WO2013132540A1 - 情報処理システム - Google Patents

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WO2013132540A1
WO2013132540A1 PCT/JP2012/001621 JP2012001621W WO2013132540A1 WO 2013132540 A1 WO2013132540 A1 WO 2013132540A1 JP 2012001621 W JP2012001621 W JP 2012001621W WO 2013132540 A1 WO2013132540 A1 WO 2013132540A1
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WO
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information processing
port
packet
data
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/001621
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅士 高田
泰幸 工藤
加藤　猛
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
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Priority to JP2014503288A priority patent/JP5786088B2/ja
Priority to US14/383,829 priority patent/US9485104B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/12—Arrangements for remote connection or disconnection of substations or of equipment thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/74—Address processing for routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0212—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave
    • H04W52/0219—Power saving arrangements in terminal devices managed by the network, e.g. network or access point is master and terminal is slave where the power saving management affects multiple terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to an information processing system, and more particularly to improvement of data transfer efficiency and power saving in data transfer of a multi-hop network.
  • Patent Document 1 There is a technique disclosed in Patent Document 1 as a power saving technique in data transfer in a multi-hop network.
  • each terminal receives data by transitioning from a sleep state to an activation state by receiving an activation signal addressed to each terminal, and analyzes a destination of data included in the received data. As a result of the analysis, if the data is addressed to another terminal, an activation signal directed to the next terminal is transmitted.
  • the information processing system of the present invention is an information processing system including a plurality of information processing devices connected by a multi-hop network, and each information processing device transmits and receives a first packet including information on a destination address.
  • a communication unit, and a second communication unit that performs communication at a higher frequency than the first communication unit and transmits and receives a second packet including a payload.
  • Each information processing device includes: a first communication unit that transmits a first packet; When received, the above-described problem is solved by activating the second communication unit.
  • the present invention it is possible to suppress a decrease in data transfer capability due to waiting for activation of the second communication unit while reducing power consumption in the second communication unit.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the processing node in the Example of this invention, and the connection between processing nodes. It is a figure which shows an example of the multihop network of this invention. It is a figure which shows the detail of the processing node of the Example of this invention. It is a figure which shows the detail of the example of a data communication part. It is a figure which shows the example of a power management packet transfer log
  • FIG. 1 shows a processing node 100 and a processing node 101 as information processing apparatuses included in an embodiment of the information processing system of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of the processing node 100 and the processing node 101.
  • the processing node 100 includes a data processing unit 110 that performs various operations and controls, a data communication unit 120 that generates a data packet 300 including a payload to be transmitted to another processing node, and communicates the data packet 300 with the other processing node.
  • a power management unit 130 that performs power control of the data communication unit 120; a power management communication unit 140 that generates a power management packet 400 that is paired with the data packet 300; and that communicates the power management packet 400 with other processing nodes; Is provided.
  • the processing node 101 and other processing nodes (not shown) connected to the processing node 100 have the same specifications as the processing node 100.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration contents of the data packet 300 of this embodiment.
  • the data packet 300 includes, as information, an identifier 301 indicating data transfer contents such as a signal start and a transfer size, a destination address 302 indicating a final transfer destination processing node, and a payload 303 which is actual data.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration content of the power management packet 400.
  • the power management packet 400 includes an identifier 401 indicating power management request contents such as a signal start and data communication unit 120 activation, or a signal start and data communication unit 120 stop, and a destination indicating a final transfer destination processing node. Address 402 as information.
  • the data communication unit 120 of the processing node 100 and the data communication unit 120 of the processing node 101 are connected by a transmission path. Further, the power management communication unit 140 of the processing node 100 and the power management communication unit 140 of the processing node 101 are connected by a transmission path. Other processing nodes connected to the processing node 100 are also connected in the same manner as the processing node 101. In this embodiment, communication between the data communication units 120 between the processing nodes is performed by high-speed serial communication in order to exchange data at high speed. For example, the data communication unit 120 can perform communication at a gigahertz frequency.
  • the power management communication units 140 communicate with each other at a lower speed than the communication between the data communication units 120, for example, at a frequency in the megahertz band. Therefore, when the data communication unit 120 is activated, the data communication unit 120 consumes more power than the power management communication unit 140 due to the difference in the frequency of the clock used for packet transmission / reception. From this power consumption relationship, the power consumption of the information processing system can be suppressed by stopping or stopping the operation of the data communication unit 120 related to high-speed communication, for example, by stopping the clock supply. Furthermore, prior to the transfer of the data packet 300, the data communication unit 120 necessary for the transfer of the data packet 300 can be activated via the connection between the power management communication units 140.
  • FIG. 2 shows an information processing system 2000 according to the present embodiment.
  • the information processing system 2000 has a multi-hop network configuration in which a plurality of information processing apparatuses are connected. Circles in the figure indicate processing nodes, and lines indicate connections between the processing nodes.
  • FIG. 2 illustrates the positions of the processing nodes [1, 0, 0].
  • the information processing system 2000 is a three-dimensional torus network, but the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to various multi-hop networks such as meshes and rings.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the processing node 100 in detail.
  • the data processing unit 110 includes a central processing unit (CPU) 111 and a memory 112.
  • the CPU 111 performs various calculations and control of the processing node 100.
  • the memory 112 is used as a storage destination for intermediate results and final results of arithmetic processing by the CPU 111 and as a storage destination for transmission / reception data.
  • the data communication unit 120 includes a data transfer control unit 121, a data transmission unit 122, and a data reception unit 123. Further, in order to save power, the data communication unit 120 has a function of transitioning all or a part thereof to a low power state in accordance with an instruction from the data communication power control unit 132, that is, all or part of the function is suspended or Has the ability to stop.
  • the low power state is a state in which the clock and power supply are stopped and data cannot be transmitted / received, but the power consumption is low.
  • the normal state can transmit / receive data, but the power consumption is higher than that in the low power state. State.
  • the transition from the low power state to the normal state is performed in accordance with an instruction from the data communication power control unit 132.
  • the transition from the low power state to the normal state and the transition from the normal state to the low power state for example, depending on the degree of power reduction such as whether it is inactive or stopped, for example, clock data recovery (CDR)
  • CDR clock data recovery
  • the data communication unit 120 can transition all of the data communication unit 120 to the low power state when there is no data communication, and even when there is data communication, transmission that is not used for the data communication.
  • Each of the port 125 and the reception port 127 can be set to a low power state.
  • the clock supply and power supply at each port are stopped to stop each port, and each port is brought into a low power state.
  • the data communication unit 120 has a timer for each port, and the data communication unit 120 receives a latest activation request to each port of the transmission port 125 and the reception port 127 for a certain period, for example, 1 second.
  • the data communication power control unit 132 When there is no data communication at the port that has received the activation request, the data communication power control unit 132 is requested to stop the corresponding part. As a result, a necessary part of the data communication unit 120 can be activated for a time sufficient for the transfer of the data packet 300, and the data communication unit 120 can actively start a stop command without externally issuing a stop command. The unnecessary power consumption can be suppressed.
  • the data communication unit 120 further requests the data communication power control unit 132 to stop the transmission unit 122 when all the ports in the transmission port 125 are in the low power state. Similarly, the data communication unit 120 requests the data communication power control unit 132 to stop the reception unit 123 when all the ports in the reception port 127 are in the low power state. Further, when all of the ports in the transmission port 125 and the reception port 127 are in a low power state, the data communication unit 120 includes the data communication unit 120 including the data transfer control unit 121 to the data communication power control unit 132. Make a stop request.
  • the data transfer control unit 121 generates a data packet 300 in response to a data transfer instruction from the CPU 111, and transmits the generated data packet 300 to the data transmission unit 122.
  • the data transfer control unit 121 extracts the destination address 302 included in the data packet 300 received from the other processing node by the data reception unit 123 and stores it in the extracted destination address 302 and the memory 134 of the power management unit 130 described later.
  • the address is determined by comparing with the address of the self-processing node. If the destination address 302 matches the address of the self-processing node as a result of the determination, the data transfer control unit 121 reads data from the memory 112 or payload 303 to the memory 112 according to the decoding result of the identifier 301. Write. If the destination address 302 does not match the address of its own processing node, the data transfer control unit 121 transmits the data packet 300 to the data transmission unit 122.
  • FIG. 4 is a block diagram of the data communication unit 120 showing the data transmission unit 122 and the data reception unit 123 in detail.
  • the data transmission unit 122 includes a transfer destination selection unit 124 and a transmission port 125 that is a communication port.
  • the transfer destination selection unit 124 selects a processing node among the processing nodes connected to the processing node 100 to which the data packet 300 transmitted from the data transfer control unit 121 is to be transferred.
  • the data packet 300 is transmitted to the selected processing node.
  • Each port of the transmission port 125 includes a high-speed serial transmission transceiver capable of communicating at a gigahertz frequency. Therefore, the power consumption of each port of the transmission port 125 is large because the supplied clock is high.
  • Each port of the transmission port 125 is connected to a reception port 127 of another connected processing node.
  • the transfer destination selection unit 124 selects the transmission destination of the data packet 300 using the power management packet transfer history table 200 shown in FIG. 5, the routing table 1200 shown in FIG. 12, and the table 1100 shown in FIG.
  • the power management packet transfer history table 200 is stored in the memory 134 of the power management unit 130, and the power management packet 400 is transferred toward the processing node indicated by the destination address 402.
  • it is a table that stores which port of the transmission port 145 of the own processing node is used as entry information.
  • which port of the transmission port 145 of the own processing node is used depends on which processing node of other processing nodes connected to the own processing node is transferred. Correspond.
  • the routing table 1200 is stored in the memory 134 of the power management unit 130.
  • the routing table 1200 is the next. It is a table which shows the transfer destination address.
  • the routing table 1200 of FIG. 12 transfers the address so that the addresses are brought closer to the destination addresses 302 and 402 in the order of z if x and y do not match if y and z do not match.
  • it is created based on the policy for selecting the destination address, it can be recreated by dynamically changing the policy according to the network congestion status due to the transfer of the data packet 300 and the power management packet 400.
  • the policy is changed so that the addresses are brought closer to the destination addresses 302 and 402 in the order of y, z, x and in the order of z, y, x.
  • the table 1100 is stored in the memory 134 of the power management unit 130, and is a table indicating the relationship between the port numbers of the transmission port 125, the reception port 127, the transmission port 145, and the reception port 147 and the connection destination processing node. In the table 1100 of FIG. 11, the port numbers of the respective ports are matched.
  • the transfer destination selection unit 124 first determines whether the destination address 302 of the data packet 300 transmitted from the data transfer control unit 121 matches the destination address of the entry in the power management packet transfer history table 200. If there is a matching address as a result of the determination, the transfer destination selection unit 124 transfers the data packet 300 via the port corresponding to the port indicated by the entry determined to be matched among the ports of the transmission port 125. . As will be described later, since the communication path including the port corresponding to the destination address of the entry in the power management packet transfer history table 200 has been activated, the data packet 300 can be transmitted without waiting for the transition from the low power state to the normal state. Transfer is performed. In addition, since the port is activated as necessary, the power consumption of the information processing system 2000 can be suppressed.
  • the transfer destination selection unit 124 selects a transfer destination with reference to the routing table 1200 and needs to be activated for transfer to the transfer destination selected with reference to the table 1100.
  • the port information of the correct transmission port 125 is obtained, and the port activation request and the destination address 302 necessary for the data communication power control unit 132 of the power management unit 130 are transmitted.
  • the transfer selection unit 124 receives the activation completion, and re-executes the coincidence determination between the destination address 302 and the destination address in the power management packet transfer history table 200.
  • the data reception unit 123 includes an arbitration unit 126 and a reception port 127 that is a communication port.
  • Each port of the reception port 127 includes a high-speed serial transmission receiver that can communicate at a frequency in the gigahertz band. Therefore, the power consumption of each port of the reception port 127 is large because the supplied clock is high.
  • the data reception unit 123 receives the data packet 300 transmitted from another processing node at the reception port 127, and the arbitration unit 126 performs arbitration of the data packet 300 transferred from each port of the reception port 127 to perform data transfer control.
  • the received data packet 300 is transmitted to the unit 121.
  • Each port of the reception port 127 is connected to a transmission port 125 of another processing node connected to the processing node 100.
  • the power management unit 130 includes a data communication state observation unit 131, a data communication power control unit 132, a power management packet history control unit 133, and a memory 134. Hereinafter, each part will be described.
  • the data communication state observation unit 131 acquires information on the operation state of the data communication unit 120 by communicating with each unit of the data communication unit 120, and includes the entire data communication unit 120, the entire data transmission unit 122, and data reception. Information on whether the entire unit 123, each port of the transmission port 125, and each port of the reception port 127 is in the low power state or the normal state can be acquired.
  • the data communication power control unit 132 receives requests from the CPU 111, the data communication unit 120, a power management packet transmission unit 142, which will be described later, and the power management packet reception unit 143, and the entire data communication unit 120 and the entire data transmission unit 122. In addition, the operation state of the low-power state or the normal state is changed for the entire data receiving unit 123, each port of the transmission port 125, and each port of the reception port 127, and power management packet history control is performed. An instruction to update the power management packet transfer history table 200 is sent to the unit 133.
  • the data communication power control unit 132 sets the data transmission unit 122 of the data transmission unit 122 if the entire data transmission unit 122 or the data transfer control unit 121 is also in the low power state. Necessary portions and the data transfer control unit 121 are also changed to the normal state. In addition, when changing each port of the reception port 127 to the normal state, the data communication power control unit 132 has the data reception unit 123 of the data reception unit 123 if the entire data reception unit 123 and the data transfer control unit 121 are also in the low power state. Necessary portions and the data transfer control unit 121 are also changed to the normal state. Further, when receiving a data transmission request from the CPU 111, the data communication power control unit 132 requests the power management packet control unit 141 to generate the power management packet 400.
  • the power management packet history control unit 133 updates the power management packet transfer history table 200 based on an instruction from the data communication power control unit 132.
  • the power management packet transfer history table 200 uses any of the transmission ports 145 of its own processing node when the power management packet 400 is transferred to the processing node indicated by the destination address 402. That is, it is a table having, as entry information, which processing node among other processing nodes connected to its own processing node has been transferred.
  • the power management packet transfer history table 200 is registered in or deleted from an entry based on the identifier 401 of the power management packet 400, the destination address 402, and the port number information of the transmission port 145 used for transfer.
  • the power management packet history control unit 133 registers a new entry in the power management packet transfer history table 200 as a new entry if there is no address that matches the destination address 402 in the power management packet transfer history table 200. If there is a matching address, the entry having the matching address is overwritten and updated. If the identifier 401 is a stop request, an entry having an address that matches the destination address 402 is deleted.
  • the memory 134 stores address information of its own processing node, a power management packet transfer history table 200, a table 1100, and a routing table 1200.
  • the power management communication unit 140 includes a power management packet control unit 141, a power management packet transmission unit 142, and a power management packet reception unit 143.
  • the power management packet control unit 141 generates a power management packet 400 according to an instruction from the data communication power control unit 132 and transfers the generated power management packet 400 to the power management packet transmission unit 142.
  • the power management packet control unit 141 extracts the destination address 402 included in the power management packet 400 received from the power management packet receiving unit 143 and stores the extracted address 402 and the memory 134 of the power management unit 130. The address is determined by comparing with the address of its own processing node.
  • the power management packet 400 is not transmitted to the power management packet transmitter 142. If the destination address 402 does not match, the power is transmitted to the power management packet transmitter 142. A management packet 400 is transmitted.
  • FIG. 6 is a block diagram of the power management communication unit 140 showing the power management packet transmission unit 142 and the power management packet reception unit 143 in detail.
  • the power management packet transmission unit 142 includes a transfer destination selection unit 144 and a transmission port 145.
  • Each port of the transmission port 145 is connected to a reception port 147 of another processing node connected to the processing node 100.
  • the connection relationship between each port of the transmission port 145 and each port of the reception port 147 is stored in the memory 134 as a table 1100.
  • the transfer destination selection unit 144 refers to the routing table 1200 for the power management packet 400 transmitted from the power management packet control unit 141, and determines which processing node is connected to the processing node 100. Whether to transfer the management packet 400 is selected, and the power management packet 400 is transmitted via the transmission port 145 with reference to the table 1100. Also, the transfer destination selection unit 144 decodes the identifier 401 of the power management packet 400, and when the decoding result is an activation request, the transfer destination selection unit 144 refers to the table 1100 and transfers the power management packet 400 in the transmission port 145.
  • the activation request for the port in the transmission port 125 corresponding to the port used for the transmission is combined with the information on the destination address 402 and the information on the port number used for the transfer of the power management packet 400 in the transmission port 145. Transmit to the communication power control unit 132.
  • the transfer destination selecting unit 144 refers to the table 1100 and sets the transmission port 125 corresponding to the port used for transferring the power management packet 400 within the transmission port 145.
  • the port stop request is transmitted to the data communication power control unit 132 together with information on the destination address 402 and information on the port number used for transferring the power management packet 400 in the transmission port 145.
  • the data transmission / reception is set as one set, and the start request or the stop request for the port of the reception port 127 corresponding to the port of the transmission port 125 for which the start request or the stop request is made is also performed.
  • the activation or deactivation of the data transmission unit 122 and the data reception unit 123 can be controlled independently.
  • the power management packet reception unit 143 includes an arbitration unit 146 and a reception port 147. Each port of the reception port 147 is connected to a transmission port 145 of another processing node connected to the processing node 100. The connection relationship between each port of the reception port 147 and each port of the transmission port 145 is stored in the memory 134 as a table 1100.
  • the power management packet receiving unit 143 receives the power management packet 400 transmitted from another processing node at the reception port 147, and the arbitration unit 146 performs arbitration of the power management packet 400 transferred from each port and decodes the identifier 401. At the same time, the power management packet 400 is transmitted to the power management packet controller 141.
  • the power management packet receiving unit 143 refers to the table 1100, and receives a request from the reception ports 127 corresponding to the ports of the reception ports 147 used for reception. A port activation request is transmitted to the data communication power control unit 132.
  • the power management packet receiving unit 143 refers to the table 1100, and receives a request from the reception ports 127 corresponding to the port of the reception ports 147 used for reception. A port stop request is transmitted to the data communication power control unit 132.
  • the data transmission / reception is set as one set, and the start request or stop request for the port of the transmission port 125 corresponding to the port of the reception port 127 for which the start request or stop request is made is also performed.
  • the activation or deactivation of the data transmission unit 122 and the data reception unit 123 can be controlled independently.
  • the transfer shown in FIG. 9 for transferring data from the processing node 100 to the processing node 103 via the processing node 101 and the processing node 102 is taken as an example, and the sequence diagram shown in FIG. The operation will be described with reference to FIG.
  • the processing node 100 is at address [3, 6, 5]
  • the processing node 101 is at address [4, 6, 5]
  • the processing node 102 is at address [4, 5, 5]
  • the processing node 103 is at address [4]. 4, 4, 5].
  • It is assumed that the data communication unit 120 of each processing node is in the low power state as a whole in the initial state.
  • step 100 in transferring data to the processing node 103 in the processing node 100, the CPU 111 of the processing node 100 requests the data communication power control unit 132 to transmit data with the final destination as the processing node 103. Further, the CPU 111 requests the data communication state observation unit 131 for information on the state of the data communication unit 120. Upon receiving the request, the data communication state observation unit 131 checks the state of the data communication unit 120 and notifies the CPU 111 that the entire data communication unit 120 is in the low power state. Upon receiving the notification, the CPU 111 waits for a startup completion notification from the data communication power control unit 132.
  • step S101 based on the request from the CPU 111, the data communication power control unit 132 instructs the power management packet control unit 141 to generate the power management packet 400 whose identifier 401 whose destination is the processing node 103 is the activation request.
  • the power management packet 400 generated by the power management packet control unit 141 is transmitted to the power management packet transmission unit 142 and is transferred to the processing node 101 as a result of selection of the relay destination by the transfer destination selection unit 144. Further, the transfer destination selection unit 144 decodes the identifier 401 of the power management packet 400, and since the decoding result is an activation request, the transmission corresponding to the port used for transfer in the transmission port 145 is referred to the table 1100.
  • the activation request for the port number 1 of the port 125 is transmitted to the data communication power control unit 132.
  • step S102 based on the activation request from the transfer destination selection unit 144, the data communication power control unit 132 of the processing node 100 sets the port number 1 of the data transfer control unit 121, the transfer destination selection unit 124, and the transmission port 125. Start of the port of port number 1 of the reception port 127 corresponding to the activation target port of the transmission port 125, the arbitration unit 126, and the transmission port 125.
  • a destination address indicating the processing node 103 and “1” which is the port number of the port connected to the processing node 101 among the transmission ports 145 are registered in the entry of the power management packet transfer history table 200.
  • step S103 the processing node 101 receives the power management packet 400 transmitted from the processing node 100, and the power management packet control unit 141 determines whether the destination address 402 matches the address of the own processing node. Since the determination results do not match, the power management packet 400 is transmitted to the power management packet transmitter 142. In the transfer destination selection unit 144, the processing node 102 is selected as the transfer destination, and the power management packet 400 is transferred to the processing node 102.
  • step S104 the result of selecting the processing node 102 in S103 is notified to the data communication power control unit 132, so that the data transfer control unit 121, the transfer destination selection unit 124, and the power management packet 400 are used for transmission.
  • the processing node 101 starts the transmission port 125 corresponding to the transmission port 145, the arbitration unit 126, and the reception port 127 corresponding to the activation target port of the transmission port 125. Further, the destination address indicating the processing node 103 and the port number of the port connected to the processing node 102 among the transmission ports 145 are registered in the entry of the power management packet transfer history table 200.
  • the arbitration unit 146 decodes the identifier 401 of the power management packet 400 and confirms that it is an activation request.
  • the data communication power control unit 132 is notified of the activation request, it corresponds to the reception port 127 corresponding to the reception port 147 used for receiving the power management packet 400 and the activation target port of the reception port 127. Activation of the transmission port 125 is started.
  • step S105 the processing node 102 receives the power management packet 400 transmitted from the processing node 101, and the power management packet control unit 141 determines whether the destination address 402 matches the address of its own processing node. Since the determination result is addressed to another processing node, the power management packet 400 is transmitted to the power management packet transmission unit 142. In the transfer destination selection unit 144, the processing node 103 is selected as the transfer destination, and the power management packet 400 is transferred to the processing node 103.
  • step S106 the data communication power control unit 132 is notified of the result of S105, whereby the data transfer control unit 121, the transfer destination selection unit 124, and the transmission port 145 used for transmission of the power management packet 400 are transmitted.
  • the processing node 102 starts activation of the corresponding transmission port 125, the arbitration unit 126, and the reception port 127 corresponding to the activation target port of the transmission port 125.
  • the destination address indicating the processing node 103 and the port number of the port connected to the processing node 103 among the transmission ports 145 are registered in the entry of the power management packet transfer history table 200.
  • the arbitration unit 146 decodes the identifier 401 of the power management packet 400 and confirms that it is an activation request.
  • the data communication power control unit 132 is notified of the activation request, it corresponds to the reception port 127 corresponding to the reception port 147 used for receiving the power management packet 400 and the activation target port of the reception port 127. Activation of the transmission port 125 is started.
  • step S107 the processing node 103 receives the power management packet 400 transmitted from the processing node 102, and the power management packet control unit 141 determines whether the destination address 402 and the address of the own processing node match. Since the determination results match, that is, the power management packet 400 is addressed to the own processing node, the power management packet 400 is not transferred to other processing nodes. Further, the arbitration unit 146 decodes the identifier 401 of the power management packet 400 and confirms that the request is an activation request. When the data communication power control unit 132 is notified of the activation request, it corresponds to the reception port 127 corresponding to the reception port 147 used for receiving the power management packet 400 and the activation target port of the reception port 127. Activation of the transmission port 125 is started.
  • each processing node notifies the transmission source processing node of the power management packet 400 that activation of the transmission / reception unit of the data communication unit 120 is completed and data communication is possible.
  • step S111 the CPU 111 of the processing node 100 receives the activation completion notification from the data transfer control unit 121, and requests the data transfer control unit 121 to transfer data destined for the processing node 103. If it has already been started in step S100, a request is made in step S100.
  • step S112 the data transfer control unit 121 generates a data packet 300, and the generated data packet 300 is transmitted to the transfer destination selection unit 124.
  • the transfer destination selection unit 124 selects the processing node 101 as the transfer destination because the entry registered in step S102 matches as a result of the matching determination between the destination address 302 and the entry of the power management packet transfer history table 200.
  • a data packet 300 is transmitted to the node 101.
  • step S113 the processing node 101 receives the data packet 300 transmitted from the processing node 100, and the data transfer control unit 121 determines whether the destination address 302 matches the address of the own processing node. Since the determination result is a mismatch, that is, a packet addressed to another processing node, the data packet 300 is transmitted to the data transmission unit 122.
  • the transfer destination selection unit 124 selects the processing node 102 as the transfer destination because the entry registered in step S104 matches as a result of the match determination between the destination address 302 and the power management packet transfer history table 200, and sends data to the processing node 102. Packet 300 is forwarded.
  • step S114 when the reception of the data packet 300 in step S113 is completed, the transfer acceptance is notified to the processing node 100.
  • step S115 the processing node 102 receives the data packet 300 transmitted from the processing node 101, and the data transfer control unit 121 determines whether the destination address 302 matches the address of its own processing node. Since the determination result is a mismatch, that is, a packet addressed to another processing node, the data packet 300 is transmitted to the data transmission unit 122.
  • the transfer destination selection unit 124 selects the processing node 103 as the transfer destination because the entry registered in step S106 matches as a result of the match determination between the destination address 302 and the power management packet transfer history table 200, and sends data to the processing node 103. Packet 300 is forwarded.
  • step S116 when the reception of the data packet 300 in step S115 is completed, the transfer acceptance is notified to the processing node 101.
  • step S117 the processing node 103 receives the data packet 300 transmitted from the processing node 102, and the data transfer control unit 121 determines whether the destination address 302 matches the address of its own processing node. Since the determination result is a match, that is, a packet addressed to the own processing node, the identifier 301 is decoded and the payload 303 is transferred to the memory 112.
  • step S118 when the reception of the data packet 300 in step S117 is completed, the transfer acceptance is notified to the processing node 102.
  • each processing node can control activation / deactivation of the data communication unit 120 by transmitting / receiving the power management packet 400. For this reason, all or part of the data communication unit 120 can be shifted to the low power state except where it is activated. Therefore, power saving of each processing node can be achieved.
  • the power management packet 400 can be transmitted to the destination processing node without waiting for the data communication unit 120 to start, and the data communication unit 120 of each processing node can be started in parallel.
  • the low power state is changed to the normal state. It is possible to reduce the waiting time for data transfer caused by the transition of. Therefore, it is possible to suppress a decrease in data transfer performance due to use of the low power state.

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Abstract

　本発明の情報処理システムは、マルチホップネットワークで接続されている複数の情報処理装置を含む情報処理システムであって、各情報処理装置は、宛先アドレスの情報を含む第１パケットを送受信する第１通信部と、第１通信部よりも高い周波数で通信を行い、ペイロードを含む第２パケットを送受信する第２通信部と、を備え、各情報処理装置は、第１通信部が第１パケットを受信した場合に、第２通信部を起動させることで、省電力と効率的なデータ転送を実現する。

Description

情報処理システム
　本発明は、情報処理システムに関し、特に、マルチホップネットワークのデータ転送でのデータ転送効率の向上と省電力化に関する。
　マルチホップネットワークでのデータ転送における省電力技術として、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１に開示の技術では、各端末は、各端末宛ての起動信号の受信により、スリープ状態から起動状態に遷移してデータを受信し、受信したデータに含まれるデータの宛先を解析する。解析の結果、他の端末宛てのデータであった場合には、次の端末に向けた起動信号を送信する。
特開２０１０－２５２１６５号公報
　特許文献１に開示の技術では、データに含まれる宛先アドレスを確認することで転送先が決定されるため、各端末でデータ転送部の起動を待つ必要がある。したがって、マルチホップネットワークでのデータ転送の場合には、ホップ毎に端末の起動を待つことになり、データ転送能力が低下する。
　本発明の情報処理システムは、マルチホップネットワークで接続されている複数の情報処理装置を含む情報処理システムであって、各情報処理装置は、宛先アドレスの情報を含む第１パケットを送受信する第１通信部と、第１通信部よりも高い周波数で通信を行い、ペイロードを含む第２パケットを送受信する第２通信部と、を備え、各情報処理装置は、第１通信部が第１パケットを受信した場合に、第２通信部を起動させることで上述の課題を解決する。
　本発明によれば、第２通信部での消費電力を低減しつつ、第２通信部の起動を待つことによるデータ転送能力の低下を抑制することが可能となる。
本発明の実施例における処理ノードの構成と処理ノード間の接続を示す図である。 本発明のマルチホップネットワークの１例を示す図である。 本発明の実施例の処理ノードの詳細を示す図である。 データ通信部の例の詳細を示す図である。 電力管理パケット転送履歴テーブルの例を示す図である。 電力管理通信部の例の詳細を示す図である。 データパケットの内容の例を示す図である。 電力管理パケットの内容の例を示す図である。 本発明のマルチホップ転送の例を示す図である。 本発明のマルチホップ転送の例の動作を示すシーケンス図である。 通信ポートと接続先の処理ノードの対応テーブルの例を示す図である。 ルーティングテーブルの例を示す図である。
　図１に、本発明の情報処理システムの実施例に含まれる情報処理装置として、処理ノード１００と処理ノード１０１とを示した。図１は、処理ノード１００と処理ノード１０１の内部構成を示すブロック図となっている。
　処理ノード１００は、各種演算や制御を行うデータ処理部１１０と、他の処理ノードに送信するペイロードを含むデータパケット３００の生成および他の処理ノードとデータパケット３００の通信を行うデータ通信部１２０と、データ通信部１２０の電力制御を行う電力管理部１３０と、データパケット３００と対となる電力管理パケット４００の生成および他の処理ノードと電力管理パケット４００の通信を行う電力管理通信部１４０と、を備える。処理ノード１００に接続される処理ノード１０１や他の処理ノード（図示しない）は、本実施例では、処理ノード１００と同じ仕様のものとする。
　図７に、本実施例のデータパケット３００の構成内容を示す概略図を示す。データパケット３００は、信号の開始や転送サイズといったデータ転送内容を示す識別子３０１、最終的な転送先の処理ノードを示す宛先アドレス３０２、および実データであるペイロード３０３を情報として含む。図８は電力管理パケット４００の構成内容を示す概略図である。電力管理パケット４００は、信号の開始とデータ通信部１２０の起動、または信号の開始とデータ通信部１２０の停止といった電力管理要求内容を示す識別子４０１と、最終的な転送先の処理ノードを示す宛先アドレス４０２と、を情報として含む。
　図１に示したように、処理ノード１００のデータ通信部１２０と処理ノード１０１のデータ通信部１２０が伝送路で接続されている。また、処理ノード１００の電力管理通信部１４０と処理ノード１０１の電力管理通信部１４０が伝送路で接続されている。処理ノード１００に接続されている他の処理ノードも、処理ノード１０１と同様に接続されている。本実施例では、処理ノード間のデータ通信部１２０同士の通信は、データを高速にやりとりするために高速シリアル通信で行われる。データ通信部１２０は、例えば、ギガヘルツ帯の周波数で通信を行うことができる。それに対して、処理ノード間の電力管理通信部１４０同士の通信は、ペイロード３０３を含むデータパケット３００に対してサイズの小さい電力管理パケット４００をやりとりするので高速である必要性は無い。したがって、データ通信部１４０同士は、データ通信部１２０同士の通信に比べて低速で、例えばメガヘルツ帯の周波数で通信するものである。したがって、データ通信部１２０が起動している状態では、パケットの送受信のために用いるクロックの周波数の違いから、データ通信部１２０のほうが電力管理通信部１４０に比べて消費電力が大きい。この消費電力の関係から、データ通信部１２０の高速通信に関係する部分の動作を、例えばクロックの供給を止めて、休止または停止させることで情報処理システムの消費電力を抑えることが可能となる。さらに、データパケット３００の転送に対して先行して、データパケット３００の転送に必要なデータ通信部１２０を、電力管理通信部１４０同士の接続を介して起動させることが可能である。
　図２に、本実施例の情報処理システム２０００を示す。情報処理システム２０００は、複数の情報処理装置を接続したマルチホップネットワーク構成になっている。図中の丸は各処理ノードを、線は処理ノード間の接続を示している。情報処理システム２０００は、３次元トーラスネットワークとなっている。各処理ノードには、[ｘ，ｙ，ｚ]（ｘ，ｙ，ｚ＝０，１，２・・・）で表わされる自処理ノードのアドレスが与えられている。図２には、[１，０，０]の処理ノードの位置を例示した。情報処理システム２０００は、３次元トーラスネットワークであるが、本発明はこの構成に制限されるものではなく、メッシュやリングといった各種マルチホップネットワークに適用可能である。
　図３に、処理ノード１００の内部構成を詳細に示したブロック図を示す。データ処理部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１１と、メモリ１１２とを備える。ＣＰＵ１１１は各種演算や処理ノード１００の制御を行う。メモリ１１２は、ＣＰＵ１１１の演算処理の中間結果や最終結果の格納先として、また、送受信データの格納先として利用される。
　データ通信部１２０は、データ転送制御部１２１と、データ送信部１２２と、データ受信部１２３とを備える。また、データ通信部１２０は、省電力化のために、データ通信電力制御部１３２からの指示に従い、その全部あるいは一部を低電力状態へ遷移する機能、すなわち、その全部あるいは一部を休止または停止する機能を持つ。ここで、低電力状態とはクロックや電源供給が停止しデータの送受信を行えないが消費電力が低い状態であり、通常状態とはデータの送受信は行えるが消費電力が低電力状態に比べて高い状態である。低電力状態から通常状態への遷移も同様にデータ通信電力制御部１３２からの指示に従い行われる。低電力状態から通常状態への遷移および通常状態から低電力状態への遷移のそれぞれには、休止なのか停止なのかなどの低電力化の程度にもよるが、例えばクロック・データ・リカバリ（ＣＤＲ）回路の復帰などのために、短くても数μ秒から数十μ秒の時間が必要である。この遷移に要する時間は、処理ノード間の転送遅延に対して十から百倍程度の長い時間である。
　本実施例では、データ通信部１２０は、データ通信が全くない場合はデータ通信部１２０の全部を低電力状態へ遷移させることができ、データ通信がある場合においても、そのデータ通信に利用しない送信ポート１２５や受信ポート１２７の各ポートを低電力状態にすることができる。本実施例では、各ポートでのクロック供給および電源供給を止めることで各ポートを停止させ、各ポートを低電力状態にする。また、データ通信部１２０は各ポートについてのタイマを有しており、データ通信部１２０は、送信ポート１２５や受信ポート１２７の各ポートへの最新の起動要求の受信から一定期間、例えば１秒間、該起動要求を受けたポートでのデータ通信が無い場合に、データ通信電力制御部１３２へ該当箇所の停止要求を行う。これにより、データパケット３００の転送に十分な時間データ通信部１２０の必要な部分を起動させておくことができ、かつ、積極的に停止の命令を外部から発しなくても、データ通信部１２０での不要な電力の消費を抑えることができる。
　データ通信部１２０は、さらに、送信ポート１２５にあるポートの全てが低電力状態にある場合に、データ通信電力制御部１３２へ送信部１２２の停止要求を行う。同様に、データ通信部１２０は、受信ポート１２７にあるポートの全てが低電力状態にある場合に、データ通信電力制御部１３２へ受信部１２３の停止要求を行う。さらに、データ通信部１２０は、送信ポート１２５および受信ポート１２７にあるポートの全てが低電力状態にある場合に、データ通信電力制御部１３２へデータ転送制御部１２１も含めたデータ通信部１２０全体の停止要求を行う。
　データ転送制御部１２１は、ＣＰＵ１１１からのデータ転送指示を受けてデータパケット３００を生成し、生成したデータパケット３００をデータ送信部１２２へ送信する。また、データ転送制御部１２１は、データ受信部１２３で他処理ノードから受け取ったデータパケット３００に含まれる宛先アドレス３０２を抽出し、抽出した宛先アドレス３０２と後述する電力管理部１３０のメモリ１３４に格納されている自処理ノードのアドレスとを比較してアドレスの判定を行う。判定の結果、宛先アドレス３０２が自処理ノードのアドレスと一致した場合には、データ転送制御部１２１は、識別子３０１のデコード結果に応じて、メモリ１１２からのデータの読み出しまたはメモリ１１２へのペイロード３０３の書き込みを行う。宛先アドレス３０２が自処理ノードのアドレスと一致しなかった場合には、データ転送制御部１２１は、データ送信部１２２へデータパケット３００を送信する。
　図４に、データ送信部１２２およびデータ受信部１２３を詳細に示したデータ通信部１２０のブロック図を示す。データ送信部１２２は、転送先選択部１２４と、通信ポートである送信ポート１２５とを含む。転送先選択部１２４は、データ転送制御部１２１から送信されたデータパケット３００を、処理ノード１００に接続されている処理ノードの内のどの処理ノードに転送するかを選択し、送信ポート１２５を介してデータパケット３００を選択された処理ノードへ送信する。送信ポート１２５の各ポートは、ギガヘルツ帯の周波数で通信可能な高速シリアル伝送のトランシーバを含む。したがって、送信ポート１２５の各ポートの消費電力は、供給されるクロックが高いために大きい。送信ポート１２５の各ポートは、接続されている他の処理ノードの受信ポート１２７へそれぞれ接続されている。
　転送先選択部１２４は、図５に示す電力管理パケット転送履歴テーブル２００と図１２に示すルーティングテーブル１２００と図１１に示すテーブル１１００を利用して、データパケット３００の送信先の選択を行う。電力管理パケット転送履歴テーブル２００は、後述のように、電力管理部１３０のメモリ１３４に格納されるものであり、電力管理パケット４００が、その宛先アドレス４０２で示される処理ノードへ向けて転送される際に、自処理ノードの送信ポート１４５のどのポートを利用したかをエントリ情報として記憶したテーブルである。なお、後述のテーブル１１００に示すように自処理ノードの送信ポート１４５のどのポートを利用したかは、自処理ノードに接続される他処理ノードの内のどの処理ノードを利用して転送されたかに対応する。ルーティングテーブル１２００は、電力管理部１３０のメモリ１３４に格納されるものであり、データパケット３００あるいは電力管理パケット４００が、宛先アドレス３０２、４０２で示される処理ノードへ向けて転送される際に、次の転送先アドレスを示すテーブルである。図１２のルーティングテーブル１２００は、ｘが一致していなければｘ，ｙが一致していなければｙ，ｚが一致していなければｚの順で宛先アドレス３０２、４０２へアドレスを近づけるように、転送先のアドレスを選択するポリシに基づいて作成されているが、データパケット３００、電力管理パケット４００の転送によるネットワークの混雑状況に応じて動的にポリシを変更した再作成が可能である。例えば、ｘ方向の通信でネットワークが混雑している処理ノード間では、ｙ，ｚ，ｘの順やｚ，ｙ，ｘの順に宛先アドレス３０２、４０２へアドレスを近づけるポリシへの変更が行われ、ルーティングテーブル１２００へ反映される。テーブル１１００は、電力管理部１３０のメモリ１３４に格納されており、送信ポート１２５、受信ポート１２７、送信ポート１４５、および受信ポート１４７のポート番号と接続先処理ノードとの関係を示すテーブルである。図１１のテーブル１１００では、各ポートのポート番号を一致させている。
　転送先選択部１２４は、まず、データ転送制御部１２１から送信されたデータパケット３００の宛先アドレス３０２と電力管理パケット転送履歴テーブル２００にあるエントリの宛先アドレスとの一致判定を行う。転送先選択部１２４は、判定の結果、一致するアドレスがある場合は、送信ポート１２５のポートの内の、一致判定されたエントリの示すポートに対応するポートを介して、データパケット３００を転送する。後述のように、電力管理パケット転送履歴テーブル２００にあるエントリの宛先アドレスに対応するポートを含む通信経路は起動済みであるため、低電力状態から通常状態への遷移を待つことなくデータパケット３００の転送が行われる。また、必要に応じたポートの起動が行われるので、情報処理システム２０００の消費電力を抑えることができる。
　一方、一致するアドレスが無かった場合は、転送先選択部１２４は、ルーティングテーブル１２００を参照して転送先を選択し、テーブル１１００を参照して選択した転送先への転送のために起動が必要な送信ポート１２５のポートの情報を得て、電力管理部１３０のデータ通信電力制御部１３２に必要なポートの起動要求と宛先アドレス３０２とを送信する。転送選択部１２４は、起動要求と宛先アドレス３０２の送信後，起動完了を受けて宛先アドレス３０２と電力管理パケット転送履歴テーブル２００の宛先アドレスの一致判定を再実行する。
　データ受信部１２３は、調停部１２６と、通信ポートである受信ポート１２７とを含む。受信ポート１２７の各ポートは、ギガヘルツ帯の周波数で通信可能な高速シリアル伝送のレシーバを含む。したがって、受信ポート１２７の各ポートの消費電力は、供給されるクロックが高いために大きい。データ受信部１２３は、他の処理ノードから送信されたデータパケット３００を受信ポート１２７で受信し、調停部１２６で受信ポート１２７の各ポートから転送されたデータパケット３００の調停を行い、データ転送制御部１２１へ受信したデータパケット３００を送信する。受信ポート１２７の各ポートは、処理ノード１００に接続されている他の処理ノードの送信ポート１２５にそれぞれ接続されている。
　電力管理部１３０は、データ通信状態観測部１３１と、データ通信電力制御部１３２と、電力管理パケット履歴制御部１３３と、メモリ１３４とを備える。以下、各部について説明する。
　データ通信状態観測部１３１は、データ通信部１２０の動作状態の情報をデータ通信部１２０の各部と通信して取得するものであり、データ通信部１２０の全体、データ送信部１２２の全体、データ受信部１２３の全体、送信ポート１２５の各ポート、および受信ポート１２７の各ポートについて低電力状態であるか通常状態であるかの情報を取得することができる。
　データ通信電力制御部１３２は、ＣＰＵ１１１、データ通信部１２０、後述する電力管理パケット送信部１４２や、電力管理パケット受信部１４３からの要求を受け、データ通信部１２０の全体、データ送信部１２２の全体、データ受信部１２３の全体、送信ポート１２５の各ポート、および受信ポート１２７の各ポートそれぞれに対して低電力状態であるか通常状態であるかの動作状態を変更するとともに、電力管理パケット履歴制御部１３３へ電力管理パケット転送履歴テーブル２００の更新指示を行う。また、データ通信電力制御部１３２は、送信ポート１２５の各ポートを通常状態に変更する場合に、データ送信部１２２の全体やデータ転送制御部１２１も低電力状態にあれば、データ送信部１２２の必要な部分やデータ転送制御部１２１も通常状態に変更する。また、データ通信電力制御部１３２は、受信ポート１２７の各ポートを通常状態に変更する場合に、データ受信部１２３の全体やデータ転送制御部１２１も低電力状態にあれば、データ受信部１２３の必要な部分やデータ転送制御部１２１も通常状態に変更する。また、データ通信電力制御部１３２は、ＣＰＵ１１１からデータの送信の要求を受け付けた場合は、電力管理パケット制御部１４１へ電力管理パケット４００の生成を要求する。
　電力管理パケット履歴制御部１３３は、データ通信電力制御部１３２の指示に基づいて、電力管理パケット転送履歴テーブル２００を更新する。電力管理パケット転送履歴テーブル２００は、後述のように、電力管理パケット４００が、その宛先アドレス４０２で示される処理ノードへ向けて転送される際に、自処理ノードの送信ポート１４５のどのポートを利用したか、すなわち自処理ノードに接続されている他処理ノードの内のどの処理ノードへ転送されたかをエントリ情報として有するテーブルである。電力管理パケット転送履歴テーブル２００は、電力管理パケット４００の識別子４０１、宛先アドレス４０２、および転送に利用した送信ポート１４５のポート番号の情報に基づきエントリへの登録または削除が行われる。電力管理パケット履歴制御部１３３は、識別子４０１が起動要求の場合、電力管理パケット転送履歴テーブル２００に宛先アドレス４０２と一致するアドレスが無ければ、新規のエントリとして電力管理パケット転送履歴テーブル２００に登録を行い、一致するアドレスがあれば、一致するアドレスを持つエントリへの上書き更新を行う。識別子４０１が停止要求の場合、宛先アドレス４０２と一致するアドレスを持つエントリが削除される。
　メモリ１３４には、自処理ノードのアドレスの情報と、電力管理パケット転送履歴テーブル２００と、テーブル１１００と、ルーティングテーブル１２００とが格納される。
　電力管理通信部１４０は、電力管理パケット制御部１４１と、電力管理パケット送信部１４２と、電力管理パケット受信部１４３とを備える。電力管理パケット制御部１４１は、データ通信電力制御部１３２からの指示により、電力管理パケット４００を生成し、生成した電力管理パケット４００を電力管理パケット送信部１４２へ転送する。また、電力管理パケット制御部１４１は、電力管理パケット受信部１４３から受信した電力管理パケット４００に含まれる宛先アドレス４０２を抽出し、抽出したアドレス４０２と電力管理部１３０のメモリ１３４に格納されている自処理ノードのアドレスとを比較してアドレスの判定を行う。判定の結果、宛先アドレス４０２が自処理ノードのアドレスと一致した場合には電力管理パケット送信部１４２へ電力管理パケット４００を送信せず、一致しなかった場合には電力管理パケット送信部１４２へ電力管理パケット４００を送信する。
　図６に、電力管理パケット送信部１４２および電力管理パケット受信部１４３を詳細に示した電力管理通信部１４０のブロック図を示す。電力管理パケット送信部１４２は、転送先選択部１４４と、送信ポート１４５とを有する。送信ポート１４５の各ポートは処理ノード１００に接続されている他の処理ノードの受信ポート１４７へ接続されている。送信ポート１４５の各ポートおよび受信ポート１４７の各ポートの接続関係は、テーブル１１００としてメモリ１３４に格納されている。
　転送先選択部１４４は、電力管理パケット制御部１４１から送信された電力管理パケット４００に対し、ルーティングテーブル１２００を参照して、処理ノード１００に接続されている処理ノードの内のどの処理ノードに電力管理パケット４００を転送するかを選択し、テーブル１１００を参照して送信ポート１４５を介して電力管理パケット４００を送信する。また、転送先選択部１４４は、電力管理パケット４００の識別子４０１をデコードし、デコードの結果が起動要求の場合には、テーブル１１００を参照して、送信ポート１４５の内の電力管理パケット４００の転送に利用したポートに対応する送信ポート１２５の内のポートの起動要求を、宛先アドレス４０２の情報および送信ポート１４５の内の電力管理パケット４００の転送に利用したポートの番号の情報と併せて、データ通信電力制御部１３２へ送信する。転送先選択部１４４は、デコードの結果が停止要求の場合には、テーブル１１００を参照して、送信ポート１４５の内の電力管理パケット４００の転送に利用したポートに対応する送信ポート１２５の内のポートの停止要求を、宛先アドレス４０２の情報および送信ポート１４５の内の電力管理パケット４００の転送に利用したポートの番号の情報と併せて、データ通信電力制御部１３２へ送信する。この際、データ送受信を１セットとして、起動要求または停止要求がなされた送信ポート１２５のポートに対応する受信ポート１２７のポートの起動要求または停止要求が併せて行われるが、よりきめの細かい電力制御を行うためにデータ送信部１２２とデータ受信部１２３の起動または停止を独立に制御することもできる。
　電力管理パケット受信部１４３は、調停部１４６と受信ポート１４７とを有する。受信ポート１４７の各ポートは処理ノード１００に接続されている他の処理ノードの送信ポート１４５に接続されている。受信ポート１４７の各ポートおよび送信ポート１４５の各ポートの接続関係は、テーブル１１００としてメモリ１３４に格納されている。電力管理パケット受信部１４３は、他の処理ノードから送信された電力管理パケット４００を受信ポート１４７で受信し、調停部１４６で各ポートから転送された電力管理パケット４００の調停と識別子４０１のデコードを行うとともに電力管理パケット４００を電力管理パケット制御部１４１へ送信する。識別子４０１のデコード結果が起動要求であった場合には、電力管理パケット受信部１４３は、テーブル１１００を参照して、受信に利用した受信ポート１４７の内のポートに対応する受信ポート１２７の内のポートの起動要求をデータ通信電力制御部１３２へ送信する。識別子４０１のデコード結果が停止要求であった場合には、電力管理パケット受信部１４３は、テーブル１１００を参照して、受信に利用した受信ポート１４７の内のポートに対応する受信ポート１２７の内のポートの停止要求をデータ通信電力制御部１３２へ送信する。この際、データ送受信を１セットとして、起動要求または停止要求がなされた受信ポート１２７のポートに対応する送信ポート１２５のポートの起動要求または停止要求も併せて行われるが、よりきめの細かい電力制御を行うためにデータ送信部１２２とデータ受信部１２３の起動または停止を独立に制御することもできる。
　次に、実施例のマルチホップ転送について、処理ノード１００から処理ノード１０１および処理ノード１０２を経由して処理ノード１０３へデータを転送する図９に示す転送を例として挙げ、図１０に示すシーケンス図を用いてその動作を説明する。なお、処理ノード１００がアドレス［３，６，５］に、処理ノード１０１がアドレス［４，６，５］に、処理ノード１０２がアドレス［４，５，５］に、処理ノード１０３がアドレス［４，４，５］にそれぞれ対応しているとする。各処理ノードのデータ通信部１２０は、初期状態で全体が低電力状態にあるとする。
　まずステップ１００で、処理ノード１００では、処理ノード１０３へデータを転送するにあたり、処理ノード１００のＣＰＵ１１１が、データ通信電力制御部１３２に最終宛先を処理ノード１０３としたデータ送信を要求する。また、ＣＰＵ１１１は、データ通信状態観測部１３１にデータ通信部１２０の状態の情報を要求する。要求を受けたデータ通信状態観測部１３１は、データ通信部１２０の状態を調べ、データ通信部１２０の全体が低電力状態であることをＣＰＵ１１１に通知する。通知を受けたＣＰＵ１１１は、データ通信電力制御部１３２からの起動完了通知を待つ。
　次にステップＳ１０１で、データ通信電力制御部１３２は、ＣＰＵ１１１からの要求に基づき、電力管理パケット制御部１４１へ、処理ノード１０３を宛先とする識別子４０１が起動要求の電力管理パケット４００の生成を指示する。電力管理パケット制御部１４１で生成された電力管理パケット４００は、電力管理パケット送信部１４２へ送信され、転送先選択部１４４による中継先の選択の結果、処理ノード１０１へ転送される。また、転送先選択部１４４は、電力管理パケット４００の識別子４０１をデコードし、デコードの結果が起動要求なので、テーブル１１００を参照して、送信ポート１４５の内の転送に利用したポートに対応する送信ポート１２５のポート番号１のポートの起動要求をデータ通信電力制御部１３２へ送信する。
　次にステップＳ１０２で、転送先選択部１４４からの起動要求に基づいて、処理ノード１００のデータ通信電力制御部１３２は、データ転送制御部１２１、転送先選択部１２４、送信ポート１２５のポート番号１のポート、調停部１２６、および送信ポート１２５の起動対象ポートに対応する受信ポート１２７のポート番号１のポートの起動を開始する。また、電力管理パケット転送履歴テーブル２００のエントリに、処理ノード１０３を示す宛先アドレスと送信ポート１４５のうち処理ノード１０１へ接続されているポートのポート番号である「１」とが登録される。
　次にステップＳ１０３で、処理ノード１０１では、処理ノード１００から送信された電力管理パケット４００が受理され、電力管理パケット制御部１４１で宛先アドレス４０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果が不一致であるため、電力管理パケット４００は電力管理パケット送信部１４２へ送信される。転送先選択部１４４では転送先として処理ノード１０２が選択され、処理ノード１０２へ電力管理パケット４００が転送される。
　次にステップＳ１０４では、Ｓ１０３で処理ノード１０２が選択された結果がデータ通信電力制御部１３２へ通知されることで、データ転送制御部１２１、転送先選択部１２４、電力管理パケット４００の送信に利用される送信ポート１４５に対応する送信ポート１２５、調停部１２６、送信ポート１２５の起動対象ポートに対応する受信ポート１２７の起動が処理ノード１０１で開始される。また、電力管理パケット転送履歴テーブル２００のエントリに、処理ノード１０３を示す宛先アドレスと送信ポート１４５のうち処理ノード１０２へ接続されているポートのポート番号が登録される。また、Ｓ１０３での宛先アドレス４０２の一致判定と並行して、調停部１４６では電力管理パケット４００の識別子４０１のデコードが行われ、起動要求であることが確認される。起動要求であることがデータ通信電力制御部１３２へ通知されることで、電力管理パケット４００の受信に利用される受信ポート１４７に対応する受信ポート１２７および受信ポート１２７の起動対象のポートに対応する送信ポート１２５の起動が開始される。
　次に、ステップＳ１０５で、処理ノード１０２では、処理ノード１０１から送信された電力管理パケット４００が受理され、電力管理パケット制御部１４１で宛先アドレス４０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果が他処理ノード宛であるため、電力管理パケット４００は電力管理パケット送信部１４２へ送信される。転送先選択部１４４では転送先として処理ノード１０３が選択され、処理ノード１０３へ電力管理パケット４００が転送される。
　次に、ステップＳ１０６では、Ｓ１０５の結果がデータ通信電力制御部１３２へ通知されることで、データ転送制御部１２１、転送先選択部１２４、電力管理パケット４００の送信に利用される送信ポート１４５に対応する送信ポート１２５、調停部１２６、送信ポート１２５の起動対象ポートに対応する受信ポート１２７の起動が処理ノード１０２で開始される。また、電力管理パケット転送履歴テーブル２００のエントリに、処理ノード１０３を示す宛先アドレスと送信ポート１４５のうち処理ノード１０３へ接続されているポートのポート番号が登録される。また、Ｓ１０５の宛先アドレス４０２の一致判定と並行して、調停部１４６では電力管理パケット４００の識別子４０１のデコードが行われ、起動要求であることが確認される。起動要求であることがデータ通信電力制御部１３２へ通知されることで、電力管理パケット４００の受信に利用される受信ポート１４７に対応する受信ポート１２７および受信ポート１２７の起動対象のポートに対応する送信ポート１２５の起動が開始される。
　次に、ステップＳ１０７で、処理ノード１０３では、処理ノード１０２から送信された電力管理パケット４００を受理し、電力管理パケット制御部１４１で宛先アドレス４０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果が一致、すなわち電力管理パケット４００は自処理ノード宛であるため、他処理ノードへの電力管理パケット４００の転送は行われない。また、調停部１４６では電力管理パケット４００の識別子４０１のデコードが行われ、起動要求であることが確認される。起動要求であることがデータ通信電力制御部１３２へ通知されることで、電力管理パケット４００の受信に利用される受信ポート１４７に対応する受信ポート１２７および受信ポート１２７の起動対象のポートに対応する送信ポート１２５の起動が開始される。
　ステップＳ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０で、各処理ノードは、データ通信部１２０の送受信部の起動が完了しデータ通信が可能になったことを、電力管理パケット４００の送信元処理ノードへ通知する。
　ステップＳ１１１で、処理ノード１００のＣＰＵ１１１は、データ転送制御部１２１からの起動完了通知を受け、処理ノード１０３を宛先とするデータ転送をデータ転送制御部１２１へ要求する。なお、ステップＳ１００ですでに起動済みであった場合には、ステップＳ１００で要求が行われる。
　次に、ステップＳ１１２で、データ転送制御部１２１ではデータパケット３００が生成され、生成されたデータパケット３００は転送先選択部１２４へ送信される。転送先選択部１２４では、宛先アドレス３０２と電力管理パケット転送履歴テーブル２００のエントリとの一致判定の結果、ステップＳ１０２で登録されたエントリが一致するため、転送先として処理ノード１０１が選択され、処理ノード１０１へデータパケット３００が送信される。
　次に、ステップＳ１１３で、処理ノード１０１では、処理ノード１００から送信されたデータパケット３００が受理され、データ転送制御部１２１で宛先アドレス３０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果は、不一致、すなわち他処理ノード宛のパケットであるため、データパケット３００はデータ送信部１２２へ送信される。転送先選択部１２４では、宛先アドレス３０２と電力管理パケット転送履歴テーブル２００の一致判定の結果、ステップＳ１０４で登録したエントリが一致するため、転送先として処理ノード１０２が選択され、処理ノード１０２へデータパケット３００が転送される。
　ステップＳ１１４で、ステップＳ１１３でのデータパケット３００の受理が完了すると、処理ノード１００へ転送受理が通知される。
　ステップＳ１１５で、処理ノード１０２では、処理ノード１０１から送信されたデータパケット３００が受理され、データ転送制御部１２１で宛先アドレス３０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果は、不一致、すなわち他処理ノード宛のパケットであるため、データパケット３００はデータ送信部１２２へ送信される。転送先選択部１２４では、宛先アドレス３０２と電力管理パケット転送履歴テーブル２００の一致判定の結果、ステップＳ１０６で登録したエントリが一致するため、転送先として処理ノード１０３が選択され、処理ノード１０３へデータパケット３００が転送される。
　ステップＳ１１６で、ステップＳ１１５でのデータパケット３００の受理が完了すると、処理ノード１０１へ転送受理が通知される。
　次に、ステップＳ１１７で、処理ノード１０３では、処理ノード１０２から送信されたデータパケット３００が受理され、データ転送制御部１２１で宛先アドレス３０２と自処理ノードのアドレスの一致判定が行われる。判定結果は、一致、すなわち自処理ノード宛のパケットであるため、識別子３０１のデコードが行われ、メモリ１１２へペイロード３０３が転送される。
　ステップＳ１１８で、ステップＳ１１７でのデータパケット３００の受理が完了すると、処理ノード１０２へ転送受理が通知される。
　以上のように、本実施例の情報処理システム２０００では、各処理ノードが電力管理パケット４００の送受信によって、そのデータ通信部１２０の起動・停止を制御できるようにしたので、データパケット３００の送受信のために起動されている箇所以外は、データ通信部１２０の全部または部分を低電力状態に遷移させておくことができる。従って、各処理ノードの省電力化を図ることができる。また、本実施例の情報処理システム２０００では、データ通信部１２０の起動を待つことなく宛先の処理ノードまで電力管理パケット４００の送受信を行い、各処理ノードのデータ通信部１２０を並行して起動でき、さらに、各処理ノードのデータ通信部１２０のうち、電力管理パケット４００の送受信に基づいて先行して起動された箇所を用いてデータパケット３００の送受信が行われるため、低電力状態から通常状態への遷移に起因するデータ転送の待ち時間を削減することができる。したがって、低電力状態の利用によるデータ転送性能の低下を抑えることができる。
　１００～１０３：処理ノード、１１０：データ処理部、１１１：ＣＰＵ、１１２：メモリ、１２０：データ通信部、１２１：データ転送制御部、１２２：データ送信部、１２３：データ受信部、１２４：（データ送信部の）転送先選択部、１２５：（データ送信部の）送信ポート、１２６：（データ受信部の）調停部、１２７：（データ受信部の）受信ポート、１３０：電力管理部、１３１：データ通信状態観測部、１３２：データ通信電力制御部、１３３：電力管理パケット履歴制御部、１３４：メモリ、１４０：電力管理通信部、１４１：電力管理パケット制御部、１４２：電力管理パケット送信部、１４３：電力管理パケット受信部、１４４：（電力管理パケット送信部の）転送先選択部、１４５：（電力管理パケット送信部の）送信ポート、１４６：（電力管理パケット受信部の）調停部、１４７：（電力管理パケット受信部の）受信ポート、２００：電力管理パケット転送履歴テーブル、３００：データパケット、３０１：（データパケットの）識別子、３０２：（データパケットの）宛先アドレス、３０３：（データパケットの）ペイロード、４００：電力管理パケット、４０１：（電力管理パケットの）識別子、４０２：（電力管理パケットの）宛先アドレス、１２００：ルーティングテーブル、２０００：情報処理システム。

Claims (9)

  1. 　マルチホップネットワークで接続されている複数の情報処理装置を含む情報処理システムであって、
    　各情報処理装置は、
    　宛先アドレスの情報を含む第１パケットを送受信する第１通信部と、
    　前記第１通信部よりも高い周波数で通信を行い、前記宛先アドレスへのペイロードを含む第２パケットを送受信する第２通信部と、を備え、
    　各情報処理装置は、
    　前記第１通信部が前記第１パケットを受信した場合に、前記第２通信部を起動させることを特徴とする情報処理システム。
  2. 　請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
    　各情報処理装置は、
    　メモリを有し、
    　前記メモリに前記第１パケットの転送先の情報を格納し、
    　前記転送先の情報に基づいて前記第２パケットを転送することを特徴とする情報処理システム。
  3. 　請求項２に記載の情報処理システムにおいて、
    　各情報処理装置の前記メモリには、さらに、ルーティングテーブルと各情報処理装置のアドレスの情報とが格納され、
    　各情報処理装置は、前記宛先アドレスと前記各情報処理装置のアドレスの一致判定を行い、判定結果が不一致の場合には、前記ルーティングテーブルに基づいて前記第１パケットを転送することを特徴とする情報処理システム。
  4. 　請求項２に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記第２通信部は、前記複数の情報処理装置の内の接続先の情報処理装置毎に通信ポートを有し、前記転送先の情報と対応させて各通信ポートの起動と、休止または停止とを行うことを特徴とする情報処理システム。
  5. 　請求項４に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記第２通信部の各通信ポートは、前記第１通信部が前記第１パケットを受信した場合の起動後所定の時間の経過の後に、休止または停止することを特徴とする情報処理システム。
  6. 　請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記第１パケットを伝送する第１伝送路と、
    　前記第２パケットを伝送する第２伝送路と、を備えることを特徴とする情報処理システム。
  7. 　請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記マルチホップネットワークは、３次元トーラスネットワークであることを特徴とする情報処理システム。
  8. 　請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記第２通信部は、高速シリアル伝送によって通信を行うことを特徴とする情報処理システム。
  9. 　請求項１に記載の情報処理システムにおいて、
    　前記第１通信部はメガヘルツ帯で通信を行い、
    　前記第２通信部はギガヘルツ帯で通信を行うことを特徴とする情報処理システム。
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