JPH1166024A - クロスバスイッチ切換システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム規模を増大させることなく競合の発
生を減少させることができるクロスバスイッチ切換シス
テムの提供。 【解決手段】 クロスバスイッチ１０，１１，１２は自
己の出力ポートが使用中か否かを示す出力ポート情報信
号Ｐを前段のクロスバスイッチ００，０１，０２へ出力
する機能を有している。情報処理装置ＰＥ０３からデー
タ転送のリクエストが入力されたクロスバスイッチ０１
はクロスバスイッチ１０，１１，１２からこの出力ポー
ト情報信号Ｐを受取り、空き出力ポートのあるクロスバ
スイッチ１１にデータを送出する。出力ポートの空き状
態を前段のスイッチ内で先読みすることで、最小限のハ
ードウエアである基本データ転送路を最大限活用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロスバスイッチ切
換システムに関し、特に複数の情報処理装置間のデータ
転送路を切換えるクロスバスイッチ切換システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平８−７７１２７号公報にこの種の
クロスバスイッチ切換システムの一例が記載されてい
る。

【０００３】これは、プロセッサと中継スイッチ及びク
ロスバスイッチ、ホスト計算機またはＳＶＰで構成さ
れ、中継スイッチ及びクロスバスイッチは、経路指示回
路と経路情報変更回路と、迂回指示回路及び一致判定回
路（中継スイッチ）を有し、例えば、ＰＥ０１からメッ
セージをブロードキャストする場合、メッセージ中の転
送制御情報と、ホスト計算機またはＳＶＰにより中継ス
イッチ及びクロスバスイッチに設定された経路情報によ
り、ブロードキャストメッセージをまず特定のクロスバ
スイッチ（例えば、１３５）に転送し、そこからブロー
ドキャストする。また、１対１転送メッセージの転送経
路中の部分ネットワークに故障がある場合には、まず、
特定のクロスバスイッチに迂回転送し、そこから１対１
転送するというものである。

【０００４】次に、この従来技術の概要を図４〜６を参
照しながら説明する。図４は従来のクロスバスイッチ切
換システムのリクエストの競合状態を示す図、図５は同
システムの内部調停方式を示す図、図６は同システムの
集中管理方式を示す図である。

【０００５】クロスバスイッチは、その仕様上同一出力
ポートをめぐる競合が発生し得る。従来の競合回避技術
では、あるクロスバスイッチ内において、複数の入力リ
クエストが同一出力ポートを要求することを起因として
いる。各ＰＥは入力ポートと出力ポートを１組ずつ持
つ。

【０００６】図４に示すような３入力３出力のクロスバ
スイッチを３段接続するシステム構成を考える。

【０００７】従来のクロスバスイッチ切換システムは、
送信側の情報処理装置ＰＥ００〜０８と、受信側の情報
処理装置ＰＥ１０〜１８と、これらの接続切換えを行う
クロスバスイッチ１００〜１０２，１１０〜１１２，１
２０〜１２２とからなる。

【０００８】ＰＥ００〜ＰＥ０２の出力ポートはクロス
バスイッチ１００の入力ポート０〜２へ接続され、ＰＥ
０３〜ＰＥ０５の出力ポートはクロスバスイッチ１０１
の入力ポート０〜２へ接続され、ＰＥ０６〜ＰＥ０８の
出力ポートはクロスバスイッチ１０２の入力ポート０〜
２へ接続される。

【０００９】クロスバスイッチ１００の出力ポート０は
クロスバスイッチ１１０の入力ポート０へ接続され、ク
ロスバスイッチ１００の出力ポート１はクロスバスイッ
チ１１１の入力ポート０へ接続され、クロスバスイッチ
１００の出力ポート２はクロスバスイッチ１１２の入力
ポート０へ接続される。

【００１０】クロスバスイッチ１０１の出力ポート０は
クロスバスイッチ１１０の入力ポート１へ接続され、ク
ロスバスイッチ１０１の出力ポート１はクロスバスイッ
チ１１１の入力ポート１へ接続され、クロスバスイッチ
１０１の出力ポート２はクロスバスイッチ１１２の入力
ポート１へ接続される。

【００１１】クロスバスイッチ１０２の出力ポート０は
クロスバスイッチ１１０の入力ポート２へ接続され、ク
ロスバスイッチ１０２の出力ポート１はクロスバスイッ
チ１１２の入力ポート２へ接続され、クロスバスイッチ
１０２の出力ポート２はクロスバスイッチ１１２の入力
ポート２へ接続される。

【００１２】クロスバスイッチ１１０〜１１２とクロス
バスイッチ１２０〜１２２間も同様にして接続される。

【００１３】クロスバスイッチ１２０の出力ポート０〜
２はＰＥ１０〜ＰＥ１２の入力ポートへ接続され、クロ
スバスイッチ１２１の出力ポート０〜２はＰＥ１３〜１
５の入力ポートへ接続され、クロスバスイッチ１２２の
出力ポート０〜２はＰＥ１６〜１８の入力ポートへ接続
される。

【００１４】ここでクロスバスイッチ１１０において、
入力ポート０からのリクエスト００により出力ポート０
へ切替える処理が行なわれていたとする。このとき入力
ポート１から出力ポート０へ切替えるリクエスト０１が
来たとすると、入力ポート１から来たリクエスト０１は
競合に敗れてしまうため、バッファ等にデータを保持し
自リクエストが選択されるのを待つことになる。

【００１５】この競合が発生する原因は、前段のスイッ
チもしくは情報処理装置が次段以降のスイッチ状態を把
握せずにリクエストを送出することにある。つまりリク
エスト０１は、クロスバスイッチ１１０の出力ポート０
で競合することを知らない状態で発行される。このケー
スではクロスバスイッチ１０１において出力ポート１を
選択すれば良いが、本構成においてその判断はできな
い。

【００１６】この問題を解決するには、２通りの方法が
ある。一つは図５に示すクロスバスイッチ１１０〜１１
２間で相互に迂回バスを張る方法である。図５の構成は
図４と同様であるため、各構成部分に同一番号を付し、
その説明を省略する。

【００１７】すなわち、クロスバスイッチ１１０での競
合に敗れたリクエスト０１は、迂回パスＬ１を通り水平
方向のクロスバスイッチ１１１から、又は迂回パスＬ２
を通り水平方向のクロスバスイッチ１１２からデータを
出力することができる。

【００１８】同様に、クロスバスイッチ１１１で競合に
敗れた場合は、迂回パスＬ１を通り水平方向のクロスバ
スイッチ１１０から、又は迂回パスＬ３を通り水平方向
のクロスバスイッチ１１２からデータを出力することが
できる。

【００１９】同様に、クロスバスイッチ１１２で競合に
敗れた場合は、迂回パスＬ３を通り水平方向のクロスバ
スイッチ１１１から、又は迂回パスＬ２を通り水平方向
のクロスバスイッチ１１０からデータを出力することが
できる。

【００２０】これは、クロスバスイッチにリクエストが
入力されることに起因して、自クロスバスイッチ（広義
に捉えればある段の水平方向全クロスバスイッチ）の出
力ポートのみに着眼した内部調停方式である。

【００２１】もう一つの方法は図６に示す全クロスバス
イッチ１００〜１２２のポート使用状態を一箇所の集中
処理プロセッサ１３１で把握させる集中管理方法であ
る。

【００２２】この方法は、集中処理プロセッサ１３１に
全クロスバスイッチ１００〜１２２と全情報処理装置Ｐ
Ｅ００〜ＰＥ１８の状態をコントロールさせることで、
スイッチングネットワーク上での競合を防ぐことができ
る。

【００２３】又、この種のクロスバスイッチ切換システ
ムの他の例が特開平３−２０９５５０号公報及び特開平
１−１２５０４１号公報に記載されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、内部調停方式
は、自クロスバスイッチ内に入力されたリクエストのみ
を元に指定出力ポートスイッチングの可否を判別するた
め、次段のクロスバスイッチにおいて競合は発生するか
どうかは考慮していない。このためデータを送出した次
段のクロスバスイッチにおいて競合を引き起こすことに
なる。この回避措置として各数段のスイッチ間で水平方
向の迂回パスを張るか、リクエストのバッファリングに
よる処理待ちを必要とする。

【００２５】一方、集中管理方式は、１点に全制御情報
が集まることになる。したがって接続するＰＥ数が膨大
になると、処理すべきデータ量も比例して増えてしまい
物理的な制約から実現性が難しい。

【００２６】このように従来技術では、システム規模が
大きくなると、競合を避けるためのハードウェア量の増
大等の物理的な制約がシステムの実現性を大きく妨げる
といった問題が発生する。

【００２７】そこで本発明の目的は、システム規模を増
大させることなく競合の発生を減少させることができる
クロスバスイッチ切換システムを提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、複数の情報処理装置間のデータ転送路を切
換えるクロスバスイッチ切換システムであって、前段及
び後段のクロスバスイッチからなり、前記後段のクロス
バスイッチは自己のクロスバスイッチの出力ポートが使
用中であるか否かを示す使用状態情報を前記前段のクロ
スバスイッチへ通知する通知手段を有し、前記前段のク
ロスバスイッチは前記後段のクロスバスイッチからの使
用状態情報に基づき前記後段のクロスバスイッチとの接
続を切換える切換制御手段を有することを特徴とする。

【００２９】本発明によれば、後段のクロスバスイッチ
の空き状態を前段のクロスバスイッチ内のハードウエア
で積極的に先読みさせることで、最小限のハードウエア
である基本データ転送路を最大限活用しながら後段での
競合発生確率を大幅に減少させることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係
るクロスバスイッチ切換システムの最良の実施の形態の
動作を示す図である。なお、同図において従来例（図
４）と同様の構成部分については同一番号を付し、その
説明を省略する。

【００３１】本発明に係るクロスバスイッチ切換システ
ムは、入力側の情報処理装置ＰＥ００〜０８と、出力側
の情報処理装置ＰＥ１０〜１８と、これらの接続切換え
を行うクロスバスイッチ００〜０２，１０〜１２，２０
〜２２とからなる。

【００３２】これら情報処理装置ＰＥ００〜２２とクロ
スバスイッチ００〜２２との接続は従来例（図４）と同
様であるため、その説明を省略する。

【００３３】このクロスバスイッチ切換システムでは、
ある情報処理装置（ＰＥ００〜０８のいずれか）とある
情報処理装置（ＰＥ１０〜１８のいずれか）間のデータ
転送路は３パタンあることになる。

【００３４】例えば、情報処理装置ＰＥ００とＰＥ１０
間については、情報処理装置ＰＥ００からクロスバスイ
ッチ００の入力ポート０、出力ポート０、クロスバスイ
ッチ１０の入力ポート０、出力ポート０、クロスバスイ
ッチ２０の入力ポート０、出力ポート０を経て情報処理
装置ＰＥ１０へ到達する第１のパタンと、情報処理装置
ＰＥ００からクロスバスイッチ００の入力ポート０、出
力ポート１、クロスバスイッチ１１の入力ポート０、出
力ポート０、クロスバスイッチ２０の入力ポート１、出
力ポート０を経て情報処理装置ＰＥ１０へ到達する第２
のパタンと、情報処理装置ＰＥ００からクロスバスイッ
チ００の入力ポート０、出力ポート２、クロスバスイッ
チ１２の入力ポート０、出力ポート０、クロスバスイッ
チ２０の入力ポート２、出力ポート０を経て情報処理装
置ＰＥ１０へ到達する第３のパタンとがある。

【００３５】図２は同システムに特有の信号の説明図で
ある。同図を参照して、クロスバスイッチ１０〜１２，
２０〜２２は自クロスバスイッチの３出力ポート（０〜
２）の使用状態を表示する出力ポート情報信号Ｐを各々
の前段のクロスバスイッチに送信する機能を有してい
る。

【００３６】例えば、クロスバスイッチ１０は自出力ポ
ート（０〜３）の使用状態を３ビットのディジタル信号
で表示する。一例として、自出力ポート０が使用中のと
きは”１００“、自出力ポート１が使用中のときは”０
１０“、自出力ポート２が使用中のときは”００１“と
表示する。そして、いずれの出力ポートも空いていると
きは”０００“と表示する。

【００３７】この出力ポート情報信号Ｐを自入力ポート
０よりクロスバスイッチ００に対してはＰ１として、自
入力ポート１よりクロスバスイッチ０１に対してはＰ２
として、自入力ポート２よりクロスバスイッチ０２に対
してはＰ３として夫々通知する。なお、クロスバスイッ
チ１１〜１２，２０〜２２についても同様であるので説
明を省略する。

【００３８】次に、これらの出力ポート情報信号Ｐを受
信する前段のクロスバスイッチについて説明する。

【００３９】例えば、クロスバスイッチ００は自出力ポ
ート０を介してクロスバスイッチ１０より出力ポート情
報信号Ｐ１を、クロスバスイッチ０１は自出力ポート０
を介してクロスバスイッチ１０より出力ポート情報信号
Ｐ２を、クロスバスイッチ０２は自出力ポート０を介し
てクロスバスイッチ１０より出力ポート情報信号Ｐ３を
夫々受信する。

【００４０】従って、クロスバスイッチ００は３ビット
＋３ビット＋３ビット＝９ビットの出力ポート情報信号
Ｐを受信することになる。なお、クロスバスイッチ０１
〜０２，１０〜１２についても同様であるので説明を省
略する。

【００４１】又、クロスバスイッチ１０〜１２，２０〜
２２は夫々前段のクロスバスイッチに対しキャンセル要
求信号（１ビット信号）Ｑを送信する機能も有してい
る。

【００４２】例えば、クロスバスイッチ１０はクロスバ
スイッチ００に対してキャンセル要求信号Ｑ１を、クロ
スバスイッチ０１に対してキャンセル要求信号Ｑ２を、
クロスバスイッチ０２に対してキャンセル要求信号Ｑ３
を夫々送信する。なお、クロスバスイッチ１１〜１２，
２０〜２２についても同様であるので説明を省略する。

【００４３】次に、図１を参照しながら本実施の形態の
動作について説明する。

【００４４】クロスバスイッチ１０において、クロスバ
スイッチ００よりリクエスト００が来ており、出力ポー
ト０を使用していたとする。前段のクロスバスイッチ０
０〜０２は、この時点で９ビットの情報を元にクロスバ
スイッチ１０の出力ポート０が使用中であることを知っ
ている。

【００４５】この状態でＰＥ０３からクロスバスイッチ
０１を通り、クロスバスイッチ１０〜１２のいずれかの
出力ポート０を通って、クロスバスイッチ２０の出力ポ
ート１を通じてＰＥ１１へデータ転送を行うという内容
の出力ポート指定情報が付加されたリクエスト０１が発
行されたとする。

【００４６】クロスバスイッチ０１に到達したリクエス
ト０１は、前述のようにクロスバスイッチ１０の出力ポ
ート０が使用されていることを知っている。このためク
ロスバスイッチ０１の出力ポート０をリクエスト０１の
選択対象から外し、クロスバスイッチ１１もしくは１２
の出力ポート０を通しスイッチ２０へデータ転送を行う
ことになる。

【００４７】クロスバスイッチ０１では２つの有効な出
力ポートが存在するため、優先順位によりクロスバスイ
ッチ１１へリクエスト０１を転送する。リクエスト０１
がクロスバスイッチ１１へ入力された時点で出力ポート
０は空いているはずなので、競合することなく出力ポー
ト０へ接続しデータを転送することが可能になる。

【００４８】これをシステム全体で考えた場合、常に後
段のスイッチ状態を監視しながらリクエストをスイッチ
ングさせるため、リクエストの一極集中による競合発生
が避けられることになり、各クロスバスイッチが効率良
く動作することができる。

【００４９】但し、クロスバスイッチ１０の出力ポート
０が空いている場合であって、その出力ポート０に対
し、例えばクロスバスイッチ００と０１とから同じタイ
ミングにリクエストが到来した場合、その出力ポート０
をめぐり競合が発生し得る。

【００５０】その場合は、優先順位等により１つのリク
エストにその出力ポート０を獲得させ、敗れたリクエス
トを有するクロスバスイッチに対してはキャンセル要求
信号Ｑを返送する。

【００５１】このキャンセル要求信号Ｑを受け取った前
段クロスバスイッチは再度空き出力ポートを探すことに
なるが、既に前回競合した次段出力ポートは使用中の状
態に変化しているため、同一論理にて別の空き出力ポー
トを再選択することができる。

【００５２】次に、図３及び図１を参照しながら本実施
の形態の動作の詳細について説明する。図３は同システ
ムの動作の詳細を示すフローチャートである。

【００５３】図３は情報処理装置ＰＥ０３からクロスバ
スイッチ０１を介してクロスバスイッチ１０の出力ポー
ト０に対しリクエスト０１が出力された場合の各クロス
バスイッチの動作を示している。

【００５４】図３を参照して、まずクロスバスイッチ０
１はクロスバスイッチ１０の出力ポート０が有効（空い
ている）か否（使用中）かを調べる（Ｓ１）。もし、有
効であればクロスバスイッチ０１の出力ポートが有効で
あるか否かを調べる（Ｓ２）。そして、これも有効であ
ればクロスバスイッチ０１の出力ポートからリクエスト
０１を送出する（Ｓ３）。

【００５５】次に、クロスバスイッチ１０の入力ポート
１へクロスバスイッチ０１よりリクエスト０１が入力さ
れる（Ｓ４）。

【００５６】この時点でクロスバスイッチ１０の出力ポ
ート０は空いているはずであるが、クロスバスイッチ０
１からのリクエストと同じタイミングに他のクロスバス
イッチ００，０２からリクエストが到来していないかど
うかがクロスバスイッチ１０で調べられる（Ｓ５）。

【００５７】そして、Ｓ５にて他のリクエストが到来し
ており競合に敗れた場合、クロスバスイッチ１０よりク
ロスバスイッチ０１に対しキャンセル要求信号Ｑ２が送
信される（Ｓ７）。そしてＳ１に戻る。

【００５８】Ｓ５にて他のリクエストとの競合がないか
又は競合があったが権利を獲得した場合は、クロスバス
イッチ１０の出力ポート０からリクエスト０１をクロス
バスイッチ２０の入力ポート０に対し送出する（Ｓ
６）。以下については省略する。

【００５９】一方、Ｓ１にてクロスバスイッチ１０の出
力ポート０が使用中の場合、例えばクロスバスイッチ１
０に対しクロスバスイッチ００より既にリクエスト００
が到来している場合、クロスバスイッチ０１はクロスバ
スイッチ１１の出力ポート０が有効か否かを調べる（Ｓ
１１）。

【００６０】そして、出力ポート０が有効である場合は
Ｓ２〜Ｓ６と同様の工程Ｓ１２〜Ｓ１６を実行する。

【００６１】一方、Ｓ１１にてクロスバスイッチ１１の
出力ポート０が使用中の場合、クロスバスイッチ０１は
クロスバスイッチ１２の出力ポート０が有効か否かを調
べる（Ｓ２１）。

【００６２】そして、出力ポート０が有効である場合は
Ｓ２〜Ｓ６と同様の工程Ｓ２２〜Ｓ２６を実行する。

【００６３】そして、Ｓ２１にてクロスバスイッチ１２
の出力ポート０が使用中、あるいはＳ２２にてクロスバ
スイッチ０１の出力ポート２が使用中である場合は、ク
ロスバスイッチ０１よりリクエスト発行元のＰＥ０３に
対しキャンセルを通知する信号が送出される（Ｓ３
１）。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の情報処理装置間
のデータ転送路を切換えるクロスバスイッチ切換システ
ムであって、前段及び後段のクロスバスイッチからな
り、前記後段のクロスバスイッチは自己のクロスバスイ
ッチの出力ポートが使用中であるか否かを示す使用状態
情報を前記前段のクロスバスイッチへ通知する通知手段
を有し、前記前段のクロスバスイッチは前記後段のクロ
スバスイッチからの使用状態情報に基づき前記後段のク
ロスバスイッチとの接続を切換える切換制御手段を有す
るようクロスバスイッチ切換システムを構成したため、
後段のクロスバスイッチの空き状態を前段のクロスバス
イッチ内のハードウエアで積極的に先読みさせること
で、最小限のハードウエアである基本データ転送路を最
大限活用しながら後段での競合発生確率を大幅に減少さ
せることができる。

【００６５】従って、従来技術における迂回処理を既存
のデータパスを使用して行うことが可能となり、競合発
生時のデータバッファも必要としない。又、集中管理の
技術も必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクロスバスイッチ切換システムの
最良の実施の形態の動作を示す図である。

【図２】同システムに特有の信号の説明図である。

【図３】同システムの動作の詳細を示すフローチャート
である。

【図４】従来のクロスバスイッチ切換システムのリクエ
ストの競合状態を示す図である。

【図５】同システムの内部調停方式を示す図である。

【図６】同システムの集中管理方式を示す図である。

【符号の説明】 ００〜２２ クロスバスイッチ ＰＥ００〜１８ 情報処理装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の情報処理装置間のデータ転送路を
   切換えるクロスバスイッチ切換システムであって、 前段及び後段のクロスバスイッチからなり、前記後段の
   クロスバスイッチは自己のクロスバスイッチの出力ポー
   トが使用中であるか否かを示す使用状態情報を前記前段
   のクロスバスイッチへ通知する通知手段を有し、前記前
   段のクロスバスイッチは前記後段のクロスバスイッチか
   らの使用状態情報に基づき前記後段のクロスバスイッチ
   との接続を切換える切換制御手段を有することを特徴と
   するクロスバスイッチ切換システム。
2. 【請求項２】 前記切換制御手段は前記使用状態情報に
   より前記後段のクロスバスイッチの出力ポートが使用中
   であることを認識すると、出力ポートが空きの後段のク
   ロスバスイッチに接続を切換えることを特徴とする請求
   項１記載のクロスバスイッチ切換システム。
3. 【請求項３】 前記後段のクロスバスイッチは、複数の
   前記前段のクロスバスイッチより同時に接続要求を受け
   た場合、その要求を受け入れるクロスバスイッチ以外の
   クロスバスイッチに対しキャンセル要求情報を通知する
   第２の通知手段を有することを特徴とする請求項１又は
   ２記載のクロスバスイッチ切換システム。
4. 【請求項４】 前記クロスバスイッチは複数の入力ポー
   トと、各々の入力ポートと切換え接続される前記入力ポ
   ートと同数の出力ポートとを有し、前記前段のクロスバ
   スイッチの各々の出力ポートとこれらに対応する前記後
   段のクロスバスイッチの各々の入力ポートとが接続さ
   れ、最前段のクロスバスイッチの入力ポートの各々には
   送信側情報処理装置が接続され、最後段クロスバスイッ
   チの出力ポートの各々には受信側情報処理装置が接続さ
   れることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のク
   ロスバスイッチ切換システム。