JPH07117927B2

JPH07117927B2 - スイッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続装置

Info

Publication number: JPH07117927B2
Application number: JP5203372A
Authority: JP
Inventors: トーマスオルノウィッチハワード; ハンスフィッシャーマイケル; フランシスラッシュロバート; アンソニーマニグエットマイケル; アジズサイイードオマー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1993-08-17
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: EP0588021A2; EP0588021A3; JPH06195279A; CA2099033A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパーソナルコンピュータ
及びワークステーションシステム、並びに、多くのシス
テムをクラスタ化して、スイッチングネットワークを介
して並列で互いに高速且つ待ち時間の少ない通信を行う
能力に関する。

【０００２】用語集カードスロット(Card slots) 内部Ｉ／Ｏバスの取り付け及び拡張のための拡張カード
を受信するためにＰＣ又はワークステーションの内部に
あるコンセントコネクタ。拡張カード(Expansion Card) コプロセシング（共用処理）又はＩ／Ｏ要素として共に
機能する構成要素のボード。カードボードは、ボードに
配置された全ての構成要素を相互接続するのに使用され
る多数の配線平面を有する。カードボードは、カードを
平面に接続するのに使用されるコネクタ要素を有する
（通常、カードコネクタは平面コネクタコンセントに挿
入される）。カード上のアクティブ構成要素は、通常、
コプロセシングとＩ／Ｏ要素の内の少なくとも一方、遠
隔メモリ、並びに、他のプロセッサ又はＩ／Ｏカードと
通信を行うためカードコネクタを介して平面に接続する
マルチドロップバスの形式のＩ／Ｏインタフェースを含
む。Ｉ／Ｏ入出力の略語マイクロチャネル(MicroChannel) 殆どのＩＢＭ社のＰＣとワークステーションに使用され
ている特定のＩ／Ｏマルチドロップバスに対するＩＢＭ
社の登録商標。明細書において、マイクロチャネル(Mic
roChannel)はマルチドロップバスとされる。ＭＣマイクロチャネルの略語。マイクロチャネル変換装置(MicroChannel Converter) 標準的マイクロチャネルバスインタフェース及びプロト
コルをスイッチングネットワークインタフェース及びプ
ロトコルに変換する機能的変換装置。ＭＣＣＭＣ変換装置の略語。マイクロチャネルアイランド(MicroChannel Island) 全てが所定のＰＣ又はワークステーション内にあるマイ
クロチャネルバスＭＩマイクロチャネルアイランドの略語。ノード(Node) 本発明のスイッチングネットワークを含むさまざまな入
出力装置と接続するために使用される標準的バスインタ
フェースを提供する、１台のパーソナルコンピュータ又
はワークステーションから成るシステムの機能的な要
素。ノード要素(Nodal element) ノードに対するもう１つの用語であり、同一の意味をも
つ。ＰＣパーソナルコンピュータの略語。ポート(Port) スイッチネットワークへの単一の双方向入力ポイント又
は出力ポイント。受信ノード(Receiving Node) スイッチングネットワークに標準的バスによって相互接
続される少なくとも１台のプロセッサと拡張カードの内
の少なくとも一方から成るシステムの機能的要素であ
り、スイッチングネットワークを介して伝送されるデー
タを受信する。送信ノード(Sending Node) スイッチングネットワークに標準的バスによって相互接
続される少なくとも１台のプロセッサと拡張カードの内
の少なくとも一方から成るシステムの機能的要素であ
り、スイッチングネットワークを介してデータを伝送す
る。

【０００３】

【従来の技術】マルチステージスイッチングネットワー
クは、最新のディジタル計算システム内で多数の装置を
相互接続するための手段として受け入れられている。特
に、並列システムにおいて、ｎ個のシステム要素を相互
接続するためにマルチステージ（多段）スイッチングネ
ットワークを使用することは一般的である。ここでｎ
は、幾つかの若しくは数千のプロセッサ又は幾つかの若
しくは数千のプロセッサ及び他のシステム要素の組合せ
であってもよい。

【０００４】最新技術の相互接続方法はマルチドロップ
バスの回りに集中しており、そのマルチドロップバスは
多くの欠点を有し、主なものとして限定された性能（パ
フォーマンス）及び拡張がある。問題は、よりよいＩ／
Ｏバス性能及びより多くのＩ／Ｏオプションの取り付け
に対する必要性が更に増加しているバス方式プロセッサ
にある。バス方式プロセッサは、より多くのＩ／Ｏオプ
ションがバスにタップとして追加されるにつれて性能を
失うマルチドロップバス技術の性質と直接矛盾する。概
して、マイクロチャネル（MicroChannel) （ＩＢＭ社の
登録商標）等の標準的バスアーキテクチャは性能目的を
選択して、その性能レベルにおいて許容可能なＩ／Ｏタ
ップの数を制限した。マイクロチャネルの場合は、８個
のタップが２００nsサイクル数で生じるバス動作を許容
するのに可能なバスタップの最大限の数となる。その結
果として、バス方式システムのユーザは、Ｉ／Ｏ能力が
ユーザの必要性にかなうには不十分であることを分かり
始める。何年もの間、人々はバス方式システムのＩ／Ｏ
能力を高めるための手段を探してきた。

【０００５】バス方式システムの性能は、いかなる所定
時にも１ユーザだけしかバスへのアクセスを有すること
ができないために制限される。拡張性は、ドライブ能
力、ノイズ及び反射を含むマルチドロップバスの電気的
特性のために制限される。バスはパーソナルコンピュー
タ（ＰＣ）又はワークステーションの内部で使用されな
ければならず、ＰＣ又はワークステーションの能力を拡
張して、Ｉ／Ｏ能力を高める又は他のＰＣ又はワークス
テーションと直接通信を行うためにパッケージングエン
クロージャの外側に拡張されることができない。代わり
に、拡張カードがＰＣ又はワークステーションの内部に
使用され、内部バスとインタフェースし、外部拡張にお
いて異なるインタフェースを提供するためにカードスロ
ットに挿入されなければならない。

【０００６】他方、ＰＣ及びワークステーションは比較
的安価で、プロセッサ性能能力を絶えず高めている。こ
れらの機械及び機械の拡張カードは投資（インベストメ
ントドル）を要し、所有者は長年の間この投資での使用
及び作成を望む。本発明は、各バス方式の機械を用いる
手段を、多くのノードされた並列システムの内の１つの
ノードとして提供する。これは、高速スイッチングネッ
トワークに接続し、個々のバス方式システムを少ない待
ち時間で通信させ、並列システムとして対話させるのを
可能にするような各ＰＣ又はワークステーションの拡張
カードを介して複数のＰＣ又はワークステーションを相
互接続することによって達成される。これはインベスト
メントの利用を可能にするが、単一バス方式アーキテク
チャに置かれた全ての制限を克服する。従って、本発明
はコンピュータＩ／Ｏ能力を拡張するか、或いは、並列
高速ネットワークを介して互いにクラスタ化された複数
のＰＣ又はワークステーションの並列動作によって性能
を高めることができる。

【０００７】多数のＰＣ及びワークステーションに対す
る最新技術の相互接続の解決には、直列で待ち時間の長
いトークンリングとイーサネット接続を含んでいる。し
かしながら、トークンリング及びイーサネット接続は最
新の相互接続システムに必要な並列特性及び少ない待ち
時間の概念を提供していない。必要とされる特性は、要
素の相互接続を動的且つ迅速に設定及び破壊する能力、
１つのチップに安価で且つ容易に設定及び破壊を行う能
力、何千もの要素に拡張性を有する能力、あらゆる長さ
の非較正相互接続配線長をも許容する能力、分配された
クロッキング問題を解決して将来の周波数の増加を可能
にする能力、並びに、Ｎ個の交換経路を介して並列設定
及びデータ伝送を同時に行うのを可能にする能力を含
む。

【０００８】必要とされる相互接続特性を提供するため
に本明細書中で使用される分配され、十分に並列なスイ
ッチは、米国特許出願第０７／６７７、５４３号に開示
されるALLNODE スイッチ（非同期、少ない待ち時間、ノ
ード間スイッチ(Asynchronous, Low Latency, inter-NO
DE switch)であり、少ない待ち時間及び高い帯域幅で変
換されたバスインタフェースの交換を行うために本発明
によって適用される。ALLNODE スイッチは高い帯域幅で
回路交換能力を提供し、各スイッチ内で分配されたスイ
ッチ経路接続の設定制御及び破壊制御を個々に含み、従
って、並列設定し、待ち時間を少なくし、中心点の故障
を取り除く。更に、詳細な説明において、ALLNODE スイ
ッチ及び本発明を用いて、バス方式のプロセッサ相互接
続問題を効果的に解決するための方法が記載されてい
る。

【０００９】プロセッサ同士の間のディジタル通信にお
いて最も一般的に使用されるネットワークは、イーサネ
ット又はトークンリングＬＡＮネットワークである。
「イーサネット：ローカルコンピュータネットワークの
ための分配されたパケット交換(Ethernet: Dis-tribute
d Packet Switching for Local Computer Networks) 」
(ACM通信、1976年7 月、Vol. 19, No. 7, 393-404 頁)
及びバックス(W. Bux)著、「トークンリングローカルエ
リアネットワーク及びそれらの性能(Token-RingLocal-A
rea Networks and Their Performance)」(IEEE の会議
録、Vol. 77, No.2, 1989年2 月、238-256 頁) は、こ
の種のネットワークを記載し、一度に一方のノードによ
って使用される直列共用媒体を設けて、もう一方のノー
ド（単数又は複数のどちらでもよい）にメッセージを送
信する。本発明は、イーサネット及びトークンリングネ
ットワークと置換したものであり、多数の同時転送が可
能な並列媒体を支援している。

【００１０】米国特許第４、８０３、４８５号のＬＡＮ
通信システム(LAN COMMUNICATION SYSTEM)は、本発明が
置換するために用いるＬＡＮの１方法を示している。米
国特許第４、８０３、４８５号は、本発明に類似する
が、さまざまなバスプロトコルを、トークンリング又は
ＬＡＮ等のリング構成で複数の伝送媒体セグメントを有
する通信システムに適用させるための媒体変換アダプタ
について記載している。本発明は、ミリ秒の範囲のＬＡ
Ｎよりもむしろサブマイクロ秒の範囲で待ち時間を得る
ような、バッファされていないマルチステージ並列転送
構成で複数の伝送セグメントを適用させるという点で異
なる。この違いは将来において価値がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
のＰＣ又はワークステーション機械の各々のカードスロ
ットに挿入されるバス方式拡張カードを備える、モジュ
ール的に拡張可能なスイッチ方式装置を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段と作用】本発明は、複数の
ＰＣ又はワークステーション機械の各々のカードスロッ
トに挿入されるバス方式拡張カードを備えるモジュール
的に拡張可能なスイッチ方式装置である。次に複数の機
械は前記拡張カードを介して相互接続され、マルチステ
ージスイッチネットワークにスイッチインタフェースを
提供する。

【００１３】特に、開示される本発明は、マイクロチャ
ネル(Microchannel)（ＩＢＭ社の登録商標）バスアーキ
テクチャを、大きな並列システム又は数千のＩ／Ｏデバ
イスタップ又はその２つの組合せのいずれかに拡張する
ための手段を提供する。これは、さまざまな「マイクロ
チャネルアイランド(MicroChannel Islands)」（ＭＩ）
を相互接続するために電子スイッチを使用して達成され
る。ここで、各ＭＩは、特定のＰＣ又はワークステーシ
ョンモデルが実行するカードスロットが幾つあるかによ
って、１乃至８のマルチドロップバスタップ（カードス
ロット）で構成される固有のマイクロチャネル（ＭＣ）
である。換言すれば、新たに拡張されたマイクロチャネ
ルは、スイッチングネットワークによって互いに接続さ
れる広大な少数又は多数のＭＣマルチドロップバス（Ｍ
Ｉ）になる。本発明のマイクロチャネル変換装置（ＭＭ
Ｃ）を含む拡張カードは、各ＭＩをスイッチネットワー
クに適用させるために使用される。その結果、全てのＭ
Ｉが完全に相互接続され、並列システムのノードとなる
あらゆる２つのＰＣ又はワークステーションの間でデー
タ、通信及びメッセージの少なくとも１つを送信するこ
とが可能になる。通信媒体はスイッチ方式であり、完全
に並列で、ｎ個の伝送を同時に支援する。ここで、ｎは
スイッチングネットワークによって相互接続されるノー
ドの数である。

【００１４】好ましい交換手段は、米国特許出願第０７
／６７７、５４３号の「All-nodeスイッチ、非クロッ
ク、バッファ不使用非同期交換装置(All-Node Switch,
An Unclocked, Unbuffered Asychronous Switching App
aratus) 」に開示される基本的なディジタル非同期及び
バッファ不使用交換概念である。Allnode 交換装置は、
実施を簡素化する特徴を有するスイッチングネットワー
ク通信構造を提供し、いかなる種類のデータバッファリ
ング又はデータ変換も必要としない。装置は、接続を即
時に設定又は破壊（切断）し、従って、非常に迅速な応
答時間で動的に変更可能である。装置は、要求を分析し
て並列方法で接続を設定する能力を有し、ここでｎ個の
接続は同時に設定又は破壊される（ここで、ｎはスイッ
チネットワークを介して通信を行うシステムの要素の
数）。従って、同時に作成又は破壊することが可能な接
続の数はシステムの大きさに直接比例する。この能力に
よって、本発明の装置が複数の短いメッセージを非常に
効率的に処理することが可能になる。更に、新たな装置
は同期要求又は配線長制限がない。また、本装置は本発
明の装置を実行するために使用される技術が向上するに
つれて、新しい技術の速度の向上をたどり、性能を高め
る能力も有する。更に、Allnode 交換装置は他の同一の
装置と連結（カスケード）されて、あらゆる数のシステ
ム要素又はノードの中で相互接続ネットワークを形成す
ることが可能である。前記ネットワークは完全な並列相
互接続に対してこれらの特徴を有する。

【００１５】スイッチ方式パーソナルコンピュータ相互
接続装置は、並列に入力ポートから出力ポートへの接続
を介して非同期的に複数のノードを接続するためのスイ
ッチ相互接続ネットワーク手段と、並列システムのノー
ドとしてはたらく複数のパーソナルコンピュータ又はワ
ークステーションと、各々がマルチドロップバス構造及
び前記スイッチ相互接続ネットワーク手段にデータを伝
送するための手段から成る複数のノード要素と、前記ス
イッチ相互接続ネットワーク手段からのデータを前記マ
ルチドロップバス構造へ受信することが可能な複数のノ
ード要素と、各々が単一のマルチドロップバスの標準的
バスアーキテクチャ及びプロトコルを、前記スイッチ相
互接続ネットワーク手段のアーキテクチャ及びプロトコ
ルに適用する能力を備える、複数のバスアーキテクチャ
変換手段と、データを前記スイッチ相互接続ネットワー
ク手段へ及び前記スイッチ相互接続ネットワーク手段か
ら伝送するための手段を提供する前記スイッチ相互接続
ネットワーク手段への拡張インタフェースと、から成
る。

【００１６】スイッチ方式パーソナルコンピュータ相互
接続装置は、並列に入力ポートから出力ポートへの接続
を介して非同期的に複数のノードを接続するためのスイ
ッチ相互接続ネットワーク手段と、並列システムのノー
ドとしてはたらく複数のパーソナルコンピュータ又はワ
ークステーションと、各々がマルチドロップバス構造及
び前記スイッチ相互接続ネットワーク手段にデータを伝
送するための手段から成る複数のノード要素と、前記ス
イッチ相互接続ネットワーク手段からのデータを前記マ
ルチドロップバス構造へ受信することが可能な複数のノ
ード要素と、各々が単一のマルチドロップバスのマルチ
ドロップバスアーキテクチャ及びプロトコルを、前記ス
イッチ相互接続ネットワーク手段のアーキテクチャ及び
プロトコルに適用する能力を備える、複数のバスアーキ
テクチャ変換手段と、データを前記スイッチ相互接続ネ
ットワーク手段へ及び前記スイッチ相互接続ネットワー
ク手段から伝送するための手段を提供する前記スイッチ
相互接続ネットワーク手段への拡張インタフェースと、
から成る。

【００１７】

【実施例】図面をより詳細に参照すると、図１はマルチ
ステージスイッチネットワーク３０を介して並列システ
ムのノードとしてｎ個のＰＣとワークステーションの少
なくとも一方を相互接続するための好ましい方法を示し
ている。システム全体は、ｎ個の個々のノードから成
り、ここで各ノードは関連するマイクロチャネルＩ／Ｏ
バスを備えたプロセッサから成るＰＣとワークステーシ
ョンの少なくとも一方で構成される。ノード０はプロセ
ッサ３００とＭＣバス５００から成り、ノード１はプロ
セッサ３０１とＭＣバス５０１から成り、ノード２はプ
ロセッサ３０２とＭＣバス５０２から成り、ノードｎは
プロセッサ３０ｎとＭＣバス５０ｎから成る。ここで、
ｎは理論的に無限の正の整数である。各ＭＣバス５００
乃至５０ｎは個々のマイクロチャネル変換装置に接続さ
れ、ＭＣバス５００はＭＣＣ１３０に接続され、ＭＣバ
ス５０１はＭＣＣ１３１に接続され、ＭＣバス５０２は
ＭＣＣ１３２に接続され、ＭＣバス５０ｎはＭＣＣ１３
ｎに接続される。これら個々のＭＣバスはマイクロチャ
ネルアイランドと称され、広大なスイッチネットワーク
によって相互接続される別個のバスである。各ＭＣＣ１
３０乃至１３ｎは、単一方向のスイッチネットワーク３
０の入力ポート及び出力ポートそれぞれに接続する第２
インタフェース及び第３インタフェースを有する。

【００１８】一般的なノードはＭＣバスへの及びＭＣバ
スからのタップの形式で変数のカードスロットから成る
ように示され、タップの数は各ノードで個々に選択可能
であり、使用されるＰＣ又はワークステーション型式に
応じて、通常、１ＭＣバスあたり１乃至８個の間のタッ
プとなる。ＭＣＣ１３０乃至１３ｎ個のブロックは、各
ＭＣバス５００乃至５０ｎのカードスロットの内の１つ
の用途を必要とするＭＣ拡張カードを表す。各ＭＣバス
５００乃至５０ｎにおける残りのカードスロットは、標
準的なＭＣ拡張カードのあらゆる組合せによって形成さ
れるか、又は占有されないままである。

【００１９】ＭＣＣ１３０乃至１３ｎ個のカードは、Ｍ
ＣからＭＣ及びスイッチ双方のインタフェースを有する
スイッチネットワークへのブリッジの役割を果たし、Ｍ
ＣＣブロックは、ＭＣ及びスイッチインタフェースが互
いにはたらいて、関連するノードへの及び関連するノー
ドからのデータメッセージをスイッチネットワーク３０
に接続された他のノードに転送するのを可能にするよう
なハードウェアを実行する。各ＭＣＣ装置の主な機能
は、開始するマイクロチャネルによって提示されるノー
ドアドレス又はメモリアドレス又はＩ／Ｏアドレスを、
正確なＭＩを配置するための手段へと変換するためであ
る。ここでＭＩにはアドレス指定されたプロセッサ、メ
モリ位置、又はＩ／Ｏ装置がある。ＭＣＣブロックは、
次に選択されたプロセッサ、メモリ位置、又はＩ／Ｏ装
置へのデータの転送を制御する。ＭＣＣはまた、ＭＣＣ
に送信されるあらゆるネットワーク転送にも応答し、Ｍ
Ｃバスを介して適切な宛先であるプロセッサ、メモリ位
置、又はＩ／Ｏ装置への転送を中継する。宛先におい
て、アダプタはスイッチネットワークから転送を受信
し、宛先ＭＩの適切な宛先タップに割り込むか、或い
は、ローカルＭＩを調停して、アドレス指定されたタッ
プに直接転送を送信することが可能である。

【００２０】例えば、ノード０からノード２など、１つ
のノードからもう１つのノードへの一般的なデータ転送
は以下のステップを含む。送信ノード０は、標準的マイ
クロチャネルバスシーケンスを用いてそのローカルマイ
クロチャネルバス５００と通信を行う。ＭＣＣ１３０は
これらのシーケンスに応答し、シーケンスをインタフェ
ース６００を介して通信されるスイッチネットワーク３
０によって理解されるシーケンス及びプロトコルに変換
する。従って、ノード０からの通信はＭＣバス５００を
介してＭＣＣ１３０に渡され、ＭＣＣ１３０が通信フォ
ーマットを変換して、インタフェース６００を介してス
イッチネットワーク３０に渡す。スイッチネットワーク
３０はＭＣＣ１３０に命令されて受信ノード２に接続を
行い、スイッチネットワーク３０がスイッチネットワー
ク３０を介して通信データをスイッチインタフェース６
０２に渡す。次に、データはＭＣＣ１３２によって受信
され、標準的ＭＣフォーマットに変換し直されて、マイ
クロチャネルバス５０２を介して受信ノード２に渡され
る。

【００２１】スイッチネットワーク３０への及びスイッ
チネットワーク３０からのインタフェース６００乃至６
０ｎは、各ＰＣ又はワークステーションに拡張インタフ
ェースを提供することによって、プロセッサ、メモリ位
置及びＩ／Ｏ装置に通信を行うことができる。プロセッ
サ、メモリ配置及びＩ／Ｏ装置は、もはやそれ自体のマ
イクロチャネルアイランド上にある必要はなく、スイッ
チネットワーク３０の相互接続範囲内のどこに配置され
てもよい。

【００２２】マイクロチャネル変換装置（ＭＣＣ）に
は、マスター又はスレーブの２つの可能な実施がある。
これらマイクロチャネルの機能的詳細は、他の同時出願
に詳細に記載され、参照のため本明細書に組み込まれ
る。

【００２３】米国特許出願第０７／９４６、５０９号、
「マイクロチャネルバスからスイッチに変換するための
マスター変換装置(MASTER CONVERTER APPARATUS FOR CO
NVERTING MICROCHANNEL BUS TO SWITCH)」米国特許出願第０７／９４６、９８６号、「マイクロチ
ャネルバスからスイッチに変換するためのスレーブ変換
装置(SLAVE CONVERTER APPARATUS FOR CONVERTING MICR
OCHANNEL BUS TO SWITCH) 」

【００２４】図２乃至図８は米国特許出願第０７／６７
７、５４３号と共通の説明であり、本出願はその内容の
全てに関して参照によって本発明に組み込まれることが
理解される。図２乃至図８は、交換概念の原理及び速度
を説明するALLNODE スイッチの４ｘ４クロスバーの実施
例を参照する。

【００２５】図２を参照すると、好ましい実施例は４ｘ
４のスイッチ装置１２であり、ここで本発明の機能は、
ディジタル、アナログ、又は光学入力のいかなる４個の
セットも相互に排他的な方式で未使用の４個の出力ポー
トの内のいかなる１個のポートに接続するような手段を
提供することである。４ｘ４スイッチ装置１２は、いか
なる所定時にも４個までの同時接続を支援することがで
きる。例えば、入力１は出力３に接続され、入力２は出
力４に接続され、入力３は出力２に接続され、入力４は
出力１に接続されることができる。

【００２６】本発明のスイッチ装置１２は単一方向であ
り、これはデータが前記スイッチ装置１２を介して入力
から出力への一方向のみにフローすることを意味する。
スイッチ装置１２のインタフェースは図２に詳細に画定
されている。スイッチ装置１２への各入力ポートにおけ
るラインの集合３１、３２、３３及び３４は数が同じ
で、各出力ポートにおけるラインの集合４１、４２、４
３及び４４に機能する。各入力ポート及び出力ポートへ
のインタフェースラインのセットは、４本のディジタル
データライン及び３本のディジタル制御ライン（有効(V
ALID) 、拒否(REJECT)及び受容(ACCEPT)）の７個の独自
の信号を含んでいる。各ポートにおける信号は、関連す
るポート（Ｘ）の方向及び番号を示す接頭部INX-又はOU
TX- によって区別される。４本のディジタルデータライ
ン及び１本の有効(VALID) ラインはスイッチ装置１２を
介して入力から出力へと進む方向の信号フローを有する
一方、ディジタル拒否(REJECT)制御ライン及びディジタ
ル受容(ACCEPT)制御ラインは逆方向の信号フローを有す
る。

【００２７】各単一方向のスイッチインタフェースの集
合は、図２に示されるように、ネットワーク３０を介す
るデータを伝送及び制御するために７個の信号しか必要
せず、ディジタルデータ及び制御転送幅は一度に１／２
バイト（４ビット）である。必要とされる信号は以下の
通りである。データ(DATA): スイッチ接続を命令し、ディジタルデー
タメッセージ又はディジタル制御ヘッダーを伝送するた
めに使用される４個の並列信号。有効(VALID): 作動時には、ディジタルメッセージ、制
御ヘッダー又はアナログ波形が伝送中であることを示
す。作動しない時には、リセット(RESET) コマンドを示
して、全てのスイッチを遊休(IDLE)状態にリセットさせ
る。拒否(REJECT): 信号フローがデータ(DATA)信号及び有効
(VALID) 信号と逆方向にある。作動時には、拒否(REJEC
T)、即ち、エラー状態が検出されたことを示す。受容(ACCEPT): 信号フローが拒否(REJECT)信号と同一方
向にある。ロー状態にあると、メッセージが受信され、
正確さが検査されている最中であることを示す。作動時
には、メッセージが正確に受信されたことを示す。

【００２８】図３によって示されるように、ALLNODE ス
イッチング装置は複数の入力ポート及び出力ポートを有
するノードに対して設けられ、各入力ポートへの接続制
御回路、Ｉ個の入力をいかなるＺ個の出力にも接続する
ための各出力ポートへのマルチプレクサ制御回路から成
る。ここで、親出願のように、Ｉ及びＺは２以上のいか
なる固有値であってもよいと仮定できる。

【００２９】図３は、４ｘ４クロスバーALLNODE スイッ
チ装置を示し、ここでALLNODE スイッチ装置１０は単一
方向であり、これは、データが前記スイッチ装置１０を
介して入力から出力への１方向だけにフローすることを
意味する。前記スイッチ装置１０は単一方向だが、図３
に示されるように４ｘ４ALLNODE スイッチ装置１０を接
続することによって４個のノード（２０、２２、２４及
び２６）の中の双方向通信を支援する。各ノード２０、
２２、２４及び２６は、１つはスイッチ装置１０へ行
き、もう１つはスイッチ装置１０から来るような２セッ
トの単一方向の相互接続配線を有する。スイッチ装置１
０の内部の点線は、前記スイッチ装置の機能が入力ポー
ト(INPUT PORT)１等の入力ポートを４つの可能な出力ポ
ートの内の１つに接続することを示している。スイッチ
装置１０は、各入力ポートに同一の機能を正確に提供し
て、いかなる未使用の出力ポートにも接続させることが
できる。

【００３０】図４を参照すると、８個のスイッチ装置１
０ブロックを連結することによってシステムにおけるノ
ードの数をモジュール的に増加する方法が示されてい
る。８個の連結されたスイッチは１０Ａ乃至１０Ｈと示
され、入力ポート及び出力ポートの配線に関してのみ変
化するスイッチ装置１０の同一のコピーであることを示
している。あらゆる１６個のノードが、スイッチ装置１
０のブロックの内のちょうど２ブロックを通過する接続
によって他のいかなるノードにも通信を行うのが可能な
ことが注目される。例えば、ノード５は横断スイッチ１
０Ｂ及び横断スイッチ１０Ｈによってノード１５にメッ
セージを送信することができる。全ての接続が２つのス
イッチ装置１０のブロックを介して作成されるため、８
個のスイッチ装置１０のブロックから成るネットワーク
は２ステージスイッチネットワークと称される。他のマ
ルチステージネットワークは、３つのステージ、４つの
ステージ等を同様に用いてスイッチ装置１０のブロック
から構成される。従って、スイッチネットワーク３０の
大きさを変えて、拡張された数のスイッチネットワーク
ポートに相互接続するためにより多くのＰＣ及びワーク
ステーションの少なくとも一方を追加するだけで、この
ネットワークはノードとしてＰＣ及びワークステーショ
ンの少なくとも一方から成る並列システムの大きさをモ
ジュール的に増加するため使用される。

【００３１】図５を参照すると、ALLNODE スイッチ装置
１０を介する単純なデータフローの機能的な図が示され
ている。スイッチ内の各入力ポート及び各出力ポートに
おける有効(VALID) ライン及び４本のデータラインは、
簡素化のために図５の単一ラインによって表される。例
えば、入力ポート(IN PORT) １においてスイッチ装置１
０に入る有効(VALID) ライン及び４本のデータライン
は、スイッチ装置１０の５個の内部の機能的ブロック５
０Ａ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ及び６０Ｄに進む。ブロ
ック５０Ａは、４つの可能な出力ポートの内のどの１つ
が入力ポート１に接続されるべきかを決定する。各入力
ポートからの有効(VALID) ライン及び４本のデータライ
ンは、各出力マルチプレクサブロック（６０Ａ、６０
Ｂ、６０Ｃ及び６０Ｄ）に進む。これによって、全ての
入力ポートを全ての出力ポートに接続することが可能に
なる。４個の出力マルチプレクサブロック（６０Ａ、６
０Ｂ、６０Ｃ及び６０Ｄ）の各々が、制御ブロック（５
０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ及び５０Ｄ）の各々から、４つの
可能な入力ポートラインのセットの内のどれが各出力ポ
ートを介してゲートされるかに関して独自に命令され
る。例えば、制御ブロック５０Ａはマルチプレクサ６０
Ｃに命令して、入力ポート１を出力ポート３に接続させ
る。制御ブロック５０Ｂはマルチプレクサ６０Ａに命令
して、入力ポート２を出力ポート１に接続させる。ま
た、制御ブロック５０Ｃはマルチプレクサ６０Ｂ及び６
０Ｄに命令して、入力ポート３をマルチキャスト方法で
出力ポート２及び出力ポート４に接続させる。３つの全
ての接続は、同時に又は異なる時間に設定できる。マル
チプレクサ６０Ａ乃至６０Ｄが接続を行って、入力ポー
トから出力ポートへの単一方向の信号フローでスイッチ
装置１０を介して有効(VALID) 信号及びデータ信号を移
動すると同時に、マルチプレクサ６１Ｄ及びＡＮＤゲー
ト６３Ｄは、出力ポートから入力ポートへと逆方向の信
号フローでそれぞれ拒否(REJECT)信号及び受容(ACCEPT)
信号の信号接続を行う（一般的な実施例はブロック６１
Ｄ及び６３Ｄによって示され、同様のブロックが各入力
ポートと関連する）。これらの拒否(REJECT)信号及び受
容(ACCEPT)信号は、スイッチ装置１０に、連結されたネ
ットワークにおける後続のスイッチ装置１０のステージ
によって、或いは、有効(VALID) 信号及び４つのデータ
信号を受信及び解釈する装置によって行われる動作の正
のフィードバック表示を行う。有効(VALID) 信号の制御
下で４つのデータ信号によってスイッチ装置１０を介し
て伝送される制御ヘッダー又はディジタルメッセージ
は、命令された接続を行うことができないならば全ての
ネットワークステージによって、又は、この時点でメッ
セージを受信することができない若しくは伝送中にエラ
ーを検出するならば受信装置によって拒否(REJECT)され
る。受信装置は、受容(ACCEPT)信号をパルス発生させる
ことによって、（エラーが検出されずに）コマンド又は
メッセージの正確な到着を確認することもできる。拒否
(REJECT)信号及び受容(ACCEPT)信号がデータフローと逆
方向に進むため、信号は試みられた伝送が正確に受信さ
れたか又は拒否されたかの正の表示を送信側に報告する
手段を提供する。

【００３２】図６を参照すると、ブロック５６、５２及
び５４は、スイッチ装置１２の部分的な図であるスイッ
チ装置１４に伝送され、スイッチ装置１４を介すること
が可能なメッセージの形式でマルチライン（並列）／直
列ディジタルデータを生成するための一般的な方法を示
している。ブロック５６、５２及び５４によって提供さ
れる同様の並列／直列データ生成ロジックは、スイッチ
装置１２への他の入力ポートの各々で使用することがで
きる。入力データラインの各セットは、同一のクロック
信号（図６において100MHZ) によって制御されるとして
４本の同期化されたデータのライン３１をシフトするこ
とによって、並列／直列データを生成する４つのシフト
レジスタ５４によって同一のクロックに同期化される所
定の入力ポートに４本のデータラインを提供する。しか
しながら、スイッチ装置１４への４つの異なる入力ポー
トソース（３１、３２、３３及び３４）は、異なる非同
期化された100MHZのクロック信号を基にして互いに非同
期にすることができる。

【００３３】スイッチ装置１４を介して並列／直列メッ
セージを送信するための処理は、伝送されるべきデータ
メッセージを累積するＦＩＦＯ（先入れ先出し）５６を
含む。伝送されるべき次の全体のメッセージはバッファ
５２に移動される。バッファ５２に記憶されるメッセー
ジは伝送の準備のためにシフトレジスタ５４に移動さ
れ、データは４つのシフトレジスタ５４を介して分散さ
れる。データビット０をシフトレジスタ１の第１ビット
に配置し、データビット１をシフトレジスタ２の第１ビ
ットに配置し、データビット２をシフトレジスタ３の第
１ビットに配置し、データビット３をシフトレジスタ４
の第１ビットに配置し、データビット４をシフトレジス
タ１の第２ビットに配置する等によって分散される。次
に、並列／直列データがメッセージ全体が伝送されるま
で連続してフローするように、シフトレジスタ５４は４
本の同期化されたデータラインを介してスイッチ装置１
４に直列データを送信し始める。スイッチ装置１４は、
（インタフェース３１を介する直列レジスタ５４からス
イッチ装置１４への直列データの最初の２クロックサイ
クルにおける）伝送される最初の８ビットを使用し、ス
イッチ装置１４を介して接続経路を選択及び設定する。
図６の例では、入力ポート１（３１）と出力ポート２
（４２）の間の一時的な接続を行うスイッチ装置を点線
で示して、インタフェース３１の８本の個々のラインの
各々はインタフェース４２の対応するラインの各々に独
自に且つ直接接続される。

【００３４】図７を参照すると、スイッチング装置１４
の入力ポート及び出力ポート双方の一般的な直列波形が
示されている。スイッチ装置は、シフトレジスタ５４に
よって送信されるときに直列伝送の最初の８個のビット
を除去し、インタフェース３１からインタフェース４２
への接続等の接続を作成及び保持するために使用する。
本例における残りの直列メッセージは、インタフェース
３１が受信する全く同一のメッセージから最初の８ビッ
トを差し引いたものを見るようにインタフェース３１か
らインタフェース４２に直接転送され、直列データがス
イッチ装置１４を横断するときに直列データによって遭
遇する回路遅延によって遅延される。スイッチ装置１４
は、いかなる方法でもインタフェース３１を介して入力
する直列データをバッファ又は再クロックしない。スイ
ッチ装置１４は、最初の８個のビットを除去する以外は
いかなる方法でも波形を変えずに、インタフェース３１
を介して受信する入力波形をできるだけ速く出力インタ
フェース４２に反転するだけである。

【００３５】インタフェース（インタフェース３１等）
を介してスイッチ装置１４の入力ポートにいかなる転送
も行われていないことを示す規則は、４個のデータライ
ン及び有効(VALID) 制御ラインが論理０に保持されてい
ることを示す連続した遊休(IDLE)コマンドを出すことで
ある。いかなる入力ラインの論理１の検出によっても、
遊休(IDLE)状態から出て、スイッチ装置に選択及び転送
が開始していることが示される。同様に、スイッチ装置
からの出力ラインは、アクティブ転送が行われていない
とき、遊休(IDLE)状態（全てが０に）に保持される。

【００３６】概して、全てのスイッチ装置が経路選択方
法を必要とすることによって、スイッチ装置はどの接続
（入力ポートから出力ポートへ）を行うかが命令され
る。スイッチ装置１０において、経路選択コマンドはデ
ータが伝送されるのと同一のインタフェース、即ち、各
入力ポートと関連する４本のデータライン、を介してス
イッチ装置に伝送される。選択情報は、命令された相互
接続が行われてデータが命令された宛先にフローするこ
とができるようにデータ転送の前に転送されなければな
らない。選択情報は、特定の入力を介してスイッチに到
着し、スイッチがどの入力番号がデータを受信している
かを既に知っているために、入力ポート番号（１乃至
４）を識別する必要はない(NOT) 。従って、選択情報は
スイッチ装置１０の４つの出力ポートの内のどの１つを
どれに接続するかの番号（１乃至４）を特定するだけ(O
NLY)である。本明細書で薦める経路選択の方法は、ゼロ
復帰にコード化しているＮ個の内の１個である(DEAD FI
ELD と称される) 。

【００３７】図８を参照すると、正確な直列ビットパタ
ーン及び制御信号作動化の一般的な例が、スイッチ装置
１０に制御及びディジタルデータ情報を送信するために
示される。本例は、図４に示される連結された２ステー
ジスイッチネットワークを参照し、ノード１からスイッ
チ装置１０Ａ及び１０Ｆを介するノード７へのネットワ
ークを介してデータを送信することを含む。この接続を
行うため、入力ポート１は第１ステージスイッチ装置１
０Ａの出力ポート２に接続されなければならず、入力ポ
ート１は第２ステージスイッチ装置１０Ｆの出力ポート
３に接続されなければならない。図４にて、スイッチ装
置１０Ａ及び１０Ｆに所望の接続をさせるために入力ポ
ート１に送信される信号シーケンスが示されている。１
及び０の信号シーケンスにおいて、時間は左から右へと
進み、クロックタイム-2で見られる値はスイッチ１０Ａ
に第１に到着し、クロックタイム-1の値は第２に到着す
る等となる。ラインが遊休(IDLE)と示すために、タイム
-2及び-1の間でIN1-DATAライン及びIN1-VALID ラインの
値は全てゼロであり、スイッチ１０Ａに何も起こらな
い。クロックタイム０において、IN1-VALID ラインの値
が論理１になる。これは入力ポート１にデータを受信さ
せることによってスイッチ１０Ａを準備させるが、この
時点ではスイッチ１０Ａにいかなる接続や動作も起こら
ない。IN1-VALID 制御ラインは、基本的に対応するスイ
ッチ入力ポートを使用可能にする。IN1-VALID ラインが
論理０であるとき、スイッチ１０Ａがあらゆる接続もで
きないか、或いは、リセット(RESET) に保持される入力
ポート１からいかなるデータも受信できない。最後に、
クロックタイム１において、スイッチ１０Ａはどの出力
ポートに接続するかに関するコマンドを受信する。コマ
ンドはクロックタイム１の間に全て受信される。

【００３８】クロックタイム１で送信されるコマンドビ
ットパターンは、出力ポートへの接続を行うためにスイ
ッチ１０Ａによって使用される。このプロセスは経路選
択動作と称され、スイッチ１０Ａの内部で全て行われ
る。本発明のALLNODE スイッチによって実行される経路
選択方法は、４本のIN1-DATAラインの各々に選択される
べきスイッチ１０Ａの独自の出力を画定させる。例え
ば、タイム１で論理１に進むIN1-DATA1 信号はスイッチ
１０Ａに出力ポート１に接続するよう命じ、IN1-DATA2
は出力ポート２に接続するように命じる等となる。本例
では、IN1-DATA2 がクロックタイム１の間に論理１に進
むため、従って、スイッチ１０Ａは出力ポート２に接続
するよう命じられる。換言すれば、接続アルゴリズムと
は、入力ポートが使用可能にされた後に論理１に進む第
１データ入力ラインがその入力ポートが作成すべき接続
を画定することである。これは、通常の場合、クロック
タイム１の１本のデータラインのみが論理１にされ、他
の３本のデータラインが論理０でなければならないとい
う点で相互に排他的なプロセスである。１つのビットの
選択情報が論理１に保証されるならば、転送が開始して
いることを示すいかなる追加のビットも必要とせずにス
イッチ１０Ａ伝送の開始を認識することができることに
注意したい。スイッチ１０Ａは、データラインから４つ
のビットを除去し、図５の制御ブロック５０Ａの選択レ
ジスタに４つのビットを記憶することによって命令され
た選択を行う。クロックタイム１の間に伝送されるビッ
トはスイッチ１０Ａからスイッチ１０Ｆへと渡されず、
代わりにスイッチ１０Ａはクロックタイム２に対応する
データのすぐ次の４つのビットを次のスイッチ１０Ｆに
渡し始める。しかしながら、選択コマンドに続く情報ビ
ット（本例ではクロックタイム２の４本のデータライン
によって伝送される情報ビット）は、図８に示されるよ
うに常に全てゼロ（DEAD FIELD) でなければならない。
この目的は後で説明する。

【００３９】クロックタイム２において、スイッチ１０
Ａの入力ポート１から出力ポート２への接続が行われ、
クロックタイム２の信号シーケンスに、スイッチ１０Ａ
及び相互接続配線を介してスイッチ１０Ｆの入力ポート
１に伝送させる。この時点から、スイッチ１０Ａは後続
の全てのデータをスイッチ１０Ｆの入力ポート１に直ち
に伝送するだけで、その入力ポート１のインタフェース
を介してスイッチ１０Ａに提供されるいかなる他のデー
タパターンの検査や処置も行わない。スイッチ１０Ａ
は、入力ポート１を介して受信する全てのデータパター
ンを出力ポート２及びスイッチ１０Ｆに直ちに渡すだけ
である。従って、クロックタイム２において、スイッチ
１０Ａ及びその関連するケーブルを介する遅延がゼロで
あると仮定すると、スイッチ１０Ｆの入力ポート１は、
有効(VALID) 信号が立ち上がり、４本のデータラインの
全てのゼロデッドフィールド(DEAD FIELD)がスイッチ１
０Ｆの入力ポート１に入るのを見る。このようにして、
１０Ａの入力ポート１がタイム０で以前に使用可能にさ
れたのと同じように、タイム２においてスイッチ１０Ｆ
の入力ポート１が使用可能にされる。

【００４０】本例では、IN1-DATA3 はクロックタイム３
の間に論理１に進むことによって、スイッチ１０Ａがク
ロックタイム１の間に入力ポート１から出力ポート２に
接続するよう命じられたのと同じように、スイッチ１０
Ｆは入力ポート１から出力ポート３に接続するよう命じ
られる。スイッチ１０Ｆは命令された接続を行うとき
に、クロックタイム３においてデータラインから４個の
ビットを除去し、図５の制御ブロック５０Ａの一部であ
る選択レジスタに記憶する。クロックタイム３の間に伝
送されるビットはスイッチ１０Ｆを介してノード７に渡
されず、代わりにスイッチ１０Ｆがクロックタイム４に
対応するデータのすぐ次の４つのビットをノード７に渡
し始める。しかしながら、選択コマンドに続く情報ビッ
ト（本例ではクロックタイム４の４本のデータラインに
よって伝送される情報ビット）は、図８に示されるよう
に常に全てゼロ(DEAD FIELD)でなければならない。従っ
て、クロックタイム４までに、スイッチ１０Ａ及び１０
Ｆはノード１からノード７へ直接データを転送するため
の接続経路を設定した。クロックタイム５まで、ノード
７は遊休(IDLE)コマンド以外は何も見ていない。タイム
４において、ノード７はスイッチ１０ＦからのOUT3-VAL
IDラインが作動することによって、タイム５でデータを
受信し始めるのが可能になる。タイム５から、ノード７
はスイッチ１０Ｆからの４本のOUT3-DATA ラインを介し
てノード１からデータを受信することができる。伝送さ
れる実際のデータのプロトコルは、プリアンブル等でコ
ード化しているマンチェスターコード化された8/10ビッ
ト等のいかなる通常のフォーマットであってもよい。し
かしながら、好ましい実施例において、図８に示される
ように、ＮＲＺデータメッセージが続く、タイム５にお
ける同期フィールド全て１である。データメッセージ
は、転送のワードカウント長を特定できる。全て１の同
期フィールドを実際のデータメッセージの接頭語とする
目的は、１クロックタイムにおいて受信ノード７を送信
ノード１に同期させることである。これは、データ転送
に含まれる２つのノードが互いに非同期的なクロックシ
ステムを有するが、特定の許容範囲内の同じ周波数で作
動していると仮定する。

【００４１】好ましい実施例は、クロックタイム６とク
ロックタイム７の間で最初にメッセージのワードカウン
ト長を伝送することである。次に、ノード７は長さカウ
ントを減らし、転送が完了する時を検出することができ
る。ノード７は次に選択されたエラー検出方法（パリテ
ィ、ＥＣＣ又はＣＲＣ）を使用してメッセージの正確さ
を検査することができる。メッセージが正確に受信され
るならば、ノード７はクロックタイムn+1 及びn+2 で受
容(ACCEPT)インタフェースラインをスイッチ１０Ｆに作
動させることによって応答する。スイッチ１０Ｆはスイ
ッチ１０Ａに受容(ACCEPT)表示を渡し、またノード１に
直ちに受容(ACCEPT)表示を戻す。これは、転送が無事に
完了したことをノード１に示して、ノード１がスイッチ
１０Ａへの有効(VALID) ライン及び４本のデータライン
をゼロにリセットして、データ転送を完了して遊休(IDL
E)状態に戻す。スイッチ１０ＡへのIN1-VALID 入力ライ
ンはタイムn+3 でゼロになり、スイッチ１０Ａの入力ポ
ート１に出力ポート２への接続を破壊させ、遊休(IDLE)
状態に戻る。直ちに、スイッチ１０ＦはIN1-VALID入力
ラインがゼロになるのを見て、出力ポート３への接続を
破壊し、遊休(IDLE)状態に戻る。従って、接続は破壊さ
れて、スイッチは１クロックタイム程の少なさで遊休(I
DLE)状態に戻ることができる。ノード１が伝送すべきも
う１つのメッセージを有するならば、次のメッセージを
バッファ５２及びシフトレジスタ５４（図６）にロード
し、タイム n+4になるとすぐにノード７又は他のいかな
るノードへと伝送し始める。ノード１によって生成され
る有効(VALID) 信号は、もう１つの転送が始まる前の１
つの転送の終了を示すために、最低１クロックタイム
（タイムn+3)でゼロに戻らなければならないことが唯一
の制約である。

【００４２】ワードカウントがクロックタイムｎでゼロ
になった後で、ノード７が受信したメッセージにエラー
があることを発見したならば、（受容(ACCEPT)の代わり
に)拒否(REJECT)インタフェースラインをスイッチ１０
Ｆに作動することによって応答する。スイッチ１０Ｆは
ノード７から入力する拒否(REJECT)信号を使用して、ノ
ード７への接続を破壊し、拒否(REJECT)表示をスイッチ
１０Ａに渡し、また、接続を破壊して遊休(IDLE)状態に
戻った後でノード１に拒否(REJECT)表示を直ちに戻す。
次にノード１は転送が拒否されたことを知らせ、スイッ
チ１０Ａへの有効(VALID) ライン及び４本のデータライ
ンをゼロにリセットすることによってIDLE状態に戻る。
ノード１は次にバッファ５２からシフトレジスタ５４を
再ロードし、最初（クロックタイム-1) から再び伝送を
開始することによって伝送を再度試みる。再伝送は以前
に拒否された伝送と同一の経路を介して生じるか、或い
は、ネットワークを介して他の経路が実行されるなら
ば、もう１つの経路が試みられる。連続拒否(REFECT)が
見られて、特定の数の拒否(REJECT)が同じメッセージで
発生するならば、エラー報告メカニズムが呼び出されて
もよい。

【００４３】ネットワーク経路においていかなるスイッ
チ１０もメッセージを拒否(REJECT)することができる。
これは２つの場合のいずれにも発生する。

【００４４】１）BUSY- もしスイッチが接続するように
命じられる出力ポートがBUSY（即ち、以前に設定された
接続によって使用されている）ならば、スイッチは拒否
(REJECT)ラインを以前のネットワークステージ又は送信
機に作動する（ネットワークの第１ステージがBUSYを検
出する場合）ことによってコマンドを出す入力ポートに
このBUSY状態を示す。例えば、図８に示される例におい
て、１０Ａがクロックタイム-2で入力ポート４から出力
ポート２に接続するようなコマンドを受信したならば、
入力ポート１がクロックタイム１で出力ポート２に接続
するように要求されるとき作動する。この場合、出力ポ
ート２はクロックタイム１においてBUSYであり、スイッ
チ１０Ａはノード１にIN1-REJECTラインを作動する。上
記のように、送信機はいかなる拒否(REJECT)されたメッ
セージも再度試みる。

【００４５】同様に、接続はスイッチ１０Ａで無事に行
われるが、スイッチ１０Ｆの出力ポート３はクロックタ
イム３でBUSYとなり、スイッチ１０Ｆにスイッチ１０Ａ
への拒否(REJECT)信号を出させる。また、これは１０Ａ
に接続を破壊し、遊休(IDLE)状態に戻った後で、ノード
１へ直ちに拒否(REJECT)信号を戻す。

【００４６】２）同時競合(Simultaneous CONTENTION)-
上記のようにクロックタイム-2でスイッチ１０Ａにお
いて入力ポート４が出力ポート２と接続するよりも（ク
ロックタイム１における入力ポート１からの同じコマン
ドに先立って）、２つ以上の入力ポートにほぼ同時に同
じ出力ポートを接続するように試みることは可能であ
る。これは、使用可能な出力ポートへの競合(CONTENTIO
N)と称される。例えば、入力ポート１及び４の双方がク
ロックタイム１において、出力ポート２へ接続を要求す
る同時コマンドを送信したと仮定する。本発明は、競合
する２つの入力ポート１及び４を出力ポート２へ最初に
接続することによってこの競合を解決する。正味の効果
は２つの入力ポートを出力ポート２に電気的に接続する
ことであり、２つのソースから来る信号を論理的にＯＲ
（オア）する。クロックタイム２の間、２つの入力ポー
ト１及び４が同じために２つの入力ポートの論理的ＯＲ
はエラーを生じない(NOT) 。それぞれの有効(VALID) ラ
インは論理１であり、それぞれのデータラインはデッド
フィールド(DEAD FIELD)（論理０）を含む。しかしなが
ら、クロックタイム３において各ソースからの信号は異
なってもよく、２つの入力ポートがクロックタイム３以
後接続されたままであるならばエラーが生じる。換言す
れば、スイッチ１０Ａは２つ以上の入力を同じ出力に接
続するとした決定を補正するための１サイクルタイム
（クロックタイム２）を有する。スイッチ１０Ａは、１
より多い入力が所定の出力に接続されるという事実を検
出することによって、クロックタイム２の間でこの補正
を行う。次に、１つの接続を除く全ての複数の接続をリ
セットすることによって、クロックタイム３になる前に
処置を行う。どの接続をリセットしどの接続を保持する
かは、優先順位に基づいて決定される。好ましい実施例
において、簡単な優先順位の概要が以下のように用いら
れる。もし入力ポート１が競合しているならば、接続を
得る。入力ポート１が競合せず入力ポート２が競合する
ならば、入力ポート２が接続を得る。もし入力ポート１
及び２が競合せず、入力ポート３が競合するならば、入
力ポート３が接続を得る。他の全ての入力ポートが接続
を望まないときに限り、入力ポート４が接続を得る。こ
の優先順位による選択を本例に適用すると、入力ポート
１が出力ポート２への接続を保持すると共に、入力ポー
ト４から出力ポート２への接続がクロックタイム２の間
にリセットされる。これによって、スイッチ１０Ａから
入力ポート４に通常の方法で出される拒否(REJECT)信号
が生じる。

【００４７】従って、本発明のデッドフィールド(DEAD
FIELD)の目的は、スイッチステージあたりの１クロック
タイムで同時競合を解決することである。デッドフィー
ルド(DEAD FIELD)の第２の目的は、前のクロックタイム
間で作動していた選択ビットに立ち下がりエッジを生
じ、直列選択データを連結されたスイッチに搬送する４
本のデータラインを介して現れるタイミングスキュー
（ずれ）を補償することである。スイッチに接続を行う
ように命じるデータの立ち上がり及び立ち下がりの双方
は、トリガして決定することができるクロック解除され
たスイッチに２つのクロックエッジ（立ち上がり及び立
ち下がり）を与える。これら２つのクロックエッジだけ
が、ALLNODE スイッチにある２つの決定時間である。

【００４８】図９を参照すると、ノードｎ等のあらゆる
システムノードもスイッチネットワーク３０に複数の接
続を行うことが可能な代替の実施例が示されている。図
９は、ネットワーク３０に２つの多重経路を有するノー
ドｎを示す。各多重経路は、カードスロットがマイクロ
チャネル変換機能を実行するために使用されることを必
要とする。図９は、ＭＣＣ１３ｎ＋１がカードスロット
５１１に追加されて、マイクロチャネルバス５０ｎから
スイッチネットワーク３０に第２の分離した経路６０ｎ
＋１が設けられることを示している。他のノードが多重
経路を実行するか否かに関係なく、いかなるノードもネ
ットワーク３０に少なくとも１つの経路を実施して、性
能及び信頼性を高めることができる。全てのノードから
ネットワーク３０への多重経路の最大数は、そのノード
に使用可能な拡張カードの数によって制限される。

【００４９】

【発明の効果】本発明は上記より構成され、複数のＰＣ
又はワークステーション機械の各々のカードスロットに
挿入されるバス方式拡張カードを備えるモジュール的に
拡張可能なスイッチ方式装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチドロップバス方式接続である複数のマイ
クロチャネルアイランドで、それ自体がマルチステージ
スイッチングネットワークを介して接続される、本発明
の好ましい実施例を概して示している。

【図２】４個までのノードを相互接続するために完全に
並列な交換手段を提供する能力を有する４入力及び４出
力（４ｘ４）クロスバー交換装置を示す。

【図３】４個のノードの中で完全な相互接続を提供する
ために、４入力及び４出力（４ｘ４）クロスバー交換装
置に必要な相互接続を示す。

【図４】４個より多いノードを有するシステムを許容す
るための本発明の交換装置に開示された４ｘ４の実施例
を連結するための一般的な方法を示す。

【図５】本発明で使用して、ディジタルデータを転送す
るための４個までのシステムノードを相互接続する完全
な並列交換手段を提供する能力を有する、４ｘ４クロス
バー交換装置の単純なディジタルデータフローと制御経
路の実行の概略ブロック図を示す。先行の米国特許出願
第０７／６７７、５４３号に予め開示されている。

【図６】４本の同期データラインを介して本発明の交換
装置の先の４ｘ４の親実施例に送信される並列制御と多
重ライン直列ディジタルデータ情報を生成するための一
般的な方法を示す。

【図７】本発明の交換装置の先の４ｘ４の親実施例の１
つの入力ポートに到着するディジタルインタフェース信
号を１つの出力ポートに回すための一般的なタイミング
図である。

【図８】一方のノードからもう一方のノードにディジタ
ルデータを送信するために、本発明の交換装置から成る
ネットワークを介する伝送経路を選択及び設定する一般
的な方法を示す。

【図９】各マルチドロップバスから少なくとも２つの経
路が設けられる、マルチステージスイッチネットワーク
を介してマルチドロップバスを相互接続する本発明の代
替の実施例を概して示している。

【符号の説明】

３０スイッチネットワーク１３０、１３１、１３２、１３ｎＭＣ変換装置３００、３０１、３０２、３０ｎプロセッサ５００、５０１、５０２、５０ｎＭＣバス６００、６０１、６０２、６０ｎインタフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 12/28 12/44 12/46 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３４０ (72)発明者マイケルハンスフィッシャーアメリカ合衆国55901、ミネソタ州ロチェスター、コッパーフィールドレイン 4442 (72)発明者ロバートフランシスラッシュアメリカ合衆国13850、ニューヨーク州ヴェスタル、コートランドドライヴ 3100 (72)発明者マイケルアンソニーマニグエットアメリカ合衆国13827、ニューヨーク州オウゴ、ホリスターロード 223 (72)発明者オマーアジズサイイードアメリカ合衆国22094、バージニア州レストン、クウェイルリッジロード 11618

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スイッチ方式パーソナルコンピュータ相
互接続装置であって、並列に入力ポートから出力ポートへの接続を介して非同
期的に複数のノードを接続するためのスイッチ相互接続
ネットワーク手段と、並列システムのノードとしてはたらく複数のパーソナル
コンピュータ又はワークステーションと、各々がマルチドロップバス構造及び前記スイッチ相互接
続ネットワーク手段にデータを伝送するための手段から
成る複数のノード要素と、前記スイッチ相互接続ネットワーク手段からのデータを
前記マルチドロップバス構造へ受信することが可能な複
数のノード要素と、各々が単一のマルチドロップバスの標準的バスアーキテ
クチャ及びプロトコルを、前記スイッチ相互接続ネット
ワーク手段のアーキテクチャ及びプロトコルに適用する
能力を備える、複数のバスアーキテクチャ変換手段と、データを前記スイッチ相互接続ネットワーク手段へ及び
前記スイッチ相互接続ネットワーク手段から伝送するた
めの手段を提供する前記スイッチ相互接続ネットワーク
手段への拡張インタフェースと、から成るスイッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続
装置。
【請求項２】前記スイッチ相互接続ネットワーク手段
が各入力ポートで受信された入力信号に関連して非同期
的に作動し、接続を行う制御機能を実行するのにいかな
る種類のクロック入力も必要とせず、いかなる種類のデ
ータメッセージもバッファしない、請求項１に記載のス
イッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続装置。
【請求項３】前記各ノード要素が個々のバス構造にタ
ップとして接続されるカードスロットグループを実行
し、前記カードスロットに差し込まれるさまざまな拡張
カードによって実行される機能に応じて変化する特性の
ノード要素を構成することが可能な、請求項１に記載の
スイッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続装置。
【請求項４】前記各ノード要素がいかなる他のノード
要素カードスロット要求にも関係なく１から８個の拡張
カードスロットのサイズに可変するような個々のバス構
造にタップとして接続されるカードスロットグループを
実行し、前記１乃至８個の拡張カードスロットの各々の
セットがシステムの単一のノードとして機能する、請求
項１に記載のスイッチ方式パーソナルコンピュータ相互
接続装置。
【請求項５】前記スイッチ相互接続ネットワーク手段
が、Ｉ個の入力ポートのいずれかをＺ個の出力ポートの
いずれかに接続するために、各入力ポートの接続制御回
路と、各出力ポートのマルチプレクサ制御回路とを有す
る個々のスイッチング装置から成り、ここでＩ及びＺが
２より大きいいかなる固有の値である、請求項１に記載
のスイッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続装置。
【請求項６】前記スイッチ相互接続ネットワーク手段
が、少なくともＺ本のデータラインと、一方がデータメ
ッセージの伝送を可能及び終了し、他方がデータメッセ
ージを拒否する信号を出すための２本の制御ラインと、
を有するインタフェース信号のセットを持つ個々のスイ
ッチング装置から成る、請求項１に記載のスイッチ方式
パーソナルコンピュータ相互接続装置。
【請求項７】スイッチ方式パーソナルコンピュータ相
互接続装置であって、並列に入力ポートから出力ポートへの接続を介して非同
期的に複数のノードを接続するためのスイッチ相互接続
ネットワーク手段と、並列システムのノードとしてはたらく複数のパーソナル
コンピュータ又はワークステーションと、各々がマルチドロップバス構造及び前記スイッチ相互接
続ネットワーク手段にデータを伝送するための手段から
成る複数のノード要素と、前記スイッチ相互接続ネットワーク手段からのデータを
前記マルチドロップバス構造へ受信することが可能な複
数のノード要素と、各々が単一のマルチドロップバスのマルチドロップバス
アーキテクチャ及びプロトコルを、前記スイッチ相互接
続ネットワーク手段のアーキテクチャ及びプロトコルに
適用する能力を備える、複数のバスアーキテクチャ変換
手段と、データを前記スイッチ相互接続ネットワーク手段へ及び
前記スイッチ相互接続ネットワーク手段から伝送するた
めの手段を提供する前記スイッチ相互接続ネットワーク
手段への拡張インタフェースと、から成るスイッチ方式パーソナルコンピュータ相互接続
装置。