KR100248073B1 - Interconnection structure of high performance system - Google Patents

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Abstract

경제성을 고려하여 핀 개수를 줄이고, 고대역폭을 위하여 많은 포트를 갖는 "엑센트(Xcent)" 라우터는 단일점(signle-ended) 신호 방식을 사용한다. 이러한 단일점 신호 전송 규칙을 갖는 라우터를 케이블을 사용해 연결할 경우, 케이블의 잡음 면역성을 고려하여 차동신호와 단일점 신호를 변환하는 케이블 정합 카드가 필요하다.For economic reasons, the number of pins is reduced, and the "Xcent" router with many ports for high bandwidth uses signal-ended signaling. When using a cable to connect a router with this single point signal transmission rule, a cable matching card that converts a differential signal and a single point signal in consideration of the noise immunity of the cable is required.

본 발명은 케이블 정합 카드를 사용할 때 케이블의 연결 상태 및 상대방 케이블 정합 카드의 전원 상태를 라우터의 출력 포트에 전달하고, 가시적으로 케이블의 연결 상태와 포트의 동작 상태를 보여줄 수 있는 고성능 시스템의 상호 연결망 구조에 관한 것이다.The present invention provides an interconnection network of a high-performance system capable of transmitting a cable connection state and a power supply state of a counterpart cable matching card to an output port of a router and visually showing a cable connection state and a port operation state when using a cable matching card. It's about structure.

Description

고성능 시스템의 상호 연결망 구조Interconnection network structure of high performance system

본 발명은 라우터를 기반으로 하는 고성능 시스템의 상호 연결망 구조에 관한 것으로, 특히 케이블 구성에 따라 발생할 수 있는 차동 케이블의 알수 없는 로직 상태(Unkown State)를 발생하지 않도록하며, 각 포트의 전송 상태를 외부에 표시할 수 있는 고성능 시스템의 상호 연결망 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the interconnection network structure of a router-based high-performance system, and in particular, does not generate an unknown logic state (Unkown State) of the differential cable that may occur according to the cable configuration, and the transmission state of each port It relates to the interconnection network structure of a high performance system that can be represented in.

본 발명은 병렬 컴퓨터 시스템의 상호연결망 구조에 관한 것이다. 병렬 컴퓨터용 시스템 상호연결망(SAN; System Area Network)은 스위치 라우터를 기반으로 하여 다양한 형태의 토폴로지로 구성할 수 있다.The present invention relates to an interconnect network structure of a parallel computer system. System area networks (SANs) for parallel computers can be configured in a variety of topologies based on switch routers.

어떠한 토폴로지를 갖는 상호연결망이라고 하더라도 물리적으로 시스템을 구성할 때는 일반적으로 도 1과 같은 형태로 시스템이 구성된다.Even when the interconnection network has any topology, the system is generally configured as shown in FIG. 1 when the system is physically configured.

도 1은 라우터를 기반으로하는 병렬 컴퓨터의 일반적인 구성 예로서, 노드들을 가장 경제적이고 부피를 줄이기 위해서 백플레인 랙(101)을 이용하여 노드들(104)을 연결하고, 백플레인 랙과 백플레인 랙을 연결하기 위해서는 허브 랙(103)을 사용하고, 백플레인 랙과 허브 랙(103), 허브 랙과 허브 랙을 연결하기 위해서는 케이블(102)을 사용한다. 입출력등 특수 목적에 사용되는 노드를 연결하기 위해서 선택적으로 노드 연결 케이블(102a)을 사용할 수 있다.1 illustrates a general configuration of a router-based parallel computer, which connects the nodes 104 using the backplane rack 101 and connects the backplane rack and the backplane rack in order to reduce the most economical and bulky nodes. The hub rack 103 is used, and the backplane rack and the hub rack 103, the cable 102 is used to connect the hub rack and the hub rack. In order to connect a node used for a special purpose such as an input / output, the node connecting cable 102a may be selectively used.

씽킹 머신(Thinking Machine)사의 CM5, 탠덤(Tandem)사의 논스톱 히말레이어(NonStop Himalaya) 시스템 같은 병렬 컴퓨터 시스템의 시스템 상호연결망에서는 양방향(full duplex) 포트를 갖는 라우터를 기반으로 상호연결망을 구성한다. 상호연결망의 성능은 라우터의 포트 수와 포트 당 대역폭으로 결정된다. 라우터의 성능을 높이기 위해서는 동시에 전달 가능한 포트의 수와 넓은 대역 폭을 위한 많은 데이터 신호선 갯수를 요구한다. 많은 포트와 포트당 많은 데이터 신호선 개수는 라우터 ASIC의 핀 개수를 많이 요구하게 되고, 응용 목적용 직접회로(ASIC) 구현이 외부 핀 개수에 의해 제약을 받으며, 핀 개수는 라우터의 가격에 큰 영향을 끼친다.In a system interconnection network of parallel computer systems such as Thinking Machine's CM5 and Tandem's NonStop Himalaya system, the interconnection is based on a router with full duplex ports. The performance of the interconnect network is determined by the number of ports in the router and the bandwidth per port. To improve the performance of a router, it requires a large number of ports that can be simultaneously delivered and a large number of data signal lines for a wide bandwidth. Many ports and a large number of data signal lines per port require a large number of pins of the router ASIC, and the implementation of an integrated circuit (ASIC) for an application is limited by the external pin number, and the number of pins greatly affects the price of the router. Inflicted.

또한, 시스템 상호연결망을 구성할 때, 도 1과 같이 백플레인 랙과 백플레인랙을 연결하는 케이블 응용을 피할 수 없고, 케이블의 전기 잡음 취약성으로 말미암아 차동신호를 사용하는 것이 불가피하다. 그러므로, CM5나 논스톱 히말레이어(NonStop Himalaya) 시스템에서 사용하는 라우터는 인터페이스를 차동신호로 정의하고 최대 포트 수를 6개로 제한 한다.In addition, when constructing a system interconnection network, cable applications connecting the backplane rack and the backplane rack can not be avoided as shown in FIG. 1, and it is inevitable to use differential signals due to the electric noise vulnerability of the cable. Therefore, routers used in CM5 or NonStop Himalaya systems define the interface as a differential signal and limit the maximum number of ports to six.

따라서, 본 발명은 상호연결망의 잡음에 대한 안정성 측면을 고려하여 백플레인 내로 연결되는 부분은 단일점 신호로 연결하고, 케이블로 연결하는 부분은 케이블정합카드를 사용하여 단일점 신호를 차동신호로 변환하여 사용한 고성능 시스템의 상호 연결망 구조를 유연하게 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, in consideration of noise stability of the interconnection network, the part connected to the backplane is connected to the single point signal, and the part connected to the cable converts the single point signal into a differential signal using a cable matching card. The purpose is to provide a flexible interconnect structure of the high performance system used.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이블 정합카드가 케이블의 물리적 연결 정보에 대한 전류를 검출하기 위한 전류검출부, 차동 증폭부, 상태 표시부 및 상태 출력부로 구성되어, 임의의 포트가 동작할 수 없는 상황을 라우터에 전달하고 사용자에게 가시적으로 표시하여 상호연결망 구성을 유연하게 하는 특징을 갖고 있다.The present invention for achieving the above object is a cable matching card is composed of a current detector for detecting the current to the physical connection information of the cable, a differential amplifier, a status display and a state output unit, any port can not operate It features the flexibility of interconnect network configuration by communicating the situation to the router and making it visible to the user.

라우터의 성능을 키우려면 포트 수와 포트 당 신호 수를 늘이고, 동작 속도를 증가시켜야 한다. 포트 수와 신호 수가 일정하다고 볼 때, 동작 속도, 연결 방법 그리고 신호 전달 방식에 따라 응용 목적용 직접회로(ASIC) 생산 비용 특히 패키지 비용과 크게 연관된다. 경제적인 연결방법을 위해 단일점(single-ended) 신호 전달 방식을 사용하여 가까운 거리는 단일점 신호로 직접 전달하고, 케이블 연결을 위해서는 단일점 신호를 차동 신호로 변환하여 전달한다.To improve router performance, you need to increase the number of ports, the number of signals per port, and increase the speed of operation. Given the constant number of ports and the number of signals, depending on the speed of operation, the connection method, and the signaling method, the cost of producing an integrated circuit (ASIC) for a particular application is particularly relevant to the cost of the package. Using a single-ended signal transmission method for economical connection method, a short distance is directly transmitted as a single point signal, and for cable connection, a single point signal is converted into a differential signal and transmitted.

라우터의 모든 포트는 항상 연결되는 것이 아니므로 포트의 연결상태를 항상알고 있어야 한다. 그러나 차동 수신기 입력으로 들어오는 케이블이 연결되어 있지 않거나 카드가 연결되어 있지 않거나 상대편의 전원이 꺼질 경우, 차동 신호를 단일점 신호로 변환한 논리 값이 알 수 없는 상태(unkown state)가 될 수 있다. 이 상태를 임의의 원하는 상태로 고정하지 못할 경우 시스템의 오동작을 일으킬 수 있다.Not all ports on a router are always connected, so be aware of the port's connections. However, if the cable coming into the differential receiver input is not connected, the card is not connected, or the other end is powered off, the logic that converted the differential signal to a single-point signal can become an unkown state. Failure to fix this state to any desired state can cause system malfunction.

도 1은 라우터를 기반으로하는 병렬 컴퓨터의 일반적인 구성 예.1 is a general configuration example of a parallel computer based on a router.

도 2는 라우터의 한 포트와 한 포트가 연결되고, 라우터 포트와 노드가 연결될 때 포트의 신호 구성 및 신호 방향을 표시한 도면.2 is a diagram showing the signal configuration and signal direction of a port when one port and one port of the router are connected and the router port and the node are connected.

도 3은 차동신호 변환 버퍼와 차동 케이블을 사용하여 흐름제어 신호의 연결 예를 보여주는 종래의 고성능 시스템 상호 연결망의 구조도.3 is a structural diagram of a conventional high performance system interconnection network showing an example of flow control signal connection using a differential signal conversion buffer and a differential cable.

도 4는 본 발명 실시 예에 따른 케이블 신호 구동 버퍼로 인해 포트의 상태를 알수 없는 상황에서 케이블의 연결상태 혹은 상대 시스템의 전원 상태에 따라 포트 상태를 알려줄 수 있는 고성능 시스템의 상호 연결망 구조.4 is an interconnection network structure of a high-performance system capable of informing the port state according to the connection state of the cable or the power state of the counterpart system in a situation in which the state of the port due to the cable signal driving buffer according to an embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

401: 흐름제어 수신단 402, 403: 케이블 정합 카드401: flow control receiver 402, 403: cable matching card

404: 풀다운 저항 405: 상태 출력부404: pull-down resistor 405: status output unit

406: 전류 검출부 407: 상태 표시부406: current detector 407: status display

408: 차동 신호 수신부 409: 케이블 연결상태 신호선408: differential signal receiving unit 409: cable connection signal line

410: 흐름제어 신호선 411: 전원상태 출력부410: flow control signal line 411: power state output unit

412: 차동신호 구동부412: differential signal driver

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

엑센트(Xcent) 라우터와 같이 전이중 방식을 사용하는 라우터의 포트는 도 2에 도시된 바와 같이 출력포트(201)에서 입력포트(202)로 전달되는 데이터 신호(203)와, 반대로 입력포트(202)에서 출력포트(201)로 전달되는 흐름제어신호(204)로 연결망이 형성된다.A port of a router using a full-duplex method such as an Xcent router is an input port 202 as opposed to a data signal 203 transmitted from an output port 201 to an input port 202 as shown in FIG. 2. In the flow control signal 204 transmitted to the output port 201 in the connection network is formed.

엑센트(Xcent) 라우터는 신호 개수를 줄이기 위해 포트의 연결상태를 나타내는 기능을 포트의 흐름 제어 신호에 추가하였다. 출력포트의 흐름제어 신호 입력은 도 4의 라우터 ASIC(401)과 같이 풀다운(pull down)저항(404)을 처리하여 포트가 연결이 되지 않을 때 강제로 로우(Low) 값을 갖도록 하였다.To reduce the number of signals, the Xcent router adds the ability to indicate the port's connection to the port's flow control signals. The flow control signal input of the output port handles a pull down resistor 404 like the router ASIC 401 of FIG. 4 to have a low value when the port is not connected.

케이블 연결을 쉽게 구성하기 위해 백플레인 랙(101) 혹은 허브랙(103)에 케이블 정합 카드(402)는 항상 연결되어 있는 것이 좋다. 그러나 그러할 경우 도 3에 도시된 바와 같이 연결이 안 된 차동신호 수신기(303)의 출력(302)은 하이(High) 값이 될 수 있으므로 흐름제어 수신단(301, 401)에서는 케이블이 연결된 것으로 잘못 판단하여 라우터가 오동작할 수 있다. 이러한 오동작을 막기 위해 케이블의 물리적 연결정보(409)를 추가하여야 한다. 물리적 연결 정보를 위해서는 전원공급부(411), 전류검출부(406), 한쌍의 연결 신호선(409)과, 차동 신호 수신부(408), 상태 표시부(407) 및 상태 출력부(405)등이 필요하다. 커넥터의 정확한 물리적 연결을 알기 위해서 연결신호선의 커넥터 핀배치는 대각선으로 커넥터의 맨 가장자리에 위치하여야 한다.The cable matching card 402 is always connected to the backplane rack 101 or the hub rack 103 in order to easily configure the cable connection. However, in this case, the output 302 of the differential signal receiver 303 which is not connected as shown in FIG. 3 may be a high value, and thus the flow control receiver 301 or 401 incorrectly determines that the cable is connected. The router may malfunction. In order to prevent such a malfunction, the physical connection information 409 of the cable should be added. For the physical connection information, a power supply unit 411, a current detector 406, a pair of connection signal lines 409, a differential signal receiver 408, a state display unit 407, a state output unit 405, and the like are required. In order to know the correct physical connection of the connector, the connector pinout of the connecting signal line should be located at the far edge of the connector diagonally.

흐름제어신호가 로우(low) 상태를 유지해야 하는 조건은 다음과 같다.The conditions under which the flow control signal should be kept low are as follows.

첫째, 케이블이 연결되지 않았을 때(도면 부호 405b가 로우 액티브 신호 일 때)First, when no cable is connected (when 405b is a low active signal)

둘째, 포트의 수신단 전원이 꺼졌을 때(도면 부호 405b가 로우 액티브 신호일 때)Second, when the receiving end of the port is powered off (when 405b is a low active signal).

셋째, 상기 2가지 경우가 아니면서 흐름제어신호가 로우 상태 일 때(405c가 로우 액티브 신호일 때)Third, when the flow control signal is low (other than the two cases) (405c is a low active signal)

포트의 상태를 나타내기 위해서는 2가지 색깔(청색, 적색)을 갖는 발광소자(LED)를 사용하여 다음과 같은 정보를 표현할 수 있다.In order to indicate the state of the port, the following information may be expressed using a light emitting device (LED) having two colors (blue and red).

청색; 포트가 연결되어 있고 입력 포트가 데이터 수신이 가능한 상태.blue; The port is connected and the input port can receive data.

적색; 포트가 연결되지 않았거나 입력 포트가 데이터 수신이 불가능한 상태.Red; The port is not connected or the input port cannot receive data.

(적색과 청색이 번갈아 나타날 때는 입력 포트의 상태이고, 적색이 지속적으로 켜졌을 때는 포트가 물리적으로 연결이 끊어졌거나 치명적인 데이타 전송 오류를 나타냄.)(When red and blue alternately, the input port is in state. When red is constantly lit, the port is physically disconnected or indicates a fatal data transfer error.)

꺼짐; 출력 포트(케이블 정합 카드) 쪽의 전원이 꺼진 상태.Off; Power to the output port (cable mating card) is turned off.

흐름제어신호의 상태 제어는 입력 신호 2개 출력 신호 1개로 구현되고, 포트의 상태를 가시적으로 나타내기 위해서는 입력 신호 2개, 출력 신호2개가 필요하다. 그러므로 총 입력 신호 2개, 출력 신호 3개 이상인 프로그램 가능 소자(PAL) 한 개로 모든 기능이 구현된다.The state control of the flow control signal is implemented with two input signals and one output signal, and two input signals and two output signals are required to visually indicate the state of the port. Therefore, all functions are realized with one programmable element (PAL), which has two total input signals and three or more output signals.

본 발명은 고성능 시스템 영역 상호연결망으로 고안된 엑센트(Xcent) 라우터를 잡음 면역이 강한 차동 케이블로 쉽게 묶을 수 있게 만들고, 포트의 막힘 현상을 시각적으로 표현함으로써 상호연결망 사용자에게 시스템 진단 및 동작 정보를 쉽게 전달할 수 있게 해 준다.The present invention makes it easy to bundle Xcent routers designed as high-performance system area interconnections with differential noise immunity cables, and to visualize port blockages to easily communicate system diagnostics and operation information to users of the network. It allows you.

Claims (1)

백플레인과 백플레인을 케이블 정합카드로 연결하여 케이블 포트의 전송 상태를 외부에 표시할 수 있도록 하기 위한 고성능 시스템의 상호 연결망 구조에 있어서,In the interconnection network structure of a high-performance system for connecting the backplane and the backplane with a cable matching card to display the transmission status of the cable port to the outside, 상기 케이블 정합카드가 케이블의 물리적 연결 정보에 대한 전류를 검출하기 위한 전류검출부, 차동 증폭부, 상태 표시부 및 상태 출력부로 구성되고, 임의의 포트가 동작할 수 없는 상황을 라우터에 전달하여 상호 연결망 구성을 유연하게 할 수 있는 케이블 정합 카드를 갖는 것을 특징으로 하는 고성능 시스템의 상호 연결망 구조.The cable matching card includes a current detector, a differential amplifier, a status indicator, and a status output unit for detecting a current with respect to the physical connection information of the cable, and transmits a situation in which an arbitrary port cannot operate to the router to form an interconnection network. An interconnection network structure of a high performance system, characterized by having a cable matching card that can flexibly.
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KR100454674B1 (en) * 2000-08-28 2004-11-03 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for automatic router configuration

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