JPH03506085A - マルチプロセツサ・コンピユータシステム用のマルチレベル並行通信構成 - 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】 マルチプロセッサ・コンピュータシス テム用のマルチレベル並行通信構成 （技術分野） 本発明は複数の７−ド、通常メツセージ源の計算ノードを連結するディジタル通 信システム、特にディジタルバスにより連結された階層計算構造に関する。

（背景技術） １９８５年１月８日に発行されたシー・ジエイ・ウォルタ（Ｃ。

Ｊ、　ｆａｌｔｅｒ）等による米国特許第４．４９３．０７４号には、複数の発 信機と少なくとも一人の受信者との間で単一の通信チャネルを介しデータを伝送 する通信システムが説明される。各発信機は夫々のデータワードの最高位のビッ トを一度に１ビット同時に直列伝送し、通信チャネルの状態をモニタする。デー タビットの伝送は伝送されたデータビットの状態と通信チャネルの状態との差を 検出する総ての発信機により終了せしめられる。１ワードが通信チャネルに伝送 された後、ビット競合が行われ、伝送すべきデータビットを依然保持している発 信機の中から残りのデータビットを伝送する１又は複数の発信機が決定される。

伝送された１ワードの終了時でのデータビットの伝送及びビット競合は総ての発 信機がそのデータワードの発信を完了するまで交互に連続して行われる。

（発明の開示） 本発明によれば、複数の階層レベルの各々での複数の７−ドと、第１の発信機に より高い階層レベルの双方同バスとノ−ドを介し連結される複数の双方向バスと を備え、ノードの少なくとも２個はデータを第１の発信機に対し入出力する第１ の装置を含み、ある階層レベルの複数の７−ドは１個または複数個の双方向バス の１と連結され、各双方向バスは第１の発信機により高い階層レベルの双方同バ スどノードを介し連結され、容筒１の発信機の第１のボートは第１の階層レベル の第１の双方向バスと連結され５、第２のボートは高い階層レベルの第２の双方 向バスと連結され、第１の発信機は第１のボートと連結される第１の装置と第１ の装置及び第２のボートに連結される第２の装置とを有し、第１の装置は第１の タイムスロットＣＩＴＯプロトコルにより第１の双方向バスに伝送された第１の データピッｊ・を入力し、第２の発信機の第２の装置は第１のタイムスロット後 の第２のタイムスロットでＣＩＴＯプロトコルにより第２の双方向バスに第１の データビットを伝送し、第２の装置には第２のタイムスロットでＣＩＴＯプロト フルの下において実際に入力されたデータビットを記憶するチャネル状態レジス タが包有され、第１の発信機には第１のボート及び第２の装置と連結される第４ の装置を有し、第４の装置は第２のタイムスロット後の第３のタイムスロットで チャネル状態レジスタ内のデータビットを第１の双方向バスにＣＩＴＯプロトコ ルに関係無く伝送する、データを分配する装置が提供される。

本発明の他の実施態様によれば、第１の双方向バスと接続される第１のポー！・ 及び第３の双方向バスと接続された第２のボートを有する第１の発信機ど、第２ の双方向バスと接続された第１のボート及び第３の双方向バスと接続された第２ のボートを有する第２の発信機とを備え、第１及び第２の発信機は各々第１のボ ートと接続され第１のタイムスロットでＣＩＴＯプロトコルにより第１及び第２ の双方同バスに伝送された第１のデータビットを入力する第１の装置を有し、第 １及び第２の発信機には各々第１の装置及び第２のボートと接続された第２の装 置を有し、第２の装置は第１のタイムスロット後の第２のタイムスロットでＣＩ ＴＯプロトコルにより第１のデータビットを第３の双方向バスに伝送し、第２の 装置には第２のタイムスロットで第３の双方同バスにＣＩＴＯプロトコルに基づ いて実際に伝送されたデータビットを記憶するチャネル状態レジスタが包有され 、第１及び第２の発信機の各々には第１のボート及び第２の装置と連結されてお りＣＩＴＯプロトフルに関係無くチャネル状態レジスタのデータビットを第２の タイムスロットの後の第３のタイムスロットで第１及び第２の双方向バスに伝送 する第３の装置が包有されてなる、少なくとも第３の双方同バスを介し第１及び 第２の双方同バス間においてデータを分配する装置が提供される。

（図面の簡単な説明） 第１図は各々２個の下位計算ノードを有する計算ノードのツリー状構成の階層連 結通信システムのブロック図、第２図は離散タイムスロットとデータの流れの関 係を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例のブロック図、第４図は本発明の第 １の別の実施例のブロック図、第５図は離散タイムスロットとデータの並行流れ の関係を示すグラフ、第６図は本発明の第２の別の実施例を示す図である。

（発明を実施するための最良の形態） 第１図を参照するに、ツリー状計算ノード１２〜２５がらなり、各ノードがデー タを送受信する階層連結システム１ｏが示されている。階層連結システム１０の 下位に接続するノードの数には制限はな（、第１図に示すツリー状構成は単に説 明のために与えられる。第１図に示すように、各双方向バス２７〜３３には１ま たは複数の７−ドが連結され得る。システム１ｏはノードに更に双方向バスを付 加することにより下位階層レベルへ回かって拡大できる。ノード１８〜２５は第 １の階層レベルにあり、ノードｊ４〜１７は第２の階層レベルにある。ノードＪ ４．１８．１９は双方向バス２７を介して連結され、ノード１５．２［１，２１ は双方向バス２８を介して連結され、ノード１６．２２．２３は双方向バス３０ を介ｊ５て連結されている。双方向バス２７〜３ｏを介し、第１の階層レベルの ／−ド１８〜２５が第２の階層レベルの７−ド１４〜１７に連結される。ノード １２．１４．１５は双方向バス３１を介し連結されている。ノード１３．１６． １７は双方同バス３２を介し連結されている。従ってノード１４〜１７は第２の 階層レベルにあり双方向バス３１．３２を介し第３の階層レベルのノード１２． １３に連結されることになる。ノード１２．１３は双方向バス３３を介し連結さ れている。即ち階層連結システムＮｏにおいて最高階層レベルの双方向バス３３ を介し第３の階層レベルのノードが連結されることになる。

データビットは離散タイムスロット中双方向バス２７〜３３を介し伝送されコン テント・インデュン・オーバラップ（Ｃｏｎｔｅｎｔ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｔｒａ ｎｓａｃｔｉｏｎ　０ｖｅｒｌａｐ　（ＣＩＴＯ））と呼ばれるプロトコルを用 いて再生される。このプロトコルは１９８５年１月８日に発行され、ベンディッ クス・コーポレーション（本件譲受人のアライド・シグナル社（＾ｌｌｉｅｄ− ８ｉｇｎａｌ　Ｉｎｃ、）に併合された）に譲渡されたシー・ジエー・ウォルタ 等による“コンテント・インデユースト・トランザクション・オーバラップ通信 チャネル”と題した米国特許第４．４９３．　［１７４号に開示されている。

このＣＩＴＯプロトコルによれば、論理１と論理Ｏは同時に伝送され、論理Ｏは 優勢である、即ち論理１と論理０とが衝突すると論理Ｏが伝送される。ノード１ ４〜１７は各々低い階層レベルのバス２７〜３０に伝送Ｌ　、ノード１４〜Ｊ７ は選択されたタイムスロット中このバスから夫々のデータビットを入力する。

従って例えば、双方向バス２７のビットはノード１４から入力し、ノード１４も バス２７に伝送し−ている。ノードエ４は後の離散タイムスロットでＣＩＴＯプ ロトコルを用いて双方同バス２７から入力したデータビットを伝送する。ノード １２は双方同バス３１から伝送されたデータビットを入力し、後の離散タイムス ロットでＣＩＴＯプロトコルを用いて双方向バス３３にデータビットを伝送する 。このように７−ド１２〜２５からのデータは各階層レベルを経て双方向バスを 経て最高階層レベルへ同かって伝送される。この合成グローバルビットは次のタ イムスロットの１つ下の階層レベルに送られ、そこの７−ドはそのビットを更に 次のタイムスロットで次に下の階層レベルに送る。

各／−）’１２〜２５には通常独立したプロセッサがｉすれ、双方向バスを介し ＣＩＴＯプロトコルを用いて各７−ドが連結され、第１図に示されるように３階 層レベルのコンピュータ不ツ＋−ワークが形成される。階層レベル１のノード１ ８〜２５は基準線３５の下にある。一方階層レベル２の７−ド１４〜１７は基準 線３Ｇ、３５の間にある。また階層レベル３のノード１２．１３は基準線３６の 上にある。階層レベルの数はノードの下に双方向バス及び／−ドを付加すること により増加し得る。各階層レベルの７−ド数はメートに双方向バスを付加するこ とにより増加できる。更に所定の階層レベルのあるノードを非活性に、即ち独立 したプロセッサに連結されず単にそれより下及び上の階層レベルの間のりレーノ ードとして使用可能である。説明の都合上ノードの命名は階層連結システムの一 部を説明するようにされる。即ち、／−ドの名前は次の階層レベルのノードの名 前から開始されその階層レベルの他のノードと異なる接尾語を有する。従ってノ ードＡＢにはノード＾ＢＡ、＾ＢＢ、　ＡＢＣ等が接続されている。バスにはそ のバスに接続された最高レベルノードの名前が与えられる。従ってノード１２に 相当するノードＡは双方向バス３１に相当するバスＡに接続されている。

第２図には階層レベル１から３へ更に再び階層レベル１へ向かう離散タイムスロ ットに対するデータビットの流れが示されている。第２図の縦軸は階層レベルＩ 、■、■を横軸はタイムスロット１〜７の時間を示している。タイムスロット２ では、双方向バス２７に接続された総ての７−ド（ノード１４を含む）が双方向 バス２７に伝送を行う。同時に同じ動作が双方向バス２８〜３０に対しても生じ る。階層レベル１及び２の各ノードからの当初のビットはＣＩＴＯプロトフルに 基づ＜　ＣＩＴＯ発信機により双方向バス２７〜３０に伝送される。

タイムスロット３においては、双方向バス３１に接続される総てのノード（ノー ド１２を含む）が双方同バス３〕に伝送を行う。同時に双方向バス３２に接続さ れる総ての７−ド（ノード１３を含む）が双方向バス３２に伝送を行う。ノード １４〜１７は夫々タイムスロット２において双方向バス２７〜３０を介し入力し たビットを伝送する。

タイムスロット４では、／−ド１２．１３はトップレベルバスをなす双方向バス ３３にタイムスロット３で入力したビットを伝送する。このビットは階層連結シ ステムの総てのノード１２〜２５の最初のＣＩＴＯグローバルビットを示してい る。

タイムスロット５では、ノード１２．１３はタイムスロット４において双方向バ ス３３に伝送したデータビットを双方向バス３１．３２に伝送する。

タイムスロット６では、ノード１４．１５はタイムスロット５で双方向バス３１ に伝送したデータビットを双方向バス２７．２８に夫々伝送する。また／−ド１ ．６．１７はタイムスロット５において双方向バス３２に伝送したデータビット を双方向バス２９．３０に夫々伝送する。このとき、システムの総てのノードは その他の総てのノードから最初の］Ｔｏグローバルビットを入力している。デー タビットはＣＩＴＯプロトコルにより各階層レベルの双方向バスを介１．移動す ることは理解されよう。タイムスロット４において双方向バス３３を介し伝送さ れたデータビットはＣＩＴＯ７’ロトコルに関係無くタイムスロット５で双方向 バス３１．３２を介し再び伝送され、タイムスロット６で双方向バス２７〜３０ を介し再び伝送される。従って、総てのノードはタイムスロット６において合成 グローバルデータを入力する。

第２図の線３８はタイムスロット２．３．４で階層レベル１から３へ点３９〜４ 工を経たデータの流れを示している。線４２はタイムスロット４．５．６で階層 レベル３がら１へ点４１〜４３を経たデータの流れを示す。

タイムスロット１．７ではデータの流れは存在しない。

タイムスロット２〜６に生じる総ての動作は総てのノードが階層連結システム１ ０の他のノードから総てのメツセージを入力し再生するまで反復される。従来の ＣＩＴＯプロトコルの場合のように、総てのノードは次のメツセージを行列待ち させ、次のパケットで再び動作を開始する。

１又は複数のノードの最初のメツセージ（ワード）の発信動作を完了した後、デ ータビットの発信の場合と同様にビット位置レジスタに各７−ドがビットを伝送 することによって階層連結システムにおけるビット競合が生じる。

第３図は第１図のノードエ４のブロック図である。ノード１４には、双方向バス ２７にデータを伝送し入力する第１の発信機４９（発信機４５を含む）と、双方 同バス３１にデータを伝送し入力する発信機４６と、入力したデータを用い伝送 するデータを作成するプロセッサ４７が含まれている。

発信機４５のワード境界レジスタ５６は双方同バス２７がら入力されるデータワ ードに残っているビット数を記憶する。発信機４５のビット位置レジスタ５８は 伝送すべき残りのデータワード（メツセージ）のビット数を記憶する。発信機４ ５のチャネル状態レジスタ６０は入力したビットを記憶Ｉ５、伝送したビットの バイナリレベルと入力したビットのバイナリレベルとを比較する。

双方同バス２７はボート６４を介しワイヤ線６６と接続される。

ボート６４は所定のタイミングでワイヤ線６６と双方向バス２７とを接続するよ う機能する。またボート６４はワイヤ線６６を介しワード境界レジスタ５６、ビ ット位置レジスタ５８、チャネル状態レジスタ６０およびデータワードレジスタ ６２と接続される。

データワードレジスタ６２はデータをワイヤ線６９を介しチャネル状態レジスタ ６０へ送る。プロセッサ４７はワイヤ線７０を介し発信機４５に、即ちチャネル 状態レジスタ６０、データワードレジスタ６２及びインデックスレジスタ７４に 接続される。インデックスレジスタ７４はデータワードレジスタ６２の次に伝送 すべきデータビットを指示するよう機能する。チャネル状態レジスタ６０はワイ ヤ線７６を介し発信機４６のデータワードレジスタ６２′　に接続される。ワイ ヤ線７６は双方向バス２７から入力したデータビットをチャネル状態レジスタ６ ０を介しデータワードｌ／ジスタロ２′へ送り、更に双方向バス３１に伝送する よう機能する。プロセッサ４７はワイヤ線７０’　を介し発信機４６と、更に詳 しくはチャネル状態レジスタ６０′、データワードレジスタ６２′及びワイヤ線 ７２に接続される。

発信機４６は発信機４５と同様に機能する。即ち発信機４６の機能に関連１．て 参照番号にダッシュを付して示した構成素子は発信機４５の対応する番号の構成 素子と同一の機能を有する。

発信機４５．４６は１９８５年１月８日に発行されたシー・ジエ・ウオルタ等に よる米国特許第４．４９３．０７４号に開示される階層連結システムの発信機１ ０と同様に動作する。この特許では、複数の発信機がデータワードあるいはメツ セージの最高位のビットを一度に１ピノｊ−直列に同時に伝送し、通信チャネル の状態をモニタしている。データビット伝送は伝送したデータピッ）・の状態ど 通信チャネルの状態との差を検出する総ての発信機により終了される。夫々伝送 したデータワードの終了時に行われるビット競合により、伝送すべき残りのデー タビットを有する発信機の中で辞書編集上次に小さなワードを有するビットが決 定され、その発信機が作動されてそこから残りのデータビットが伝送される。

第２図に示すように、タイムスロット２では双方向バス２７に接続された発信機 ４５はＣＩＴＯプロトコルにより双方向バス２７から伝送されたチャネル状態１ ／ジスタロ０のデータビットを入力する。タイムスロット２ではＣＩＴＯプロト コルによりデータワード１／ジスタロ２に記憶されたデータピッ）・を発信しよ うとする。

タイムスロッＩ−３では発信機４６はチャネル状態レジスタ６０からデータワー ド１／ジスタロ２′　を経てデータビットを入力し、Ｃ１丁０プロトコルに基づ き双方向バス３】にデータビットを再び伝送する。発信機４６は双方向バス３１ に実際に伝送され、チャネル状態レジスタ６０′　内のデータビットを入力する 。

タイムスロット５では、チャネル状態レジスタ６０′　はＣＩＴＯプロトコルに よらずに無条件にノード１２から双方向バス３１を経てデータビットを入力する 。即ち、データワードレジスタ６２′　は夕・イムスロツ１．５では双方向バス ３１にデータビットを伝送しようとしない。

タイムスロット６では、チャネル状態レジスタ６０’のデータビットはワイヤ線 ７６′を経てデータワードレジスタ６２へ送られ、データワードレジスタ６２自 体はＣＩＴＯプロトフルに関係無く双方同バス２７に伝送する。発信機４５．４ ６がＣＩＴＯプロトフルに関係無く動作する場合、ビット位置レジスタ５８及び インデックスレジスタ７４は不変である。

ノード１５〜１７にも同様な発信機４５．４６が含まれ、ノード１４と同様に動 作する。ノード］２．１３と同様な上位１／ベルのノードはタイムスロット３． ４．５以外はノード１４と同様に動作する。

第４図は発信機４５′のブロック図である。第４図において、第３図の機能と同 一の構成素子には同一の参照番号を付しである。発信機４５′　は発信機４５′ がワード再生器７２を有しワイヤ線７６．７６′　を有していない点を除き、発 信機４５と同じである。発信機４５′及びプロセッサ４７は第４図に示すように ノード１８を構成し、この構成はノード１９〜２５にも好適に採用され得る。ノ ード１８〜２５の１個のボートはデータを入出力することが理解されよう。ノー ド１８〜２５は第２図に示すようにタイムスロット２ではＣＩＴＯプロトコルに 基づきデータを双方向バス２７に伝送する。ノード１８〜２５はタイムスロット ６でＣＩＴＯプロトコルに関係無く無条件にデータを双方同バス２７〜３ｏから 入力する。

第５図は離散タイムスロットに対する第１図の階層連結システム１０のデータの 並行な流れを示すグラフである。第５図において、第２図のデータ点あるいは線 と同一の参照番号が使用される。タイムスロット２〜６で線３８．４４に示され るようにフルシステム通信が行われている間、他の階層レベルの使用されないタ イムスロットで他のメツセージを通過させることができる。特に、トップレベル のノード１２．１３のいずれかに従属する総てのメートを網羅する通信を内蔵す ることは有用であろう。第５図の線７Ｇ、７８によれば、線３８．４４で示され るグローバル通信と同時に１２以下の総てのノードと通信可能である。

タイムスロット３．５は最下位のレベルで使用しなかったので、ノード１２ある いは１３のような共通の］・ツブレベルノードを共用する他のメツセージはノー ドエ８〜２Ｉから７−ド１２へ、またはその逆に、若しくはノード２２〜２５か らノード１３へまたはその逆に伝送され得る。タイムスロット４はノード１４． １５．１２に対１．使用され、双方向バス３１にデータビットが伝送される。

タイムスロット３では、双方向バス２７に接続される総てのノード（ノード１４ を含む）は双方向バス２７にデータを伝送する。同時に、双方向バス２８〜３０ に接続される総てのノードは各バスにデータを伝送する。双方向バス２７．２８ に伝送されたデータはノード１２に従属するノードによって制限される。第５図 に示す点８０はデータがタイムスロット３において双方向バス２７〜３０に伝送 されていることを示している。

第５図のタイムスロット４では、双方向バス３１に接続される総てのノード（ノ ード１２を含む）が双方向バス３１にデータを伝送する。同様にタイムスロット ４では、双方向バス３２に接続される総てのノード（ノード１３を含む）が双方 向バス３２にデータを伝送する。タイムスロット４ではノード１４はタイムスロ ット３で入力するビットを双方向バス２７に伝送する。

ノード１５はタイムスロット４にタイムスロット３で入力したものを双方向バス ２８に伝送する。ノード〕５はタイムスロット４にタイムスロツ）・３で入力し たものを双方向バス２８に伝送する。ノード１６はタイムスロット４にタイムス ロツ）・３で入力したものを双方向バス２９に伝送する。ノード１７はタイムス ロット４にタイムスロット３で入力したものを双方向バス３０に伝送する。タイ ムスロット３．４における伝送はＣＩＴＯプロトコルに基づいて行われる。

タイムスロット５においてノード１４は双方向バス３１のタイムスロット４で入 力したビットを双方向バス２７に伝送する。

ノードエ５は双方向バス３１のタイムスロット３で入力したビットを双方同バス ２８に伝送する。ノードエ６は双方向バス３２のタイムスロット４で入力したビ ットを双方向バス２９に伝送する。

ノード〕７は双方向バス３２のタイムスロット５で入力したビットを双方向バス ３０に伝送する。タイムスロット５においてノード１８〜２５はＣＩＴＯプロト コルの下で伝送せず双方同バス２７〜３０に伝送されたデータビットを無条件に 入力する。

タイムスロット５において総てのノード１２．１４．１５．１８〜２１及びノー ド１３．１６．１７．２２〜２５は各最高レベルのノード１２または１３と階層 的に接続した他の総てのノードがら最初のメツセージビットを入力する。

この総ての動作は、ノード１２または１３に階層的に接続された総てのノードが 人力し、メツセージを再生するまで階層レベル１のタイムスロット３．５及ヒ階 屓レベル２のタイムスロット４を用いて反復される。従来の０１丁０プロトコル の場合のように、これらのメツセージを完了し送ったノードは次のメツセージを 行列待ちさせ再開する。

第５図のデータ点８１．８２はそれぞれタイムスロット４でデータピラトラ双方 向ハス３１に伝送し、タイムスロット５で双方向バス２７．２８に伝送すること を示している。線７６．７８はタイムスロット３から５に対する双方同バスへの データの流れを示す。同じバスが使用され得るが、タイムスロット３がら５の開 に送られたメツセージはタイムスロット２がら６の間に送られたメツセージと独 立している。

第６図は複数の並行メツセージを入出力するレベル２の７−ド１５のブロック図 である。同図は独立した発信機がマルチプレックスされた並行メツセージを双方 同バス２８がら双方向バス３１へ送る構成を示している。

第６図においてスロットカウンタ８４はワイヤ線８６を介し中央クロック８５か ら入力した信号に応じて１〜７個のスロットを発生するよう機能する。中央クロ ック８５は階層連結システム１０内において総てのノード１２〜２５に対しクロ ック信号をワイヤ線８６を経て分配する。中央クロック８５はノードＩ５に対し 物理的に必ずしも隣接配置されなくても良い。独立し同期化されたクロックも使 用可能である。スロットカウンタ８４及び他のノード１４．１６．１７のスロッ トカウンタにより、システムのスロットタイムが決定される。スロットタイムは ワイヤ線８７を経てスロットコントローラ８８の入力端子に送られる。スロット コントローラ８８は制御信号を発生し好適な発信機を作動させ好適なタイムスロ ットにおいてその発信機に対しマルチプレクサを介しデータを送るよう機能する 。スロットコントローラ８８は制御信号をワイヤ線８９を経てグローバルバス発 信機９０の制御入力端子に送る。スロットコントローラ８８は制御信号をワイヤ 線９１を経て垂直バス発信機９２の制御入力端子ニ送ル。スロットコントローラ ８８は制御信号をワイヤ線９３ヲ経て上位バス発信機９４の制御入力端子に送る 。またスロットコントローラ８８は制御信号をワイヤ線９５を経て下位バス発信 機９６の制御入力端子に送る。スロットコントローラ８８は制御信号をワイヤ線 ９７を経てマルチプレクサ９８の制御入力端子に送る。スロットコントローラ８ ８は制御信号をワイヤ線９９を経てマルチプレクサ１００の制御入力端子に送ル 。

双方向バス２８はマルチプレクサ９８の入出力ボートと接続されている。マルチ プレクサ９８は、ワイヤ線９７の制御信号に応じて双方向バス２８とワイヤ線１ ０１．１０２．１０３の−と連結する。

ワイヤ線１０１は垂直バス発信機９２のデータ入力端子と接続される。ワイヤ線 １０３は下位バス発信機９６のデータ入力端子に接続される。

双方向バス３１はマルチプレクサ１００の入出力ボートに接続される。マルチプ レクサ１００はワイヤ線９９の制御信号に応じてワイヤ線１０４．１０５．１０ ６の−と双方同バス３１とを連結する。

プロセッサ４７′　は例えば独立したコンピュータまたは実施装置として設ける ことができ、プロセッサ４７′はワイヤ線１０ｇを経てグローバルバス発信機９ ０のデータポート及び垂直バス発信機９２と接続されている。プロセッサ４７′ はワイヤ線１１０を経て上位バス発信機９４のデータボー１・に接続される。グ ローバルバス発信機９０の一実施態様として、第３図に示されるような発信機４ ５．４６を採用でき、この場合チャネル状態レジスタ１５０．６０’、データワ ードレジスタ６２及びデータワードレジスタ６２′と接続するワイヤ線８９が付 加される。ワイヤ線７０．７０’は共にグローバルバス発信機９０のデータポー トに接続され得る。垂直バス発信機９２の１例として、第３図に示されるような 発信機４５．４６であり、この場合チャネル状態レジスタ６０．６０′、データ ワードレジスタ６２及びデータワードレジスタ６２′と接続するワイヤ線９１が 付加される。上位バス発信機９４の一例は第４図に示されるような発信機４５′ であり、この場合チャネル状態レジスタ６０′及びデータワードレジスタ６２′ と接続するワイヤ線９３が付加される。下位バス発信機９６の一例は第４図に示 されるような発信機４５′であり、この場合チャネル状態レジスタ６０′及びデ ータワードレジスタ６２′と接続するワイヤ線９５が付加される。第４図に示さ れるワイヤ線２７．７０は第６図のワイヤ線１０３、］１１に夫々相当する。第 ３図に示されるワイヤ線７０．７０’は第６図のワイヤ線１０８に共通に接続さ れる。第３図に示されるワイヤ線２７．３工は第６図のワイヤ線１０１．１０４ に共通に接続される。

第３図に示されるワイヤ線２７．３〕はそれぞれ第６図の垂直バス発信機９２の ワイヤ線１０２．１０５に相当する。第３図に示されるワイヤ線２７．３１はそ れぞれ第６図の垂直バス発信機９２のワイヤ線１０２．１０５に相当する。

第１図及び第６図に示される／−ド１５を動作を説明するに、第５図に示される ようにタイムスロット２でのスロットコントローラの制御の下でマルチプレクサ ９８により、双方向バス２８がワイヤ線１０１を介しグローバルバス発信機９ｏ と接続される。スロット２では、グローバルバス発信機９ｏは双方同バス２８に ＣＩＴＯプロトコルに基づいて入出力しビットを転送する。

タイムスロット３では、スロットコントローラ８８の制御の下でマルチプレクサ ９８が双方同バス２８と垂直バス発信機９２とヲワイヤ線１０２を介し接続する 。同様に、スロットコントローラ８８の制御の下でマルチプレクサ１００は双方 同バス３１とグローバルバス発信機９０とをワイヤ線１０４を介し接続する。タ イムスロット３では、スロットコントローラ８８の制御の下で、グローバルバス 発信機９０はＣＩＴｏプロトコルによりデータビットを双方向バス３１に伝送す る。スロットコントローラ８８の制御の下で、垂直バス発信機９２はＣＩＴＯプ ロトコルにより双方向バス２８に対しデータを入出力する。双方向バス２８への データビットの伝送は第５図の点８ｏで示される。双方同バス３１へのデータビ ットの伝送は第５図の線３８上の点４ｏで示される。

タイムスロット４では、スロットコントローラ８８の制御の下でワイヤ線９９の マルチプレクサ１００への制御信号により、マルチプレクサ１０Ｇが双方向バス ３１と垂直バス発信機９２とをワイヤ線工０５ヲ介し接続する。更に、スロット コント０−５８８の制御の下で垂直バス発信機９２はＣＩＴＯプロトコルに基づ いて双方向バス３１に対し垂直バスデータビットを入出力する。

タイムスロット４では、第５図のグローバルバス発信ａ　９　ａは非作動にされ ている。

タイムスロット５では、スロットコントローラ８８の制御の下でマルチプレクサ １００は双方向バス３１とグローバルバス発信機９０とをワイヤ線１０４を介し 接続する。スロットコントローラ８８は制御信号８９をグローバルバス発信機９ ０へ送り、このためグローバルバス発信機９０は第３図のチャネル状態レジスタ ６０の場合のように第１図の７−ド１２から双方向バス３１に伝送されたデータ ビットのみを入力する。タイムスロット５ではグローバルバス発信機９０はＣＩ ＴＯプロトコルの下で双方向バス３１にデータビットを伝送しない。タイムスロ ット５ではスロットコントローラ８８の下で垂直バス発信機９２は、タイムスロ ツＩ−４で双方同バス３１に入力されたデータビットを双方向バス２８に伝送す る。スロットコントローラ８８の下でマルチプレクサ９８は双方向バス２８と垂 直バス発信機９２とをワイヤ線１０２を介し接続する双方向バス２８へのデータ ビットの伝送は線７８上のデータ点８２により第５図に示されている。同時にタ イムスロット５では、双方向バス３１へのデータビットの伝送が第５図の線４４ の点４２で示されている。

タイムスロット６では、スロットコントローラ８８が制御信号をワイヤ線９７を 経てマルチプレクサ９８へ送り、マルチプレクサ９８は双方向バス２８とグロー バルバス発信機９０とをワイヤ線１０１を介し接続する。スロットコントローラ ８８は制御信号をワイヤ線８９を経てグローバルバス発信機９ｏへ送り、グロー バルバス発信機９０はタイムスロット５で入力したデータピッ）・を双方向バス ２８へ伝送する。双方向バス２８へのデータビットの伝送は第５図の線４４上の 点４３で表される。

スロットカウンタ８４はタイムスロット１〜７を経て循環動作し、このためスロ ットコントローラ８８により制御信号を反復的に発生し、この結果縁てのノード からのワードが上の階層レベルへＣＩＴＯプロトコルの下で伝送され、且つＣＩ ＴＯプロトコルに関係熱（下の階層レベルへ伝送される。

／−ド１８〜２５がタイムスロット２．３において２個の異なるメツセージを送 りタイムスロット５．６でメツセージを受けるため、各メートは第４図に示すよ うに２個の重複した発信機４５′を有し得る。各発信機４５′はタイムスロット ２．６およびタイムスロット３．５で動作する。各ノード１８〜２５に接続され たプロセッサ４７あるいは実施装置は各発信機４５′　と接続する付加入力部を 有している。ノード１８〜２５の夫々にはスロットカウンタ８４とスロットコン トローラ８８が必要となり、スロットコントローラ８８からの制御信号は第４図 に示されるようにチャネル状態レジスタ６０′及びデータワードレジスタ６２″ ′へ送られる。

階層連結システム１０が完全又は部分動作モードで作動される場合、階層レベル １におけるタイムスロットは総ての双方同バス２７〜３３を介し全てが完全に利 用されるものとは限らない。階層レベル１における双方向バス、例えば双方向バ ス２７は第５図に示されるように局部通信を行うタイムスロット１．４７を有す る。付加発信機４５′は各／−ド１８〜２５に対し必要でアリ、タイムスロット １．４．７においてデータビットを入出力する。階層連結システム１０の必要性 を評価する際、タイムスロット１．７が付加され双方向バス２７〜３０の総てに 対する付加の局部通信時間が与えられる。またノード１８〜２５はタイムスロッ ト４において厳密に局部通信頻度に対応して用いられる。メート１４〜１７は第 ６図に示される下位バス発信機９６を利用することによりタイムスロット１，４ ．７において通信する。下位バス発信機９６は、チャネル状態レジスタ６０′及 びデータワードレジスタ６２′を接続するワイヤ線９５を付加する点を除き、第 ４図の発信機４５′のように構成し得る。

次に高レベルにあるバス、例えば双方向バス３Ｉ、３２においては、局部通信と タイムスロット１．７が得られる第６図に示された上位バス発信機９４がタイム スロット１．２．６．７で各７−ド１４〜１７に対し使用される。局部上位バス 発信機９４は例えば第４図に使用される発信機４５′　として構成でき、この’ ４合チャネル状態レジスタ６０″及びデータワードレジスタ６２″を接続するワ イヤ線９３が付加される。

頂部のバスである双方向バス３３においては、タイムスロット１〜３及び５〜７ は局部通信に対し得られる。ノードエ２．１３は第６図に使用されるように構成 され、この場合垂直バス発信機９２は不要である。第６図に示される局部上位バ ス発信機９４はタイムスロット１〜３及び５〜７での局部通信に使用される。

局部バス通信及び階層バス通信は第５図に示されるように階層マルチプロセッサ システムと良好に適合し、この場合実行機能は階層の高いレベルのノードに見ら れ応用処理機能は低レベルの７−ドにある。応用タスクを実行するノードは広い カバーレージが必要であり、システム内の何れからのデータでも容易に共有し得 、実行機能を行うノードは階層レベルの上下の２．３のノードと共有させること が考えられる。一方、総ての７−ドはメツセージをタイムスロットと適合させた 混合の通信カバーレージを有する。

ＣＩＴＯプロトコルを用いてデータビットを階層連結システム１０の階層レベル に伝送することにより、ＣＩＴＯプロトコルの周知の特性の利点を利用できる。

例えば、基本的なＣＩＴＯプロトコルによれば零が双方同バスに伝送され、より 高い階層レベルへ送られる場合、零は後のタイムスロットにおいて高い階層レベ ルから入力される。−従って、タイムスロット２で双方向バス２８に伝送される 信号が零の時、双方同バス２７〜３Ｃに関わるタイムスロット６の結果が零であ ると決定できる。タイムスロット６における情報は双方向バス２８において冗長 であるので、タイムスロット６は双方向バス２８の一ビツト局部通信のために用 いられることになる。これは、タイムスロット２においてワイヤ線１．　ＯＩを 経た入力があるときグローバルバス発信機９０がタイムスロット６において零を 伝送することを禁止する論理回路を付加することにより第６図に示されるグロー バルバス発信機９０の場合のように行われる。このようなタイムスロット６の使 用構成は双方向バス２７．２９．３Ｇにも採用される。グローバルバス発信機９ ｏの論理は、タイムスロット２で信号ヲワイヤ線９１を経てスロットコントロー ラ８８に送り、スロットコントローラ８８によりタイムスロット６で下位バス発 信機９６が作動されるよう変更し得る。同様にノード１８〜２５と関連するスロ ットコントローラ８８は論理回路を付加することにより発信機４５′から信号を 入力する必要があり、スロットコントローラ８８により発信機４５′が作動され タイムスロット６においてＣＩＴＯプロトコルにより局部データビットが伝送さ れる。

第５図に示されるようにタイムスロット３においてＣＩＴＯプロトコルに基づき 階層レベルの双方向バスに零が伝送される場合で、タイムスロット３で双方向バ ス２７〜３ｏで零が検出されるときタイムスロット５は局部通信のために使用さ れる。

垂直バス発信機９２には、タイムスロット３において零がワイヤ線１０２を経て 伝送されるどきタイムスロット５において伝送を禁止する付加の論理回路が具備 される。従ってタイムスロット２において双方向バス２８で］が検出されるとき 、総てのノード２０．２１．１５は双方向バス２８に１を伝送することを意味す る。タイムスロット６で零が入力されると、双方向バス２８に接続される総ての ノードは、ワードが双方向バス２８と関連しない１または複数の他のノードによ り伝送されるまで、データビットをさらに伝送すること停止する。ノード】５． ２０゜２１はビット競合の際タイムスロット２１でグローバル伝送を再開する。

論理回路、例えばコンパレータ１２０がグローバルバス発信機９０に付加され、 チャネル状態レジスタ６ｏとデータワードレジスタ６２が比較されて、“１”が 伝送されるとき並びに“０”が入力されるときが決定され得る。付加論理回路に はタイムスロット２において双方向バス２８の論理メツセージ頻度に対するタイ ムスロット２の入手性を示す信号をワイヤ線１ｔ１４を経てスロットコントロー ラ８８に送る装置が包有される。同様に７−ド２０．２１には、タイムスロツ） ・２において双方同バス２８に“１”が伝送されたことを、またタイムスロッｌ −６で零が入力されたことを認識する付加論理回路が包有される。この追加論理 回路には第４図に示されるようなチャネル状態レジスタ６０″のデータピッ）・ と発信機４５′のデータワードレジスタ６２′のデータビットとを比較するコン パレータが包有される。ノード１５はワードが完全に伝送されるまで、タイムス ロット６において双方向バス２８に連続的に伝送する。

他の双方向バスに接続されるノードに付加論理回路を併設することにより、タイ ムスロット２はタイムスロッｌ−２において１”が前に伝送されるどき及びタイ ムスロット６において“０”が入力されるどきの局部メツセージ頻度に対応して 使用される。

同一の付加論理回路が、タイムスロット３において１”が双方同バスに伝送され とき並びにタイムスロット５において双方向バス２７〜３０に入力されるときを 検出するために使用される。また同一の論理回路が階層レベル２においてタイム スロット３で“１”が伝送されるどき並びに階層レベル２においてタイムスロッ ト５で“Ｏ″が双方向バス３１．３２に入力される際の検出に使用できる。

第５図に示されるように、階層レベル１〜３間の付加通信を得るためにタイムス ロットを付加し得る。例えば階層レベル２．３間の通信量を増大したい場合、タ イムスロット２を用いてデータビットが双方回バス３１．３２にＣＩＴＯプロト コルの下で伝送される。タイムスロット５を用いてタイムスロット２において入 力されるデータビットを双方同バス３３に伝送し、タイムスロット６を用いてタ イムスロット５で実際に双方向バス３３に伝送されたデータビットを双方向バス ３１．３２に伝送する。同様に、双方向バス３１．３２のタイムスロット１．７ は双方向バス３３のタイムスロット２と共に使用され、階層レベル２．３間で付 加の通信が行われ得る。伝送すべきメツセージがか伝送すべき他のメツセージに 対し独立している場合、ノードは付加発信機４５及び発信機４６またはその等価 発信機を設ける必要があることは理解されよう。局部通信のレベルを上げたい場 合には、局部通信用の付加装置あるいは標準の方法のいずれかに適するタイムス ロット７の後に追加できる。

ノードへのメツセージ若しくはタイムスロットの付加はスロットコントローラ８ ８により制御される。スロットコントローラ８８のメモリは１サイクルにおける スロットの数を記憶し特定のタイムスロットで作動すべき発信機を記憶して、階 層連結システム１０内の７一ド間全体の通信を行う。このような汎用性のある構 成をさることにより、マルチプロセッサシステムの通信ネットワークはシステム の通信、データ記憶及び計算のために有効に利用できる。

各タイムスロットで各階層レベルの７−ドを制御することにより、複数の別個の 仮想通信バス、例えば各階層レベルの局部バス、階層レベル間を結び頂部の単一 ノードに属するバス、及び各７−ドが伝送されたメツセージを入力するグローバ ルバスが確立される。各バスはメツセージが共通のワイヤを使用しているか否か に拘わらず仮想バスと呼ばれる。各バスのメツセージは例えば２４ビット若しく は３２ピツ）・のように固有の、あるいは同一のワード長を有する。第７図に示 されるような各タイムスロットにおいて夫々の階層レベルにおける使用あるいは 伝送に使用される仮想バス若しくはメツセージを示すテンプレート１２０を使用 することにより、各７−ド内の各スロツ）・コントローラ８８がテンプレート１ ２０を記憶スる場合に階層連結システム１０内の通信が完全に制御される。

第７図では、テンプレート１２０の縦軸は階層レベルを、横軸はタイムスロット を表している。文字りは局部バス通信を、文字Ｖは完全バス通信を、文字Ｇはグ ローバルバス通信を示す。テンプレート］２０の文字の位置は各階層レベル若し くはタイムスロットにおける伝送の活動あるいは性質を示す。テンプレート１２ ０は再構成または階層連結システム１０内のメツセージの流れの制御を行うよう タイムスロットを付加することによって拡展できる。スロットコントローラ８８ にはメツセージにより作動されるプログラムによる複数のテンプレートが内蔵さ れ得る。または、各スロットコントローラ８８には、第１図に示されるように階 層連結システムｌＯの必要性に応じて他のテンプレートに切り替える前に各タイ ムスロットでの各７−ドを流れるメツセージを最初に制御する開始テンプレート が内蔵される。

上述したような本発明によれば、複数の階層レベルの各々における複数のノード と、第１の発信機により高い階層レベルの双方向バスとノードを介し連結される 複数の双方向バスとを備え、ノードの少な（とも２個はデータを第１の発信機に 対し入出力する第１の装置を含み、ある階層レベルの複数のノードが１個または 複数の双方向バスの−と連結され、各双方向バスは第１の発信機により高い階層 レベルの双方向バスとメートとを介し連結され、容筒１の発信機の第１のボート は第１の階層レベルの第１の双方向バスと連結され、第２のボートは高い階層レ ベルの第２の双方同バスと連結され、第１の発信機は第１のボートと連結される 第１の装置と第１の装置及び第２のボートに連結される第２の装置とを有し、第 １の装置は第１のタイムスロットＣＩＴＯプロトコルにより第１の双方向バスに 伝送された第１のデータビットを入力し、第２の発信機の第２の装置は第１のタ イムスロット後の第２のタイムスロットでＣ＋ＴＯプロトコルにより第２の双方 向ハスに第１のデータビットを伝送し、第２の装置には第２のタイムスロットで ＣＩＴＯプロトコルの下で実際に入力されたデータビットを記憶するチャネル状 態レジスタが包何され、第１の発信機には第１のボート及び第２の装置に連結さ れる第４の装置を何し、第４の装置は第２のタイムスロット後の第３のタイムス ロットでチャネル状態レジスタ内のデータビットを第１の双方向バスにＣＩＴＯ プロトコルに関係無く伝送する、データを分配する方法及び装置が提供される。

更に本発明によれば、所定のノードでスロットコントローラの制御下において第 １及び第２の双方向バス間の独立したメツセージを送り第１及び第２の双方向バ スに独立Ｉ７たメツセージを送る複数の発信機が包有される。各発信機は特定の ノードど連係するプロセッサと接続され、発信機により入力された１個または複 数の独立したメツセージを利用し、１個又は複数の発信機を介して１個又は複数 の独立１５たメツセージを伝送する。各タイムスロットでの発信機の割り当ては スロットコントローラ８８により変更できる。

Ｆ＃Ｇ、ｊ １８へ＼ 国際調査報告 国際調査報告 １１Ｓ８９０２６０５

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の階層レベルの各々における複数のノードと、第１の発信機により高 い階層レベルの双方向バスとノードを介し連結される複数の双方向バスとを備え 、ノードの少なくとも２個はデータを第１の発信機に対し人出力する第１の装置 を含み、ある階層レベルの複数のノードが１個または複数の双方向バスの一と連 結忘れ、各双方向バスは第１の発信機により高い階層レベルの双方向バスとノー ドとを介し連結され、各第１の発信機の第１のポートは第１の階層レベルの第１ の双方向バスと連結され、第２のポートは高い階層レベルの第２の双方向バスと 連結され、第１の発信機は第１のポートと連結される第１の装置と第１の装置及 び第２のポートに連結される第２の装置とを有し、第１の装置は第１のタイムス ロツトＣＩＴＯプロトコルにより第１の双方向バスに伝送された第１のデータビ ツトを入力し、第２の発信機の第２の装置は第１のタイムスロツト後の第２のタ イムスロツトでＣＩＴＯプロトコルにより第２の双方向バスに第１のデータビツ トを伝送し、第２の装置には第２のタイムスロツトでＣＩＴＯプロトコルの下で 実際に入力されたデータビツトを記憶するチャネル状態レジスタが包有され、第 １の発信機には第１のポート及び第２の装置に連結される第４の装置を有し、第 ４の装置は第２のタイムスロツト後の第３のタイムスロツトでチャネル状態レジ スタ内のデータビツトを第１の双方向バスにＣＩＴＯプロトコルに関係無く伝送 する、データを分配するように構成された装置。
2. （２）更に第１のデータビツトが零の時第３のタイムスロツトにおいて第４の装 置が伝送することを禁止する第５の装置が包有されてなる特許請求の範囲第１項 記載の装置。
3. （３）更に第１の双方向バスに接続され、前の第２のタイムスロツトで第２の装 置により“１”が伝送されるとき並びに前の第３のタイムスロツトにおいて“０ ”のデータビツトが第１の双方向バスに実際に入力されるとき、第１のメツセー ジワードの残部に対し第２のタイムスロツトにおいてＣＩＴＯプロトコルの下で 第２のメツセージワードの一部を伝送する第２の発信機が包有されてなる特許請 求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）複数の階層レベルの各々における複数のノードと、第１の発信機により高 い階層レベルの双方向バスとノードとを介し連結される複数の双方向バスとを備 え、ノードの少なくとも２個はデータを第１の発信機に対し入出力する第１の装 置を含み、ある階層レベルの複数のノードが１個または複数の双方向バスの一と 連結され、各双方向バスは第１の発信機により高い階層レベルの双方向バスとノ ードとを介し連結され、各第１の発信機の第１のポートは第１の階層レベルの第 １の双方向バスと連結され、第２のポートは高い階層レベルの第２の双方向バス と連結され、第１の発信機は第１のポートと連結される第１の装置と第１の装置 及び第２のポートに連結される第２の装置とを存し、第１の装置は第１のタイム スロツトＣＩＴＯプロトコルにより第１の双方向バスに伝送された第１のデータ ビツトを入力し、第２の発信機の第２の装置は第１のタイムスロツト後の第２の タイムスロツトでＣＩＴＯプロトコルにより第２の双方向バスに第１のデータビ ツトを伝送し、第１の発信機は第２のポートと接続された第３の装置と第３の装 置及び第１のポートに接続された第４の装置とを有し、第３の装置は第３のタイ ムスロツトにおいて第２の双方向バスに伝送されたデータビツトを入力し、第４ の装置は第３のタイムスロツトで第３の装置により入力されたデータビツトを第 ４のタイムスロツトにおいて第１の双方向バスに伝送するように設けられたデー タを分配する装置。
5. （５）複数の階層レベルの各々における複数のノードと、第１の発信機により高 い階層レベルの双方向バスとノードとを介し連結される複数の双方向バスとを備 え、ノードの少なくとも２個はデータを第１の発信機に対し入出力する第１の装 置を含み、ある階層レベルの複数のノードが１個または複数の双方向バスの一と 連結され、各第１の双方向バスはノードを介し複数の第１の発信機により高い階 層レベルの第２の双方向バスと連結され、複数の第１の発信機は第１及び第２の 双方向バスの間に連結され所定のタイムスロツトで各バスからメツセージを入出 力し、データビツトはタイムスロツトで入出力され、複数のパス発信機の夫々に はＣＩＴＯプロトコルにより高い階層レベルの双方向バスに夫々のメツセージを 伝送する装置が包有され、複数のバス発信機の各々には高い階層レベルの双方向 バスから入力されたビツトを再伝送することにより各々のメツセージを低い階層 レベルの双方向バスに伝送する装置が包有されてなるデータを分配する装置。
6. （６）第１の双方向バスと接続される第１のポート及び第３の双方向バスと接続 された第２のボートを有する第１の発信機と、第２の双方向バスと接続された第 １のポート及び第３の双方向バスと接続された第２のボートを有する第２の発信 機とを備え、第１及び第２の発信機は各々第１のポートと接続され第１のタイム スロツトでＣＩＴＯプロトコルにより第１及び第２の双方向バスに伝送された第 １のデータビツトを入力する第１の装置を有し、第１及び第２の発信機には各々 第１の装置及び第２のポートと接続された第２の装置を存し、第２の装置は第１ のタイムスロツトの後の第２のタイムスロツトにおいてＣＩＴＯプロトコルによ り第１のデータビツトを第３の双方向バスに伝送し、第２の装置には第２のタイ ムスロツトにおいて第３の双方向バスにＣＩＴＯプロトコルに基づき実際伝送さ れたデータビットを記憶するチャネル状態レジスタが包有され、第１及び第２の 発信機の各々には第１のポート及び第２の装置と連結されておりＣＩＴＯプロト コルに関係無くチャネル状態レジスタのデータビツトを第２のタイムスロツトの 後の第３のタイムスロツトで第１及び第２の双方向バスに伝送する第３の装置が 包有されてなる、少なくとも第３の双方向バスを介し第１及び第２の双方向バス 間でデータを分配する装置。
7. （７）第１及び第２の双方向バスが同一の階層レベルに配置されてなる特許請求 の範囲第６項記載の装置。
8. （８）高い階層レベルの各双方向バスがノードを介し第１の発信機により高い第 ２の階層レベルの双方向パスと連結されてなる特許請求の範囲第６項記載の装置 。
9. （９）各階層レベルの各々のタイムスロツトで、ＣＩＴＯプロトコルに基づき低 い階層レベルの双方向バスから所定の階層レベルの双方向バスへ高い階層レベル の双方向バスに各々のメツセージを伝送する工程と、所定の階層レベルの双方向 バスに到達したメツセージを各階層レベルのそれぞれのタイムスロツトにおいて 低い階層レベルの双方向バスに伝送する工程とを包有してなる、階層連結システ ム内の双方向バスを介し連結された複数のノード間においてデータを分配する方 法。