内のノ
ード相互間では自グループ内のノードのみを経由して通
信可能な形式で、複数の第２位階層グループに分類し、同様に上位側の階層グループ内のノードを、グループ内
のノード相互間では自グループ内のノードのみを経由し
て通信可能な形式で、該上位側より１つ下位になる複数
の下位側階層グループに分類する動作を続けてネットワ
ーク内のノードのグループ化を行い、該ネットワークを
構成するノードに対して、該ノードが属する階層的グル
ープに対応して、階層的アドレスを付加し、前記ネットワーク内で複数の宛先ノードに対して転送さ
れるべき転送データに該転送データの差出しノードのア
ドレスを付加し、前記ネットワークを該差出しノードを根とするツリー状
となるように論理的に切断し、該切断後のネットワークを用いて前記複数の宛先ノード
に転送データを送ることによって、該転送データを重複
して同じノードに送ることなく、分岐点までは転送デー
タのコピーを行うことなく放送型のデータ転送を行い、前記ネットワーク内の全てのノードの全てのポートに切
断マークを付け、該ネットワーク内の任意のノードを転送データの差出し
ノードとし、該差出しノードから該ネットワーク内の全ての他のノー
ドまで、あらかじめ定められた配送情報により決定され
る通信経路に従って該転送データを送信する時の経路上
にあるポートの切断マークを消去し、該消去後に切断マークが残っているポートを前記差出し
ノードに対応する各ノードのポート切断情報とし、以上の過程を該ネットワーク内の全てのノードを差出し
ノードとした場合について繰り返し、ネットワーク内の
全てのノードをそれぞれ差出しノードとした時の前記論
理的切断のデータとして、各ノードのポート切断情報を
作成することを特徴とするネットワーク内ノードのグル
ープ化方法。
【請求項３】ネットワーク内の複数のノードがグルー
プ化され、該ネットワークを構成する各ノードに対し
て、そのノードが属する階層的グループに対応して階層
的アドレスが付加され、該ネットワーク内の全てのノー
ドをそれぞれ差出しノードとした時の論理的切断のデー
タとして各ノードのポート切断データが作成される該ネ
ットワーク内の各ノードが、受信した転送データの差出しノードによって決まる自ノ
ードのポート切断データを、自ノードに対する全てのポ
ート切断データから、該差出しノードのアドレスに応じ
て選択するポート切断データ選択手段と、自ノードのアドレスと転送データの宛先ノードアドレス
との入力に対して、該転送データの宛先がいずれの階層
に属するノードを含むかを判定する宛先判定手段と、該転送データの宛先ノードが特定の階層に属する時に自
ノードからの転送データの出力ポートを指定する特定の
階層の宛先出力ポートデータと、転送データ宛先アドレ
スのうち特定の階層の宛先を示すデータとの入力に対し
て、出力ポート指定データを出力する特定階層の宛先判
定手段と、該特定階層の宛先判定手段が出力する出力ポート指定デ
ータのうちのいずれかを、前記宛先判定手段の判定結果
に応じて選択する出力ポート指定データ選択手段と、該出力ポート指定データ選択手段と前記ポート切断デー
タ選択手段との出力に応じて、前記選択された出力ポート指定データにより指定され、
かつポートが切断されていない出力ポートを自ノードか
らの転送データの出力ポートとして決定する出力ポート
決定手段とによって構成される出力ポート決定回路を備
えたことを特徴とするネットワーク内ノード。
【請求項４】複数のノードから構成されるネットワー
クにおいて、該ネットワークを構成するノードを、グループ内のノー
ド相互間では自グループ内のノードのみを経由して通信
可能な形式で複数の最上位階層グループに分類し、該各最上位階層グループ内のノードを、グループ内のノ
ード相互間では自グループ内のノードのみを経由して通
信可能な形式で、複数の第２位階層グループに分類し、同様に上位側の階層グループ内のノードを、グループ内
のノード相互間では自グループ内のノードのみを経由し
て通信可能な形式で、該上位側より１つ下位になる複数
の下位側階層グループに分類する動作を続けてネットワ
ーク内のノードのグループ化を行い、該ネットワークを
構成するノードに対して、該ノードが属する階層的グル
ープに対応して、階層的アドレスを付加し、前記ネットワーク内で複数の宛先ノードに対して転送さ
れるべき転送データに該転送データの差出しノードのア
ドレスを付加し、前記ネットワークを該差出しノードを根とするツリー状
となるように論理的に切断し、該切断後のネットワークを用いて前記複数の宛先ノード
に転送データを送ることによって、該転送データを重複
して同じノードに送ることなく、分岐点までは転送デー
タのコピーを行うことなく放送型のデータ転送を行い、前記ネットワークを構成する各ノードが、前記アドレスの最上位階層が自ノードのものと異なる最
上位階層の各グループ内の任意のノードが差出しノード
である時の、それぞれのグループに対応する自ノードの
ポートのうちの切断箇所データ、該アドレスの最上位階層は自ノードのものと等しく、第
２位階層が自ノードのものと異なる第２位階層の各グル
ープ内の任意のノードが差出しノードである時の、それ
ぞれのグループに対応する自ノードのポートのうちの切
断箇所データ、同様に上位側の階層アドレスが自ノードのものと等し
く、該上位側の直下の下位側階層アドレスが自ノードの
ものと異なる該下位側階層の各グループ内の任意のノー
ドが差出しノードである時の、それぞれのグループに対
応する自ノードのポートのうちの切断箇所データ、最下位の階層において、自ノードが属するグループ内で
自ノード以外の各ノードが差出しノードである時の、そ
れぞれのノードに対応する自ノードのポートのうちの切
断箇所データを、前記論理的切断のデータとして保持す
ることを特徴とするネットワーク内ノードのグループ化
方法。
【請求項５】前記アドレスの最上位階層が自ノードの
ものと異なる最上位階層の各グループ内の任意のノード
が差出しノードである時の前記切断箇所データの作成に
あたり、該最上位階層グループの１つのグループ内の任意のノー
ドを差出しノードとし、該差出しノードが属するグループ内のノードを除く、ネ
ットワーク内全ノードの全てのポートに切断マークを付
け、該切断マークが全てのポートに付けられた全ての各ノー
ドまで、前記差出しノードからあらかじめ定められた配
送情報により決定される通信経路に従って転送データを
送信する時の経路上にあるポートの切断マークを消去
し、該消去後に切断マークが残っているポートを前記差出し
ノードに対応する各ノードのポート切断情報とし、以上の過程を最上位階層の各グループに対して繰り返す
ことを特徴とする請求項４記載のネットワーク内ノード
のグループ化方法。
【請求項６】前記アドレスの上位側階層が自ノードの
ものと等しく、該上位側の直下の下位側階層が自ノード
のものと異なる下位側階層の各グループ内の任意のノー
ドが差出しノードである時の前記切断箇所データの作成
にあたり、該下位側階層グループの１つのグループ内の任意のノー
ドを差出しノードとし、該差出しノードが属するグループ内のノードを除く、該
下位側階層の各グループ内の全てのノードの全てのポー
トに切断マークを付け、該切断マークが全てのポートに付けられた全ての各ノー
ドまで前記差出しノードからあらかじめ定められた配送
情報により決定される経路に従って転送データを送信す
る時の経路上にあるポートの切断マークを消去し、該消
去後に切断マークが残っているポートを前記差出しノー
ドに対応する各ノードのポート切断情報とし、以上の過程を該下位側階層の各グループに対して繰り返
し、更に以上の過程を該下位側階層より１つ上の階層から最
上位階層までの下にある該下位側階層のグループの全て
を処理対象とする形式で繰り返すことを特徴とする請求
項４記載のネットワーク内ノードのグループ化方法。
【請求項７】前記最下位の階層において、自ノードが
属するグループ内で自ノード以外の各ノードが差出しノ
ードである時の前記切断箇所データの作成にあたり、該最下位階層の１つのグループ内のノードの１つを差出
しノードとし、該差出しノードを除く、該差出しノードが属するグルー
プ内の全てのノードの全てのポートに切断マークを付
け、該切断マークが全てのポートに付けられた全ての各ノー
ドまで前記差出しノードからあらかじめ定められた配送
情報により決定される経路に従ってデータを送信する時
の経路上にあるポートの切断マークを消去し、該消去後
に切断マークが残っているポートを前記差出しノードに
対応する各ノードのポート切断情報とし、以上の過程を該グループ内の全てのノードを差出しノー
ドとした場合について繰り返し、更に以上の過程を前記最下位階層より１つ上の階層から
最上位階層までの下にある該最下位階層の各グループを
処理対象とする形式で繰り返すことを特徴とする請求項
４記載のネットワーク内ノードのグループ化方法。
【請求項８】ネットワーク内の複数のノードがグルー
プ化され、該ネットワークを構成する各ノードに対し
て、そのノードが属する階層的グループに対応して階層
的アドレスが付加され、該ネットワーク内の全てのノー
ドをそれぞれ差出しノードとした時の論理的切断のデー
タとして各ノードのポート切断データが作成される該ネ
ットワーク内の各ノードが、受信した転送データの差出しノードのアドレスと自ノー
ドのアドレスとの入力に対して、該差出しノードが自ノ
ードの属するグループと同一か否かを各階層毎に判定す
る差出しノード判定手段と、該差出しノード判定手段の判定結果と差出しノードのア
ドレスとに応じて、該差出しノードの自ノードの属する
グループとの各階層毎の関係で定まる自ノードのポート
切断データのうちのいずれかを、該転送データに対する
自ノードのポート切断データとして選択するポート切断
データ選択手段と、自ノードのアドレスと転送データの宛先ノードアドレス
との入力に対して、該転送データの宛先が自ノードの県
外のノードを含むか、市外のノードを含むか、または市
内のノードを含むかを判定する宛先判定手段と、該転送データの宛先ノードが特定の階層に属する時、自
ノードからの転送データの出力ポートを指定する特定の
階層の宛先出力ポートデータと、転送データ宛先アドレ
スのうち特定の階層の宛先を示すデータとの入力に対し
て、出力ポート指定データを出力する特定の階層の宛先
判定手段と、該特定の階層の宛先判定手段が出力する出力ポート指定
データのうちいずれかを、前記宛先判定手段の判定結果
に応じて選択する出力ポート指定データ選択手段と、該出力ポート指定データ選択手段と前記ポート切断デー
タ選択手段との出力に応じて、前記選択された出力ポート指定データによって指定さ
れ、かつポートが切断されていない出力ポートを自ノー
ドからの転送データの出力ポートとして決定する出力ポ
ート決定手段とによって構成される出力ポート決定回路
を備えたことを特徴とするネットワーク内ノード。