JPH07288546A

JPH07288546A - 回線アダプタおよび経路指定方法

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Publication number: JPH07288546A
Application number: JP2385995A
Authority: JP
Inventors: Gerard Lebizay; ジェラール・ルビゼー; Jean M Munier; ジャン・マリー・ミュニエ; Andre Pauporte; アンドレ・ポポルト; Victor Spagnol; ヴィクトール・スパーニョール
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1995-10-31
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JP3110968B2; EP0676878A1; CA2144402A1; US5602841A

Abstract

(57)【要約】【目的】高速ネットワークのパケット交換ノードにお
けるプログラム可能データ通信アダプタのための効率の
良い２地点間および分岐経路指定システムおよび方法の
提供。【構成】第一に、データ・パケットはコピーされず、
各宛先ごとにパケット・ポインタだけがコピーされる。
このため、バッファ・メモリ内のスペースが節約され、
命令数が大幅に削減されて、パケット・スループットが
向上する。第二に、リアルタイム手順の分岐機構によっ
てオーバヘッドが発生することがない。このため、デー
タ・スループットの点でアダプタの効率が大幅に向上す
る。第三に、各出力が割込みによって独立して処理され
る。このため、回線がリアルタイムで管理され、速度や
プロトコルが異なる複数の回線を並行してサポートでき
る。第四に、資源の解放が、非優先順位モードで完全に
実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速ネットワークのパ
ケット交換ノードにおけるプログラム可能データ通信ア
ダプタのための効率の良い２地点間および分岐経路指定
システムおよび方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気通信環境は十分に発展し、ここ数年
で著しく変化した。その主な理由は通信技術において実
現された、次のようなめざましい進歩であった。 ● 光ファイバ伝送の成熟。現在では、ビット誤り率が
非常に低い高速伝送を維持することができる。 ● 民間および公共の電気通信ネットワーク内でのディ
ジタル技術の一般的使用。

【０００３】このように新たに出現した技術に関連し
て、民間または公共を問わず、電気通信業者の提供サー
ビスが発展している。 ● 高速伝送の出現によって、高帯域幅での接続性が拡
大する。 ● 通信容量の増加により、料金がより魅力的になって
いる。 ● 広範囲の接続オプション、効率の良い帯域幅管理、
および新メディアのサポートにより、ユーザの発展を管
理するためのより高度のフレキシビリティがユーザに提
供される。 ● サンプリングし、ディジタル方式で符号化すると、
音声、ビデオ、および画像から派生したデータを純粋デ
ータと組み合わせることができ、共通の透過伝送が可能
になる。

【０００４】通信が豊富かつ安価になったために、コス
トの点で従来は不可能だった多くの潜在的応用例が、現
在では魅力的なものになっている。このような環境でユ
ーザから表明されている一般的な要件は次の３つであ
る。 ● 古いアプリケーションの実行能力の改善 ● 通信ネットワークの最適化 ● 新しいアプリケーションの実行

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

高性能ネットワーク第一のステップでは、回線集約によりコストの節約を達
成するために、主にＴ１バックボーン・ネットワークに
ＴＤＭ（時分割多重化）技術が装備された。このシステ
ムによって、ホスト／端末コンピューティングおよび６
４ＫｂｐｓのＰＣＭ（パルス符号変調）音声トラフィッ
クの固定帯域幅要件が容易にサポートされた。

【０００６】現在、データ伝送は、特にアプリケーショ
ンに集中して発展し、顧客のトラフィック・プロファイ
ルの基本的な変化を統合することにより発展している。
ワークステーションの発展、ローカル・エリア・ネット
ワーク（ＬＡＮ）間の相互接続、ワークステーションと
スーパコンピュータとの間の分散処理、新しいアプリケ
ーション群、および階層方式対対等方式やワイド・エリ
ア・ネットワーク（ＷＡＮ）対ローカル・エリア・ネッ
トワーク（ＬＡＮ）、音声対データなどのように各種の
競合しがちな構造の統合などの影響により、データ・プ
ロファイルは、帯域幅が上昇し、バースト化し、決定的
なものではなくなっており、接続性の強化が必要になっ
ている。上記の点から、チャネル接続のホスト、事務用
ワークステーション、エンジニアリング・ワークステー
ション、端末、および小中規模のファイル・サーバ間で
ＬＡＮトラフィック、音声、ビデオ、トラフィックを伝
達する可能性のある高速バックボーンによる分散計算ア
プリケーションのサポートが強く要求されるのは明らか
である。このようなトラフィックは、次のような異種混
合を反映したものである。 ● イーサネット、トークン・リング、ＡＰＰＮ、ＦＤ
ＤＩ、ＯＳＩ、ＩＳＤＮ、ＡＴＭなどの各種エンド・ユ
ーザ・ネットワーク・プロトコル ● リアルタイム伝送（音声やビデオなどの間断なく流
れるトラフィック）と非リアルタイム伝送（対話式デー
タなどのバースト・トラフィック）

【０００７】このような高速プロトコルによる機敏なバ
ックボーン・ネットワークの展望によって、データ、音
声、およびビデオ情報がディジタル方式で符号化され、
小さいパケットに分割され、共通のノードおよびリンク
のセットを介して伝送されるようになっている高速パケ
ット交換網アーキテクチャの出現が促進される。低速リ
ンクが存在する可能性はあるが、光ファイバ・リンクを
使用できることにより、多数の低速リンクではなく少数
の高速リンクを設置する際の費用効果が高まるだろう。
この高速バックボーンに加え、本質的に交換ノードへの
アクセスを可能にする周辺ネットワークが存在する。こ
の周辺ネットワークは、バックボーンで使用するのと同
じプロトコルまたは交換技術を使用しない可能性があ
る、比較的低速のリンクで構成される。また、周辺ネッ
トワークは、比較的低速のエンド・ユーザ・トラフィッ
クを高速バックボーンに多重化する作業を行う。このた
め、バックボーン交換ノードは、主に高速回線を処理し
ている。それぞれの交換ノードに入る高速リンクの数は
比較的少ないが、全体的なスループットはギガビット／
秒規模で非常に高くなる。

【０００８】スループットこのような新しいアーキテクチャの主な要件は、リアル
タイム伝達の制約を満足するために終端間遅延を削減す
ることと、音声およびビデオの伝送に必要な高いノード
・スループットを達成することである。リンク速度の上
昇は、通信ノードの処理速度の相応の上昇と一致してい
ないため、高速ネットワークの基本的な課題は、各ノー
ド内でのパケット処理時間の最小化にある。たとえば、
２人のエンド・ユーザ間で音声パケットを伝達するため
に一般的な１００ｍｓの遅延を満足するには、次の条件
が必要になる。 ● エンド・ポイントでのパケット化機能とプレイアウ
ト機能のために、合計３６ｍｓが必要になると思われ
る。 ● たとえば、米国を横断するのに必要な不変の伝播遅
延は約２０ｍｓである。 ● 残りの４４ｍｓはすべて、パケットがネットワーク
内を移動するときのノード間処理時間用である。５個の
ノードを含むネットワークでは、各ノードは、待ち時間
を含むすべての処理時間として約８ｍｓを使用すると思
われる。また、１０個のノードを含むネットワークで
は、各ノードは約４ｍｓ使用すると思われる。

【０００９】同じ制約に関してもう１つの見方を図１に
示す。有効処理速度が１ＭＩＰＳ（１００万命令／秒）
のノードの場合、処理するパケットごとにネットワーク
・ノードが実行しなければならない命令数が８３３００
０であっても、９．６ｋｂｐｓの回線を１０００バイト
のパケットで埋めることができる。また、６４ｋｂｐｓ
回線の場合、そのノードはパケットごとに１２５０００
個の命令を収容できる。しかし、ＯＣ２４リンクを埋め
るには、上記の１ＭＩＰＳのノードではパケットごとに
７個の命令しか実行できないだろう。この場合、有効速
度が１０〜３０ＭＩＰＳであっても、パケットごとにわ
ずか７０〜２００個の命令しか使用できないことにな
る。

【００１０】処理時間を最小化し、高速／低誤り率技術
を完全に利用するため、新しい高帯域幅ネットワーク・
アーキテクチャによって提供される伝送機能の多くは、
終端間で行われる。これには、データに関するフロー制
御とエラー回復、パケット化、および音声とビデオの再
アセンブリが含まれる。また、プロトコルは次のように
単純化される。 ● 第一に、通過ノードが個々の（エンド・ユーザ間
の）伝送接続を意識する必要はない。 ● 第二に、高性能かつ高品質リンクでは、それ以上の
ノード間エラー回復または再伝送を必要としない。混雑
制御とフロー制御はネットワーク接続のアクセス・ポイ
ントおよびエンド・ポイントで管理され、中間ノードの
認識と機能がともに低減される。

【００１１】パケット・サイズ音声またはビデオ・パケットのようなリアルタイム・デ
ータの伝送は、安定した一定の速度で受信側に伝達され
なければならず（等時モード）、短いパケットの使用が
必要である。見方を変えると、純粋データでは通過遅延
の問題が発生しない。純粋データは、非常にバースト性
が高くしかも決定的でない方法で生成される。しかし、
パケットが長くなればなるほど、所与のデータ・スルー
プットを得るために交換しなければならない毎秒あたり
のパケット数が減少する。様々なデータ・パケット伝送
システムを十分利用するには、人工的な長さに加工せず
に、ユーザ・パケットとほぼ同じサイズのパケットで、
ネットワークでのデータ転送を行う必要がある。単独の
データ・ネットワークまたは単独の音声またはビデオ・
ネットワークとは対照的に、高速ネットワーク・アーキ
テクチャでは、可変長パケットで機能する複数の異種伝
送プロトコルをサポートしなければならない。

【００１２】接続性高速ネットワークのノードは、全体的な接続性を提供し
なければならない。これには、ベンダまたはプロトコル
にかかわらず、顧客の装置の接続と、エンド・ユーザと
他の装置との通信を可能にする能力が含まれる。トラフ
ィック・タイプとしては、データ、音声、ビデオ、ファ
ックス、グラフィック、画像などがある。このノード
は、電信電話会社の全施設を十分に利用でき、複数のプ
ロトコルに適応できなければならない。つまり、必要な
変換がすべて自動化され、エンド・ユーザにとって透過
でなければならない。たとえば、高速ノードは、ユーザ
・ネットワーク上のＳＮＡ（システム・ネットワーク体
系）機器の存在に依存してはならない。また、高速ノー
ドは、ルータ、構内交換機（ＰＢＸ）、ローカル・エリ
ア・ネットワーク（ＬＡＮ）などで構成された非ＳＮＡ
環境と同レベルのサービスをＳＮＡ環境でも提供できな
ければならない。

【００１３】主要要件非常に高速の回線上で混合トラフィック・ストリームを
効率よく伝送するということは、ネットワークの各通信
ノードにとって、パフォーマンスおよび資源消費の点で
一連の要件を意味する。この要件は次のように要約する
ことができる。 ● 非常に短時間のパケット処理時間 ● 非常に高いスループット ● 効率の良い待ち行列およびバッファ管理 ● パケットごとの命令数の制限 ● ユーザ・トラフィック上の制御フローの影響の最小
化 ● 広範囲の接続オプションをサポートするための非常
に大きいフレキシビリティ

【００１４】高帯域幅の場合、非常に高速のパケット処
理および制御プロトコルをサポートし、音声およびビデ
オ・トラフィックのリアルタイム伝送要求に応じるため
には、専用のハードウェアが必要になる。処理時間が高
速ネットワークの主な障害になっているため、現在、多
くの通信ノードが、経路指定パケット処理機能および経
路指定機能をプロセッサからオフロードするために、高
速交換ハードウェア周辺に構築されている。

【００１５】しかし、パフォーマンスが等しい場合、ソ
フトウェアによるアプローチは、各ノードが接続性とフ
レキシビリティの要件を満たし、製造コストと適合コス
トを最適化するために最も妥当な解決策を示している。
回線アダプタは、共通のハードウェア設計に基づくもの
で、アクセス・ポイントまたはノード間伝送機能のいず
れかを実行するための具体的なプログラミングによって
構成されている。このアダプタがフレーム・リレー、Ｈ
ＤＬＣ（ハイレベル・データ・リンク制御）、ＣＢＯ
（連続ビット操作）、ＡＴＭ（非同期転送モード）など
の様々なアクセス・プロトコルおよびデータ・ストリー
ムをサポートできるようにするための適合性は、アクセ
ス・エージェントという論理構成要素によって提供され
る。このようなアダプタとアクセス・エージェントとの
論理的な関連は、ソフトウェアによって指定され、低い
コストで非常に大きいフレキシビリティを提供する。そ
れぞれの回線アダプタは、以下の要素に応じて、システ
ム開始時に自動的に構成される。 ● アダプタ機能 ● アクセス・プロトコル

【００１６】プログラム可能高性能通信ノード通信アダプタのスループットは、入力から出力までデー
タ・パケットを処理するのに必要な合計時間として定義
されている。しかし、パケット・サイズはアプリケーシ
ョンに依存しているため、現在では、アダプタのパフォ
ーマンスを評価するのに次の２つの尺度が使われてい
る。 ● １つ目は、アダプタが１秒間に処理できる固定長の
パケットの数（パケット・スループット） ● ２つ目は、パケット長が無限の場合にアダプタが伝
送できる毎秒あたりのビット数（データ・スループッ
ト）

【００１７】パフォーマンスは、ハードウェアと、プロ
セッサの機能によって変わるが、スループットを制限す
る主な要素はパケット処理時間であり、この処理時間
は、１つのパケットを処理するのに必要な命令の数と直
接関連している。パケットに関する操作は、２つのカテ
ゴリに分けることができる。 ● パケット経路指定、アセンブルと逆アセンブル、フ
ォーマット、帯域幅管理、優先順位などの各種操作によ
る背景プロセス。このプロセスは、アダプタ機能に応じ
て設計されているが、同じアプリケーションでは、それ
ぞれのパケットのサイズとは無関係に、どのパケットに
ついても背景プロセスは同じになる。 ● 割込みルーチンによるバッファリング・プロセス。
この操作は、どのアダプタ・タイプについても一般的で
ある。この操作に必要な処理時間は、パケット長に正比
例する。

【００１８】割込みルーチンは、プロセッサがリアルタ
イム処理をサポートするための方法である。入力装置で
のオーバランと、出力装置でのアンダランを回避するた
め、割込みルーチンはできるだけ短いものでなければな
らない。また、割込みルーチンは、アダプタのパフォー
マンスをデータ・スループット（ビット／秒）で指示す
る。無限長のパケットの場合、背景プロセスは消えてし
まうので、スループットの障害となるのは、待ち行列化
操作と待ち行列解除操作によって変わる割込み応答時間
である。

【００１９】別の方法として、パケット・スループット
（アダプタが伝送できる毎秒あたりのパケット数）を最
大にするには、背景プロセスが要求する命令数を最小限
に削減する必要がある。

【００２０】"Programmable High Performance Data Co
mmunication Adapter for Packet Transmission Networ
ks”という名称の未公開のヨーロッパ特許出願第９３４
８００８７．１号（ＩＢＭ整理番号ＦＲ９９３０２７）
（ＥＰＣ第５４（３）条による先行技術）は、プログラ
ム可能データ通信アダプタにおける高性能パケット・バ
ッファリング方法およびシステムを開示するものであ
る。このアダプタは、固定長または可変長のデータ・パ
ケットを送受信するためのプログラム可能プロセッサを
含んでいる。また、このシステムは、待ち行列化操作と
待ち行列解除操作を最適化し、特に、パケットを操作す
るための命令数を最小限にするよう、設計されている。
その特徴は、システムが次の構成要素で構成されている
点にある。 ● バッファにデータ・パケットを格納するための手段 ● バッファ内の前記データ・パケットを識別するため
の手段 ● 単一命令内のパケットＩＤをローカル・メモリに待
ち行列化するための手段 ● パケットＩＤをローカル・メモリから待ち行列解除
して別の単一命令に入れるための手段 ● バッファを解放するための手段

【００２１】それぞれの命令は、前記プロセッサによっ
て並列実行される最高３つの操作で構成されている。 ● パケットＩＤに対する演算論理（ＡＬＵ）操作 ● ローカル・メモリに対するメモリ操作 ● シーケンス操作

【００２２】

【課題を解決するための手段】高速ネットワークのパケ
ット交換ノードにおけるデータ通信アダプタのための効
率の良い２地点間および分岐経路指定システムおよび方
法を開示する。本発明の一般原理は、次のように要約す
ることができる。 ● アダプタによる経路指定中にデータ・パケットがコ
ピーされることはなく、宛先ごとにパケット・ポインタ
だけがコピーされる。 ● 各出力は、優先順位モードとは無関係に処理され
る。 ● 割込み手順における分岐経路指定によって、オーバ
ヘッドが発生することはない。 ● 非優先順位モードで資源が解放される（背景手
順）。

【００２３】

【実施例】図２に示すように、通信システムの典型的な
モデルは、専用回線を使用する高性能ネットワーク（２
００）、通信事業者提供サービス、または公衆データ網
を介して通信する複数のユーザ・ネットワーク（２１
２）で構成される。各ユーザ・ネットワークは、エンタ
プライズ・サーバ（２１３）として使用される大型コン
ピュータ、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク２
１４）上に接続されたワークステーションまたはパーソ
ナル・コンピュータを使用するユーザ・グループ、アプ
リケーション・サーバ（２１５）、ＰＢＸ（構内交換機
２１６）、またはビデオ・サーバ（２１７）を相互接続
する１組の通信プロセッサとリンク（２１１）として記
述することができる。このようなユーザ・ネットワーク
は、様々な施設に分散しているため、広域伝送設備によ
って相互接続する必要があり、データ転送を組織化する
ために様々な方法を使用することができる。一部のアー
キテクチャでは、各ネットワーク・ノードでデータ保全
性の検査が必要なため、伝送速度が低下する。また、他
のアーキテクチャでは、本質的に高速データ転送を求め
ているが、そのために、ノード内の伝送、経路指定、交
換の各技術を最適化して、最終宛先に向けて流れるパケ
ットを可能な限りの最高速度で処理している。本発明
は、本質的には後者のカテゴリに属し、特に以下に詳述
する高速パケット交換網アーキテクチャに属すものであ
る。

【００２４】高速パケット交換網図２の全体図は、各ノードがトランク（２０９）という
高速通信回線によって相互接続されている８個のノード
（２０１〜２０８）で構成された高速パケット交換伝送
システムを示している。ユーザによる高速ネットワーク
へのアクセス（２１０）は、周辺部に位置するアクセス
・ノード（２０２〜２０５）によって実現されている。
このアクセス・ノードは、１つまたは複数のポートで構
成され、それぞれのポートが、ネットワークへの標準イ
ンタフェースをサポートする外部装置を接続するための
アクセス・ポイントを提供し、ネットワークを介して他
の外部装置との間でやりとりされるユーザ・データ・フ
ローの伝送に必要な変換を行う。一例として、アクセス
・ノード２０２は、３つのポートを介して、それぞれ、
構内交換機（ＰＢＸ）、アプリケーション・サーバ、お
よびハブとのインタフェースを取り、隣接する通過ノー
ド２０１、２０８、および２０５によってネットワーク
通信を行う。

【００２５】交換ノード各ネットワーク・ノード（２０１〜２０８）は、着信デ
ータ・パケットが隣接する通過ノードに向けて発信トラ
ンク上に選択経路指定される、経路指定ポイントを１つ
ずつ含んでいる。このような経路の決定は、データ・パ
ケットのヘッダに含まれる情報に応じて行われる。基本
パケット経路指定機能に加え、ネットワーク・ノード
は、次のような補助機能も提供する。 ● ノードで発生したパケット用の指定パスの決定 ● ネットワーク・ユーザや資源に関する情報の検索と
更新などのディレクトリ・サービス ● リンク利用情報を含む、物理的なネットワーク・ト
ポロジに関する一貫した視点の維持 ● ネットワークのアクセス・ポイントでの資源の予約

【００２６】各ポートは複数のユーザ処理装置に接続さ
れ、各ユーザ装置は、別のユーザ・システムに伝送され
るディジタル・データのソースか、または別のユーザ・
システムから受け取ったディジタル・データを消費する
ためのデータ受信装置のいずれか、あるいはその両方で
構成されるが、両方で構成される場合が一般的である。
ユーザ・プロトコルの解釈、パケット網（２００）での
伝送に適したフォーマットになっているパケットへのユ
ーザ・データの変換、およびこのようなパケットを経路
指定するためのヘッダの生成は、ポートで実行されるア
クセス・エージェントによって実行される。図８に示す
このネットワーク層ヘッダ（８００）は、次のように制
御フィールド（８０１）、経路指定フィールド（８０
２）、および冗長検査フィールド（８０３）で構成され
ている。 ● 制御フィールド（８０１）は、特に、経路指定フィ
ールドを解釈する際に使用するプロトコルを符号化した
ＩＤを含む。 ● 経路指定フィールド（８０２）には、パケットの宛
先である宛先エンド・ノードに対してネットワーク（２
００）を介してパケットを経路指定するのに必要なすべ
ての情報が入っている。 ● 冗長検査フィールド（８０３）は、ヘッダそのもの
にエラーがないかどうかを検査するのに使用する。エラ
ーが検出されると、パケットは廃棄される。

【００２７】経路指定ポイント図３は、図２に示すネットワーク・ノード（２０１〜２
０８）に見られるような典型的な経路指定ポイント（３
００）の全体ブロック図を示している。経路指定ポイン
トは、その経路指定ポイントに到着するパケットが入力
される高速パケット・スイッチ（３０２）で構成されて
いる。このようなパケットは次のように受信される。 ● トランク・アダプタ（３０４）を介して高速伝送リ
ンク（３０３）によって他のノードから受信される。 ● ポート（３０１）というアプリケーション・アダプ
タを介してユーザから受信される。

【００２８】アダプタ（３０４、３０１）は、パケット
・ヘッダ内の情報を使用して、ローカル・ユーザ・ネッ
トワーク（３０７）に向けてまたはノードを出て伝送リ
ンク（３０３）に向けてどのパケットをスイッチ（３０
２）によって経路指定するかを決定する。アダプタ（３
０１および３０４）は、スイッチ（３０２）からの発信
の前または後にパケットを待ち行列化するための待ち行
列化回路を含んでいる。

【００２９】経路制御装置（３０５）は、通信パスを完
成させるのに使用するネットワーク資源の量を最小限に
するためにネットワーク（２００）を通る最適経路を計
算し、経路指定ポイントで生成されるパケットのヘッダ
を構築する。最適化基準には、接続要求の特性、パス内
のトランクの能力および利用状況、中間ノードの数など
が含まれる。ノードやノードに接続される伝送リンクに
関する情報など、経路指定に必要なすべての情報は、ネ
ットワーク・トポロジ・データベース（３０６）に収容
されている。定常状態条件下ではどの経路指定ポイント
も、ネットワークに関して同じ視点を持っている。新し
いリンクが活動化されるか、新しいノードがネットワー
クに追加されると、ネットワーク・トポロジ情報が更新
される。このような情報は、経路計算に必要な最新情報
を提供するために、制御メッセージによって他のすべて
の経路制御装置との間で交換される（このようなデータ
ベース更新は、ネットワークのエンド・ユーザ間のデー
タ・パケットに非常によく似たパケット上で行われ
る）。連続更新によってどのノードでもネットワーク・
トポロジが最新状態に維持されているため、エンド・ユ
ーザの論理セッションを中断せずにネットワークを動的
に再構成することができる。

【００３０】パケット経路指定ポイントへの着信伝送リ
ンクは、ローカル・ユーザ・ネットワーク（２１０）内
の外部装置からのリンクまたは隣接するネットワーク・
ノード（２０９）からのリンク（トランク）で構成して
もよい。いずれの場合も、経路指定ポイントは、同じ方
式で、各データ・パケットを受信し、それをパケット・
ヘッダ内の情報によって指示される別の経路指定ポイン
トに転送するように動作する。高速パケット交換網は、
単一パケット期間中を除き、いかなる伝送またはノード
機構もその通信パス専用にせずに、２つのエンド・ユー
ザ・アプリケーション間の通信を可能にするように動作
する。このようにして、パケット網の通信設備の利用
は、各通信パス用の専用伝送リンクの場合より伝達する
トラフィックが大幅に増加するように最適化される。

【００３１】制御点スパン・ツリーネットワークには、ネットワーク・スパン・ツリー管
理、トポロジ・データベース、ディレクトリ、パス選
択、帯域幅管理および予約、混雑制御などの複数のネッ
トワーク制御機能が関連付けられている。どのノード
も、ユーザ・アプリケーション間の接続確立を容易にす
るためにそのノードが使用する、制御点（ＣＰ）という
１組の前述のネットワーク制御機能を備えていることが
好ましい。

【００３２】制御点スパン・ツリーの主な目的は、高速
ネットワークのノード内のすべてのネットワーク制御機
能に対応する通信分配機構を確保することである。制御
点スパン・ツリーは、ノードがネットワークの（物理
的）接続部分に入っている場合に、制御点（３０５）を
（論理的に）ひとまとめに結合する。図７に示すよう
に、ツリーはループを含まない接続パターンであって、
「スパン」という用語は、そのツリーがすべてのノード
をつなぐ（接続する）ことを意味する。いったん形成し
てしまうと、この制御点スパン・ツリーは、トポロジ・
データベース（３０６）更新などの制御情報を広めるの
に使用する主要システムになる。この機構は、次のよう
に中間ノード処理による遅延を最小限にするためには必
須のものである。 ● 第一に、中間ノードは、ツリー上で各制御メッセー
ジを正確に１回だけ獲得するようになる。 ● 第二に、中間ノードがパケットの内容を調べる前
に、ツリーの発信リンク上でメッセージを転送すること
ができる。

【００３３】ノードおよびリンク障害が存在する場合に
制御点スパン・ツリーを作成し、管理するのは分散アル
ゴリズムであるが、この分散アルゴリズムは、ネットワ
ークが発展した結果発生する制御フローの増加の影響を
最小限に抑えるのに役立つものである。

【００３４】経路指定モードネットワーク内の経路指定は、次の２通りの態様を提示
する。１．所与の接続用の経路がどのようなものであるべきか
を決定する。２．交換ノード内で実際にパケットを交換する。

【００３５】ネットワークを通る経路を決定する方法は
数多くある。スループットを非常に高くするには、経路
を選択後、スイッチング素子が非常に短時間に着信パケ
ットの経路指定をできるものでなければならないことが
重要項目になる。通過ノード処理を最小限に抑えるため
の要件の影響で、伝送サービスは、終端間で動作するよ
う設計されており、そのため、高速高性能（低誤り率）
リンクに対応するホップごとのエラー回復または再伝送
は考案されていない。また、通過ノードが個々の転送接
続を意識する必要もない。

【００３６】データ・パケットは、ヘッダに収容された
経路指定情報に応じて、経路指定され、通過ノードで待
ち行列化される。高速ネットワークではいくつかの経路
指定モードを使用することができる（"Introductory Su
rvey" (pp.116-129) - GG24-3816-01 ITSC Raleigh Jun
e 1993を参照）。しかし、ほとんどの場合、各種のモー
ドを使用するパケットは、同じデータ伝送設備を共用す
ることができる。このような各種の伝送タイプを分類す
る場合、一方を２地点間伝送、もう一方を分岐伝送と見
なすことができる。以下の例に示すように、それぞれの
経路指定モードには、特定の使用目的があり、他のモー
ドを補完するような利点と欠点を含んでいる。

【００３７】２地点間伝送 ● ソース経路指定ソース経路指定とは、無接続ネットワーク向けの分散経
路指定を具体的に実現したものである。ネットワークを
通過する際にパケットが取らなければならない経路の計
算は、ソース・ノード（またはアクセス・ノード）が担
当する。

【００３８】各パケットは、その経路指定フィールド
に、ネットワーク内を移動する際にパケットが通過する
すべてのリンクのラベルのリストを含んでいる。ソース
経路指定では、中間ノードでの接続セットアップ・アク
ティビティが不要であり、本当のデータグラム・サービ
スをサポートする。

【００３９】● ラベル・スワップこの経路指定モードは、接続指向ネットワークで使用さ
れる。リンク上で送信される各パケットには、このパケ
ットがどの論理接続に属しているかを識別する任意の数
値を含むヘッダが付いている。ラベル・スワップの場合
は、各ノードで接続テーブルをセットアップし、動的に
管理する必要がある。パケット・オーバヘッドが低いた
め、この手法は、非常に短いパケットの伝送（リアルタ
イム音声接続など）に特に適している。

【００４０】分岐伝送マルチキャストでは、１つのエンティティが複数のエン
ティティと通信することができる。効率の良いマルチキ
ャスト機構であれば、ネットワーク内のすべてのユーザ
に同報通信したり、１つのグループの各ユーザ宛に複数
パケットの個別コピーを「ユニキャスト」したりせず
に、１組のユーザに対してパケット送達を行うことがで
きる。

【００４１】● マルチキャスト・ツリー経路指定マルチキャスト・ツリー経路指定をサポートしているの
は、特定のラベルが事前定義ツリーを表していることを
認識し、そのツリーに関連するすべてのアウトバウンド
・リンクに沿って受け取ったパケットを転送できる各ノ
ードの能力である。この経路指定は、基本的な制御点ス
パン・ツリーと、１つのネットワーク内で動的に確立
し、切り詰め、除去できるような個々のツリーの両方の
基礎となる、基本経路指定機構である。制御点スパン・
ツリーは、ネットワーク制御フローが高速ネットワーク
で及ぼす可能性がある、パフォーマンスへの負の影響を
大幅に低減する。他のマルチキャスト・ツリー上のツリ
ー経路指定は、複数接続されたＬＡＮまたはビデオ会議
のような具体的なアプリケーションなどのサポートにと
って必須である場合もある。

【００４２】● マルチキャスト・ツリーへの遠隔アク
セス同報通信ツリーへの遠隔アクセスは、ソース経路指定と
マルチキャスト・ツリー経路指定という２通りの経路指
定モードを直接組み合わせたものである。経路指定フィ
ールドには、複数のソース経路指定ラベルが含まれ、１
つのツリー・アドレス・ラベルがそれに続いている。こ
のため、ツリーのメンバではないノードでも、ツリー・
メンバであるノードにパケットを経路指定することがで
きる。この手法については、"Method and Apparatus fo
r Routing Packets in Packet Transmission Networks"
という名称で１９９３年５月１９日に出願されたヨーロ
ッパ特許出願第９３４８００５９．０号に詳しく記載さ
れている。

【００４３】マルチキャスト機構マルチキャスト・ツリー経路指定は、複数のノードを接
続できる事前選択ツリーでの同報通信機能を提供する。
マルチキャスト・グループのすべてのメンバは、そのグ
ループの他のメンバすべてに転送されるパケットを送信
することができる。マルチキャスト・ツリーは、トポロ
ジ・データベースでの参照によって経路指定ポイント内
で簡単に識別される。同じネットワークに様々なツリー
が共存可能である。マルチキャスト・ツリーの内部使用
の１つは、ネットワーク構成の本当のイメージを各トポ
ロジ・データベースに保管するためにネットワーク（制
御点スパン・ツリー）のすべての制御点を結合すること
である。また、この同報通信機構は、（より近接したユ
ーザ・グループのような）ネットワーク・ユーザのサブ
セットのアドレス指定にも使用することができる。

【００４４】図９に示すように、マルチキャスト・ツリ
ーは、そのツリーで送信されるパケットの経路指定フィ
ールド（８０２）の一部であるツリー・アドレス（８０
４）によって識別される。各ノード内の個々のリンクに
対して明確に事前割当てされるソース経路指定ラベルと
は異なり、ツリー・アドレスは、そのツリーをセットア
ップするときにツリーの一部になる予定のすべてのリン
クに割り当てられる。ただし、ツリー・アドレスは、ツ
リーが通過するすべてのノードにおいて、ツリーごとに
固有のものでなければならない。マルチキャスト・ツリ
ーにアドレス指定されたパケットがリンクを介してノー
ドに到着すると、そのツリー・アドレス用に構成された
そのノード内のすべてのリンクがこのパケットを転送す
る。このようにして、パケットのコピーがツリーの枝と
して構成された各リンクに沿ってネットワーク内を流
れ、そのツリーの一部である各ノードに１つずつコピー
が到着する。マルチキャスト・ツリー経路指定フィール
ド（８０２）には、パケットを再伝送するたびに減らさ
れるホップ・カウントダウン・フィールド（８０５）が
含まれている。このホップ・カウントダウンがゼロにな
ると、それ以上再伝送できなくなり、エラー条件が想定
される。経路指定フィールドの末尾は、フィールドの終
わり（ＥＯＦ）フラグ（８０６）になっている。

【００４５】どのノードも、同時に複数の各種ツリーの
メンバになることができるため、重複マルチキャスト・
ツリーに割り当てられるツリー・アドレスは固有のもの
でなければならない。追加または削除の対象となるノー
ドに至るリンクに対してツリー・アドレスの追加または
除去を行えば、マルチキャスト・ツリーに対してノード
を追加または削除することができる。詳細について
は、"Multicast Communication Tree Creation and Con
trol Method and Apparatus"という名称で１９９３年５
月１９日に出願されたヨーロッパ特許出願第９３４８０
０６０．８号に開示されている。

【００４６】ポートおよびトランク・アダプタアダプタ機能ポートは、高速ネットワークの境界に位置している。ポ
ートを使用すると、端末装置は、使用されている具体的
な高速プロトコルを把握せずに、その高速ネットワーク
を介して情報を交換できるようになる。ポートの主な機
能は次の通りである。 ● 外部資源から外部プロトコル・データ単位を受け取
り、それを高速パケットとしてネットワークを介してタ
ーゲット・ポートに転送する。 ● 高速パケットを変換して外部プロトコル・データ単
位に戻し、それをターゲット資源に送る。 ● 帯域幅を制御する。ただし、ソース・ポートとターゲット・ポートが同じノ
ード内に位置してもよいことに留意されたい。

【００４７】トランクは、高速ネットワーク・ノード間
のリンクである。トランクは高速パケットを伝達する。
各トランクのリンク帯域幅とリンク状況はそのトランク
によって管理される。トランクの重要な役割は、遅延お
よび混雑を削減するためにトラフィック特性を管理し、
内部バッファを割り振ることである。

【００４８】また、次の機能を実行する、経路制御装置
アダプタ（３０５）という特殊タイプのアダプタが存在
する。 ● スイッチ（３０２）を介して他のアダプタ（３０
１、３０４）とやりとりする。 ● トポロジ、パス選択など、経路制御装置の集中機能
を実現する。 ● 終端間高速接続の確立、管理、取消しを行う。

【００４９】アダプタ・アーキテクチャ多少のフレキシビリティと効率を備えた伝送システムを
得るために、前記ポート、トランク、および経路制御装
置アダプタを設計する方法は、いくつかある。現在、ほ
とんどのアダプタは、接続されたリンクの機能およびプ
ロトコルに応じて専用ハードウェア周辺に構築されてい
る。

【００５０】本発明は、前に列挙した接続性とフレキシ
ビリティの要件を満足するため、共通のハードウェア構
造に基づくソフトウェア上の解決策を提供する。ポート
とトランク・アダプタは同じアーキテクチャを提示する
ため、それらの機能上の区別は具体的なプログラミング
によって実現される。しかし、現在市販されている最も
効率の良い汎用マイクロプロセッサを使用しても、毎秒
あたりの交換パケット数という点で所望のパフォーマン
ス・レベルに達することが非常に難しいということは、
経験によって判明している。この理由のために、各アダ
プタの制御は、パケット交換用に最適化された専用プロ
セッサ（ＳＰＰ、４０６、４１２）と、汎用プロセッサ
（ＧＰＰ、４０９）という２つのプロセッサ間で共用さ
れている。２つのプロセッサのうちの前者は、パフォー
マンスの点で重要な処理である、交換パケットの処理を
行い、後者は、アダプタ管理を行う。

【００５１】図４に示すように、各アダプタ（４００）
は、次のような論理構成要素で構成されている。１．汎用プロセッサ（ＧＰＰ、４０９）。そのプログラ
ミングは、選択されたポートまたはトランク・アダプタ
の機能によって決まる。ＧＰＰはアダプタ制御操作を実
現する。２．受信アダプタ（４０１）。次の３つの機能を実現す
る。 ● 高速パケット・ヘッダを検査すること ● すべての着信パケットのヘッダに指定された経路指
定モードに応じてトラフィック識別すること ● 適切なヘッダを持つ着信パケットをスイッチ（４０
３）によって経路指定すること受信アダプタは、次のような構成要素を含んでいる。ａ．回線受信機（４０７）。回線インタフェース（４１
５）と受信バッファ・メモリ（ＲＢＭ、４０５）との間
のデータ移動を処理する。ｂ．受信バッファ・メモリ（ＲＢＭ、４０５）。ユーザ
・データ・パケットを一時的に格納する。ｃ．受信専用プロセッサ（ＲＳＰＰ、４０６）。ローカ
ル・メモリ（ＬＭ、４０８）を含む専用マイクロプロセ
ッサに基づくもの。このＲＳＰＰは、受け取った定常状
態パケット・フローを処理し、汎用プロセッサ（４０
９）に制御パケットを転送する。ｄ．ローカル・メモリ（ＬＭ、４０８）。ＲＳＰＰ（４
０６）が作業スペースとして使用する。ｅ．スイッチ送信機アダプタ（４０４）。次の目的に使
用する。 ― 受信専用プロセッサ（４０６）の制御下でバッファ
・メモリ（ＲＢＭ、４０５）から転送されたデータ・フ
ローを処理する。 ― このフローを固定長セルにセグメント化する。 ― 適切なスイッチ経路指定ヘッダを生成する。３．送信アダプタ（４０２）。次の機能を実現する。 ● スイッチ（４０３）からのデータ・フローの受信 ● セル・ヘッダの検査 ● パケット単位の再アセンブリ（ポート） ● トランク機能（トランク・アダプタ） ● 経路指定送信アダプタは、次のような構成要素を含んでいる。ａ．スイッチ受信機（４１０）。スイッチ（４０３）か
ら入ってくるフローを処理し、再アセンブリのためにそ
れをバッファ・メモリに転送する。ｂ．送信専用プロセッサ（ＸＳＰＰ、４１２）。受信専
用プロセッサ（４０６）と同様のもの。このＸＳＰＰ
は、定常状態データを処理し、制御フローを汎用プロセ
ッサ（ＧＰＰ、４０９）に転送する。ｃ．回線送信機アダプタ（４１３）。バッファ・メモリ
（４１１）と回線インタフェース（４１５）との間のデ
ータの移動を処理する。

【００５２】上記のアダプタは、一方でパケット・スイ
ッチ上に接続され、もう一方で回線インタフェース上に
接続されている。 ● 回線インタフェース（４１５）は、ポートとトラン
ク・アダプタの物理インタフェースを適切なメディアに
適合させるために使用する。 ● パケット・スイッチ（３０２、４０３）は、経路制
御装置（３０５）と各種のポート（３０１）およびトラ
ンク・アダプタ（３０４）が通信できるようにするもの
である。

【００５３】データ・フロー制御トランク・アダプタの受信側と送信側のデータ・フロー
を図５に示す。可変長パケットを使用する独自の高速ネ
ットワークの受信プロセスは、以下のステップを含んで
いる。１．回線受信機、バッファ・メモリ、専用プロセッサ
（５０１）システムａ．回線からパケットを受け取る。ｂ．パケット・ヘッダを検査し、エラーがある場合は、
そのパケットを廃棄する。ｃ．経路指定モードに応じて、パケット・ヘッダに入っ
ている情報を処理する。ｄ．制御メッセージを汎用プロセッサ（ＧＰＰ、５０
２）に向けて経路指定する。ｅ．宛先アダプタに応じて、特定のスイッチ・ヘッダを
含むパケットをカプセル化する。ｆ．パケットとＧＰＰ（５０２）制御メッセージをスイ
ッチ送信機アダプタ（５０４）に転送する。２．スイッチ送信機アダプタ（５０４）ａ．スイッチ（５０３）に適した固定長セルにパケット
をセグメント化する。ｂ．エラー検査フィールドを生成し、スイッチ（５０
３）によりセルを送信する間にスイッチ・ヘッダの整合
性を確保する。

【００５４】送信プロセスは、以下のステップを含む。１．スイッチ受信機アダプタ（５０５）ａ．スイッチ（５０３）からセルを受け取る。ｂ．スイッチ・ヘッダを検査し、エラーがある場合は、
そのセルを廃棄する。２．回線受信機、バッファ・メモリ、専用プロセッサ
（５０６）システムａ．データ・パケットを再アセンブルする。ｂ．制御パケットを汎用プロセッサ（５０２）に転送す
る。ｃ．経路指定ヘッダを含むパケットをカプセル化する。ｄ．ＧＰＰ（５０２）から制御パケットを受け取る。ｅ．データ・パケットと制御パケットを適切な待ち行列
に待ち行列化する。ｆ．リアルタイム・データ（および、次に非リアルタイ
ム・データ）に与えられた優先順位で発信パケットを処
理する。

【００５５】可変長パケットを使用する独自環境、また
は固定長の短いセルを使用するＡＴＭ（非同期転送モー
ド）などの標準モード、あるいは適切な場合にその両方
で機能するようにアダプタを設計することは可能であ
る。両方で機能する場合には、パフォーマンスのため
に、スイッチ上で経路指定されるセルが、ＡＴＭプロト
コルで定義されたセルと同一または同様のものになり、
その結果、次のような状態になる。 ● スイッチ送信機（５０８）および受信機アダプタ
（５０９）で行われるパケット・セグメント化ステップ
と再アセンブル・ステップが除去される。 ● 専用プロセッサ（５０７、５１０）で行われるスイ
ッチ・ヘッダ処理が単純化される。

【００５６】アダプタの機能構造本発明は、回線受信機／送信機、バッファ・メモリ、専
用プロセッサ、およびスイッチ・アダプタ間の関係を処
理し、特に、アダプタ内部のスループットと処理時間を
最適化するようにデータ・フローを処理するものであ
る。より具体的には、本発明は、外部リンク上のデータ
・パケットを待ち行列化し、待ち行列解除し、分配する
ための非常に高性能のシステムに関する。

【００５７】通信アダプタは、次のような原理に基づい
ている。 ● 専用プロセッサは、定常状態データ・フローを管理
するのに必要な操作の数を最小限にするように設計され
ている。 ● データ・パケットと制御データは、バッファ・メモ
リとローカル・メモリという２つの別個のメモリで別々
に管理される。 ● データ・パケットのバッファリング、待ち行列化、
待ち行列解除、経路指定、およびマルチキャストのため
の各種機構は、トランク受信アダプタおよび送信アダプ
タなど、どのポートについても同じである。

【００５８】上記の考慮事項により、次の規則を使用し
て本発明を説明する。

【００５９】バッファ・メモリを読み取る装置およびバ
ッファ・メモリに書き込む装置は、それぞれＩＯ１およ
びＩＯ２とする。すると、次のようになる。 ● アダプタの受信側では、ＩＯ１＝スイッチ送信機に
なり、ＩＯ２＝回線受信機になる。 ● アダプタの送信側では、ＩＯ１＝回線送信機にな
り、ＩＯ２＝スイッチ受信機になる。

【００６０】同様に、次のような状態になる。 ● 入力データ・ストリームは、スイッチまたは外部回
線（ＩＯ２）からバッファ・メモリに移動する。 ● 出力データ・ストリームは、バッファ・メモリから
スイッチまたは外部回線（ＩＯ１）に移動する。

【００６１】さらに、「パケット」の意味はアプリケー
ションに依存する。たとえば、ポートからのＳＤＬＣフ
レーム、トランクからの独自のパケット・フォーマッ
ト、またはＡＴＭトランクから受け取ったセルに適用で
きる場合もある。このため、以下の説明で使用する「パ
ケット」という用語は、精密なデータ単位フォーマット
を指すものではない。

【００６２】データ構造バッファ、パケット、待ち行列の構造データ・パケットはバッファ・メモリ（ＢＭ）に格納さ
れるのに対し、制御データはローカル・メモリ（ＬＭ）
内の専用プロセッサ（ＳＰＰ）によって直接管理され
る。入力装置（回線／スイッチ受信機（ＩＯ２））また
は出力装置（回線／スイッチ送信機（ＩＯ２））に割り
振ることができるメモリの基本単位は、固定長のバッフ
ァである。図６に示すように、それぞれのバッファは、
ローカル・メモリ内ではバッファ・ポインタ（Ｂ＿ＰＴ
Ｒ）というポインタによって表される。ポインタとは、
バッファ・メモリに格納された論理データ構造（バッフ
ァ、パケット、待ち行列など）を識別するための一般的
な用語である。パケットの格納には、１つまたはいくつ
かのバッファが必要となる。このようなバッファはポイ
ンタのリスト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）を使用してひとまとめに
スタックされるが、ポインタのリストそのものはパケッ
ト・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）によって表される。パケッ
ト・ポインタのリスト（Ｐ＿ＬＩＳＴ）は、待ち行列ポ
インタ（Ｑ＿ＰＴＲ）によって識別されるもので、複数
のパケットからなる待ち行列を示す。

【００６３】リスト接頭部それぞれのリストは、具体的なパケットまたは待ち行列
構造を表すもので、その構造に入っているデータに関連
する任意のタイプの情報を格納するために使用する接頭
部が前に付いている。バッファ・リストの接頭部には、
次のようなパケット経路指定に関連する情報が入ってい
る。 ● パケット・ヘッダ ● パケットの受信日 ● パケット長

【００６４】パケット・ヘッダに対するすべてのプロセ
ッサ操作は、バッファ・メモリ（ＢＭ）に格納されたデ
ータにアクセスせずに、ローカル・メモリ（ＬＭ）で実
現される。しかも、プロセッサ（ＳＰＰ）がローカル・
メモリに対して機能している場合、バッファ・メモリに
対するＤＭＡ操作は中断されない。その結果、より効率
の良い経路指定プロセスとメモリ管理が行われることに
なる。

【００６５】図１２に示すように、マルチキャスト機構
のサポートは、各パケットのバッファ・リスト接頭部内
の特定のフィールドによって実現される。 ● マルチキャスト・カウンタ（ＭＣＣ）このカウンタは、出力数に応じて初期設定される。つま
り、パケットの送信先として単一宛先（ＭＣＣ＝１、２
地点間経路指定モード）または複数宛先（ＭＣＣ＞１、
分岐経路指定モード）のいずれを予定しているかに応じ
て、初期カウンタ値が１または２以上になる。マルチキ
ャストするパケットが１つの出力に送信されるたびに、
カウンタ値が減っていく。カウンタ値がゼロになると、
経路指定プロセスが終了し、そのパケットに接続された
資源を解放することができる。 ● パケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）のコピー元のパケット・ポインタは、初期ＨＥＡＤ値（リスト内
の最初のバッファ・ポインタのＩＤ）と初期ＴＡＩＬ値
（リスト内の次のバッファ・ポインタのＩＤ）を含み、
送信終了時にそのパケットに接続されたすべてのバッフ
ァを完全に解放できるように、バッファ・リスト接頭部
に保管される。

【００６６】パケットのセグメント化メモリ管理を容易にするため、パケットと待ち行列に使
用するリストは固定長になっている。バッファ・リスト
に収容できるサイズより大きいパケットはセグメント化
される。この方法により、リスト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）のサ
イズは最大パケット長にしなくてもよくなる。

【００６７】バッファ・ポインタバッファは一杯である必要はないので、データはどこで
始まり、どこで終了してもよい。たとえば、後でヘッダ
を含めるためにバッファの最初の複数バイトを予約する
ことも可能である。状況フィールド（ＳＦ）は、パケッ
トの終わり（ＥＯＰ）を示すためにリスト内の最後のバ
ッファ・ポインタで使用する。バッファ・ポインタの一
般的なフォーマットについては、"Programmable High P
erformance Data Communication Adapter for Packet T
ransmission Networks"という名称のヨーロッパ特許出
願第９３４８００８７．１号（ＩＢＭ整理番号ＦＲ９９
３０２７）に記載されている。

【００６８】リスト・ポインタ図１０を参照して説明すると、リスト・ポインタ・フォ
ーマットは次の３つのフィールドで構成されている。 ● リストＩＤ（ＬＩＤ）：リストのＩＤ ● ＨＥＡＤ：リストの最初のポインタのＩＤ ● ＴＡＩＬ：次にリストに接続するポインタのＩＤ

【００６９】待ち行列化プロセスは、以下のステップを
含む。 ● リストが一杯（ＩＮＣＲＥＭＥＮＴＥＤ（ＴＡＩ
Ｌ）＝ＨＥＡＤ）かどうかをテストする。 ● ＬＩＤフィールドによって識別されたポインタ・リ
スト内のＴＡＩＬフィールドによって識別されたアドレ
スにポインタを格納する。 ● リスト・ポインタのＴＡＩＬフィールドを増やす。

【００７０】待ち行列解除プロセスは、以下のステップ
を含む。 ● リストが空ではない（ＨＥＡＤがＴＡＩＬと等しく
ない）かどうかをテストする。 ● ＬＩＤフィールドによって識別されたポインタ・リ
スト内のＨＥＡＤフィールドによって識別されたアドレ
スにポインタを格納する。 ● リストが空ではない場合にリスト・ポインタのＨＥ
ＡＤフィールドを増やす。

【００７１】この待ち行列化および待ち行列解除の方法
については、ヨーロッパ特許出願第９３４８００８７．
１号（ＩＢＭ整理番号ＦＲ９９３０２７）に詳細に記載
されている。

【００７２】フリー・バッファ・リスト（ＦＢＬ）バッファ・メモリの管理は、フリー・バッファ・リスト
（ＦＢＬ）という特定のリストによって実現される。こ
のＦＢＬはバッファ・ポインタ全体で構成され、その役
割は、フリー・バッファ・リスト・ポインタ（Ｐ＿ＦＢ
Ｌ）のＨＥＡＤフィールドとＴＡＩＬフィールドを使用
してメモリ占有状況を提供することにある（図１３）。 ● Ｔ：バッファ・メモリ内のバッファの総数 ● ＨＥＡＤ：リストの最初のフリー・バッファのＩ
Ｄ。新しいバッファが一杯になるたびに、ＨＥＡＤフィ
ールドが増えていく。 ● ＴＡＩＬ：リストの次のフリー・バッファのＩ
Ｄ。新しいバッファが解放されるたびに、ＴＡＩＬフィ
ールドが増えていく。 ● ＨＥＡＤ＝ＴＡＩＬ：バッファ・メモリが一杯に
なっている。 ● 増加ＴＡＩＬ＝ＨＥＡＤ：バッファ・メモリが空
になっている。

【００７３】フリー・バッファ・リスト（ＦＢＬ）は、
開始時に作成されるもので、動的に作成される他のリス
ト（バッファ・リスト、パケット・リスト、または待ち
行列リスト）とは対照的に永続的なものである。

【００７４】ただし、一般に、資源の欠落（フリー・バ
ッファ・リストが空）が検出されると、バッファ・メモ
リに格納できないパケットが廃棄されることに留意され
たい。

【００７５】フリー・パケット・リスト（ＦＰＬ）バッファ・リストは固定長（要素数が一定）である。ロ
ーカル・メモリ（ＬＭ）で行うこれらのリスト管理は、
フリー・パケット・リスト（ＦＰＬ）という特定のリス
トによって実現される。ＦＰＬは、開始時に作成される
もので、フリー・バッファ・リストと同様に永続的なも
のである。このリストは、パケット送受信プロセス中に
動的に作成または解放されるすべてのバッファ・リスト
構造で構成されている。

【００７６】本発明では、各種ポインタ（バッファ、パ
ケット、または待ち行列の各ポインタ）が事前定義リス
トに単純にスタックされる（図６）ことに留意された
い。これらのポインタは連鎖式ではないので、ポインタ
にリスト内の次のポインタのアドレスが入ることはな
く、次のポインタの位置を意識することもない。このよ
うなリスト構造は、メモリ資源ではなく、非常に高速の
アダプタ内でのバッファ操作をパフォーマンスの点で最
適化するように設計されている。

【００７７】専用プロセッサの構造専用プロセッサの機能構造を図１４に示す。

【００７８】プロセッサの並列処理専用プロセッサは、次のような最高３つの操作を並列実
行するように設計されている。１．レジスタでのＡＬＵ（演算論理装置）操作２．メモリ操作３．シーケンス操作

【００７９】並列化を行うには、次のように命令と操作
を区別する必要がある。 ● 命令：これはコード・ワードの内容である。アセ
ンブラ言語では、命令が１行分のコードに相当する。ど
の命令もプロセッサ・サイクル１回分の間に実行され
る。 ● 操作：１つの命令は、同時に実行される１つまた
は複数の操作で構成することができる。

【００８０】メモリ空間ＳＰＰメモリ空間は、次の３つのブロックに分割されて
いる。 ● 命令ストア（１３０） ● ローカル・メモリ（ＬＭ、１３１）。これはコード
の作業スペースである。 ● バッファ・メモリ（ＢＭ、１３２）。これは、デー
タ・パケットがアダプタを通過する際のデータ・パケッ
ト用リポジトリである。

【００８１】上記のブロックはすべて並行して動作する
が、命令ストア（１３０）はシーケンサ（１３３）の制
御下で、ローカル・メモリはプロセッサ・コードの制御
下で、バッファ・メモリは直接アクセス・メモリ（ＤＭ
Ａ、１３４）の制御下でそれぞれ動作する。

【００８２】レジスタレジスタは、次の２つのカテゴリに分けられる。１．汎用レジスタ（ＧＰＲ）このレジスタは、レジスタ・ファイル（ＲＦ、１３５）
内に位置し、命令オペランドとして使用できる。２．制御レジスタ（ＣＲ）ＣＲは、特定機能に使用されるハードウェア・レジスタ
で、やはり命令オペランドとして使用できる。しかし、
ＧＰＲに比べ、その用途の自由度は低くなっている。特
に、これらの制御レジスタ（１３６）のうち、次の２つ
は直接アクセス・メモリ（ＤＭＡ、１３４）内に位置す
る。 ● ＣＲ１＝Ｄ＿ＰＴＲ１（ＤＭＡポインタＩＯ１） ● ＣＲ２＝Ｄ＿ＰＴＲ２（ＤＭＡポインタＩＯ２）ＤＭＡポインタ１および２は、入出力ＩＯ１（１３７）
およびＩＯ２（１３８）に関連付けられ、どちらも現行
バッファ・ポインタ（Ｂ＿ＰＴＲ）を含んでいる。

【００８３】メモリ・アドレス・ジェネレータ（ＭＡ
Ｇ、１３９）ローカル・メモリまたはバッファ・メモリで行うすべて
のロードまたはストア操作において、オペランドとして
使用されるバッファ・ポインタまたはリスト・ポインタ
の各種フィールドから物理アドレスが再構成される。パ
フォーマンス上の理由から、この操作は、メモリ・アド
レス・ジェネレータ（ＭＡＧ、１３９）という専用ハー
ドウェア構成要素によって実現される。

【００８４】直接メモリ・アクセス制御装置（ＤＭＡ、
１３４）直接メモリ・アクセス制御装置（ＤＭＡ、１３４）をプ
ロセッサとともに使用する方法は、当技術分野では周知
である。その役割は、プロセッサ（ＳＰＰ）が介入せず
に、ＩＯ装置（１３７、１３８）とバッファ・メモリ
（１３２）との間でデータ・パケットを迅速に移動させ
ることにある。ＤＭＡモジュールは、２つの独立したプ
ログラム可能チャネルで構成されている。ＩＯ装置は、
そのサービス要求（ＳＲ１、ＳＲ２）を、バッファ・メ
モリ（１３２）へのアクセスを制御するＤＭＡに提示す
る。プロセッサの介入が必要になるのは、バッファ境界
とパケット境界だけである。２つのＩＯ装置とバッファ
・メモリとの間のデータ・ストリームはコードによって
並列処理される。ＢＭＩＯバスでは、最高２つのＩＯ操
作を多重化することができるが、一方はＩＯ１により、
もう一方はＩＯ２による。そのため、ＤＭＡは、バッフ
ァ・ポインタにすぎない２つのＤＭＡポインタ（Ｄ＿Ｐ
ＴＲ１およびＤ＿ＰＲＴ２）を管理する。

【００８５】入出力サブシステム ● 専用プロセッサ（ＳＰＰ）は、「マスタ」と見なさ
れ、各種の接続を確立する。 ● ＩＯ装置およびバッファ・メモリは、プロセッサ・
コードによって直接制御されるか、またはＤＭＡを介し
て制御される。 ● バッファまたはパケット境界の場合、割込み機構を
介してＩＯ装置によってコード介入を強制的に行うこと
ができる。

【００８６】データの送受信バッファ・ポインタとリスト・ポインタに対して、次の
ような様々な処理を行うことができる。 ● バッファ・ポインタの増加 ● バッファのクローズ ● リスト接頭部へのアクセス ● リストへの要素の接続 ● リストからの要素の切離し

【００８７】ポインタの操作ポインタに対する操作の一部はプロセッサ・コードによ
って行われ、他の操作は直接メモリ・アクセス（ＤＭ
Ａ）によって行われる。 ● バッファ・ポインタの書込みと読取りは、ＤＭＡ
（１３４）が単独で行う。・バッファ・メモリへの書込みＩＯ２からサービス要求（ＳＲ２）を受け取ると、ＤＭ
Ａは、ポインタ２（Ｄ＿ＰＲＴ２、１３６）内に入って
いるアドレスによりバッファ・メモリ（１３２）にアク
セスする。ＤＭＡポインタ２は、プロセッサ（ＳＰＰ）
によって提供されるが、バッファ・ポインタの１つ（Ｂ
＿ＰＴＲ）にすぎない。ＤＭＡは、ＢＭＩＯバス上にデ
ータ要素を提示するようＩＯ２（１３８）に対して命令
すると同時に、このデータ要素をＤＭＡポインタが示す
バッファに書き込むようバッファ・メモリ（１３２）に
対して命令する。コードによって選択されたアドレスか
らバッファの最下部までのバッファにデータが満たされ
るが、どこでデータが終了してもよいことになっている
（パケットの）最後のバッファは除く。バッファが一杯
になると、ＤＭＡは、割込み機構（ＩＯ２＿ＥＯＢルー
チン）を介してプロセッサから新しいバッファ・ポイン
タを要求する。ＩＯ２がパケットの終わり（ＩＯ２＿Ｅ
ＯＰルーチン）を検出したときも、同様の手順が使用さ
れる。・バッファ・メモリの読取りＩＯ１からサービス要求（ＳＲ１）を受け取ると、ＤＭ
Ａは、ＤＭＡポインタ１（Ｄ＿ＰＲＴ１、１３６）によ
りバッファ・メモリ（１３２）をアドレス指定する。Ｄ
ＭＡポインタ１は、プロセッサ（ＳＰＰ）によって提供
される。ＤＭＡは、ＤＭＡポインタが示すバッファ内の
データ要素をＢＭＩＯバス上に提示するようバッファ・
メモリ（１３２）に対して命令すると同時に、このデー
タ要素を読み取るようＩＯ１装置（１３８）に対して命
令する。バッファが空の場合、ＤＭＡは、割込み機構
（ＩＯ１＿ＥＯＢルーチン）を介してプロセッサから新
しいバッファ・ポインタを要求する。ＤＭＡがパケット
の終わり（ＩＯ１＿ＥＯＰルーチン）を検出したとき
も、同様の手順が使用される。データ転送後、バッファ
・ポインタが解放され、それに応じて、フリー・バッフ
ァ・リスト、パケット・リスト、および待ち行列リスト
が更新される。 ● パケット・ポインタと待ち行列ポインタは次のよう
にプロセッサ・コードによって管理される。・バッファまたはパケット境界の場合、割込み機構を
介してＩＯ装置およびＤＭＡによってコード介入が強制
的に行われる。・バッファとパケットの待ち行列化および待ち行列解
除の各機構がローカル・メモリ内でプロセッサの制御下
で実行される。

【００８８】割込み割込み機構は、専用プロセッサ（ＳＰＰ）がリアルタイ
ム処理をサポートするための方法である。プロセッサ・
コードの通常のシーケンスでは、割込みは特定事象によ
る中断である。このような割込みの原因になりそうな事
象としては、バッファの終わり、パケットの終わりなど
の特定条件に関連するＩＯ装置からのサービス要求があ
る。それぞれの具体的な割込みは、別のルーチンが割り
込むことができない特定のルーチンに対応している。オ
ーバラン／アンダラン問題を防止するため、できるだけ
短い割込みルーチンを用意することが重要である。１．以下の割込みは、回線およびスイッチ送信機（ＩＯ
１）が使用する。 ● ＩＯ１＿ＥＯＢ条件：出力ＩＯ１に対応する際にＤＭＡがバッファ
（パケット／セグメントの最後のバッファではないも
の、そのバッファ・ポインタにはＥＯＳまたはＥＯＰと
いうフラグが付いていない）を空にしてしまい、ＩＯ１
＿ＥＯＢルーチンを起動するＩＯ１＿ＥＯＢ割込みがＤ
ＭＡポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ１）によって立ち上げられた
場合。ルーチン：このルーチン・フリー・バッファ・リスト内の、空になったばかり
のバッファのポインタを解放する。出力バッファ・リス
ト（ＯＢ＿ＬＩＳＴ）から新しいポインタが待ち行列解
除され、そのポインタがＤＭＡポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ
１）に渡される。 ● ＩＯ１＿ＥＯＰ条件：出力ＩＯ１に対応する際にＤＭＡがパケット
（ポインタにＯＮというＥＯＰフラグが入っているパケ
ットの最後のバッファ）を空にしてしまい、ＩＯ１＿Ｅ
ＯＰルーチンを起動するＩＯ１＿ＥＯＰ割込みがＤＭＡ
ポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ１）によって立ち上げられた場
合。ルーチン：このルーチン・フリー・バッファ・リスト（ＦＢＬ）内の出力バッ
ファ・リスト（ＯＢ＿ＬＩＳＴ）の現行および最後のバ
ッファ・ポインタを解放する。・フリー・パケット・リスト（ＦＰＬ）内の現行パケ
ット・ポインタを解放する。・出力パケット・リスト（ＯＰ＿ＬＩＳＴ）から現行
出力パケット・ポインタ（ＯＰ＿ＰＴＲ）を切り離す。・出力パケット・リストから次のパケットとそのポイ
ンタを待ち行列解除する。２．以下の割込みは、回線およびスイッチ受信機（ＩＯ
２）が使用する。 ● ＩＯ２＿ＥＯＢ条件：入力ＩＯ２に対応する際にＤＭＡがバッファ満
杯条件（そのバッファはパケットの最後のバッファでは
ない）を検出し、ＩＯ２＿ＥＯＢルーチンを起動するＩ
Ｏ２＿ＥＯＢ割込みがＤＭＡポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ２）
によって立ち上げられた場合。ルーチン：このルーチン・同一パケットのすべてのバッファがスタックされて
いる事前割振り入力バッファ・リスト（ＩＢ＿ＬＩＳ
Ｔ）に、満杯になったばかりのバッファのポインタを格
納する。・入力バッファ・リスト接頭部域を更新する。・同一パケットのデータの受信を続行するためにＤＭ
Ａポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ２）に新しいバッファ・ポイン
タを提供する。フリー・バッファ・ポインタはフリー・
バッファ・リスト（ＦＢＬ）によって管理される。・同一パケットについてバッファ・リストが一杯にな
ると、セグメント化が行われる。 ● ＩＯ２＿ＥＯＰ条件：入力ＩＯ２に対応する際にＤＭＡがパケット
（ハードウェアによってポインタにＥＯＰというフラグ
が付けられたパケットの最後のバッファ）の受信を完了
し、ＩＯ２＿ＥＯＰルーチンを起動するＩＯ２＿ＥＯＰ
割込みがＤＭＡポインタによって立ち上げられた場合。
新しいパケットを受信するために新しいバッファ・ポイ
ンタを提供する場合は、コード介入が必要である。ルーチン：このルーチン・同一パケットのすべてのバッファが自動的にスタッ
クされている事前割振り入力バッファ・リスト（ＩＢ＿
ＬＩＳＴ）に、最後に満杯になったバッファのポインタ
を格納する。パケットの最後のバッファ・ポインタに
は、ＤＭＡポインタ（Ｄ＿ＰＴＲ２）によってＥＯＰと
いうフラグが付けられる。・入力バッファ・リスト接頭部域を更新する。・入力バッファ・リストのパケット・ポインタが入力
パケット・リスト（ＩＰ＿ＬＩＳＴ）に待ち行列化され
る。・次のパケットを受信するためにＤＭＡポインタ（Ｄ
＿ＰＴＲ２）に新しいバッファ・ポインタを提供する。

【００８９】２地点間経路指定と分岐経路指定マルチキャストとは、次のように少なくとも２つの宛先
にパケットを送信しなければならないことを意味する。 ● 受信アダプタ内の各種送信アダプタ（スイッチを介
して）と、必要に応じて、汎用プロセッサ（ＧＰＰ） ● 送信アダプタ内の出力トランクまたはポートと、必
要に応じて、汎用プロセッサ（ＧＰＰ）

【００９０】本発明による２地点間経路指定と分岐経路
指定の一般原理は、次のように要約することができる。 ● データ・パケットのコピーは行われず、宛先ごとに
パケット・ポインタだけがコピーされる。・バッファ・メモリ内のスペースが節約される。・背景（遅延）プロセスに必要な命令数が大幅に削減
され、パケット・スループット（アダプタが送信できる
毎秒あたりのパケット数）が向上する。・経路指定はパケット長とは無関係である。 ● 割込み（リアルタイム）手順中にマルチキャスト機
構がオーバヘッドを発生しない。・出力装置ＩＯ１でのアンダラン／オーバラン問題が
削減される。・データ・スループット（ビット／秒）の点でアダプ
タの効率が大幅に向上する。 ● それぞれの出力が、割込み（リアルタイム）ルーチ
ンによって独立して処理される。・回線がリアルタイムで管理される。・速度またはプロトコルが異なる複数の回線を並行し
てサポートできる。 ● 資源の解放が、背景（遅延）プロセス中に非優先順
位モードで完全に実現される。

【００９１】出力待ち行列それぞれの宛先は専用の出力待ち行列を持ち、そこに送
信待ちのパケットがスタックされる。待ち行列の数は宛
先の数に制限される。 ● 受信アダプタ（４０１）には、スイッチ（４０３）
上のアダプタ１つあたり１つずつの出力待ち行列と、汎
用プロセッサ（ＧＰＰ、４０９）専用の１つの特定の出
力待ち行列がある。 ● 同様に、送信アダプタ（４０２）には、回線インタ
フェース（４１６）の出力内のトランクまたは回線１本
あたり１つずつの出力待ち行列と、汎用プロセッサ（Ｇ
ＰＰ、４０９）専用の１つの特定の出力待ち行列があ
る。

【００９２】出力待ち行列は、ローカル・メモリ（１３
１）内に位置する。出力待ち行列の管理は、図１６、図
１７、および図１８の流れ図に詳しく示した背景手順お
よび割込み（ＥＯＢ、ＥＯＰ）手順により、専用プロセ
ッサ（ＳＰＰ）が行う。

【００９３】出力待ち行列テーブル図１１に示すように、データ・パケットの送信中は、そ
れぞれの出力待ち行列の状態が、出力待ち行列テーブル
（１００）という特定のテーブルに格納される。それぞ
れの出力待ち行列は、次の要素で構成される１つのレコ
ードによって表される。 ● 待ち行列を識別する待ち行列ポインタ（１０４）
（Ｑ＿ＰＴＲ） ● 出力待ち行列がＡＣＴＩＶＥの場合に送信するパケ
ットを識別する現行パケット・ポインタ（１０５）（ｃ
ｕｒＰ＿ＰＴＲ） ● 出力待ち行列がＡＣＴＩＶＥの場合に送信するバッ
ファを識別する現行バッファ・ポインタ（１０６）（ｃ
ｕｒＢ＿ＰＴＲ） ● 出力待ち行列の状態（１０７）（ＳＴ）・ＡＣＴＩＶＥ状態：ＳＴＡＲＴＴＲＡＮＳＭＩ
ＳＳＩＯＮがＩＯ１に送られた状態。現行パケット・ポ
インタ（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）によって識別されたパケ
ットは、ＤＭＡの制御下でバッファ・メモリから選択さ
れた出力に伝送される。・ＮＯＮＡＣＴＩＶＥ状態：前のパケットの伝送
が終了し、出力待ち行列が空になっている状態。

【００９４】パケット処理図１５は、プログラム可能高速アダプタのパケット処理
機構の全体図を示している。受信、経路指定、および送
信プロセスは、以下のステップを含む。 ● （１４０）入力バッファ・リストで受け取った各パ
ケットを再アセンブルし、経路指定情報でバッファ・リ
スト接頭部を初期設定する。エラーのあるパケットは廃
棄される。 ● （１４１）パケット・ポインタ（ＩＰ１〜ＩＰｍ）
によって識別された特定のバッファ・リストを各パケッ
トごとに作成する。 ● （１４２）経路指定テーブル（１４８）へのローカ
ル・アクセスによって、パケットの経路指定モードに応
じてパケットを処理する。 ● （１４３）パケットの宛先（１４５）に対応する出
力待ち行列（ＯＱ１〜ＯＱＮ）にパケット・ポインタを
待ち行列化する。ＧＰＰ（１４６）向けのパケットは特
定の出力待ち行列（１４４）にスタックされる。 ● （１４９）新しいバッファが要求されるたびに割込
みルーチンを起動する。バッファの終わり（ＥＯＢ）、
パケットの終わり（ＥＯＰ）などの具体的な事象が発生
すると、ＤＭＡによって割込みが非同期的に起動され
る。 ● （１４１０）ＤＭＡの制御下でバッファ・メモリ
（ＢＭ、１４７）から出力装置（ＩＯ１）にデータを伝
送する。 ● （１４１１）出力（１４５）を走査する。

【００９５】背景手順図１６は、図１５に示されているパケット経路指定およ
びマルチキャスト手順（１４２）を示す流れ図である。 ● （１５０）プロセッサは次の再アセンブル済みパケ
ットを待つ。 ● （１５１）パケットが処理可能な状態になると、直
ちにそのパケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）が取り出さ
れる。前記パケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）によって
識別されたバッファ・リスト接頭部が更新される。経路
指定機構の各種要素の詳細は図１１に示されている。・（１０２）各種の宛先の決定は、パケット・ヘッダ
の経路指定フィールド（８０２）によってアクセスされ
る経路指定テーブル（１５６）により示される。分岐経
路指定の場合、接続セットアップ時にマルチキャスト・
ツリーが各ノードで事前定義される。経路指定テーブル
（１５６）は動的に管理される。つまり、新しい接続が
確立するか、古い接続が終了すると、テーブルが更新さ
れるのである（当然のことながら、ネットワーク・トポ
ロジのデータベースはまったく別々に管理することがで
きる）。バッファ・リスト接頭部内のマルチキャスト・
カウンタ（ＭＣＣ）は、経路指定テーブル（１５６）に
示されている宛先の数に応じて初期値に設定される。こ
の値は、２地点間経路指定の場合は１になり、分岐経路
指定モードの場合は２以上になる。・（１０１）バッファ・メモリ内のバッファをさらに
解放するために、パケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）
（元のＨＥＡＤ値とＴＡＩＬ値を含む）がバッファ・リ
スト接頭部に保管される。 ● （１５２）経路指定またはマルチキャストの対象と
なるパケットに対応するパケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴ
Ｒ）が、最初に選択された出力待ち行列（１０３）に待
ち行列化される（待ち行列ポインタのＴＡＩＬ値が増え
る）。・（１５３）出力待ち行列がＡＣＴＩＶＥ状態の場合
は、次に選択された出力待ち行列（ある場合）を使って
プロセスがもう一度開始される。・（１５４）出力待ち行列がＮＯＮＡＣＴＩＶＥ状
態（ＳＴ）の場合は、出力待ち行列の最初のパケット・
ポインタが待ち行列解除され（待ち行列ポインタのＨＥ
ＡＤ値が増える）、現行パケット・ポインタ（ｃｕｒ
Ｐ＿ＰＴＲ）として出力待ち行列テーブルに保管され
る。同様に、対応するバッファ・リストの最初のバッフ
ァ・ポインタ（Ｂ＿ＰＴＲ）も待ち行列解除され（パケ
ット・ポインタのＨＥＡＤ値が増える）、現行バッファ
・ポインタ（ｃｕｒＢ＿ＰＴＲ）として同じ出力待ち
行列テーブルに保管される。次に、専用プロセッサ（Ｓ
ＰＰ）が、現行パケットの送信を開始するよう求める要
求（ＳＴＡＲＴＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ）をＩＯ１
に送る。出力待ち行列は、出力待ち行列テーブルでＡＣ
ＴＩＶＥ状態（ＳＴ）に設定される。次に選択された出
力待ち行列（ある場合）を使ってプロセスが続行され
る。 ● （１５５）選択されたすべての出力が正常に処理さ
れると、パケット経路指定およびマルチキャスト手順
が、すでに送信されたパケットとバッファに接続された
すべての資源を解放する（１５７）。この解放は、割込
み手順をオーバロードせずに背景手順で行われることに
留意されたい。 ● （１５０）解放が終了すると、手順は最初の待機状
態に戻る。

【００９６】割込み手順１．パケット・レベル（ＩＯ１＿ＥＯＰ）図１７は、図１５に示されているパケット・レベルの割
込み手順（１４９）を示す流れ図である。パケットの終
わり割込み（ＥＯＰ）が発生すると、次のように処理が
行われる。 ● （１６０）最後に処理された出力待ち行列（ＯＱ
ｎ）に対応する現行パケット・ポインタ（ｃｕｒＰ＿
ＰＴＲ）が出力待ち行列テーブルから抽出される。 ● （１６１）フリー・パケット・リスト内のパケット
・ポインタと、フリー・バッファ・リスト内のバッファ
・ポインタをさらに解放するために、現行パケット・ポ
インタが解放待ち行列に待ち行列化される。この解放プ
ロセスは、割込み手順の命令数を最小限に削減するため
に、背景手順（１５７）で完全に実現される。 ● （１６２）出力待ち行列（ＯＱｎ）の内容がテスト
される。・（１６５）出力待ち行列（ＯＱｎ）が空の場合は、
その待ち行列が出力待ち行列テーブルでＮＯＮＡＣＴ
ＩＶＥ状態（ＳＴ）に設定される。・（１６３）出力待ち行列（ＯＱｎ）が空ではない場
合は、次のパケット・ポインタが待ち行列解除される
（待ち行列ポインタのＨＥＡＤ値が増える）（１６
６）。バッファ・リストの最初のバッファ・ポインタが
待ち行列解除され（パケット・ポインタのＨＥＡＤ値が
増える）、パケット・ポインタ（現行パケット・ポイン
タ）とともに出力待ち行列テーブルに保管される（現行
バッファ・ポインタ）。現行バッファ・ポインタ（ｃｕ
ｒＢ＿ＰＴＲ）と現行パケット・ポインタ（ｃｕｒ
Ｐ＿ＰＴＲ）が識別されると、専用プロセッサ（ＳＰ
Ｐ）が、現行パケットの送信を開始するよう求める要求
（ＳＴＡＲＴＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ）をＩＯ１に
送る。２．バッファ・レベル（ＩＯ１＿ＥＯＢ）図１８は、図１５に示されているバッファ・レベルの割
込み手順（１４９）を示す流れ図である。バッファの終
わり割込み（ＥＯＢ）が発生すると、次のように処理が
行われる。 ● （１７０）最後に処理された出力待ち行列（ＯＱ
ｎ）に対応する現行パケット・ポインタ（ｃｕｒＰ＿
ＰＴＲ）が出力待ち行列テーブルから抽出される。 ● （１７１）バッファ・リスト内の次のバッファ・ポ
インタ（Ｂ＿ＰＴＲ）が待ち行列解除される（パケット
・ポインタのＨＥＡＤ値が増える）。このバッファ・ポ
インタは、まず、ＩＯ１装置に接続されたＤＭＡポイン
タ（Ｄ＿ＰＴＲ１）に設定され、次に、現行バッファ・
ポインタ（ｃｕｒＢ＿ＰＴＲ）として出力待ち行列テ
ーブルに保管される。また、パケット・ポインタも、現
行パケット・ポインタとして出力待ち行列テーブルに保
管される。

【００９７】資源の解放図２０は、図１６に示されている、パケット送信後のパ
ケットに接続されている資源の解放（１５７）を示す流
れ図である。このプロセスは、割込み時の命令数を最小
限にするために、完全に背景手順内に置かれている。 ● （１９０）ローカル・メモリ（１３１）内に位置す
る解放待ち行列の内容がテストされる。・解放待ち行列が空の場合は、解放プロセスが終了
し、背景手順は最初の待機状態（１５０）に戻ることが
できる。・解放待ち行列が空でない場合は、次のように処理が
行われる。 ▲ （１９１）パケット・ポインタが解放待ち行列から
待ち行列解除される（解放待ち行列ポインタのＨＥＡＤ
値が増える）。 ▲ （１９１）マルチキャスト・カウンタ（ＭＣＣ）が
バッファ・リスト接頭部から取り出される。 ▲ （１９１）マルチキャスト・カウンタ（ＭＣＣ）が
１つ減り、テストされる（１９２）。 △ （１９３）マルチキャスト・カウンタ（ＭＣＣ）値
がゼロの場合は、パケットの送信が終了する。このパケ
ットに接続されているすべての資源を解放しなければな
らない。前に保管された元のパケット・ポインタ（Ｐ＿
ＰＴＲ）（初期ＨＥＡＤ値および初期ＴＡＩＬ値を含
む）がバッファ・リスト接頭部から取り出される。パケ
ット・ポインタとバッファ・ポインタが、それぞれ、フ
リー・パケット・リスト（ＦＰＬ）とフリー・バッファ
・リスト（ＦＢＬ）から解放される。 △ マルチキャスト・カウンタ（ＭＣＣ）値がゼロでな
い場合は、マルチキャスト・プロセスが終了する。・（１９０）解放待ち行列の内容がもう一度テストさ
れる。 ▲ 解放待ち行列が空でない場合は、新しいパケット・
ポインタを使って手順が続行される（１９１）。 ▲ 解放待ち行列が空の場合は、解放プロセスが終了
し、背景手順は最初の待機状態（１５０）に戻ることが
できる。

【００９８】データ伝送図１９は、専用プロセッサ（ＳＰＰ）、直接アクセス・
メモリ（ＤＭＡ）、およびＩＯ１装置間のデータ・フロ
ーを示している。最初は、すでに図１６に示した背景手
順が待機状態になっている。パケットが伝送可能な状態
になると、直ちにパケット・ポインタが適切な出力待ち
行列ｎにコピーされる。この出力待ち行列ｎはＡＣＴＩ
ＶＥ状態に設定され、ＳＰＰは、出力ｎ上で伝送を開始
できる状態になっていることをＩＯ１装置に通知する
（ＳＴＡＲＴＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮｎ）。このメ
ッセージを受け取ると、ＩＯ１は、最初のバッファ・ポ
インタを要求するサービス要求（ＳＲ１ｎ）でＤＭＡに
応答する。ＤＭＡは、出力待ち行列ｎの現行バッファ・
ポインタ（ｃｕｒＢ＿ＰＴＲｎ）を出力待ち行列テー
ブルから抽出するために、バッファの終わり割込み（図
１８に示したＩＯ１＿ＥＯＢｎ）を起動する。ＤＭＡ
は、前記現行バッファ・ポインタによって識別されたバ
ッファをＢＭＩＯ上に提示するようバッファ・メモリ
（ＢＭ）に対して命令すると同時に、このバッファを読
み取るようＩＯ１に対して命令する（ＤＳ１ｎデータ・
サービス・メッセージ）。パケットの終わりに達するま
で、次のバッファを使ってプロセスが続行される。この
時点で、ＤＭＡはパケットの終わり割込み（図１７に示
したＩＯ１＿ＥＯＰｎ）を立ち上げ、ＩＯ１装置に通知
する（ＥＯＰ１ｎ）。

【００９９】出力回線で使用される様々なプロトコルと
速度に応じて、ＩＯ１装置の制御下ですべての出力待ち
行列が独立してかつ並行して処理されることに留意され
たい。

【０１００】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【０１０１】（１）固定長または可変長のデータ・パケ
ットを受信（１３８）し、１つまたは複数の出力に送信
（１３７）するためのプログラム可能処理手段（ＳＰ
Ｐ）を含む、通信ネットワーク（２００）内のパケット
交換ノード（３００）のための回線アダプタ（４０１、
４０２）において、回線アダプタが、第一の格納手段
（１３２）内の１つまたは複数のバッファに各データ・
パケットをバッファリングするための手段と、前記バッ
ファを識別するための手段と、それぞれのバッファ・リ
ストがデータ・パケットを１つずつ識別するようになっ
ているバッファ・リスト内の前記バッファＩＤを、第二
の格納手段（１３１）に待ち行列化するための手段と、
前記バッファ・リストを識別するための手段と、それぞ
れのパケット・リストが待ち行列を１つずつ識別するよ
うになっているパケット・リスト内のバッファ・リスト
ＩＤを、前記第二の格納手段（１３１）に待ち行列化す
るための手段と、各データ・パケットの経路指定ヘッダ
（８０２）を処理するための手段（１４２）と、出力上
で送信するデータ・パケットのパケットＩＤをスタック
するために各出力に出力待ち行列を１つずつ関連付ける
ための手段と、１つまたは複数の出力にデータ・パケッ
トを経路指定するための手段とを含み、前記経路指定ヘ
ッダ（８０２）処理手段（１４２）が、各データ・パケ
ットの宛先（複数も可）に対応する出力待ち行列（複数
も可）を決定して選択するための手段をさらに含み、前
記経路指定手段が、選択された前記出力（複数も可）に
対応する待ち行列（複数も可）に、送信するデータ・パ
ケットのバッファ・リストＩＤをコピーするための手段
と、出力のデータ要求をリアルタイムで処理するための
手段と、前記第二の格納手段（１３１）からバッファ、
バッファＩＤ、およびバッファ・リストＩＤを解放する
ための手段とをさらに含み、前記データ要求処理手段
が、出力待ち行列を独立して処理するための手段と、出
力によって要求されたパケットＩＤを並行して待ち行列
解除するための手段と、前記パケットＩＤによって識別
されたバッファ・リスト内にスタックされているバッフ
ァＩＤを待ち行列解除するための手段とをさらに含むこ
とを特徴とする、回線アダプタ。（２）前記第一の格納手段が、前記プログラム可能処理
手段とは無関係に固定長のバッファに入っている前記デ
ータ・パケットを読み書きするための手段を含み、前記
第二の格納手段が、前記処理手段（ＳＰＰ）の制御下で
前記識別手段を個別に格納（１３１）するための手段を
含むことを特徴とする、上記（１）に記載の回線アダプ
タ。（３）前記プログラム可能処理手段（ＳＰＰ）が、デー
タ・パケットを処理するための背景手順と、新しいバッ
ファの内容を要求するために各出力の制御下で起動さ
れ、使用する経路指定モード（２地点間または分岐経路
指定モード）とは無関係であるリアルタイム手順とを含
むことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の
回線アダプタ。（４）前記経路指定手段内の前記解放手段が前記背景手
順で実行されることを特徴とする、上記（３）に記載の
回線アダプタ。（５）前記識別手段が、前記バッファを識別し、１つま
たは複数のバッファ・リスト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）にスタッ
クされたバッファ・ポインタ（Ｂ＿ＰＴＲ）と、前記バ
ッファ・リスト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）を識別し、１つまたは
複数のパケット・リスト（Ｐ＿ＬＩＳＴ）にスタックさ
れたパケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）と、前記パケッ
ト・リスト（Ｐ＿ＬＩＳＴ）を識別し、１つまたは複数
の待ち行列リスト（Ｑ＿ＬＩＳＴ）にスタックされた待
ち行列ポインタ（Ｑ＿ＰＴＲ）とを含み、各リストが、
そのリストの内容に関連する情報を格納するための接頭
部を含むことを特徴とする、上記（１）ないし（４）の
いずれかに記載の回線アダプタ。（６）前記バッファ・リスト接頭部が、データ・パケッ
ト・ヘッダに入っている制御情報および経路指定情報を
含むことを特徴とする、上記（５）に記載の回線アダプ
タ。（７）前記バッファ・リスト接頭部が、カウンタ（ＭＣ
ＣＣＯＵＮＴＥＲ）と、パケット・ポインタ（Ｐ＿Ｐ
ＴＲ）とをさらに含むことを特徴とする、上記（６）に
記載の回線アダプタ。（８）各出力待ち行列の状況が、前記第二の格納手段
（１３１）内に位置する出力待ち行列テーブルに格納さ
れており、前記状況が、出力待ち行列ポインタ（Ｑ＿Ｐ
ＴＲ）と、出力待ち行列から最後に待ち行列解除される
パケットのパケット・ポインタ（現行パケット・ポイン
タ（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）という）と、現行パケット・
ポインタ（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）から最後に待ち行列解
除されるバッファのバッファ・ポインタ（現行バッファ
・ポインタ（ｃｕｒＢ＿ＰＴＲ）という）と、出力待
ち行列が活動状態かどうかによって決まる出力待ち行列
の状態（ＳＴ）であって、前記現行パケット・ポインタ
（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）が出力で処理されているときに
出力待ち行列が活動状態になるような出力待ち行列の状
態とを含むことを特徴とする、上記（７）に記載の回線
アダプタ。（９）前記背景手順が、新しいバッファ・リストを検出
するための手段と、バッファ・リスト接頭部内の経路指
定情報を読み取るための手段と、データ・パケットの送
信先にする必要がある出力の数によってバッファ・リス
ト接頭部カウンタを初期設定するための手段と、専用の
接頭部にバッファ・リストのパケット・ポインタをコピ
ーするための手段と、データ・パケットの宛先に応じて
出力待ち行列を選択し、前記出力待ち行列にパケット・
ポインタを待ち行列化し、前記出力待ち行列の状態をテ
ストするための手段であって、その状態が活動状態の場
合は、データ・パケットの他の宛先に応じて新しい出力
待ち行列が選択され、その状態が活動状態ではない場合
は、パケット・ポインタが前記出力待ち行列から待ち行
列解除され、現行パケット・ポインタとして前記出力待
ち行列テーブルに保管され、バッファ・ポインタが前記
パケット・ポインタによって識別されたバッファ・リス
トから待ち行列解除され、現行バッファ・ポインタとし
て前記出力待ち行列テーブルに保管され、メッセージが
出力に送られ、出力待ち行列が活動状態に設定され、デ
ータ・パケットの他の宛先に応じて新しい出力待ち行列
が選択されるようになっている手段とを含み、前記パケ
ット・ポインタが選択されたすべての出力待ち行列です
でに待ち行列化されていると、背景プロセスが最初の待
機状態に戻ることを特徴とする、上記（８）に記載の回
線アダプタ。（１０）前記リアルタイム手順が、新しいバッファの要
求に応じて出力によって起動される第一のリアルタイム
手順であって、出力待ち行列テーブルで最後に処理され
る出力待ち行列に対応する現行パケット・ポインタを獲
得するための手段と、前記パケット・ポインタによって
識別されたバッファ・リスト内の次のバッファ・ポイン
タを待ち行列解除するための手段と、前記パケット・ポ
インタを現行パケット・ポインタとして出力待ち行列テ
ーブルに保管するための手段と、前記バッファ・ポイン
タを現行バッファ・ポインタとして出力待ち行列テーブ
ルに保管するための手段とを含む、第一のリアルタイム
手順と、新しいパケットの要求に応じて出力によって起
動される第二のリアルタイム手順であって、出力待ち行
列テーブルで最後に処理される出力待ち行列に対応する
現行パケット・ポインタを獲得するための手段と、遅延
解放のために前記パケット・ポインタを解放待ち行列に
待ち行列化するための手段と、出力待ち行列が空かどう
かをテストするための手段であって、出力待ち行列が空
の場合は、前記出力待ち行列が非活動状態に設定され、
出力待ち行列が空ではない場合は、次のパケット・ポイ
ンタが前記出力待ち行列から待ち行列解除され、前記パ
ケット・ポインタが現行パケット・ポインタとして出力
待ち行列テーブルに保管され、前記パケット・ポインタ
によって識別されたバッファ・リストの最初のバッファ
・ポインタが現行バッファ・ポインタとして出力待ち行
列テーブルに保管され、前記出力待ち行列に関連する出
力にメッセージが送られるようになっている手段とを含
む、第二のリアルタイム手順とを含むことを特徴とす
る、上記（９）に記載の回線アダプタ。（１１）前記第一の格納手段（１３２）内のバッファの
管理が、バッファ・ポインタ全体を含む第一の永続リス
ト（フリー・バッファ・リスト）によって実現されるこ
とを特徴とする、上記（１）ないし（１０）のいずれか
に記載の回線アダプタ。（１２）前記第二の格納手段（１３１）内のバッファ・
リストの管理が、パケット・ポインタ全体を含む第二の
永続リスト（フリー・パケット・リスト）によって実現
されることを特徴とする、上記（１）ないし（１１）の
いずれかに記載の回線アダプタ。（１３）前記背景手順内の前記解放手段が、解放待ち行
列の内容をテストするための手段であって、解放待ち行
列が空の場合は、解放を終了し、解放待ち行列が空では
ない場合は、パケット・ポインタを解放待ち行列から待
ち行列解除し、バッファ・リスト接頭部カウンタを１つ
減らし、カウンタ値がゼロかどうかをテストし、カウン
タ値がゼロではない場合は、解放待ち行列の内容をテス
トし、解放待ち行列が空の場合は、解放を終了し、解放
待ち行列が空でない場合は、次のパケット・ポインタを
解放待ち行列から待ち行列解除し、カウンタ値がゼロの
場合は、前記パケット・ポインタによって識別されたバ
ッファ・リスト接頭部から元のパケット・ポインタを取
り出し、前記パケット・ポインタによって識別されたバ
ッファ・リストおよびバッファをフリー・パケット・リ
ストおよびフリー・バッファ・リストから解放し、解放
待ち行列の内容をテストするようになっている手段を含
むことを特徴とする、上記（１２）に記載の回線アダプ
タ。（１４）各リスト・ポインタ（パケット・ポインタ（Ｐ
＿ＰＴＲ）または待ち行列ポインタ（Ｑ＿ＰＴＲ））
が、リストを識別するための第一のフィールド（ＬＩ
Ｄ）と、前記リストにスタックする次のポインタを識別
するための第二のフィールド（ＴＡＩＬ）と、前記リス
トにスタックされている最初のポインタを識別するため
の第三のフィールド（ＨＥＡＤ）とを含むことを特徴と
する、上記（５）ないし（１３）のいずれかに記載の回
線アダプタ。（１５）前記待ち行列化手段が、リスト・ポインタのＴ
ＡＩＬフィールドを増やすための手段と、ＬＩＤフィー
ルドによって識別されたリストにＴＡＩＬフィールドに
よって識別されたポインタを同期的に格納するための手
段と、リスト満杯（Ｆ）標識を生成するための手段とを
含むことを特徴とする、上記（１４）に記載の回線アダ
プタ。（１６）前記待ち行列解除手段が、リスト・ポインタの
ＨＥＡＤフィールドを増やすための手段と、ＬＩＤフィ
ールドによって識別されたリストでＨＥＡＤフィールド
によって識別されたポインタを同期的に読み取るための
手段と、リスト空（Ｅ）標識を生成するための手段とを
含むことを特徴とする、上記（１４）ないし（１５）の
いずれかに記載の回線アダプタ。（１７）前記待ち行列化および待ち行列解除手段が、前
記リスト空（Ｅ）標識またはリスト満杯（Ｆ）標識をテ
ストするための手段をさらに含むことを特徴とする、上
記（１５）ないし（１６）のいずれかに記載の回線アダ
プタ。（１８）前記処理手段が、演算論理装置と、レジスタ・
ファイルと、シーケンサと、命令ファイルと、直接アク
セス・メモリ・モジュールと、物理メモリ・アドレス・
ジェネレータとを含むことを特徴とする、上記（１）な
いし（１７）のいずれかに記載の回線アダプタ。（１９）固定長または可変長のデータ・パケットを受信
（１３８）し、１つまたは複数の出力に送信（１３７）
するためのプログラム可能処理手段（ＳＰＰ）を含む、
通信ネットワーク（２００）内のパケット交換ノード
（３００）のための回線アダプタ（４０１、４０２）に
おける経路指定方法において、経路指定方法が、第一の
格納手段（１３２）内の１つまたは複数のバッファに各
データ・パケットをバッファリングするステップと、前
記バッファを識別するステップと、それぞれのバッファ
・リストがデータ・パケットを１つずつ識別するように
なっているバッファ・リスト内の前記バッファＩＤを、
第二の格納手段（１３１）に待ち行列化するステップ
と、前記バッファ・リストを識別するステップと、それ
ぞれのパケット・リストが待ち行列を１つずつ識別する
ようになっているパケット・リスト内のバッファ・リス
トＩＤを、前記第二の格納手段（１３１）に待ち行列化
するステップと、各データ・パケットの経路指定ヘッダ
（８０２）を処理（１４２）するステップと、出力上で
送信するデータ・パケットのパケットＩＤをスタックす
るために各出力に出力待ち行列を１つずつ関連付けるス
テップと、１つまたは複数の出力にデータ・パケットを
経路指定するステップとを含み、前記経路指定ヘッダ
（８０２）処理ステップ（１４２）が、各データ・パケ
ットの宛先（複数も可）に対応する出力待ち行列（複数
も可）を決定して選択するステップをさらに含み、前記
経路指定ステップが、選択された前記出力（複数も可）
に対応する待ち行列（複数も可）に、送信するデータ・
パケットのバッファ・リストＩＤをコピーするステップ
と、出力のデータ要求をリアルタイムで処理するステッ
プと、前記第二の格納手段（１３１）からバッファ、バ
ッファＩＤ、およびバッファ・リストＩＤを解放するス
テップとをさらに含み、前記データ要求処理ステップ
が、出力によって要求されたパケットＩＤを並行して待
ち行列解除し、前記パケットＩＤによって識別されたバ
ッファ・リスト内にスタックされているバッファＩＤを
待ち行列解除することにより、出力待ち行列を独立して
処理するステップを含むことを特徴とする、経路指定方
法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によってサポートされる様々な回線スル
ープットに応じて必要な処理時間（すなわち、命令／
秒）を示す図である。

【図２】本発明の特許請求の範囲に記載された、アクセ
ス・ノードと通過ノードを含む高速パケット交換網の典
型的なモデルを示す図である。

【図３】本発明による高速経路指定ポイントを示す図で
ある。

【図４】本発明によるプログラム可能高性能アダプタを
示す図である。

【図５】トランク・アダプタ内を通る送受信データ・フ
ローを示す図である。

【図６】本発明によるバッファ、パケット、および待ち
行列の構造を示す図である。

【図７】制御点スパン・ツリーを示す図である。

【図８】図２に示すようなネットワークで伝送されるパ
ケット用の典型的なヘッダの図解表現である。

【図９】図８に示したヘッダのマルチキャスト・ツリー
経路指定フィールドの図解表現である。

【図１０】本発明によるリスト・ポインタ構造を示す図
である。

【図１１】本発明の特許請求の範囲に記載されたマルチ
キャスト機構の概要を示す図である。

【図１２】本発明によるマルチキャスト経路指定をサポ
ートするパケットのバッファ・リスト構造を示す図であ
る。

【図１３】本発明によるフリー・バッファ・リスト構造
を示す図である。

【図１４】本発明によるプロセッサ機能構造を示す図で
ある。

【図１５】本発明による回線アダプタ内のパケット処理
の全体図である。

【図１６】本発明によるパケット経路指定およびマルチ
キャスト処理を示す図である。

【図１７】本発明によるパケット・レベルの割込み手順
を示す図である。

【図１８】本発明によるバッファ・レベルの割込み手順
を示す図である。

【図１９】本発明による専用プロセッサ（ＳＰＰ）、直
接アクセス・メモリ（ＤＭＡ）、ＩＯ１装置間のデータ
・フローを示す図である。

【図２０】本発明の特許請求の範囲に記載した、背景手
順におけるメモリ資源の解放機構を示す流れ図である。

【符号の説明】

１４１入力パケット１４２パケット経路指定およびマルチキャスト１４３出力待ち行列１４５出力１４７バッファ・メモリ１４８経路指定テーブル１４９送信―割込み手順

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジャン・マリー・ミュニエフランス06800 カーニュ・シュル・メールシュマン・デ・コル11 (72)発明者アンドレ・ポポルトフランス06480 ラ・コル・シュル・ルーシュマン・デュ・ピュイ・ド・タシエ 275 ロティスモン・デュ・コロンビエ (72)発明者ヴィクトール・スパーニョールフランス06800 カーニュ・シュル・メールシュマン・デ・コレット12ビス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定長または可変長のデータ・パケットを
受信（１３８）し、１つまたは複数の出力に送信（１３
７）するためのプログラム可能処理手段（ＳＰＰ）を含
む、通信ネットワーク（２００）内のパケット交換ノー
ド（３００）のための回線アダプタ（４０１、４０２）
において、回線アダプタが、第一の格納手段（１３２）内の１つまたは複数のバッフ
ァに各データ・パケットをバッファリングするための手
段と、前記バッファを識別するための手段と、それぞれのバッファ・リストがデータ・パケットを１つ
ずつ識別するようになっているバッファ・リスト内の前
記バッファＩＤを、第二の格納手段（１３１）に待ち行
列化するための手段と、前記バッファ・リストを識別するための手段と、それぞれのパケット・リストが待ち行列を１つずつ識別
するようになっているパケット・リスト内のバッファ・
リストＩＤを、前記第二の格納手段（１３１）に待ち行
列化するための手段と、各データ・パケットの経路指定ヘッダ（８０２）を処理
するための手段（１４２）と、出力上で送信するデータ・パケットのパケットＩＤをス
タックするために各出力に出力待ち行列を１つずつ関連
付けるための手段と、１つまたは複数の出力にデータ・パケットを経路指定す
るための手段とを含み、前記経路指定ヘッダ（８０２）処理手段（１４２）が、各データ・パケットの宛先（複数も可）に対応する出力
待ち行列（複数も可）を決定して選択するための手段を
さらに含み、前記経路指定手段が、選択された前記出力（複数も可）に対応する待ち行列
（複数も可）に、送信するデータ・パケットのバッファ
・リストＩＤをコピーするための手段と、出力のデータ要求をリアルタイムで処理するための手段
と、前記第二の格納手段（１３１）からバッファ、バッファ
ＩＤ、およびバッファ・リストＩＤを解放するための手
段とをさらに含み、前記データ要求処理手段が、出力待ち行列を独立して処
理するための手段と、出力によって要求されたパケットＩＤを並行して待ち行
列解除するための手段と、前記パケットＩＤによって識別されたバッファ・リスト
内にスタックされているバッファＩＤを待ち行列解除す
るための手段とをさらに含むことを特徴とする、回線ア
ダプタ。
【請求項２】前記第一の格納手段が、前記プログラム可
能処理手段とは無関係に固定長のバッファに入っている
前記データ・パケットを読み書きするための手段を含
み、前記第二の格納手段が、前記処理手段（ＳＰＰ）の制御
下で前記識別手段を個別に格納（１３１）するための手
段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の回線アダ
プタ。
【請求項３】前記プログラム可能処理手段（ＳＰＰ）
が、データ・パケットを処理するための背景手順と、新しいバッファの内容を要求するために各出力の制御下
で起動され、使用する経路指定モード（２地点間または
分岐経路指定モード）とは無関係であるリアルタイム手
順とを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載
の回線アダプタ。
【請求項４】前記経路指定手段内の前記解放手段が前記
背景手順で実行されることを特徴とする、請求項３に記
載の回線アダプタ。
【請求項５】前記識別手段が、前記バッファを識別し、１つまたは複数のバッファ・リ
スト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）にスタックされたバッファ・ポイ
ンタ（Ｂ＿ＰＴＲ）と、前記バッファ・リスト（Ｂ＿ＬＩＳＴ）を識別し、１つ
または複数のパケット・リスト（Ｐ＿ＬＩＳＴ）にスタ
ックされたパケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）と、前記パケット・リスト（Ｐ＿ＬＩＳＴ）を識別し、１つ
または複数の待ち行列リスト（Ｑ＿ＬＩＳＴ）にスタッ
クされた待ち行列ポインタ（Ｑ＿ＰＴＲ）とを含み、各リストが、そのリストの内容に関連する情報を格納す
るための接頭部を含むことを特徴とする、請求項１ない
し４のいずれかに記載の回線アダプタ。
【請求項６】前記バッファ・リスト接頭部が、データ・パケット・ヘッダに入っている制御情報および
経路指定情報を含むことを特徴とする、請求項５に記載
の回線アダプタ。
【請求項７】前記バッファ・リスト接頭部が、カウンタ（ＭＣＣＣＯＵＮＴＥＲ）と、パケット・ポインタ（Ｐ＿ＰＴＲ）とをさらに含むこと
を特徴とする、請求項６に記載の回線アダプタ。
【請求項８】各出力待ち行列の状況が、前記第二の格納
手段（１３１）内に位置する出力待ち行列テーブルに格
納されており、前記状況が、出力待ち行列ポインタ（Ｑ＿ＰＴＲ）と、出力待ち行列から最後に待ち行列解除されるパケットの
パケット・ポインタ（現行パケット・ポインタ（ｃｕｒ
Ｐ＿ＰＴＲ）という）と、現行パケット・ポインタ（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）から最
後に待ち行列解除されるバッファのバッファ・ポインタ
（現行バッファ・ポインタ（ｃｕｒＢ＿ＰＴＲ）とい
う）と、出力待ち行列が活動状態かどうかによって決まる出力待
ち行列の状態（ＳＴ）であって、前記現行パケット・ポ
インタ（ｃｕｒＰ＿ＰＴＲ）が出力で処理されている
ときに出力待ち行列が活動状態になるような出力待ち行
列の状態とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の
回線アダプタ。
【請求項９】前記背景手順が、新しいバッファ・リストを検出するための手段と、バッファ・リスト接頭部内の経路指定情報を読み取るた
めの手段と、データ・パケットの送信先にする必要がある出力の数に
よってバッファ・リスト接頭部カウンタを初期設定する
ための手段と、専用の接頭部にバッファ・リストのパケット・ポインタ
をコピーするための手段と、データ・パケットの宛先に応じて出力待ち行列を選択
し、前記出力待ち行列にパケット・ポインタを待ち行列
化し、前記出力待ち行列の状態をテストするための手段
であって、その状態が活動状態の場合は、データ・パケットの他の
宛先に応じて新しい出力待ち行列が選択され、その状態が活動状態ではない場合は、パケット・ポインタが前記出力待ち行列から待ち行列解
除され、現行パケット・ポインタとして前記出力待ち行
列テーブルに保管され、バッファ・ポインタが前記パケット・ポインタによって
識別されたバッファ・リストから待ち行列解除され、現
行バッファ・ポインタとして前記出力待ち行列テーブル
に保管され、メッセージが出力に送られ、出力待ち行列が活動状態に設定され、データ・パケットの他の宛先に応じて新しい出力待ち行
列が選択されるようになっている手段とを含み、前記パケット・ポインタが選択されたすべての出力待ち
行列ですでに待ち行列化されていると、背景プロセスが
最初の待機状態に戻ることを特徴とする、請求項８に記
載の回線アダプタ。
【請求項１０】前記リアルタイム手順が、新しいバッファの要求に応じて出力によって起動される
第一のリアルタイム手順であって、出力待ち行列テーブルで最後に処理される出力待ち行列
に対応する現行パケット・ポインタを獲得するための手
段と、前記パケット・ポインタによって識別されたバッファ・
リスト内の次のバッファ・ポインタを待ち行列解除する
ための手段と、前記パケット・ポインタを現行パケット・ポインタとし
て出力待ち行列テーブルに保管するための手段と、前記バッファ・ポインタを現行バッファ・ポインタとし
て出力待ち行列テーブルに保管するための手段とを含
む、第一のリアルタイム手順と、新しいパケットの要求に応じて出力によって起動される
第二のリアルタイム手順であって、出力待ち行列テーブルで最後に処理される出力待ち行列
に対応する現行パケット・ポインタを獲得するための手
段と、遅延解放のために前記パケット・ポインタを解放待ち行
列に待ち行列化するための手段と、出力待ち行列が空かどうかをテストするための手段であ
って、出力待ち行列が空の場合は、前記出力待ち行列が非活動
状態に設定され、出力待ち行列が空ではない場合は、次のパケット・ポインタが前記出力待ち行列から待ち行
列解除され、前記パケット・ポインタが現行パケット・ポインタとし
て出力待ち行列テーブルに保管され、前記パケット・ポインタによって識別されたバッファ・
リストの最初のバッファ・ポインタが現行バッファ・ポ
インタとして出力待ち行列テーブルに保管され、前記出力待ち行列に関連する出力にメッセージが送られ
るようになっている手段とを含む、第二のリアルタイム
手順とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の回線
アダプタ。
【請求項１１】前記第一の格納手段（１３２）内のバッ
ファの管理が、バッファ・ポインタ全体を含む第一の永
続リスト（フリー・バッファ・リスト）によって実現さ
れることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか
に記載の回線アダプタ。
【請求項１２】前記第二の格納手段（１３１）内のバッ
ファ・リストの管理が、パケット・ポインタ全体を含む
第二の永続リスト（フリー・パケット・リスト）によっ
て実現されることを特徴とする、請求項１ないし１１の
いずれかに記載の回線アダプタ。
【請求項１３】前記背景手順内の前記解放手段が、解放待ち行列の内容をテストするための手段であって、解放待ち行列が空の場合は、解放を終了し、解放待ち行列が空ではない場合は、パケット・ポインタを解放待ち行列から待ち行列解除
し、バッファ・リスト接頭部カウンタを１つ減らし、カウンタ値がゼロかどうかをテストし、カウンタ値がゼロではない場合は、解放待ち行列の内容
をテストし、解放待ち行列が空の場合は、解放を終了し、解放待ち行列が空でない場合は、次のパケット・ポイン
タを解放待ち行列から待ち行列解除し、カウンタ値がゼロの場合は、前記パケット・ポインタによって識別されたバッファ・
リスト接頭部から元のパケット・ポインタを取り出し、前記パケット・ポインタによって識別されたバッファ・
リストおよびバッファをフリー・パケット・リストおよ
びフリー・バッファ・リストから解放し、解放待ち行列の内容をテストするようになっている手段
を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の回線アダ
プタ。
【請求項１４】各リスト・ポインタ（パケット・ポイン
タ（Ｐ＿ＰＴＲ）または待ち行列ポインタ（Ｑ＿ＰＴ
Ｒ））が、リストを識別するための第一のフィールド（ＬＩＤ）
と、前記リストにスタックする次のポインタを識別するため
の第二のフィールド（ＴＡＩＬ）と、前記リストにスタックされている最初のポインタを識別
するための第三のフィールド（ＨＥＡＤ）とを含むこと
を特徴とする、請求項５ないし１３のいずれかに記載の
回線アダプタ。
【請求項１５】前記待ち行列化手段が、リスト・ポインタのＴＡＩＬフィールドを増やすための
手段と、ＬＩＤフィールドによって識別されたリストにＴＡＩＬ
フィールドによって識別されたポインタを同期的に格納
するための手段と、リスト満杯（Ｆ）標識を生成するための手段とを含むこ
とを特徴とする、請求項１４に記載の回線アダプタ。
【請求項１６】前記待ち行列解除手段が、リスト・ポインタのＨＥＡＤフィールドを増やすための
手段と、ＬＩＤフィールドによって識別されたリストでＨＥＡＤ
フィールドによって識別されたポインタを同期的に読み
取るための手段と、リスト空（Ｅ）標識を生成するための手段とを含むこと
を特徴とする、請求項１４ないし１５のいずれかに記載
の回線アダプタ。
【請求項１７】前記待ち行列化および待ち行列解除手段
が、前記リスト空（Ｅ）標識またはリスト満杯（Ｆ）標識を
テストするための手段をさらに含むことを特徴とする、
請求項１５ないし１６のいずれかに記載の回線アダプ
タ。
【請求項１８】前記処理手段が、演算論理装置と、レジスタ・ファイルと、シーケンサと、命令ファイルと、直接アクセス・メモリ・モジュールと、物理メモリ・アドレス・ジェネレータとを含むことを特
徴とする、請求項１ないし１７のいずれかに記載の回線
アダプタ。
【請求項１９】固定長または可変長のデータ・パケット
を受信（１３８）し、１つまたは複数の出力に送信（１
３７）するためのプログラム可能処理手段（ＳＰＰ）を
含む、通信ネットワーク（２００）内のパケット交換ノ
ード（３００）のための回線アダプタ（４０１、４０
２）における経路指定方法において、経路指定方法が、第一の格納手段（１３２）内の１つまたは複数のバッフ
ァに各データ・パケットをバッファリングするステップ
と、前記バッファを識別するステップと、それぞれのバッファ・リストがデータ・パケットを１つ
ずつ識別するようになっているバッファ・リスト内の前
記バッファＩＤを、第二の格納手段（１３１）に待ち行
列化するステップと、前記バッファ・リストを識別するステップと、それぞれのパケット・リストが待ち行列を１つずつ識別
するようになっているパケット・リスト内のバッファ・
リストＩＤを、前記第二の格納手段（１３１）に待ち行
列化するステップと、各データ・パケットの経路指定ヘッダ（８０２）を処理
（１４２）するステップと、出力上で送信するデータ・パケットのパケットＩＤをス
タックするために各出力に出力待ち行列を１つずつ関連
付けるステップと、１つまたは複数の出力にデータ・パケットを経路指定す
るステップとを含み、前記経路指定ヘッダ（８０２）処理ステップ（１４２）
が、各データ・パケットの宛先（複数も可）に対応する出力
待ち行列（複数も可）を決定して選択するステップをさ
らに含み、前記経路指定ステップが、選択された前記出力（複数も可）に対応する待ち行列
（複数も可）に、送信するデータ・パケットのバッファ
・リストＩＤをコピーするステップと、出力のデータ要求をリアルタイムで処理するステップ
と、前記第二の格納手段（１３１）からバッファ、バッファ
ＩＤ、およびバッファ・リストＩＤを解放するステップ
とをさらに含み、前記データ要求処理ステップが、出力によって要求されたパケットＩＤを並行して待ち行
列解除し、前記パケットＩＤによって識別されたバッファ・リスト
内にスタックされているバッファＩＤを待ち行列解除す
ることにより、出力待ち行列を独立して処理するステッ
プを含むことを特徴とする、経路指定方法。