KR100205055B1 - 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급 메시지 송신 제어 방법 - Google Patents

송신 연결망 인터페이스에서의 긴급 메시지 송신 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메시지 전달 방식의 병렬 컴퓨터 시스템에서 상호 연결망을 통하여 노드간 긴급메시지 전송을 수행하기 위해 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법에 관한 것으로서, 긴급메시지 송신 제어부는 프로세서로부터 전송 의뢰된 긴급메시지를 출력 포트를 통해 송신하는 일련의 송신 과정을 제어하고, 지역버스 제어부와 긴급메시지 버퍼 및 출력포트 제어부에 연결되어 있으며, 긴급 메시지 송신 제어를 위해 긴급메시지 제어 레지스터와 긴급메시지 전송정보 레지스터를 가지고 있다.
상기의 긴급메시지 제어 레지스터(ECR)는 긴급메시지 송신을 제어하는 8비트 레지스터로서, 긴급메시지 송신을 위한 제어정보를 포함하며, 긴급메시지 전송정보 레지스터(ETIR)는 송신하고자 하는 긴급메시지의 맨앞 4 바이트를 긴급메시지 버퍼로부터 읽어와 필요한 부분만을 저장하고 있는 32비트 레지스터로서, 긴급메시지 전송정보를 포함하고, 긴급메시지 송신 제어부는 초기화 상태가 되고 난 후, 긴급 메시지 제어 레지스터(ECR)를 검사하여 긴급메시지 버퍼에 전송할 긴급메시지가 있는지를 확인하고, 전송할 긴급메시지가 있으면 긴급 메시지 버퍼로부터 긴급메시지 전송을 읽어와 긴급메시지 전송정보 레지스터에 저장하고 긴급메시지 송신을 개시하며, 출력포트 제어기를 통하여 긴급메시지 전송이 완료되면, 긴급메시지 송신 제어부는 긴급메시지 제어 레지스터의 제어정보를 수정한 후 새로운 긴급메시지 송신요구를 기다린다.

Description

송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법(Emergency Message Send Control Method in a Send Network Interface)
제1도는 본 발명에 적용되는 상호 연결망에 연결되어 있는 노드의 구성도.
제2도는 본 발명의 긴급메시지 송신 제어기의 연결도.
제3도는 본 발명에 따른 송신 제어용 레지스터의 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 긴급메시지 송신 제어방법을 나타낸 흐름도.
* 도면의 주요부부에 대한 부호의 설명
100 : 상호 연결망 101, 102, 103, 104 : 노드
110 : 노드 버스 121, 122, 123, 124 : 프로세서
130 : 지역 공유 메모리 140 : 입출력 장치
150 : 연결망 인터페이스 151 : 버스 브리지
152 : 지역버스 153 : 송신 연결망 인터페이스
154 : 수신 연결망 인터페이스 210 : 지역버스 제어부
220 : 긴급메시지 송신 제어부 221 : 긴급메시지 제어 레지스터
222 : 긴급메시지 전송 정보 레지스터 230 : 긴급메시지 버퍼
240 : 출력포트 제어부 311, 321, 323, 326 : 예약된 필드
312 : 긴급메시지 송신 요구 비트 322 : 방송 비트
324 : 수신 노드 식별자 필드 325 : 길이 필드
본 발명은 메시지 전달 방식의 병령 컴퓨터 시스템에서 상호 연결망을 통하여 노드 사이의 긴급메시지 전송을 수행하기 위한 것으로서, 특히 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법에 관한 것이다.
메시지 전달 컴퓨터 시스템은 여러 개의 노드(node)들이 상호 연결망을 통하여 메시지를 교환함으로써, 상호 협력하여 작업(job)을 수행하는 병렬 컴퓨터 시스템(paralled computer system)을 말한다.
상기 메시지 전달 컴퓨터 시스템에서 각 노드는 상호 연결망을 통하여 메시지를 송수신하므로, 노드들 사이에 전송하는 메시지의 지연시간(latency)와 전송 대역폭(bandwidth, 전송율)은 메시지 전달 컴퓨터 시스템의 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 설계 요소이다.
연결망 인터페이스는 상기의 노드를 상호 연결망에 연결하는 다리(bridge) 역할을 수행하는 하드웨어 장치로서, 상호 연결망으로 메시지를 송수신하는 기능을 수행하며, 메시지의 지연시간을 최소화하고 전송 대역폭을 극대화할 수 있도록 설계되어야 한다.
상기에 따라 데이타 통신 연결망을 위한 크로스바 인터페이스가 Digital Equipment Corporation사의 W. F. Hedberg 등에 의하여 고안되었다(W. F. Hedberg, et al. Crossbar Interface for Date Communication Network United States Patent, No.5261059, Nov. 9, 1993).
상기한 발명은 호스트 컴퓨터와 크로스바 스위치 사이의 인터페이스에 관한 것으로서, 다중 포트 램(Random Access Memory, RAM) 소자를 이용하여 데이터를 버퍼링(buffering) 하도록 되어 있다.
수신 및 송신 데이타는 분리된 각각의 직렬 포트(serial port)를 통하여 상기 램에 저장되거나 램으로부터 읽혀진다.
동시에 크로스바 인터페이스 내부에 있는 지역 프로세서(local processor)가 병렬 포트를 통하여 직렬 포트와는 비동기적으로 상기 램(RAM)에 접근할 수 있다.
상기한 발명에서는 지역 프로세서(local processor)가 전송 프로토콜을 수행하는 주체가 되고, 송신 제어기는 크로스바 스위치에 인접하여 데이터를 직접 송신하는 부분적 역할을 수행한다.
즉, 상기한 종래의 발명에서는 지역 프로세서(local processor)가 송수신 모두를 관장하여 제어하도록 되어 있고, 지역 프로세서가 프로그램을 수행함으로써, 메시지 전송을 제어하며, 긴급한 메시지를 우선적으로 전송하는 기능이 없다.
또한 다양한 응용을 지원하는 효율적으로 메시지를 전송하기 위해서는 별도의 프로세서를 사용하지 않고 긴급메시지를 일반메시지에 우선하여 신속하게 전송할 수 있는 기능이 필요하다.
상기한 점을 감안하여 안출된 본 발명은, 메시지 전달 방식의 병렬 컴퓨터 시스템에서 상호 연결망을 통하여 노드 사이의 긴급메시지 전송을 수행하기 위하여 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상가 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 긴급메시지 송신 제어기는 지역버스 제어기와 긴급메시지 버퍼 및 출력포트 제어기에 연결되어 있고, 긴급메시지 송신 제어를 위하여 긴급메시지 제어 레지스터와 긴급메시지 전송정보 레지스터를 통해 메시지 송신 과정에서 요구되는 각종 인터페이스 및 제어 메카니즘(mechanism)을 단순화하고 신속한 전송을 최우선적으로 고려하여 긴급메시지를 일반메시지보다 우선적으로 송신할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 적용 대상은 하나의 상호 연결망에 최대 128개까지의 노드를 연결될 수 있는 메시지 전달 컴퓨터 시스템이다.
그리고 상기 상호 연결망에는 2개에서부터 128개까지의 노드가 자유롭게 연결될 수 있어서 높은 확장성(high scalability)을 제공한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 적용되는 상호 연결망에 연결되어 있는 노드의 구성도이다.
상기 노드의 구성을 보면, 여러개의 노드(101,102,103,104)가 상호 연결망(interconnection network)(100)에 연결되어 있는 컴퓨터 시스템의 구성을 나타낸다.
상호 연결망(100)에 연결되는 각 노드는 제1도의 확대 부분과 같이 구성되어 있다.
또한 각 노드는 최소 1개에서부터 최대 4개까지의 프로세서를 포함한다.
그리고 각 프로세서(121,122,123,124)는 노드 버스(node bus)(110)에 연결되고 지역 공유 메모리(locally shared memory)(130)를 공유하는 대칭형 다중 프로세서(symmetric multiprocessor) 구조를 형성한다.
또한 입출력 장치(input/output devices)(140)는 상기 노드 버스(110)에 연결되는데, 입출력이 요구되지 않는 노드는 입출력 장치(140)를 연결하지 않는다.
연결망 인터페이스(network interface)(150)는 각 노드를 상호 연결망(100)에 접속하는 장치로서, 상호 연결망의 입력 포트 및 출력 포트에 연결된다.
상기 연결망 인터페이스(150)는 송신 연결망 인터페이스(send network interface)(153)와 수신 연결망 인터페이스(receive network interface)(154)가 분리된 구조를 가지고 있으며, 인터페이스 각각은 지역버스(local bus)(152)에 연결되어 있다.
그리고 노드 버스(110)와 저역버스(152)와의 인터페이스는 버스 브리지(bridge)(151)에서 담당한다.
또한 상기 송신 연결망 인터페이스(153)는 프로세서로부터 전송 의뢰된 메시지를 패킷화(packetizing)하여 출력포트(outgoing port)를 통하여 상호 연결망(100)으로 송신하는 일련의 동작을 수행한다.
반면에 수신 연결망 인터페이스(154)는 입력 포트(incoming port)를 통하여 도착한 패킷을 복원(de-packetizing)하여 수신하는 일련의 동작을 수행한다.
다음의 제2도는 본 발명의 긴급메시지 송신 제어기의 연결도로서, 본 발명의 직접적인 대상인 긴급메시지 송신 제어부(emergency message send controller)(220)가 송신 연결망 인터페이스(153) 내부에서 연결되어 있는 상황을 나타내고 있다.
먼저 지역버스 제어부(local bus controller)(210)는 긴급메시지 송신 제어부(220)와 긴급메시지 버퍼(emergency message buffer)(230)를 상기 지역버스(152)에 접속시켜 준다.
또한 긴급메시지 송신 제어부(220)는 프로세서로부터 전송 의뢰된 긴급메시지를 출력포트를 통하여 송신하는 일련의 송신 과정을 제어한다.
그리고 긴급메시지 송신 제어부(220)는 지역버스 제어부(210)와 긴급메시지 버퍼(230) 및 출력 포트 제어부(outgoing port controller)(240)에 연결되어 있다.
또한 긴급메시지 송신 제어를 위하여 긴급메시지 제어 레지스터(emergency message control register, ECR)(221) 및 긴급메시지 전송정보 레지스터(emergency message transfer information register, ETIR)(222)를 가지고 있다.
상기 긴급메시지 제어 레지스터(221)는 긴급메시지의 송신 제어에 사용되는 8비트 레지스터로서, 긴급메시지에 대한 제어정보를 포함하고 있다.
그리고 상기 긴급메시지 전송정보 레지스터(222)는 송신하고자 하는 긴급메시지의 최상위 4 바이트를 긴급메시지 버퍼(230)로부터 읽어와 필요한 부분만을 저장하고 있는 32비트 레지스터로서, 긴급메시지 전송정보(emergency message transfer information)를 포함하고 있다.
상기 긴급메시지 버퍼(230)는 프로세서로부터 전송 의뢰된 긴급메시지를 저장하며, 64바이트의 크기로 구성되어 있다.
또한 상기 출력포트 제어부(240)는 상호 연결망(100)으로 패킷을 송신하는 출력포트를 제어하며, 긴급메시지 송신 제어부(220)로부터 긴급메시지 송신 요구가 오면 일반메시지보다 우선적으로 송신하고, 송신 완료 후 긴급메시지 송신 제어부(220)에게 알려준다.
또한 출력포트 사용요구에 대한 중재를 수행하는 상기 출력포트 제어부(240)로 일반메시지 송신 제어부(250)에서 출력포트 사용을 요구하면 일반메시지 송신제어부로부터의 출력포트 사용요구를 긴급 메시지 송신제어부로부터의 출력포트 사용요구가 없을 경우에만 허가(부여)된다.
그러나 일반메시지 송신 제어부(250)가 출력포트 사용권을 부여받아서 일반메시지를 송신하고 있는 도중에 긴급메시지 송신 제어부(220)로부터 출력포트 사용요구가 도착하면, 출력포트 제어부(240)는 송신 중인 일반메시지의 전송이 완료된 후에 긴급메시지 송신 제어부(220)에게 출력포트 사용권을 부여한다.
제3도는 본 발명에 따른 송신 제어용 래지스터의 구성도로서, 송신 제어용 레지스터인 긴급메시지 제어 레지스터(221)와 긴급메시지 전송정보 레지스터(222)로 구성되어 있다.
상기 긴급메시지 제어 레지스터(221)는 프로세서에 의하여 읽기 및 쓰기가 가능하며, 쓰기가 가능한 비트는 긴급메시지 송신요구비트(312)이다.
상기의 긴급메시지 송신요구 비트(312)는 긴급메시지의 송신 요구를 나타내는 비트로서, 상기 긴급메시지 송신요구 비트(312)가 1이면 프로세서가 긴급메시지 송신을 요구하였음을 나타낸다.
상기에 따라 긴급메시지를 전송하고자 하는 프로세서는 긴급메시지 버퍼(230)에 쓰기를 수행하여 긴급메시지를 저장한 후, 상기 긴급메시지 제어 레지스터(221)에 쓰기를 수행하여 상기 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 1로 설정한다.
긴급메시지의 송신이 완료되면, 긴급메시지 송신 제어부(220)에서 1로 설정되어 있는 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 0으로 지운다.
즉, 긴급메시지 송신요구 비트(312)가 0이면 긴급메시지 버퍼(230)에 저장된 긴급메시지의 송신이 완료되어 긴급메시지 버퍼(230)가 비어 있음을 나타낸다.
따라서, 긴급메시지의 전송을 요구한 프로세서는 긴급메시지 제어 레지스터(221)를 읽어봄으로써 긴급메시지의 송신완료 여부를 확인할 수 있다.
상기에 따라 예약된 필드(reserved field)(311) 는 사용되지 않는 영역으로서, 이 비트의 값은 아무런 의미가 없으며, 향후의 기능 확장 시에 정의하여 사용될 수 있다.
또한 긴급메시지 전송정보 레지스터(222)는 프로세서에 의하여 읽기 및 쓰기가 불가능하다.
그리고 방송 비트(B 비트)(322)는 방송(Broadcast) 전송을 나타내는 비트로서, 방송 비트(322)가 1이면 상기 상호 연결망(100)에 연결되어 있는 모든 노드에게 긴급메시지를 송신하고, 0이면 수신노드 식별자(Destination Node Identifier, DNI)필트(324)에 기록된 노드에게만 송신한다.
수신노드 식별자 필드(324)는 수신노드 식별자(destination node identifier)를 나타내는 필드로서, 메시지를 전송하고자 하는 수신노드의 고유 식별자를 나타낸다.
본 발명의 적용 대상이 되는 메시지 전달컴퓨터 시스템은 최대 128개의 노드가 상호 연결망에 연결될 수 있으므로 모든 노드를 식별하기 위해서 7비트를 노드 식별자로 사용한다.
길이(length, LEN) 필드(325)는 전송하고자 하는 긴급메시지의 길이(length)를 나타내는 필드로서, 실제 길이는 길이 필드(325)에 1을 더한 값의 4배 즉, (길이 필드의 값 + 1)×4바이트이다.
상기 예약된 필드(321,323,326)는 사용되지 않는 영역으로서 이 필드의 값은 아무런 의미가 없으며, 향후의 기능 확장 시에 정의하여 사용될 수 있다.
다음의 제4도는 본 발명에 따른 긴급메시지 송신 제어방법을 나타낸 흐름도로서, 긴급메시지 송신 제어부(220)가 긴급메시지를 송신하는 과정을 단계별로 나타낸다.
먼저, 긴급메시지 송신 제어부(220)가 리셋(reset)되는 초기화 상태가 된다(S1).
초기와 상태가 되면 긴급메시지 제어 레지스터(221)와 긴급메시지 전송정보 레지스터(222)의 모든 비트의 값이 0이 된다.
상기의 긴급메시지 송신은 프로세서가 긴급메시지 전송을 요구함으로써 시작된다.
그리고 긴급메시지 버퍼(230)에 긴급메시지를 저장하기 전에, 프로세서는 긴급메시지 제어 레지스터(221)를 읽어 긴급메시지 버퍼(230)가 비어 있는지 확인하고, 비어 있으면(긴급메시지 송신요구 비트가 0이면) 긴급메시지 버퍼(230)에 쓰기를 수행한다.
상기 수행 후 프로세서는 긴급메시지 제어 레지스터(221)에 쓰기 수행하여 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 1로 설정함으로써 긴급메시지의 송신을 요구한다.
상기의 초기화 상태가 되고 나면, 긴급메시지 송신 제어부(220)는 긴급메시지 제어 레지스터(221)의 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 판단한다(S2).
상기 판단에서 상기의 긴급메시지 송신요구 비트(312)가 1이 아니면 상기 긴급메시지 송신요구 비트(312)의 검사를 반복하고, 상기 긴급메시지 송신요구 비트(312)가 1이면 긴급메시지 버퍼(230)로부터 긴급메시지 전송정보(긴급메시지의 맨앞 4 바이트)를 읽어서 긴급메시지 전송정보 레지스터(ETIR)(222)에 저장한다(S3).
상기 긴급메시지 전송정보 레지스터(222)에 긴급메시지 정보를 저장하고 나면, 출력포트 제어부(240)에게 패킷 전송을 요구한다(S4).
상기의 패킷 전송을 요구받는 출력포트 제어부(240)는 긴급메시지 버퍼(230)로부터 긴급메시지를 읽어서 패킷을 구성하여 상기 상호 연결망(100)으로 송신하고, 전송이 완료되면 긴급메시지 송신 제어부(220)에게 알려준다.
출력포트 제어부(240)에서 출력포트 사용요구에 대한 중재(arbitration)를 수행한다.
이때 일반메시지 송신 제어부와 긴급메시지 송신 제어부 모두에서 동시에 출력포트 사용을 요구하면, 출력포트 제어부(240)는 긴급메시지 송신 제어부(220)에게 먼저(우선적으로) 출력포트 사용권을 부여한다.
즉, 일반메시지 송신 제어부로부터 출력포트 사용요구는 긴급메시지 송신제어부로부터의 출력포트 사용요구가 없을 경우에만 허가(부여)된다.
그러나, 일반메시지 송신 제어부가 출력포트 사용요구권을 부여받아서 일반메시지를 송신하고 있는 도중에 긴급메시지 송신 제어부로부터 출력포트 사용요구가 도착하면, 출력포트 제어부(240)는 송신중인 일반메시지의 전송이 완료된 후에 긴급메시지 송신 제어부에게 출력포트 사용권을 부여한다.
상기의 출력포트 제어부(240)에게 패킷 전송을 요구한 후, 긴급메시지 송신 제어부(220)는 전송이 완료되었는지를 판단한다(S5).
전송 완료 여부는 출력포트 제어부(240)가 긴급메시지 송신 제어부(220)에 알려준다.
상기 전송완료 판단 후 만일 전송이 완료되지 않았으면 전송완료 여부의 판단을 반복하고, 전송이 완료되었으면, 긴급메시지 제어 레지스터(221)의 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 0으로 지운(chear)다음, 다시 상기의 (2) 단계로 복귀한다(S6).
상기 긴급메시지 제어 레지스터(221)의 긴급메시지 송신요구 비트(312)를 1로 설정하여 긴급메시지의 송신을 요구한 프로세서는 긴급메시지 제어 레지스터(221)를 읽어 긴급메시지 송신요구 비트(312)가 0인지 확인함으로써 긴급메시지의 송신완료 여부를 알 수 있다.
상기 제4도의 긴급메시지 송신 제어방법에 기술한 바와 같이, 본 발명은 일반메시지 송신과정에서 사용될 수 있는 전송에 대한 응답의 기다림과, 전송 오류에 대한 처리(handling)와, 전송 오류시의 전송 재시도 그리고 타임아웃 발생시의 인터럽트 처리와, 전송완료시의 인터럽트 구동 등의 복잡한 제어기법을 제거하고, 신속한 송신을 최우선적으로 강조하여 긴급메시지의 송신을 제어하는 방법을 고안하게 된 것이다.
종래에는 지역 프로세서(local processor)가 송수신 모두를 관장하여 제어하도록 되어 있고, 지역 프로세서가 프로그램을 수행함으로써 메시지 전송을 제어하며, 긴급한 메시지를 우선적으로 전송하는 기능이 없었다.
그러나 다양한 응용을 지원하고, 효율적으로 메시지를 전송하기 위해서는 별도의 프로세서를 사용하지 않고 긴급메시지를 일반메시지에 우선하여 신속하게 전송할 수 있는 기능이 필요하였다.
따라서 본 발명은 일반메시지와는 별도로 긴급메시지를 신속하게 송신하기 위하여 일반 송신과정에서 사용될 수 있는 전송에 대한 응답의 기다림과, 전송 오류에 대한 처리(handling)와, 전송 오류시의 전송 재시도 타임아웃 발생시의 인터럽트 처리와, 전송 완료시의 인터럽트 제어 등의 제어 부담(control overhead)을 재거함으로써 긴급메시지를 일반메시지 보다 신속하게 전송할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 지역버스 제어부와 긴급메시지 버퍼 및 출력포트 제어부에 연결되어 있는 긴급메시지 송신 제어를 위하여 긴급메시지 제어레지스터와 긴급메시지 전송정보 레지스터로 구성된 긴급메시지 송신 제어기에 의해 긴급메시지를 송신하는 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법에 있어서, 긴급메시지 레지스터와 긴급메시지 전송정보 레지스터의 모든 비트 값을 초기화하는 제1단계와, 상기 초기화 후 상기 긴급메시지 제어 레지스터의 송신요구 비트가 1이면 긴급메시지 버퍼로부터 긴급메시지 전송정보를 읽어서 상기 긴급메시지 전송정보 레지스터에 저장하는 제2단계와, 상기 긴급메시지 전송정보 저장 후, 상기 상호 연결망으로 패킷을 송신하기 위하여 긴급메시지 송신 제어부에서 상기 출력포트 제어부에게 패킷 전송을 요구하는 제3단계와, 상기 제3단계 수행 후 상기 긴급메시지 송신 제어부는 출력포트 제어부가 알려주는 전송완료 여부에 따라서 전송이 완료되었는지를 판단하여 완료되었으면 상기 긴급메시지 전송정보 레지스터의 긴급메시지 송신요구 비트를 0으로 지운후 상기 긴급메시지 송신요구 비트 판단으로 복귀하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 송신 연결망 인터페이스의 긴급메시지에서의 긴급메시지 송신 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 긴급메시지 송신 제어부가 긴급메시지의 송신을 요구하면 상기 출력포트 제어부가 일반메시지보다 우선적으로 긴급 메시지를 상기 상호 연결망으로 송신하는 것을 특징으로 하는 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 긴급메시지 송신완료 여부 판단은 상기 긴급메시지 제어 레지스터의 송신요구 비트를 1로 설정한 후 긴급메시지 제어 레지스터의 송신요구 비트가 0인지를 확인하고 긴급메시지의 송신완료 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 송신 연결망 인터페이스에서의 긴급메시지 송신 제어방법.
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