JP4410190B2 - PCI−Express通信システム - Google Patents
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Description
図14は、PCI-Expressスイッチにより各モジュールが接続され、PCI-Expressに基づいてモジュール間の通信を行う従来のPCI-Express通信システムを説明する図である。
PCI-Expressの仕様によれば、図14のモジュールA(1)のように、ルートコンプレックスと呼ばれる上位階層のトップに位置するモジュールが必要である。また、図14に示すように、各モジュールには、PCI-Expressスイッチ(6)のポート毎にバス番号(BusNum.)、デバイス番号(DeviceNum.)が割り当てられている。図14には、モジュールA(1)にはバス番号が0、デバイス番号は1が割り当てられ、モジュールB(2)にはバス番号が1、デバイス番号は2が割り当てられ、モジュールC(3)にはバス番号が1、デバイス番号は3が割り当てられ、モジュールD(4)にはバス番号が1、デバイス番号は4が割り当てられた例が示されている。
また、リクエストの場合には必ずレスポンスパケット(レスポンスタイプのメモリライトリクエストパケット)により応答する。
図1に記載された本発明のPCI-Express通信システム(100)における例示は、図18に記載された従来のPCI-Express通信システムにおける例示と同様な状況におけるものである。すなわち、図18に記載された場合と同様に、モジュールD(13)からモジュールC(12)に対して意味的にはメモリリード要求を発行し、それに対してモジュールC(12)からモジュールD(13)にリードデータを返そうとしているタイミングでモジュールA(10)の異常によりIDの付替えが発生し、図18に例示する場合と同様にモジュールD(13)のバス番号とデバイス番号が1、4から1、3に変化した場合である。
アドレス(Address)部(bit[63:2])には、図示するように、前記ノードID(bit[62:58])とチャネルID(bit[57:51])とさらにパケットタイプPT(bit[46])を設定する。ノードIDはパケットの転送先のものである。チャネルIDで指定されるチャネルは、後に詳細に説明するように、PUT転送、GET転送毎に送信用チャネル、受信用チャネルが割り当てられている。したがって、メモリリード要求であればGET転送の受信用チャネルのチャネルIDが設定され、メモリライト要求であればPUT転送の受信用チャネルのチャネルIDが設定される。パケットタイプPTはパケットがリクエストパケットであるかレスポンスパケットであるかの種別(0,1)を指定する。
送信側がディスクリプタを解析してGET転送要求を行うところまでは図15に記載された従来例と同様であるが、送信されるパケットがメモリライトリクエストパケットであって、メモリリードリクエストパケットではない点、パケットのアドレス部には先に説明したように、ノードIDとチャネルIDとパケットタイプPTが設定されている点、またタグ部にはパケット転送元のチャネルIDがセットされている点が異なる。PCI-Expressスイッチは従来例と同様にアドレスルーティングによりパケットのルーティングを行い受信側に送信する。
送信側がディスクリプタを解析してPUT転送要求を行い、メモリライトリクエストパケットを送信するところまでは、アドレス部とタグ部の設定を除いて、図16に記載された従来例と同様である。PCI-Expressスイッチは従来例と同様にアドレスルーティングによりパケットのルーティングを行い受信側に送信する。
本実施例は、それぞれのサブシステム内のすべての動作を管理する最大8個の集中管理モジュールCMがPCI-Expressスイッチを介して相互通信を行うPCI-Express通信システム(200)において、集中管理モジュールCM内のDMAチップが本発明の通信手法を実現するものである。
図6に示すように、DMAチップ(30)は、PCI-Expressスイッチ側のサウスポートにPCI-Expressインタフェース制御部(311)を、CPU側のノースポートにはPCI-Expressインタフェース制御部(312)備える。また各PCI-Expressインタフェース制御部(311)と PCI-Expressインタフェース制御部(312)にそれぞれ対応してパケット制御部(321)とパケット制御部(322)を備える。さらに、メッセージ受信用チャネル(331)、PUT受信用チャネル(341)、GET受信用チャネル(351)、転送バッファ(361,370,362)、メッセージ送信用チャネル(332)、PUT送信用チャネル(342)、GET送信用チャネル(352)を備える。
図8は、ノードIDが0の集中管理モジュールCM#0からノードIDが7の集中管理モジュールCM#7へのPUT転送例を説明する図である。ただし、レスポンス側は、図4で説明した動作と同様であるので、省略されている。
(1)CPUからPUT受信用チャネルの起動をかけ、DMAチップに転送開始の指示を行う。(最初の一回のみ実施。)(2)DMAチップはサウスポート側からデータを受信する。(3)DMAチップは受信したデータをノースポート側に転送してメモリ内に書き込む。(4)DMAチップはサウスポート側にレスポンスを応答する。
(1)集中管理モジュールCM#0のCPUはDMAチップ内のGET送信用チャネルに対してGET転送開始を指示する。(2)集中管理モジュールCM#0のDMAチップは、送信パケットヘッダのアドレス部のbit[62:58](ノードID部)を集中管理モジュールCM#7のノードIDである7に変換してサウスポート側にデータを転送し、メモリライトリクエストパケットとして送出する。(3)PCI-Expressスイッチは送信先アドレスを解析し、対応するアドレスにパケットを転送する。(4)集中管理モジュールCM#7のDMAチップは、サウスポート側からパケットを受信しそのパケット内のノードIDと自ノードIDが一致していることを確認してGET受信用チャネルに通知する。(5)集中管理モジュールCM#7のDMAチップは自集中管理モジュール内のメモリからデータを読み出し、そのデータをサウスポート側に転送し、メモリライトリクエストパケットとして送出する。(6)PCI-Expressスイッチは送信先アドレスを解析し、対応するアドレスにパケットを転送する。(7)集中管理モジュールCM#0のDMAチップ内GET送信用チャネルは、サウスポート側からGETデータを受け取りノースポート側に転送する。
(1)CPUはGET転送用のディスクリプタを作成し、メモリ内のディスクリプタ領域に書き込む。(2)CPUはDMAチップに対してGET転送開始を指示する。(3)DMAチップはメモリ上のディスクリプタ領域から、ディスクリプタデータを読み出す。(4)DMAチップはディスクリプタを解析して、相手側DMAチップにGETデータ要求を出す。(5)DMAチップはサウスポートよりGETデータを受け取り、ノースポートに転送する。(6)DMAチップはディスクリプタの完了ポインタを更新し、ポインタ値(ディスクリプタ終了ポインタ)をメモリ上のディスクリプタ終了ポインタ領域に書き込む。(7)DMAチップは転送終了を通知するため、CPUに割り込みを上げる。(8)CPUは終了ポインタの確定動作として、割り込みの解除と終了コードのクリアを行う。
(1)CPUからGET受信用チャネルの起動をかけ、DMAチップに転送開始の指示を行う。(最初の一回のみ実施。)(2)DMAチップはサウスポート側からGET要求を受信する。(3)DMAチップはノースポート側より、自集中管理モジュールCM上のメモリからデータを読み込む。(4)DMAチップはサウスポート側にGETデータを転送する。
複数のモジュール間を接続してパケット転送を行うPCI-Expressスイッチを用いたPCI-Express通信システムにおいて、
前記複数のモジュールの各々にそれらを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを使用することを特徴とするPCI-Express通信システム。
(付記2)
前記データ転送に使用するチャネルとして、相手モジュールにデータを書き込むPUT転送専用のチャネルと相手モジュールからデータを読み出すGET転送専用のチャネルを設けることを特徴とする付記1に記載のPCI-Express通信システム。
(付記3)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリリードリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記2に記載のPCI-Express通信システム。
(付記4)
前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記3に記載のPCI-Express通信システム。
(付記5)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリライトリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記2に記載のPCI-Express通信システム。
(付記6)
前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記5に記載のPCI-Express通信システム。
(付記7)
前記PUT専用のチャネルと前記GET専用のチャネルのそれぞれを受信用チャネルと送信用チャネルから構成することを特徴とする付記2に記載のPCI-Express通信システム。
(付記8)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリリードリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールのGET転送専用の受信用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定し、かつ該一方のモジュールが使用するGET転送専用の送信用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該送信用チャネルのチャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記7に記載のPCI-Express通信システム。
(付記9)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリライトリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールのPUT転送専用の受信用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定し、かつ該一方のモジュールが使用するPUT転送専用の送信用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該送信用チャネルのチャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記7に記載のPCI-Express通信システム。
(付記10)
複数のモジュール間を接続してパケット転送を行うPCI-Expressスイッチを用いたPCI-Express通信方法において、
前記複数のモジュールの各々にそれらを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
リクエストの場合には必ずレスポンスパケットを応答し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを常に使用することを特徴とするPCI-Express通信方法。
(付記11)
前記データ転送に使用するチャネルとして、相手モジュールにデータを書き込むPUT転送専用のチャネルと相手モジュールからデータを読み出すGET転送専用のチャネルを設けることを特徴とする付記10に記載のPCI-Express通信方法。
(付記12)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリリードリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記11に記載のPCI-Express通信方法。
(付記13)
前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記12に記載のPCI-Express通信方法。
(付記14)
一方のモジュールから他方のモジュールにメモリライトリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記11に記載のPCI-Express通信方法。
(付記15)
前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする付記14に記載のPCI-Express通信方法。
(付記16)
PCI-Expressスイッチを用いてパケット転送を行うPCI-Express通信システムのモジュールにおいて、
該モジュールを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを使用することを特徴とするPCI-Express通信システムのモジュール。
(付記17)
前記データ転送に使用するチャネルとして、相手モジュールにデータを書き込むPUT転送専用のチャネルと相手モジュールからデータを読み出すGET転送専用のチャネルを設けることを特徴とする付記16に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
(付記18)
相手方のモジュールにメモリリードリクエストを発行する場合は、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記相手方のモジュールのノードIDと前記相手方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記17に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
(付記19)
相手方のモジュールにメモリライトリクエストを発行する場合は、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記相手方のモジュールのノードIDと前記相手方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする付記17に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
(付記20)
相手方のモジュールからメモリライトリクエストを受信した場合は、メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記相手方のモジュールのノードIDとレスポンスであることを識別する前記パケットタイプを設定し、該メモリライトリクエストパケットを相手方のモジュールに返信することを特徴とする付記16に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
2、12 モジュールB
3、13 モジュールC
4、14 モジュールD
20〜27 集中管理モジュール
30 DMAチップ
311、312 PCI-Expressインタフェース制御部
321、322 パケット制御部
331 メッセージ受信用チャネル
332 メッセージ送信用チャネル
341 PUT受信用チャネル
342 PUT送信用チャネル
351 GET受信用チャネル
352 GET送信用チャネル
361 転送バッファ(NP→SP)
362 転送バッファ(SP→NP)
370 転送バッファ(ループバック)
40 メモリコントロールハブ
51、52 CPU
6、60〜62 PCI-Expressスイッチ
71、72 フロントエンドルータ
100 本発明のPCI-Express通信システム
200 本発明の実施例におけるPCI-Express通信システム
Claims (10)
- 複数のモジュール間を接続してパケット転送を行うPCI-Expressスイッチを用いたPCI-Express通信システムにおいて、
前記複数のモジュールの各々にそれらを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを使用することを特徴とするPCI-Express通信システム。 - 前記データ転送に使用するチャネルとして、相手モジュールにデータを書き込むPUT転送専用のチャネルと相手モジュールからデータを読み出すGET転送専用のチャネルを設けることを特徴とする請求項1に記載のPCI-Express通信システム。
- 一方のモジュールから他方のモジュールにメモリリードリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする請求項2に記載のPCI-Express通信システム。
- 前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するGET転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする請求項3に記載のPCI-Express通信システム。
- 一方のモジュールから他方のモジュールにメモリライトリクエストを発行する場合は、前記一方のモジュールは、前記メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記他方のモジュールのノードIDと前記他方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルID、及びリクエストであることを識別する前記パケットタイプを設定することを特徴とする請求項2に記載のPCI-Express通信システム。
- 前記一方のモジュールは、該一方のモジュールが使用するPUT転送専用チャネルのチャネルIDを前記メモリライトリクエストパケットのヘッダ内に設定し、前記他方のモジュールは、該チャネルIDと前記一方のモジュールのノードID、及びレスポンスであることを識別する前記パケットタイプをメモリライトリクエストパケットのヘッダのアドレス部内に設定して該メモリライトリクエストパケットを前記一方のモジュールに返信することを特徴とする請求項5に記載のPCI-Express通信システム。
- 複数のモジュール間を接続してパケット転送を行うPCI-Expressスイッチを用いたPCI-Express通信方法において、
前記複数のモジュールの各々にそれらを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
リクエストの場合には必ずレスポンスパケットを応答し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを常に使用することを特徴とするPCI-Express通信方法。 - PCI-Expressスイッチを用いてパケット転送を行うPCI-Express通信システムのモジュールにおいて、
該モジュールを識別する固有のノードIDを設定するとともに、データ転送に使用する各チャネルにチャネルIDを設定し、
データ転送についてのパケットのアドレス部内に、転送先モジュールの前記ノードIDと該データ転送に使用するチャネルの前記チャネルID、及び前記パケットがリクエストであるかレスポンスであるのかを識別するパケットタイプを設定し、
データ転送には、アドレスルーティングでルーティングされるメモリライトリクエストパケットを使用することを特徴とするPCI-Express通信システムのモジュール。 - 前記データ転送に使用するチャネルとして、相手モジュールにデータを書き込むPUT転送専用のチャネルと相手モジュールからデータを読み出すGET転送専用のチャネルを設けることを特徴とする請求項8に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
- 相手方のモジュールからメモリライトリクエストを受信した場合は、メモリライトリクエストパケットのアドレス部内に、前記相手方のモジュールのノードIDとレスポンスであることを識別する前記パケットタイプを設定し、該メモリライトリクエストパケットを相手方のモジュールに返信することを特徴とする請求項8に記載のPCI-Express通信システムのモジュール。
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