JPH0311455A - 最適化された相互接続ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、相互接続ネットワーク（網）に関し特にマル
チノードシステムにおける最適化された通信路を提供す
るネットワークに関する。本発明は５例としてマルチプ
ロセッサディジタルデータプロセッシングシステムのバ
ス構造における応用を有する。

［従来の技術］ 従来技術は、マルチノードシステム内で要素を接続する
ための複数の構造体を開示する。広範□な種類のこの種
の構成がディジタルデータプロセッシングの分野で使用
されており、設計者、は、できるだけ最大のスループッ
トとその他の所望の特性を実現するために、中央プロセ
ッサ、メモリおよび人出力制御機器などのシステム機能
ユニットを結合する機構を工夫するのに労力を払ってき
た。

一つの従来技術の方法が、いわゆるマルチポートシステ
ムと呼ばれるものであり、これは、個々の共用メモリユ
ニットおよび複数のプロセッシングユニットを接続する
のに個別のバスを利用する。たとえば４つのプロセッサ
および４つのメモノユニッ：を有するマルチポートシス
テムでは、いずれのプロセッサもそれ自身の専用のバス
を有する。これらのバスの各々は個々のメモリユニット
へ接続される。４つのポートを有するイーンターフェー
スモジュールが、メモリユニット間およびプロセッサ間
の通信を取り締まるためにそして特に任意の時点にいず
れのプロセッサが関連付けられたメモリに対するアクセ
スを持つがどうかを管理するためにメモリユニットに提
供される。

従来のクロスバシステムでは、スイッチングアレー（配
列）が、−時的な通信路を確立するために機能ユニット
間に挿入される。たとえば中央プロセッシングユニット
や周辺制御ユニットやメモリモジュールなどのシステム
内のノードが、各交差部のスイッチ手段とともに格子形
態で相互接続されたそれ自身の専用のバス（母線）を有
する。

これらのスイッチ手段は、トランザクション・パイ・ト
ランザクション方式で形成される通信路を開放するため
に、ノードがら受信したコマンドおよびアドレス信号に
応答する。ひとたび−トランザクションが完了すれば、
そのバスは閉成され、格子のその部分を別のユニットが
アクセス可能な状態にしておく。

「共通バス」システムが、複数のノード間の通信を取り
扱うために、単一のシステムバスを使用する。単一のメ
モリモジュールを共有する。複数の中央プロセッサを有
するマルチプロセッサシステムがたとえば、−時にただ
一つのプロセッサだけがメモリモジュールを用い情報を
伝送する。メモリユニットへのアクセスを要求している
その他のプロセッサはそれらの順番を待ちそして手続続
行の前にバスの調整を行う。関連したデュアルバスシス
テムは、−組の局所的な共用バス形システムを接続する
ためにメインシステムバスを利用する。コントローラユ
ニットがそれぞれの局所ネットワークをメインバスヘイ
ンターフェースし必要に応じてそれらの間で信号を伝送
する。

これらの従来の方法は種々の欠点を有する。マルチポー
トおよびクロスバネットワークは、高い伝送帯域幅を提
供するけれども、ノードの数が増加するに応じて非常に
複雑となり費用がかかる。

共用バス形およびデュアルパス形システムは、ハードウ
ェアの集約を軽減するが、メインシステムバスやメモリ
などそれらの共用資源で障害を形成し、それゆえ相当に
狭い伝送帯域幅を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の観点から、本発明の目的は、マルチノードシステ
ムのプロセッシング要素を接続するための改善されたシ
ステムを提供することである。本発明の他の目的は、計
算および信号処理システムの複数のノードをリンクする
ための改善された構造体を提供することである。本発明
のさらに別の目的は、通信帯域幅をできるだけ最大にし
そしてハードウェアの費用および複雑さをできるだけ最
小限するマルチノード計算・信号処理システムを提供す
ることである。本発明のさらに別の目的はディジタルデ
ータ処理システムのための改善されたバス構造体を提供
することである。

［発明の構成・実施例］ 上記目的は、本発明の一態様において、動作を実行する
ために複数のノードを有するマルチノードシステムを提
供する本発明によって達成される。本システムには、た
とえば、計算を実行し、システム制御機能を行い、周辺
装置と通信を行い、データを格納および検索する中央処
理ユニットや周辺コントローラやメモリユニットなどの
ノードを付帯したマルチプロセッシングディジタルデー
タプロセッサが可能である。

ノードは、ノード間の通信を取扱うために独立のバスを
提供する、たとえばパスラインなどの複数の個別の接続
要素を通じ、ノードは互いに接続される。

接続要素は、システムのいずれのノードも専用の独立し
た接続要素を通じその他のいずれのノードとも直接通信
を行うことができ、それゆえ接続要素のうちのいずれの
一つの接続要素も全てのノドを一緒に接続しないように
、疎の（５ｐａｒｓｅ、以下スパースと呼ぶ）相互接続
アレー状に構成される。

こうして、たとえば、本発明により構成されたマルチプ
ロセッサシステムにおいて、７つの独立したパスライン
が、各パスラインが４つのノードだけを直接接続しそし
ていずれのノードも２つの直接パスラインのそれぞれを
通じて直接通信できるように構成された形態で、７つの
プロセッシングノードを相互接続する。

本発明により構成されたマルチノードシステムのいずれ
のノードも、ノードをそれに関連付けられた接続要素と
結合ないしインターフェースする一組のポートを有する
。たとえば、データ処理環境では、これらのポートは、
機能ユニットとその関連したパスラインとの間でディジ
タル信号を転送する。例示するために、７つの独立した
バスと７つのノードを有する一例としてのマルチプロセ
ッサはノードをそれに関連付けられたバスへ結合する４
つのポートを有する。

本発明により構成されたマルチノードシステムが、−元
ないし一方向形（ｏｎｅ−ｗａｙ）接続、二元ないし二
方向形（ｔｗｏ−ｗａｙ）接続またはより一般的には０
元ないしｎ方向形（ｎ−ｗａｙ）接続（ここでｎは整数
である）可能である。一方向形相互接続システムでは、
ただ一つの接続要素だけがいずれか２つのノードを結合
する。言い換えれば、ただ一つの通信路がノードとそれ
以外のノードとの間のいずれにも存在する。他方、二方
向形相互接続システムは各ノード対を結合する２つの接
続要素を有する。同様に、ｎ方向形相互接続システムは
各ペア間にｎ個の独立の接続バスを提供する。二方向形
およびｎ方向形相互接続アレーは故障許容通信における
使用に適当であろう。

本発明の別の様相によれば、ポートを相互接続するのに
使用される接続要素の形態は、釣り合い不完備ブロック
計画解法（ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｂａｌａｎｃｅｄｂ
ｌｏｃｋ　ｄｅｓｉｇｎ　５ｏｌｕｔｉｏｎｓ）と呼ば
れる数学構成跡の組から誘導可能である。さらにその上
、この形態は相互接続構造体を通ずる通信を最適にする
ように構成できる。たとえば、コンピュータへ適用され
る場合、接続要素またはパスラインは、各バスが大略同
様の長さであることを保証するポートツーポートバス（
ｐｏｒｔ−ｔｏ−ｐｏｒｔ　ｐａｔｈ）をとるよう構成
できる。

本発明の上記およびその他の様相は以下の説明から明か
となろう。

第１図は、本発明の一様相に従って構成されたディジク
ルデータ処理システム１ｏを図示する。

例示のシステム１０は、７つのバス２６．２ｇ、３０．
３２．３４．３６．３８により形成される一方向形相互
接続構造体により互いに結合される７つのノード１２．
１４．１６．１８．２０゜２２．２４を有、する。バス
は、（１）各ノードがその他の各ノードと少くとも一つ
のバスにより接続され、（２）との単一ノードもその他
のすべてのノードに単一のバスにより接続されることは
なく、そして（３）複数のバスのなかの少くとも一つの
バスが３つまたはそれ以上のノードへ接続されるよう、
システムのいずれのノードもその他のいずれのノードに
も接続される。

図面を参照すると、ノードＩ２がバス２６にょってノー
ド１４および１６へ接続され、バス２８によってノード
１８および２０へ接続されそしてバス３０によってノー
ド２２および２４へ接続されている。ノード１４は、同
様に、バス２６を通じてノード１２および１６と、バス
３２を通じてノード１８および２２と、そしてバス３４
を通じてノード２０および２４と直接通信する。ノード
１６〜２４は同様に単一の通信バスによりその他のノー
ドの各々へ接続される。

バス２６．２８．３０．３２．３４．３６．３８は独立
である。すなわち、それらは互いに直接的に結合されな
い。各バスはこうしてその他のバスとは独立に通信を実
行できそれゆえ、各ノードは、それに関連付けられたバ
スのどのバスを通じても、その他のバスで生じているど
の通信とも関係なく、情報の送信および受信ができる。

この点について、用語「関連付けられた」とは、あるノ
、−ドヘ接続されるこれらバスを呼称する（たとえば、
第１図において、バス２６．２８．３０がノード１２に
「関連付けられたＪものとして図示されている。

ノード１２〜１４は、それぞれ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
〜２４ａ、２４ｂ、２４ｃと指示された３つのポートを
有し、これらノードをそれらの関連付けられたバスへ結
合する。こうして、たとえば、ノード１２はボー１−１
２ａを通じてバス２６へ、ポート１２ｂを通じてバス２
８へ、ポート１２ｃを通じてバス３０へ接続される。同
様の態様で、その他のノードのそれぞれの３つの図示の
ポートはそのノードおよびそれに関連付けられたバスを
結合する。

第１図に図示したバスの形態は、以下に示されるような
表形式で表すことができる。

表　　１ ポート ａ　　　　　　　　　ｂ　　　　　　　　　ＣＡ　　　
　　　　　　　１　　　　　　２　　　　　　３）　　
　　　　Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　１　　　　
　　　　　４　　　　　　　　　５Ｃ１６７ ド　　　　　　Ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　
２　　　　　　　　　　　４　　　　　　　　　　　６
Ｅ　　　　　　　　　　２　　　　　　５　　　　　　
７Ｆ　　　　　　　　　　３　　　　　　４　　　　　
　７Ｇ　　　　　　　　　３　　　　　５　　　　　６
表１において、ノード１２〜１４はそ、れぞれ大文字Ａ
〜Ｇにより、バス２６〜３８は、指示数字１〜７により
、ポート１２ａ〜２４ａはｒａＪとラベル付けされた列
により、ポート１２ｂ〜２４ｂは、ｒｂＪとラベル付け
された列により、ポート１２ｃ〜２４ｃはｒｃＪとラベ
ル付けされた列のもとに表されている。

表１　（および対応する第１図）を参照すると、スパー
スバスアレーの形態は以下のように説明される。バス＃
ｌはノードＡ、ＢおよびＣを、それらのそれぞれの各ポ
ートｒａＪで相互接続しく例として、バス２６はノード
１２．１４および１６をポート１２ａ、１４ａおよび１
６ａを通じて相互接続する）、バス＃２はノードＡ％Ｄ
およびＥを、そハぞれ、ポート「ｂｊ、ｒａＪおよびｒ
ａＪで相互接続しく例として、バス２８はノード１２．
１８および２０をポート１２ｂ、１８ａおよび２０ａを
通じて相互接続する）、バス＃３はノードＡ、Ｆおよび
Ｇを、それぞれ、ポートｒｃＪ、ｒａＪおよびｒａＪで
相互接続（例として、バス３０はノード１２．２２およ
び２４をポート１２ｃ、２２ａおよび２４ａを通じて相
互接続する）するなどである。

各々３つのポートを有する７つのノードを７つの独立し
たバスを通じて接続するために一方向形接続を提供する
例示のスパースバスアレーは、関連の一方向形相互接続
構造体の少くとも一つ大きなりラスのメンバーである。

このクラスは、独立したバスの数（ｂ）とポートの数（
ｒ）とノードの数（ｖ）との間の関係によっても特徴付
けることができる。すなわち、 こうして、たとえば、本発明のこの様相に従って構成さ
れたシステムは、３つのポート、７つのノードおよび７
つの独立のバスや４つのポート、９つのノードおよび１
２個の独立のバスなどを有することが可能である。

本発明の一実施例において、ノード１２〜２４はディジ
タルデータ処理システムの機能ユニットを表す。こうし
て、たとえば、ノード１２．１４および１６が３つの中
央処理ユニットを、ノード１８がネットワークインタフ
ェースを、ノード２０および２２がペリフェラルコント
ローラを、そしてノード２４が共用ランダムアクセスメ
モリユニットとすることができる。これらのノード１２
〜２４のそれぞれにより実行される信号処理機能は、各
ノードのプロセッシング論理セクションにより取扱われ
る。一つのこのようなセクションが第１図のノード１２
の要素４２として図示される。例として、これらの論理
セクションが、本出願の譲受人に譲渡された米国特許 筒４．６５４．８５７号、米国特許出願第９２７．７４
６号、第００３．７３２号、第０１８．６２９号、第０
７９．２９７号、第２２７，４７１号の教示するところ
に従って一般に構成できそして動作せられる。上記特許
および特許出願の教示するところを参考にされたい。

好ましい実施例において、各ノード１２〜２４は中央処
理ユニットセクションとランダムアクセスメモリユニッ
トセクションの両方を含む。後者は、同様のノードで主
として中央処理ユニットに関連付けられるけれども、別
のノードで中央処理ユニットによりアクセスされること
もできる。

図示の実施例の各ノードは、そのプロセッシング論理セ
クションとポートをインターフェースするのに供される
回路を含む。第１図を参照すると、例示のノード１２は
、論理セクション４２とボー）１２ａ、１２ｂおよび１
２ｃとの間にインターフェースを提供するインターフェ
ース回路４０を含む。インターフェース回路４０は、ア
ドレス動作信号およびデータ信号ならびにコマンド信号
を運ぶために多重化された内部パスライン４４によって
プロセッシングセクションへ接続される。　コマンドま
たはデータ転送中、送信ノード内のインターフェース回
路４０は、その関連付けられたプロセッシング論理セク
ション４２が発生するアドレッシング信号をモニターす
る。これらの信号は、いずれのポートから通信を送るか
を決定する。たとえば、ノード１４または１６をアドレ
スするノード１２により送られる通信は、回路４０によ
り、ポート１２ａを通じバス２６へと経路が定められ、
一方、アドレッシングノード２２または２４はポート１
２ｃを通じバス３０の方へと経路が定められる。図示の
インターフェース回路４０はまた、パスライン２６．２
８および３０を連続してモニターし、それらのバスが運
ぶ情報が、関連付けられたノード１２へ向けられアドレ
スされたかどうかを決定する。もしそうであれば、回路
４０はその情報をプロセッシングセクション４２へ通す
。

本発明の好ましい実施例において、各インターフェース
セクション４０内の論理が、関連付けられたノードから
の通信のために特定の出力ポートを決定する信号を発生
する。その論理は、送信ユニットおよび受信ユニットの
各々のノード数またはスロット識別子を表示するものを
入力信号としてとる。

第２図は、本発明により構成されたディジタルデータ処
理システムのノード間の二方向形相互接続を提供するス
パースバス配列体５０を図示する。図示のものはノード
の内部構造を図示するものではない。

スパースバス配列体５０は、それぞれ３つのポート５２
ａ、５２ｂおよび５２ｃ、−５８ａ、５８ｂおよび５８
ｃを付帯した４つのノード５２〜５８を有する。ノード
５２〜５８は各ノード対間に２つの独立の通信路が存在
する態様で４つのバス６０〜６６により相互接続される
。

前述のように、相互接続配列体５０のバスは、（１）各
ノードが２つのバスによりその他の各ノードと接続され
、（２）どの単一のノードもその他のすべてのノードと
単一のバスによっては接続されることはな（そして（３
）複数のバスのうちの少くとも一つのバスは３つのノー
ドへ接続されるように、いずれのノードもその他のいず
れのノードにも接続されるよう構成される。

構造体５０のバスおよびポートの形態は以下の表の形式
で与えられる。前述のように、ノード５２．５８は、そ
れぞれ大文字ｒＡＪ〜ｒＤＪにより、ポート５２　ａ　
〜５８　ａ−５２ｄ〜５８　ｄは、それぞれ小文字ｒａ
Ｊ〜ｒｃＪで見出しが付けられた列により、そしてバス
６０〜６６は、それぞれ数字１〜４により表されている
。

表　　２ ポート ａ　　　　　　　　　ｂ　　　　　　　　　Ｃバスの数
（ｂ）とノードの数（ｖ）とポートの数（ｒ）との間の
関係によっても特徴付けることができる。すなわち、 ノ　　　　　Ａ　　　　　　　　　　　　　　　１　　
　　　　　　　２　　　　　　　　　３Ｂ　　　　　　
　　　　１　　　　　　２　　　　　　４ド　　　　　
　Ｃ１３４ Ｄ　　　　　　　　　　２　　　　　　３　　　　　　
４表２は、上述の態様の第２図に図示された対応するシ
ステムの形態を反映している。たと久ば、表２は、バス
＃１がノードＡ、ＢおよびＣを、それらのそれぞれのポ
ート「ａ」を通じて相互接続することを表し、または択
一的に第２図の対応する構造体は、バス６０がノード５
２〜５６をポート５２ａ〜５６ａを通じて相互接続する
ことを示す。

図示の実施例は、関連の二方向形相互接続構造体の少く
とも一つ大きなりラスのメンバーであると理解される。

この知られるクラスは、独立したこうして、たとえば、
本発明のこの様相に従って構成されたシステムは、３つ
のポート、４つのノードおよび４つの独立のバス、４つ
のポート、７つのノードおよび７つの独立のバス、５つ
のポートおよび１１個の独立のバスを有することが可能
である。

より一般的には、本発明のこの様相により構成されたシ
ステムは、独立したバスの数（ｂ）とノードの数（ｖ）
とポートの数（ｒ）と相互接続の程度（ｎ）との間の関
係が以下の式、 によって表現できる点で特徴がある。

一方向形相互接続システムについては、ｎは１であり、
二方向形システムについてはｎは２であるなどである。

第１図および第２図に図示されそして表１および表２に
反映される小さな相互接続構造体は、試行錯誤を繰返す
ことによって「手作業」によってまたはコンピュータで
設計できるけれども、組み合わせ理論として知られる数
学の部門および特にブロック計画の分野で導かれる研究
の結果が、大きな相互接続構造体についての形態をより
迅速に誘導するのに使用できる。

ブロック計画研究は、各ブロックが正確にに個の個別の
対象物を包含し、それぞれ正確にｒ＠の異なるブロック
で生じ、そして個別の対象物のいずれの対も正確にｎ個
のブロックで一緒に生ずるように、７個の個別の対象物
をｂ個のブロックに配列する問題に対し特定の解答を提
供するものと理解される。これらの解の組は「釣り合い
不完備ブロック計画」と呼ばれ、１９３９年発行の刊行
物ｒＡｎｎａｌｓ　ｏｆ　ＥｕｇｅｎｉｃｓＪ所収のポ
ーズ（Ｂｏｓｅ）によるｒｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒ
ｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＢａｌａｎｃｅｄＩｎｃｏｍｐｌ
ｅｔｅ　Ｂｌｏｃｋ　ＤｅｓｉｇｎｓＪと標題の付され
た論文、および１９８６年に第２版が発行された刊行物
ｒ（：ｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌ　ＴｈｅｏｒｙＪでホ
ール・ジュニア（Ｈａｌｌ、Ｊｒ、　）により議論され
ている。当業者であれば、それ以外について、式（１）
、（２）および（３）についての制約を満たすす、ｒ、
ｖすべでの値についての解は現在知られていないことを
理解しよう。

これらブロック計画解法を相互接続配列形態に適用する
際に、変数Ｖはノードの数として、変数には単位バスあ
たりの負荷の数（すなわち、各バスが取り付けられると
ころのノードの数）として、変数すはバスの数として、
そして変数ｒはポートの数として取扱われることが確か
められた。

上述の解の部分集合が「対称」と呼ばれ、そしてｖ＝ｂ
そしてに＝ｒという追加の制約を満たす。この部分集合
について、上記の式（１）〜（３）はそれぞれ ｂ＝　　（ｒＸ　　（ｒ　　−１）　　）　　＋　　１
　　　　　　　（４）ｂ−（ｒＸ　　（ｒ−１）／２）
＋１　　（５）ｂ＝　　（ｒｘ　　（ｒ−１）／ｎ）＋
１　　（６）と表現される。

例として、ホール・ジュニアは、ｋ＝４、ｖ＝７および
ｎ＝２についての対称群を教示している。この解はバイ
ブレイン（複式）と呼ばれ、以下のように書かれる。

表　　３ ３　５　　６　７ ４　６　　７　　Ｉ ５　７　　１　２ ６　１　　２　３ ７　２　　３　４ １　３　　４　５ ２　４　　５　　に の教示内容は本発明の実施に適用でき、たとえば、この
マトリックスの列をポート「ａＪ〜ｒｄ」と、行をノー
ドｒＡ」〜「Ｇ」と、数字項目自体をパスライン「１」
〜「７」と指定することにより、二方向形スパース相互
接続構造体を誘導し、以下の相互接続表を発生する。

表　　４ ポート ａ　　　　　　ｂ　　　　　　Ｃｄ Ａ　　　　　３　　　　　５　　　　　６　　　　　７
Ｂ　　　　　４　　　　　６　　　　　７　　　　　１
ノＣ５７１２ Ｄ６　　　　　１　　　　　２　　　　　３ドＥ　　　
　７　　　　２　　　　３　　　　４Ｆ１　　　　　３
　　　　　４　　　　　５Ｇ２　　　　　４　　　　　
５　　　　　６表４は、上述の議論と首尾一貫し、第３
図に図示されるような相互接続構造体についての形態を
示すことができる。

本発明による別のスパースバス相互接続配列体が、対称
およびそれ以外のものの両方で、別の釣り合い不完備ブ
ロック計画解から同様に誘導できる。

開示の相互接続構造体の通信特性が、接続要素の物理的
特性の観点から特定のポートツウポート接続を再配列す
ることにより最適化できる。特に、第３図に図示される
スパースバス配列体を通ずる通信が、好ましくは、すべ
てのバスが実質的に等長であるよう配列形態を修正する
ことにより改善される。

このような修正が、−例としてプロトタイプシステムの
ポートおよびバスの試行錯誤的な再配列によりそして好
ましくは表１．２および４に表示されている形のマトリ
ックスの行および列の交互作用的な転換により行うこと
ができる。実際のポートおよびノードの間隔から計算で
きる対応する物理的システムのバス長さは最も最適な形
態を識別するために比較される。

こうして、たとえば、まず表４に対応する構造体を実施
するのに必要とされるバスの長さを計算し、表４以外の
別の形態について実行された計算の結果との比較のため
に、平均バス長さや標準偏差などの計算の結果を保持す
ることにより、バス長さが等しい最適な形態が見出され
るよう、コンピュータプログラムが設計できる。すなわ
ち、このようなプログラムが表の列ｒａＪと列ｒｂＪと
を交換できそして対応する構造体のためにバスの長さを
計算できる。もし最適であれば、これら新規な結果はも
との結果に代えて保持できる。列ｒａＪが順次列ｒｃＪ
と交換でき、別の計算および比較が実行され以下同様の
ことが繰り返される。この方法を使用し、表４に対応す
る２元相互接続された７ボ一ド４ノード形式のシステム
について最適な形態を決定するために、評価されるべき
可能なおおよそ１２０．０００個の可能な組み合わせが
あることが解る。

上述の方法を使用して決定される最適な形態を表示する
マトリックスが、以下に表示されている。このマトリッ
クスに対応する構造体が第４図に図示されている。

表　　５ ポート ａ　　　　　　ｂ　　　　　　ｃ　　　　　　ｄＡｌ　
　　　　　２　　　　　３　　　　　４Ｂ　　　　　２
　　　　　４　　　　　５　　　　　６ノＣｌ　　　　
　２　　　　５　　　　７Ｄ　　　　　２　　　　　３
　　　　　６　　　．７ドＥｌ　　　　　　３　　　　
５　　　　６Ｆ３　　　　　４　　　　　５　　　　　
７Ｇ１　　　　　４　　　　　６　　　　　７当業者で
あれば、多数の導体を有するバスを使用する第４図に図
示される形のスパースバス形態を実現するのを企図する
際の固有の困難性を理解しよう。このような例において
、第４図に図示される態様でポート自体ではな（各ポー
トの個別のビンを整列および接続することが所望される
。当業者であれば、上述の技術は、下にある接続要素の
どの物理的性質にも基き、スパースバス形態を最適化す
るのに適用できることを理解しよう。

第１図〜第４図に図示のスパースバス相互接続構造体は
「十分に分散化（ｐｏｐｕｌａｔｅ）　Ｊされている、
すなわち各バスは等しく負荷が与えられている。こうし
て、たとえば、第１図のマルチプロセッシングシステム
の７つのノードは、各々４つのノードを保持する７つの
バスの１方向形相互接続構造体を通じて結合され、第２
図のシステムの４つのノードは、各々３つのノードを保
持する４つのバスの二方向形相互接続構造体を通じて結
合される。これらのような相互接続構造体の伝送特性の
最適化が、どの一つのバスの伝送制限によっても制約さ
れない。こうしてたとえば、いずれの単一バスも他のバ
スよりも前に容量性の負荷制限を受けることはない。

当業者は、それにもかかわらず、これら十分に分散化さ
れた構造体が、実施例がここに開示された本発明の技術
思想内に包摂される種類に限られないことを理解しよう
。それどころか、図示の実施例の特性および特徴を有す
る構造体が、ノードが少ないものまたは多いものを含め
、本発明の技術思想内に包摂される。

第５図はこのようなマルチノードシステムの一例である
。わずか６つのノードＡ−Ｆを有するこのシステム８０
は、第４図に図示した７ノード形システムのそれに似た
７要素形相互接続構造体を有する。しかし、ここで図示
のシステム８０は、バスのすべてが同様の数のノードの
対応するポートを結合するのではないように構成される
。この２つのシステムは、第５図のシステム８０の各ノ
ードのインターフェースセクションが、欠けている第７
ノードに向かう通信の導きないし経路付けを許容できな
いことを除いて、同様に動作する。実際に、システム８
０は第７ノードを収容するよう設計でき、この場合、ノ
ードのインタフェースセクションは追加ノードの方へ通
信を導（よう再度の可能化されねばならない。

別の例が第６図に図示されている。ここで、第４図に図
示されているシステムのインターフニス構造体は、この
もとの図示の内容で与えられている数の２倍である１４
個のノードを有するマルチノードシステム９０へ適用さ
れる。第６図は、前述の米国特許および米国特許出願に
より教示されるところに従い構成された対の冗長機能ユ
ニットを表示するノードＡ、Ａ’とＢ、Ｂ’と・・・Ｇ
、Ｇ′を有する。たとえば、ノードＡおよびＡ′が、同
一の入力信号を受信しそして実質的に同期してそして同
時に動作し、同一の出力信号を発生するよう、システム
のそれ以外のノードへ結合される。こうして、第４図お
よび第６図の両方に図示されるシステムにより特徴付け
られる２元相互接続構造体は故障許容形通信路を提供す
るが、第６図のシステムはさらに故障許容プロセッシン
グ能力をも提供する。

ここに開示しそして図示した実施例は例示に過ぎず、開
示した特徴の種々の組み合わせを使用する別のシステム
もまた本発明の技術思想に包摂されるべきものであるこ
とは当業者には明かであろう。たとえば、３元および４
元などの相互接続の程度が３以上のスパースバスシステ
ムや、現在知られる釣り合い不完備ブロック計画解から
誘導されない形態のスパースバス相互接続システムや実
質的に同一のバス長さを持つことによるもの以外の方法
で通信を改善するよう最適化されるスパースバス相互接
続システム等が考太られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のディジタルデータ処理システムのノ
ードを結合する一元相互接続バス配列の模式図である。 第２図は、本発明のディジタルデータ処理システムの４
つのノード間に二元相互接続を提供するスパースバス配
列の模式図である。 第３図は、本発明のディジタルデータ処理システムの７
つのノード間に二元相互接続を提供するスパースバス配
列の模式図である。 第４図は、パスラインが実質的に同じ長さであるよう最
適化された第３図に図示した配列の好ましい形態の模式
図である。 第５図は、第４図に図示されるのと同様ではあるが、６
つのノードしか有していないスパースバス配列を付帯し
たディジタルデータプロセッサの模式図である。 第６図は、第４図のそれと同様に構成されたスパースバ
ス配列を有する冗長機能ユニットを付帯したディジタル
データプロセッサの模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）情報表示信号を処理するための少くとも一つの中
   央処理手段と、情報表示信号を格納および／または検索
   するためのメモリ手段と、周辺装置との通信を制御する
   ための周辺制御手段とを含むｖ個のノード（ｖは３個ま
   たはそれ以上の整数である）を有するディジタルデータ
   処理システムにおいて、 Ａ．他のそれぞれのバス手段における通信とは独立して
   ノード間で情報表示信号の通信を行うために該ノードの
   ３個またはそれ以上に関連付けられそして結合されるそ
   れぞれのｂ個のバス手段において、該ｂ個のバス手段は
   、 ｉ）各ノードが少くともｎ個の該バス手 段により他のそれぞれのノードと接続され、ｉｉ）いず
   れの単一ノードも単一のバス手 段によりその他のすべてのノードには接続されず、 ｉｉｉ）前記ｂ個のバス手段の少くとも一つは前記ノー
   ドの少くとも３つまたはそれ以上に接続されるよう構成
   されたｂ個のバス手段と、Ｂ．前記ノードは、ノードと
   バス手段との間に結合インターフェースを提供するため
   、ノードとその関連付けられたバス手段の一つとにそれ
   ぞれ接続されたｒ個のポートをそれぞれ有し且つＣ．ｂ
   、ｎおよびｒは正の整数であることにより特徴付けられ
   たディジタルデータ処理システム。 （２）ｂは、数値的に （ｒ×ｖ）／｛ｎ×（ｖ−１）＋１｝／ｒ に等しいことを特徴とする請求項１に記載のディジタル
   データ処理システム。 （３）前記ｂ個のバス手段は、釣り合い不完備ブロック
   計画から誘導される形態で前記ポート手段と接続されて
   いることを特徴とする請求項２に記載のディジタルデー
   タ処理システム。 （４）ｎは１に等しいことを特徴とする請求項２に記載
   のディジタルデータ処理システム。 （５）前記バス手段のそれぞれは同数の前記ポート手段
   と接続されていることを特徴とする請求項４に記載のデ
   ィジタルデータ処理システム。 （６）ｎは１に等しくそしてｂは数値的に（ｒ×（ｒ−
   １））＋１に等しいことを特徴とする請求項１に記載の
   ディジタルデータ処理システム。 （７）前記バス手段のそれぞれは同数の前記ポート手段
   と接続されていることを特徴とする請求項６に記載のデ
   ィジタルデータ処理システム。 （８）前記ｂ個のバス手段は、対称釣り合い不完備ブロ
   ック計画から誘導される形態で前記ポート手段と接続さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載のディジタル
   データ処理システム。 （９）ｎは２に等しいことを特徴とする請求項２に記載
   のディジタルデータ処理システム。 （１０）少くとも一つの前記バス手段は、別のバス手段
   とは異なる数の前記ポート手段と接続されていることを
   特徴とする請求項９に記載のディジタルデータ処理シス
   テム。 （１１）前記ｂ個のバス手段は、各ノードが、その他の
   それぞれのノードへ少くとも２つのバス手段により接続
   されるよう構成されていることを特徴とする請求項９に
   記載のディジタルデータ処理システム。 （１２）前記各ノードは、正確に２つのバス手段により
   その他のそれぞれのノードへ接続されていることを特徴
   とする請求項１１に記載のディジタルデータ処理システ
   ム。 （１３）前記ｂ個のバス手段は実質的に同様の長さであ
   ることを特徴とする請求項９に記載のディジタルデータ
   処理システム。 （１４）ｎは２に等しくそしてｂは数値的に（ｒ×（ｒ
   −１）／２）＋１に等しいことを特徴とする請求項１に
   記載のディジタルデータ処理システム。 （１５）少くとも一つの前記バス手段は、別のバス手段
   とは異なる数の前記ポート手段と接続されていることを
   特徴とする請求項１４に記載のディジタルデータ処理シ
   ステム。 （１６）前記ｂ個のバス手段は、各ノードが、その他の
   それぞれのノードへ少くとも２つのバス手段により接続
   されるよう構成されていることを特徴とする請求項１４
   に記載のディジタルデータ処理システム。 （１７）前記ｂ個のバス手段は、少くとも一つの選択さ
   れたノードが、該選択されたノードおよびその他のノー
   ドのそれぞれの少くとも一つのポートが互いに情報表示
   信号を同等に受信するよう、該少くとも一つの選択され
   たノードがその他の少くとも一つのノードへ結合される
   よう構成されていることを特徴とする請求項１６に記載
   のディジタルデータ処理システム。 （１８）前記各ノードは、正確に２つのバス手段により
   その他のそれぞれのノードへ接続されていることを特徴
   とする請求項１４に記載のディジタルデータ処理システ
   ム。 （１９）前記ｂ個のバス手段は実質的に同様の長さであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のディジタルデータ
   処理システム。 （２０）前記ｂ個のバス手段は、対称釣り合い不完備ブ
   ロック計画から誘導される形態で前記ポート手段と接続
   されていることを特徴とする請求項１４に記載のディジ
   タルデータ処理システム。 （２１）それぞれ選択された動作を実行するためのｖ個
   のノード（ここでｖは３またはそれ以上の整数である）
   を有するマルチノードシステムにおいて、 Ａ．他のそれぞれの接続手段における通信とは独立して
   ノードを通信状態に置くために、該ノードの３つまたは
   それ以上に関連付けられそして結合されるそれぞれのｂ
   個の接続手段において、該ｂ個の接続手段は、 ｉ）各ノードが少くともｎ個の該接続手 段により他のそれぞれのノードと接続され、ｉｉ）いず
   れの単一ノードも単一の接続手 段によりその他のすべてのノードには接続されず、 ｉｉｉ）前記ｂ個の接続手段の少くとも一つは前記ノー
   ドの少くとも３つまたはそれ以上に接続されるよう構成
   されたｂ個の接続手段と、Ｂ．前記ノードは、ノードと
   接続手段との間に結合インターフェースを提供するため
   、ノードとその関連付けられたバス手段の一つとにそれ
   ぞれ接続されたｒ個のポートをそれぞれ有し且つＣ．ｂ
   、ｎおよびｒは正の整数であることにより特徴付けられ
   たマルチノードシステム。 （２２）ｂは、数値的に （ｒ×ｖ）／｛ｎ×（ｖ−１）＋１｝／ｒ に等しいことを特徴とする請求項２１に記載のマルチノ
   ードシステム。 （２３）前記ｂ個の接続手段は、釣り合い不完備ブロッ
   ク計画から誘導される形態で前記ポート手段と接続され
   ていることを特徴とする請求項２２に記載のマルチノー
   ドシステム。 （２４）ｎは１に等しいことを特徴とする請求項２２に
   記載のマルチノードシステム。 （２５）少くとも一つの前記接続手段は、別の接続手段
   とは異なる数の前記ポート手段と接続されていることを
   特徴とする請求項２４に記載のマルチノードシステム。 （２６）ｎは１に等しくそしてｂは数値的に（ｒ×（ｒ
   −１））＋１に等しいことを特徴とする請求項２１に記
   載のマルチノードシステム。 （２７）少くとも一つの前記接続手段は、別の接続手段
   とは異なる数の前記ポート手段と接続されていることを
   特徴とする請求項２６に記載のマルチノードシステム。 （２８）前記ｂ個の接続手段は、対称釣り合い不完備ブ
   ロック計画から誘導される形態で接続されていることを
   特徴とする請求項２６に記載のマルチノードシステム。 （２９）ｎは２に等しいことを特徴とする請求項２２に
   記載のマルチノードシステム。 （３０）各接続手段は同数の前記ポート手段と接続され
   ている請求項２９に記載のマルチノードシステム。 （３１）前記ｂ個の接続手段は、各ノードが、その他の
   それぞれのノードへ少くとも２つの接続手段により接続
   されるよう構成されていることを特徴とする請求項２９
   に記載のマルチノードシステム。 （３２）前記ｂ個の接続手段は、少くとも一つの選択さ
   れたノードが、該選択されたノードおよびその他のノー
   ドのそれぞれの少くとも一つのポートが互いに通信を同
   等に受信するよう、該少くとも一つの選択されたノード
   がその他の少くとも一つのノードへ結合されるよう構成
   されていることを特徴とする請求項３１に記載のマルチ
   ノードシステム。 （３３）前記各ノードは、正確に２つの接続手段により
   その他のそれぞれのノードへ接続されていることを特徴
   とする請求項２９に記載のマルチノードシステム。 （３４）前記ｂ個の接続手段は実質的に同様の長さであ
   ることを特徴とする請求項２１に記載のマルチノードシ
   ステム。 （３５）ｎは２に等しくそしてｂは数値的に（ｒ×（ｒ
   −１）／２）＋１に等しいことを特徴とする請求項２３
   に記載のマルチノードシステム。 （３６）各前記接続手段は、通信のために、同数の前記
   ポート手段と接続されていることを特徴とする請求項３
   ６に記載のマルチノードシステム。 （３７）前記ｂ個の接続手段は、各ノードが、通信のた
   めに、その他のそれぞれのノードへ少くとも２つのバス
   手段により接続されるよう構成されていることを特徴と
   する請求項３５に記載のマルチノードシステム。 （３８）前記各ノードは、通信のために、正確に２つの
   接続手段によりその他のそれぞれのノードへ接続されて
   いることを特徴とする請求項３７に記載のマルチノード
   システム。（３９）Ａ．前記ｂ個の接続手段の各々は、
   その通信に影響を与える物理的性質を有し、Ｂ．前記ｂ
   個の接続手段は、該物理的性質 について、該接続手段での通信を最適化するよう構成さ
   れている請求項２１に記載のマルチノードシステム。 （４０）前記ｂ個の接続手段は、対称釣り合い不完備ブ
   ロック計画から誘導される形態で前記ポート手段と接続
   されていることを特徴とする請求項３５に記載のマルチ
   ノードシステム。