JP3606209B2

JP3606209B2 - スイッチングハブ及びそれに用いる動作クロック切替方法

Info

Publication number: JP3606209B2
Application number: JP2001036250A
Authority: JP
Inventors: 隆行水藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: JP2002247065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチングハブ及びそれに用いる動作クロック切替方法に関し、特にパーソナルコンピュータ等のＯＡ機器を相互に接続するスイッチングハブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器の増加によって、その省電力化が望まれている。それらＯＡ機器を相互に接続する方法としてはネットワーク機器を介してネットワークを構成する方法がある。
【０００３】
ネットワーク機器は一般的に、２４時間稼働している場合がほとんどであり、ＯＡ機器（端末）を使用しない夜間や休日等でもネットワーク機器の電源は常にＯＮのままである。
【０００４】
このネットワーク機器の一つにスイッチングハブがある。スイッチングハブは一般的に、その全てのポートで最大通信速度でデータが流入した場合でも処理できる性能で常時稼働している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスイッチングハブでは、ＯＡ機器が接続される複数のポートの中に未使用ポートがある場合、必要以上の性能で動作することとなり、無駄な動作となることが多い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、端末間の通信性能を損なうことなく消費電力を低減することができるスイッチングハブ及びそれに用いる動作クロック切替方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるスイッチングハブは、各々端末が接続される複数のポートを含むスイッチングハブであって、前記複数のポートのうちのリンクが確立されているポート数を検出する検出手段と、前記検出手段で検出されたポート数を基に自回路の動作クロック周波数を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果を基に前記自回路の動作クロック周波数を変化させる手段とを備え、前記自回路の動作クロック周波数を前記検出手段で検出されたポート数に応じて前記端末間の通信の処理性能を損なわない必要最低限の動作クロック周波数としている。
【０００８】
本発明によるスイッチングハブの動作クロック切替方法は、各々端末が接続される複数のポートを含むスイッチングハブの動作クロック切替方法であって、前記複数のポートのうちのリンクが確立されているポート数を検出するステップと、その検出されたポート数を基に前記スイッチングハブの動作クロック周波数を算出するステップと、その算出結果を基に前記自回路の動作クロック周波数を変化させるステップとを備え、前記スイッチングハブの動作クロック周波数を前記検出されたポート数に応じて前記端末間の通信の処理性能を損なわない必要最低限の動作クロック周波数としている。
【０００９】
すなわち、本発明のスイッチングハブは、使用されているポートの数に応じて動作クロック周波数を変化させ、端末間通信の処理性能を損なわない必要最低限のクロック周波数で動作させている。これによって、スイッチングハブ自身の消費電力を低減することが可能となる。
【００１０】
より具体的に、本発明のスイッチングハブでは、４個のポートを持ち、そのポートを介して２台の端末が接続されている場合、リンクアップしているポートの数を計算し、その計算結果にしたがって動作クロック周波数を端末間通信の処理性能を損なわない値まで下げる。これによって、端末間通信の処理性能を損なうことなく、消費電力を低減することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるスイッチングハブの構成を示すブロック図である。図１において、スイッチングハブ１は４個のポート１１−１〜１１−４を持っており、それぞれに端末（ＯＡ機器）２−１〜２−４が接続可能となっている。
【００１２】
本実施例では、例えばスイッチングハブ１にポート１１−１，１１−２を介して２台の端末２−１，２−２が接続された場合、スイッチングハブ１はリンクアップしているポート１１−１，１１−２の数を計算し、その計算結果にしたがって動作クロック周波数を端末２−１，２−２間通信の処理性能を損なわない値まで下げる。これによって、スイッチングハブ１の消費電力を低減することができる。
【００１３】
図２は本発明の一実施例によるスイッチングハブの詳細な構成を示すブロック図である。図２において、スイッチングハブ１はポート１１−１〜１１−４と、通信制御部１２−１〜１２−４と、可変クロック発振器１３と、周波数決定回路１４と、リンク検出部１５とから構成されている。
【００１４】
ポート１１−１〜１１−４は端末２−１〜２−４と１００ＢＡＳＥ−ＴＸファーストイーサネットによって接続され、端末２−１〜２−４から受信したパケットを電気レベルに変換して通信制御部１２−１〜１２−４へ送る。
【００１５】
また、ポート１１−１〜１１−４は通信制御部１２−１〜１２−４から送られてくるパケットを電気レベルに変換して端末２−１〜２−４へ送る。さらに、ポート１１−１〜１１−４は端末２−１〜２−４との間でリンクが確立している場合、リンク検出部１５に対してリンク確立信号１０１〜１０４を発生する。
【００１６】
通信制御部１２−１はポート１１−１〜１１−４から受け取ったパケットの宛先アドレスから送信先を判断し、バス１００を介して宛先ポートの通信制御部１２−２へ渡す。また、他の通信制御部１２−３から受け取ったパケットをポート１１−１へ渡す。
【００１７】
尚、他の通信制御部１２−２〜１２−４も上記の通信制御部１２−１と同様に動作する。また、通信制御部１２−１〜１２−４及びバス１００は可変クロック発振器１３から出力されるクロックに同期して動作する。
【００１８】
可変クロック発振器１３は少なくとも２種類以上の周波数が出力可能なクロック発振器であり、クロック制御信号１１２によって指定された周波数のクロックを出力する。この可変クロック発振器１３はクロック発振器と分周回路とで実現することができる。
【００１９】
周波数決定回路１４はリンク検出部１５から送られてくるリンク数情報１１１を基にスイッチングハブ１の動作周波数を決定し、可変クロック発振器１３にクロック制御信号１１２を送信する。この周波数決定回路１４は簡単な演算回路で実現することができる。
【００２０】
リンク検出部１５はポート１１−１〜１１−４から送られてくるリンク確立信号１０１〜１０４を集計し、その数をリンク数情報１１１として周波数決定回路１４へ送信する。
【００２１】
図３は本発明の一実施例によるスイッチングハブ１の動作を説明するための図であり、図４は本発明の一実施例によるスイッチングハブ１の動作を示すフローチャートである。これら図２〜図４を参照して本発明の一実施例によるスイッチングハブ１の動作について説明する。
【００２２】
まず、図２に示すように、スイッチングハブ１の４個のポート１１−１〜１１−４全てに端末２−１〜２−４が接続されている場合の動作について以下説明する。
【００２３】
ポート１１−１〜１１−４と端末２−１〜２−４とが全て１００ＢＡＳＥ−ＴＸファーストイーサネットで接続されている場合、端末２−１〜２−４からは最大１００Ｍｂｐｓのデータが送られてくる。したがって、通信制御部１２−１〜１２−４を結ぶバス１００は４００Ｍｂｐｓのデータを処理する必要がある。バス１００のバス幅が３２ビットの場合、バスクロックは最低１２．５ＭＨｚ以上である必要がある。
【００２４】
ポート１１−１〜１１−４は端末２−１〜２−４との間でリンクが確立すると（図４ステップＳ１）、リンク確立信号１０１〜１０４をリンク検出部１５に出力する（図４ステップＳ２）。
【００２５】
リンク検出部１５はポート１１−１〜１１−４からのリンク確立信号１０１〜１０４の数を基にリンクが確立しているポートの総数を計算し（図４ステップＳ３）、リンク数情報１１１として周波数決定回路１４に送信する（図４ステップＳ４）。
【００２６】
周波数決定回路１４はリンク検出部１５からのリンク数情報１８に基づいて必要なバス帯域を計算し、クロック周波数を決定する（図４ステップＳ５）。このバス帯域は、（１ポート当たりのデータ量）×（リンクが確立しているポート数）÷（バス幅）という式を用いて計算する。この例の場合には、（１００Ｍｂｐｓ）×（４ポート）÷（３２ビット）＝１２．５ＭＨｚとなる。これは簡単な演算回路で実現することができる。
【００２７】
よって、上記のような例の場合、周波数決定回路１４は可変クロック発振器１３に１２．５ＭＨｚ以上のクロックを出力するようクロック制御信号１１２を出力する（図４ステップＳ６）。
【００２８】
可変クロック発振器１３は周波数決定回路１４から送られてくるクロック制御信号１１２で指定された周波数のクロックを生成して通信制御部１２−１〜１２−４に出力する（図４ステップＳ７）。この例の場合には、可変クロック発振器１３から通信制御部１２−１〜１２−４に１２．５ＭＨｚのクロックが出力される。通信制御部１２−１〜１２−４は可変クロック発振器１３から送られてくるクロックに同期して動作する。通信制御部１２−１〜１２−４の動作は当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その説明を省略する。
【００２９】
これによって、端末２−１〜２−４から送られてくるパケットは、スイッチングハブ１内で取りこぼされることなく、宛先の端末へと送信される。
【００３０】
次に、図３に示すように、スイッチングハブ１の４個のポート１１−１〜１１−４のうちの２つのポート１１−１，１１−２に端末２−１，２−２が接続されている場合の動作について以下説明する。
【００３１】
ポート１１−１，１１−２がそれぞれ端末２−１，２−２に１００ＢＡＳＥ−ＴＸファーストイーサネットで接続されている場合、端末２−１，２−２からは最大１００Ｍｂｐｓのデータが送られてくる。
【００３２】
したがって、通信制御部１２−１〜１２−４を結ぶバス１００は２００Ｍｂｐｓのデータを処理する必要がある。バス１００のバス幅が３２ビットの場合、そのバスクロック周波数は最低６．２５ＭＨｚ以上である必要がある。
【００３３】
ポート１１−１，１１−２は端末２−１，２−２との間でリンクが確立すると（図４ステップＳ１）、リンク確立信号１０１，１０２をリンク検出部１５に出力する（図４ステップＳ２）。
【００３４】
リンク検出部１５はポート１１−１，１１−２からのリンク確立信号１０１，１０２の数を基にリンクが確立しているポートの総数を計算し（図４ステップＳ３）、リンク数情報１１１を周波数決定回路１４に送信する（図４ステップＳ４）。
【００３５】
周波数決定回路１４はリンク数情報１１１に基づいて必要なバス帯域を計算し、クロック周波数を決定する（図４ステップＳ５）。この例の場合には、（１００Ｍｂｐｓ）×（２ポート）÷（３２ビット）＝６．２５ＭＨｚである。周波数決定回路１４は可変クロック発振器１３に６．２５ＭＨｚ以上のクロックを出力するようクロック制御信号１１２を出力する（図４ステップＳ５）。
【００３６】
可変クロック発振器１３は周波数決定回路１４から送られてくるクロック制御信号１１２で指定された周波数のクロックを生成して通信制御部１２−１〜１２−４に出力する（図４ステップＳ５）。この例の場合には、可変クロック発振器１３から通信制御部１２−１〜１２−４に６．２５ＭＨｚのクロックが出力される。通信制御部１２−１〜１２−４は可変クロック発振器１３から送られてくる６．２５ＭＨｚのクロックに同期して動作する（図４ステップＳ５）。
【００３７】
これによって、通信制御部１２−１〜１２−４は可変クロック発振器１３からの６．２５ＭＨｚのクロック周波数で動作する。
【００３８】
一般的に、動作クロック周波数が下がると消費電力も下がるため、スイッチングハブ１に４台の端末２−１〜２−４が接続された時と比べてスイッチングハブ１の消費電力を低減することができる。
【００３９】
このように、スイッチングハブ１の動作クロック周波数を下げることができるので、スイッチングハブ１の動作周波数が下がることで通信制御部１２−１〜１２−４の発熱量も下がり、スイッチングハブ１が持つ冷却ファン（図示せず）を停止させることが可能となり、より一層、消費電力を低減することができる。
【００４０】
また、使用されているポート数から必要最小限の動作クロック周波数を計算し、端末２−１〜２−４間の通信の処理性能を損なわないクロック周波数で動作するので、スイッチングハブ１の動作クロック周波数が下がった時でも、端末２−１〜２−４間の通信の処理性能を損なうことはない。
【００４１】
現在、端末２−１〜２−４等で一般的に使用されるイーサネットの通信速度は１０Ｍｂｐｓまたは１００Ｍｂｐｓである。通常、スイッチングハブ１はその全てのポート１１−１〜１１−４に１００Ｍｂｐｓの端末が接続された場合でも、パケットを取りこぼすことなく処理することができる性能を持っている。
【００４２】
しかしながら、実際にはポート１１−１〜１１−４に１０Ｍｂｐｓの端末が接続される場合も多く、その場合にはスイッチングハブ１の動作クロック周波数を落としても端末２−１〜２−４間の通信の処理性能を損なうことはない。
【００４３】
図５は本発明の他の実施例によるスイッチングハブの詳細な構成を示すブロック図である。図５において、本発明の他の実施例によるスイッチングハブはリンク検出信号１０１〜１０４のほかに、１００Ｍ動作信号１２１〜１２４を追加した以外は図２に示す本発明の一実施例と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の一実施例と同様である。
【００４４】
１００Ｍ動作信号１２１〜１２４はそのポート１１−１〜１１−４が１００Ｍｂｐｓモードで動作していることを示す。これによって、単にポート１１−１〜１１−４のリンクアップによって必要なバス性能を計算するだけでなく、ポート１１−１〜１１−４毎の通信速度を検出して必要最小限の動作クロック周波数を計算することが可能となる。
【００４５】
図６は本発明の他の実施例によるスイッチングハブ１の動作を示すフローチャートである。これら図５及び図６を参照して本発明の他の実施例によるスイッチングハブ１の動作について説明する。
【００４６】
図５において、端末２−１と端末２−２とが１００Ｍｂｐｓのデータ伝送速度で動作しており、端末２−３と端末２−４とが１０Ｍｂｐｓのデータ伝送速度で動作している場合について以下説明する。
【００４７】
ポート１１−１〜１１−４は自ポートが１００Ｍｂｐｓモードで動作している時（図６ステップＳ１１）、１００Ｍ動作信号１２１をリンク検出部１５に出力する（図６ステップＳ１２）。
【００４８】
ポート１１−１，１１−２は端末２−１，２−２との間でリンクが確立すると（図６ステップＳ１３）、リンク確立信号１０１，１０２をリンク検出部１５に出力する（図６ステップＳ１４）。この時に、端末２−１，２−２が１００Ｍｂｐｓで動作しているので、ポート１１−１，１１−２からリンク検出部１５には１００Ｍ動作信号１２１，１２２も出力されている。
【００４９】
また、ポート１１−３，１１−４は端末２−３，２−４との間でリンクが確立すると（図６ステップＳ１３）、リンク確立信号１０３，１０４をリンク検出部１５に出力する（図６ステップＳ１４）。しかしながら、この時、端末２−３，２−４が１０Ｍｂｐｓで動作しているので、ポート１１−３，１１−４からリンク検出部１５には１００Ｍ動作信号１２３，１２４が出力されない。
【００５０】
リンク検出部１５はリンク確立信号１０１〜１０４の数からリンクが確立しているポートの総数を計算し（図６ステップＳ１５）、リンク数情報１１１を周波数決定回路１４に送信する（図６ステップＳ１６）。この時、１００Ｍｂｐｓモードで動作しているポートを１０としてカウントする。この例の場合には、１０＋１０＋１＋１＝２２となる。
【００５１】
周波数決定回路１４はリンク数情報１１１に基づいて必要なバス帯域を計算し、クロック周波数を決定する（図６ステップＳ１７）。この例の場合には、（１０Ｍｂｐｓ）×（２２）÷（３２ビット）＝６．８７５ＭＨｚである。周波数決定回路１４は可変クロック発振器１３に６．２５ＭＨｚ以上のクロックを出力するようクロック制御信号１１２を出力する（図６ステップＳ１８）。
【００５２】
可変クロック発振器１３は周波数決定回路１４から送られてくるクロック制御信号１１２で指定された周波数のクロックを生成して通信制御部１２−１〜１２−４に出力する（図６ステップＳ１９）。この例の場合には、可変クロック発振器１３から通信制御部１２−１〜１２−４に６．２５ＭＨｚのクロックが出力される。通信制御部１２−１〜１２−４は可変クロック発振器１３から送られてくる６．２５ＭＨｚのクロックに同期して動作する（図６ステップＳ２０）。
【００５３】
これによって、通信制御部１２−１〜１２−４は可変クロック発振器１３からの６．２５ＭＨｚのクロック周波数で動作する。
【００５４】
上記のように、２台の１００Ｍｂｐｓの端末２−１，２−２と、２台の１０Ｍｂｐｓの端末２−３，２−４とが接続された場合、本発明の一実施例ではバスクロック周波数は１２．５ＭＨｚとなるが、本実施例では、６．８７５ＭＨｚとなり、より一層動作クロック周波数を下げることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各々端末が接続される複数のポートを含むスイッチングハブにおいて、使用されているポートの数に応じて端末間の通信の処理性能を損なわない必要最低限の動作クロック周波数を算出し、その算出結果にしたがって動作クロック周波数を変化させることによって、端末間の通信性能を損なうことなく消費電力を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるスイッチングハブの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例によるスイッチングハブの詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例によるスイッチングハブの動作を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例によるスイッチングハブの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施例によるスイッチングハブの詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例によるスイッチングハブの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１スイッチングハブ
２−１〜２−４端末
１１−１〜１１−４ポート
１２−１〜１２−４通信制御部
１３可変クロック発振器
１４周波数決定回路
１５リンク検出部
１００バス
１０１〜１０４リンク確立信号
１１１リンク数情報
１１２クロック制御信号
１２１〜１２４

Claims

各々端末が接続される複数のポートを含むスイッチングハブであって、前記複数のポートのうちのリンクが確立されているポート数を検出する検出手段と、前記検出手段で検出されたポート数を基に自回路の動作クロック周波数を算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果を基に前記自回路の動作クロック周波数を変化させる手段とを有し、前記自回路の動作クロック周波数を前記検出手段で検出されたポート数に応じて前記端末間の通信の処理性能を損なわない必要最低限の動作クロック周波数とすることを特徴とするスイッチングハブ。
前記ポートは、前記端末との間でリンクが確立している時にリンク確立信号を発生するよう構成したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。
前記検出手段は、前記リンク確立信号の数を基に前記リンクが確立されているポート数を検出し、
前記算出手段は、前記検出手段で検出されたポート数に基づいて必要なバス帯域を計算して前記動作クロック周波数を決定することを特徴とする請求項２記載のスイッチングハブ。
前記ポートは、前記端末のデータ伝送速度に応じて動作モード信号を発生しかつ前記端末との間でリンクが確立している時にリンク確立信号を発生するよう構成したことを特徴とする請求項１記載のスイッチングハブ。
前記検出手段は、前記リンク確立信号の数を基に前記リンクが確立されているポート数を検出し、
前記算出手段は、前記検出手段で検出されたポート数と前記動作モード信号とに基づいて必要なバス帯域を計算して前記動作クロック周波数を決定することを特徴とする請求項４記載のスイッチングハブ。
各々端末が接続される複数のポートを含むスイッチングハブの動作クロック切替方法であって、前記複数のポートのうちのリンクが確立されているポート数を検出するステップと、その検出されたポート数を基に前記スイッチングハブの動作クロック周波数を算出するステップと、その算出結果を基に前記自回路の動作クロック周波数を変化させるステップとを有し、前記スイッチングハブの動作クロック周波数を前記検出されたポート数に応じて前記端末間の通信の処理性能を損なわない必要最低限の動作クロック周波数とすることを特徴とする動作クロック切替方法。
前記ポートは、前記端末との間でリンクが確立している時にリンク確立信号を発生するようにしたことを特徴とする請求項６記載の動作クロック切替方法。
前記リンクが確立されているポート数を検出するステップは、前記リンク確立信号の数を基に前記リンクが確立されているポート数を検出し、
前記スイッチングハブの動作クロック周波数を算出するステップは、前記検出されたポート数に基づいて必要なバス帯域を計算して前記スイッチングハブの動作クロック周波数を決定することを特徴とする請求項７記載の動作クロック切替方法。
前記ポートは、前記端末のデータ伝送速度に応じて動作モード信号を発生しかつ前記端末との間でリンクが確立している時にリンク確立信号を発生するようにしたことを特徴とする請求項６記載の動作クロック切替方法。
前記リンクが確立されているポート数を検出するステップは、前記リンク確立信号の数を基に前記リンクが確立されているポート数を検出し、
前記スイッチングハブの動作クロック周波数を算出するステップは、前記検出されたポート数、前記ポートの総数と前記動作モード信号とに基づいて必要なバス帯域を計算して前記スイッチングハブの動作クロック周波数を決定することを特徴とする請求項９記載の動作クロック切替方法。