專利名稱：中繼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在具備分布式的總線的半導(dǎo)體的集成電路中，對在連接總線間的多個(gè)中繼器間流過的多個(gè)業(yè)務(wù)的發(fā)送調(diào)度進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖KA)表示集中式的總線控制的例子。在進(jìn)行集中式的總線控制的現(xiàn)有的集成電路中，主要在多個(gè)總線主控器(BM)和存儲器(MEM)之間由1個(gè)總線連接，并由仲裁器調(diào)解從各總線主控器到存儲器的訪問。然而，由于集成電路的高功能化、多核化，電路的規(guī)模會增大，業(yè)務(wù)也會在復(fù)雜地變動(dòng)的同時(shí)流過總線，基于集中式的總線控制的集成電路的設(shè)計(jì)變得困難起來。另一方面，近年，采用了基于并行計(jì)算機(jī)的連接技術(shù)、ATM(異步傳輸模式)網(wǎng)等的網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)的具有分布式的總線的半導(dǎo)體集成電路的開發(fā)不斷發(fā)展。圖I(B)表示分布式的總線控制的例子。具有分布式的總線的半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成為由多個(gè)總線來連接多個(gè)中繼裝置(R)。近年，存在一種通過使用圖1 (B)所示的分布式的總線，將經(jīng)大規(guī)模化的集成電路內(nèi)的業(yè)務(wù)分布于多個(gè)總線來進(jìn)行傳輸?shù)钠暇W(wǎng)絡(luò)(Network onChip)的機(jī)制。圖2是表示在Noc (片上網(wǎng)絡(luò))或并行計(jì)算機(jī)、ATM網(wǎng)等所利用的、中繼裝置的基本的構(gòu)成的概略。在這些中繼裝置中，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)劃分為分組或信元的單位，并發(fā)送到目的地的節(jié)點(diǎn)。并將送往中繼裝置的數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲在緩沖器中。另外，為了按每輸入端口來將不同的分組并行來進(jìn)行發(fā)送處理，具備按每輸入端口將多個(gè)緩沖器并行化后的虛擬的信道(也稱為“虛擬通道”或者“VC(虛擬信道)”)。盡管虛擬通道的實(shí)體是中繼裝置的緩存，但可以按每輸入端口、且對各輸入端口物理性地安裝多個(gè)緩沖器，或者，通過按照存在多個(gè)緩沖器的方式來管理緩存上的數(shù)據(jù)，從而能實(shí)現(xiàn)虛擬的信道。交叉開關(guān)是決定各輸入端口和輸出端口之間的獨(dú)占性的連接的開關(guān)。另外，由交叉開關(guān)進(jìn)行的輸入端口和輸出端口之間的獨(dú)占性的連接由仲裁器決定。如此，在中繼裝置中，通過由仲裁器切換交叉開關(guān)的連接，將容納于緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)向作為目標(biāo)的目的地中繼。接下來，針對中繼裝置的輸入端口和輸出端口之間的連接的切換進(jìn)行說明。中繼器的輸入端口和輸出端口分別由交叉開關(guān)獨(dú)占性地連接。在此，將“獨(dú)占性的連接”定義為在同時(shí)連接多個(gè)輸入端口和多個(gè)輸出端口的情況下，對于一個(gè)輸出端口最多只連接一個(gè)輸入端口的狀態(tài)。圖3(A)是表示從中繼裝置內(nèi)的輸入端口向輸出端口的連接請求(發(fā)送請求)的一例的圖。在此，每個(gè)輸入端口有2個(gè)虛擬信道，輸入端口 0的虛擬信道0向輸出端口 0，輸入端口 0的虛擬信道1向輸出端口 2，輸入端口 1的虛擬信道0向輸出端口 0，輸入端口 1 的虛擬信道1向輸出端口 1，輸入端口 2的虛擬信道0向輸出端口 2，輸入端口 2的虛擬信道1向輸出端口 3，輸入端口 3的虛擬信道0向輸出端口 0，輸入端口 3的虛擬信道1向輸
4出端口 2請求分組的發(fā)送。仲裁器從多個(gè)輸入信道向輸出信道的連接請求中，選擇獨(dú)占性地連接輸入端口和輸出端口的組合，來進(jìn)行交叉開關(guān)的切換。對圖3(A)所示的連接請求，作為仲裁器選擇的獨(dú)占性的輸入端口和輸出端口的組合，例如，如圖3(B)所示，選擇獨(dú)占性地連接輸入端口 0 和輸出端口 2、輸入端口 1和輸出端口 1、輸入端口 2和輸出端口 3、輸入端口 3和輸出端口 0的組合。交叉開關(guān)進(jìn)行的輸入端口和輸出端口之間的獨(dú)占性的連接中，能同時(shí)連接輸入端口和輸出端口的數(shù)量越多，能同時(shí)發(fā)送的分組就越多。因此，一般而言，在并行計(jì)算機(jī)或ATM中，使用在從輸入端口和輸出端口的所有組合中搜索最佳組合的波前分配器(波前分配器)，或者使用在輸入端口側(cè)和輸出端口側(cè)， 分別獨(dú)立求取部分最佳解，并對其反復(fù)來提高精度的并行迭代匹配(Parallel Iterative Matching)等方法(例如，非專利文獻(xiàn)1)。另外，提出了一種基于Age-Based方式，即在多個(gè)虛擬信道請求向相同的輸出端口的連接的情況下，維持發(fā)送分組的順序，另外，為了抑制分組間的延遲時(shí)間的增加或偏差，基于從發(fā)送起的經(jīng)過時(shí)間的長度或已中繼的跳數(shù)，定義被稱為Age的值，且首先發(fā)送 Age最大(或者最小)的分組(例如專利文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 美國專利第6674720號說明書非專利文獻(xiàn)非專禾丨J文獻(xiàn) 1 :ff. DALLY, B. TOWLES, "PRINCIPLES ANDPRACTICES OF INTERCONNEXION NETWORKS", MORGANKAUFMANN PUBLISHERS發(fā)明要解決的課題與此相對，由于在NoC中需要在集成電路上構(gòu)成多個(gè)中繼裝置，因此與并行計(jì)算機(jī)或ATM網(wǎng)的中繼裝置相比，不能將能構(gòu)成在各中繼裝置上的虛擬信道的數(shù)量或尺寸設(shè)置得較多。例如，1個(gè)虛擬信道的尺寸為1個(gè)分組左右。因此，在NoC中，在更短的延遲時(shí)間內(nèi)，必須有效地利用有限的虛擬信道，不僅在中繼裝置內(nèi)使輸入端口和輸出端口的連接數(shù)最大，還在發(fā)送目的地的中繼裝置中考慮了使輸入端口和輸出端口的連接數(shù)變大的發(fā)送調(diào)度的控制是重要的。另外，對于在NoC上構(gòu)成的中繼裝置，受集成電路的規(guī)模、能容許的延遲時(shí)間、消耗功率等的制約。因此，不優(yōu)選在NoC上的各中繼裝置中直接設(shè)置波前分配器這樣的從大規(guī)模的組合中搜索最優(yōu)組合的算法、或像并行匹配迭代器那樣進(jìn)行反復(fù)處理的算法。在將并行計(jì)算機(jī)或ATM所使用的一般的中繼裝置的機(jī)制直接應(yīng)用到NoC的中繼裝置的情況下， 存在仲裁器的電路規(guī)模及處理時(shí)間、消耗功率變大，從而引起NoC的性能的下降、處理時(shí)間的增加的課題。以下，更加具體地說明該課題。圖4是說明本發(fā)明要解決的課題的具體的一例的圖。中繼裝置401經(jīng)由4個(gè)輸入端口與成為分組的發(fā)送源的4個(gè)中繼裝置(中繼裝置 A、中繼裝置B、中繼裝置C、中繼裝置D)連接，接收發(fā)送來的分組。另外，中繼裝置401經(jīng)由4個(gè)輸入端口與成為分組的發(fā)送源的4個(gè)中繼裝置(中繼裝置E、中繼裝置F、中繼裝置G、 中繼裝置H)連接，進(jìn)行分組的發(fā)送。中繼裝置401的輸入端口分別具備2個(gè)虛擬信道，按每個(gè)輸入端口最大能對2處的輸出端口進(jìn)行發(fā)送請求。然而，若從發(fā)送源的中繼裝置向著同一目的地連續(xù)發(fā)送分組，則例如像Age-Based 那樣，在簡單地維持已發(fā)送的順序來中繼分組的情況下，由于1.連續(xù)發(fā)送向著相同的目的地的分組，2.在相同目的地的分組占有輸入端口內(nèi)的全部虛擬信道(VC)的情況產(chǎn)生、3.在虛擬信道(VC)間的輸出端口的獲得中，未能獲得輸出端口的輸入端口在別的輸出端口空閑的情況下也不能發(fā)送分組，因此，將使中繼裝置的傳輸性能下降。進(jìn)而，若在中繼裝置401 中產(chǎn)生發(fā)送等待，則4.在發(fā)送源的中繼裝置中也產(chǎn)生發(fā)送等待，即使有向著與發(fā)送等待的分組的目的地不同的目的地的分組，也不能超越中繼裝置401內(nèi)的分組而先發(fā)送。例如，在圖4中，中繼裝置401通過從發(fā)送源的中繼裝置連續(xù)接收特定的目的地的分組，從而處于在中繼裝置401的輸入端口 0和輸入端口 1的全部的虛擬信道中容納有向輸出端口 0發(fā)送的分組，另外，在中繼裝置401的輸入端口 2和輸入端口 3的全部的虛擬信道中容納有向輸出端口 2發(fā)送的分組的狀態(tài)。此時(shí)，各虛擬信道對輸出端口進(jìn)行分組的發(fā)送請求的結(jié)果是，若設(shè)為輸入端口 0的虛擬信道0獲得輸出端口 0，另外，輸入端口 2的虛擬信道0獲得輸出端口 1，則輸入端口 1和輸入端口 3即使在輸出端口 1和輸出端口 3空閑的情況下，也沒有向著這些輸出端口發(fā)送的分組，因此成為發(fā)送等待的狀態(tài)。另外，即使設(shè)為在發(fā)送源的中繼裝置B或中繼裝置D中容納有向著輸出端口 1或輸出端口 3的分組，也不能超越中繼裝置401內(nèi)的輸入端口 1和輸入端口 3的虛擬信道內(nèi)的分組而先發(fā)送。如此，針對每輸入端口，全部的虛擬信道由特定的分組占有的情況會引起中繼裝置的傳輸性能的下降。對于并行計(jì)算機(jī)或ATM，由于對虛擬信道的數(shù)目和尺寸的制約、對延遲時(shí)間的制約較小，因此即使連續(xù)發(fā)送向著相同的目的地的分組，中繼裝置內(nèi)的虛擬信道全部由向著相同的目的地的分組占有的狀況也難以發(fā)生。另外，即使由向著相同的目的地的分組占有全部的虛擬信道，與占有狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間相比，在并行計(jì)算或ATM中能容許的分組的延遲時(shí)間長，因此對傳輸性能的影響少。另一方面，在NoC中，由于在半導(dǎo)體電路上實(shí)現(xiàn)中繼裝置，因此對虛擬信道的數(shù)目及尺寸、延遲時(shí)間的制約大，易于產(chǎn)生中繼裝置內(nèi)的虛擬信道的不足的情況，對NoC整體的傳輸性能影響大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述課題而提出，其目的在于，提供一種抑制分組的傳輸性能 (吞吐量或延遲時(shí)間)的下降，使NoC整體的傳輸性能提高的中繼裝置。(用于解決課題的手段)本發(fā)明的中繼裝置具備輸入緩沖器，其接收數(shù)據(jù)單位，該數(shù)據(jù)單位包含附加了多個(gè)目的地的信息的報(bào)頭、以及與所述報(bào)頭關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；多個(gè)虛擬信道，其容納與所述目的地的信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)單位；目的地比較部，其根據(jù)所述目的地是否相同，來決定在所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序；和輸出部，其從決定了所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配后的虛擬信道，輸出所容納的數(shù)據(jù)單位?？梢允?，所述目的地比較部區(qū)別數(shù)據(jù)單位的目的地，并按照如下方式來決定所述分配順序?qū)τ谙蛭捶峙浒l(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的目的地發(fā)送的數(shù)據(jù)，優(yōu)先分配發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道。可以是，所述目的地比較部針對所述目的地相同的數(shù)據(jù)單位，基于賦予在所述報(bào)頭中的時(shí)間信息，來決定所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序?？梢允?，所述目的地比較部使用從發(fā)送數(shù)據(jù)起的經(jīng)過時(shí)間來作為所述時(shí)間信息， 并從所述經(jīng)過時(shí)間長的數(shù)據(jù)起，優(yōu)先地分配所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道?？梢允牵瞿康牡乇容^部使用到達(dá)目的地的截止時(shí)刻來作為所述時(shí)間信息，并從到所述截止時(shí)刻的剩余時(shí)間少的數(shù)據(jù)起，優(yōu)先地分配所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道?？梢允?，所述中繼裝置還具備多個(gè)輸入端口，它們各自接受確定了目的地的數(shù)據(jù)，所述輸出部具備多個(gè)輸出端口，其各自輸出數(shù)據(jù)；多個(gè)虛擬信道，其對應(yīng)各輸入端口而設(shè)置，容納已接受的數(shù)據(jù)；和交叉開關(guān)，其通過針對所述虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)的每個(gè)目的地，將容納基于時(shí)間信息的優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的虛擬信道、和與可到達(dá)所述優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的目的地的總線連接的輸出端口進(jìn)行連接，來從各輸出端口輸出所述數(shù)據(jù)?？梢允?，從發(fā)送虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)起的經(jīng)過時(shí)間越長，基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級越高?？梢允?，離虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)到達(dá)目的地的截止時(shí)刻的剩余時(shí)間越短，基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級越高?？梢允牵鰯?shù)據(jù)的分組由多個(gè)微片構(gòu)成，所述數(shù)據(jù)以微片單位在所述總線上傳輸，所述中繼裝置還具備負(fù)載測量部，其測量通過本中繼裝置的數(shù)據(jù)的負(fù)載，在由所述負(fù)載測量部測量出的負(fù)載大于預(yù)先規(guī)定的閾值的情況下，所述交叉開關(guān)在每發(fā)送1微片時(shí)， 切換虛擬信道和輸出端口之間的連接，在負(fù)載為閾值以下的情況下，在每完成1個(gè)分組的微片的發(fā)送時(shí)，切換虛擬信道和輸出端口之間的連接?？梢允牵鲐?fù)載測量部對本中繼裝置內(nèi)的虛擬信道內(nèi)所容納的微片的量進(jìn)行測量來作為通過所述中繼裝置的數(shù)據(jù)的負(fù)載。可以是，所述交叉開關(guān)在每發(fā)送1微片時(shí)，始終切換虛擬信道和輸出端口之間的連接。可以是，所述中繼裝置還具備傳輸路徑解析部，其在目的地不同的分組間，確定到重復(fù)的目的地的傳輸路徑；和輸出信道選擇部，其基于所述時(shí)間信息，針對所述虛擬信道的每個(gè)目的地，選擇與容納基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的虛擬信道連接的輸出信道，所述輸出信道選擇部基于由所述傳輸路徑解析部確定的傳輸路徑，從容納彼此間傳輸路徑的重復(fù)相對較少的目的地的分組的中繼裝置起，依次分配發(fā)送目的地的中繼器的虛擬信道?？梢允?，所述目的地比較部根據(jù)在到所述目的地的路徑上通過的所述中繼裝置是否相同，決定在所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序?？梢允牵景l(fā)明的其他中繼裝置具備多個(gè)虛擬信道，其各自容納數(shù)據(jù)單位，該數(shù)據(jù)單位包含附加了到達(dá)目的地的截止時(shí)間信息的報(bào)頭、以及與所述報(bào)頭關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；和目的地比較部，其根據(jù)所述時(shí)間信息所示的時(shí)刻，來決定所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序，其中，所述中繼裝置從決定了所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配后的虛擬信道輸出所容納的數(shù)據(jù)單位， 并在集成電路內(nèi)中繼所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過在不增加中繼裝置內(nèi)的虛擬信道的尺寸和數(shù)目的前提下對目的地不同的分組更加均勻地分配虛擬信道，從而避免同一目的地的分組占有中繼裝置內(nèi)的虛擬信道。由此，由于在各中繼裝置中能對更多的目的地同時(shí)地發(fā)送分組，因此能防止數(shù)據(jù)在下一中繼裝置中變得難以流動(dòng)。其結(jié)果是，能使NoC整體的傳輸性能(吞吐量、延遲時(shí)間、 抖動(dòng))提高。


圖1的(A)是表示集中式的總線控制的例子的圖，(B)是表示分布式的總線控制的圖。圖2是中繼裝置的基本構(gòu)成的概略圖。圖3的(A)是表示從中繼裝置內(nèi)的輸入端口向輸出端口的連接請求(發(fā)送請求) 的一例的圖，(B)是表示獨(dú)占性地連接輸入端口和輸出端口的組合的例子的圖。圖4是說明本發(fā)明要解決的課題的具體的一例的圖。圖5是表示本發(fā)明的中繼裝置501的動(dòng)作的概要的圖。圖6是在實(shí)施方式1中假定的分布式的總線的構(gòu)成圖。圖7是表示分組1100的傳輸格式的一例、以及將分組1000劃分為多個(gè)微片的例
子的圖。圖8是實(shí)施方式1中的中繼裝置1201的構(gòu)成圖。圖9是表示由虛擬信道信息管理部1207管理并保持的虛擬信道信息1301的一例的圖。圖10是表示中繼裝置1201的動(dòng)作的過程的流程圖。圖11的(A)是表示在中繼裝置1201還未接收到微片的狀態(tài)下與輸入端口 0相關(guān)的虛擬信道信息1301的圖，(B)是表示各緩沖器的樣子的圖。圖12的㈧是表示在中繼裝置1201接收到頭微片1104的情況下的虛擬信道信息1301的圖，⑶是表示將在輸入端口 0處接收到的頭微片1104容納于虛擬信道0的情況下的各緩沖器的樣子的圖。圖13的㈧是表示在中繼裝置1201中設(shè)定了虛擬信道的輸出端口后的虛擬信道信息1301的圖，(B)是表示各信道的樣子的圖。圖14的(A)是表示在中繼裝置1201中決定了輸出信道后的虛擬信道信息1301 的圖，(B)是表示各信道的樣子的圖。圖15的㈧是表示中繼裝置1201正在發(fā)送微片的狀態(tài)的虛擬信道信息1301的
8圖，(B)是表示各信道的樣子的圖。圖16的㈧是表示在發(fā)送了尾微片1106后的虛擬信道信息1301的圖，⑶是表示各信道的樣子的圖。圖17是表示針對虛擬信道1216的輸出緩沖器1206的分配的過程的流程圖。圖18的㈧和⑶是表示在中繼裝置1201內(nèi)容納了構(gòu)成多個(gè)分組的微片時(shí)的、 緩沖器管理信息1301以及各緩沖器的狀態(tài)的一例的圖。圖19是表示獨(dú)占性地連接輸入端口和輸出端口的交叉開關(guān)的切換處理方法的流程圖。圖20是表示時(shí)間信息、以及時(shí)間信息的比較基準(zhǔn)的例子的圖。圖21 (A)和⑶是表示從中繼裝置Rl來看的各種目的地的定義以及能符合各定義的目的地的具體例的圖。圖22的㈧和⑶分別是表示在經(jīng)由中繼器1 3對4個(gè)接收節(jié)點(diǎn)A D發(fā)送分組的情況下的、各中繼裝置的發(fā)送調(diào)度的方法、與通過各總線的微片的發(fā)送順序的關(guān)系的圖。圖23是說明在將分組的發(fā)送調(diào)度按每分組進(jìn)行的情況、與按每微片進(jìn)行的情況的總線的利用效率和交叉開關(guān)的切換次數(shù)的相對比較的圖。圖M是表示實(shí)施方式2的中繼裝置的構(gòu)成的圖。圖25是表示實(shí)施方式2的中繼裝置進(jìn)行的虛擬信道和輸出端口之間的連接的切換處理動(dòng)作的流程圖。圖沈是表示在實(shí)施方式3中，由多級連接網(wǎng)式的拓?fù)錁?gòu)成的NoC中的重復(fù)的總線的例子的圖。圖27是表示實(shí)施方式中的中繼裝置的構(gòu)成的圖。圖觀是表示實(shí)施方式3的中繼裝置的處理的過程的流程圖。圖四的(A) (C)是表示集成電路的拓?fù)涞睦拥膱D。圖30是說明在存儲器總線中利用了本發(fā)明的中繼裝置的例子的圖。圖31是說明在多核處理器上利用了本發(fā)明的中繼裝置的例子的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的中繼裝置的動(dòng)作原理、以及實(shí)施方式。圖5示出了本發(fā)明的中繼裝置501的動(dòng)作的概要。在并行計(jì)算機(jī)或ATM等所利用的中繼裝置中，以更多地發(fā)送虛擬信道內(nèi)的分組為主要目標(biāo)來進(jìn)行分組的發(fā)送調(diào)度。在上述使用環(huán)境中，與NoC相比，對虛擬信道的數(shù)目及尺寸的制約、對延遲時(shí)間的制約少，因此不需要考慮發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道全部由向相同的目的地發(fā)送的分組占有的情況。實(shí)際上，未進(jìn)行考慮了在虛擬信道中容納目的地不同的分組的虛擬信道的分配控制。與此相對，在本發(fā)明中，設(shè)想了在受到對虛擬信道的數(shù)目及尺寸的制約、另外受到延遲時(shí)間的制約的NoC那樣的通信環(huán)境下所利用的中繼裝置。具體而言，本發(fā)明的中繼裝置在中繼裝置內(nèi)存在多個(gè)目的地不同的分組的情況下，不是簡單地維持已發(fā)送分組的順序來進(jìn)行中繼，而是按照使標(biāo)地址不同的分組在發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道中盡可能均勻地容納的方式來進(jìn)行分組的發(fā)送調(diào)度。例如，如圖5所示，1.發(fā)送源的中繼裝置選擇目的地不同的分組，按照在中繼裝置 501的虛擬信道中均勻地容納目的地不同的分組的方式來發(fā)送分組，2.避免目的地相同的分組占有全部的虛擬信道(VC)的狀態(tài)。由此，3.增加輸入端口和輸出端口之間的獨(dú)占性的連接組合，削減發(fā)送等待狀態(tài)，由此，抑制傳輸性能的下降。以下，說明本發(fā)明的各實(shí)施方式的中繼裝置。(實(shí)施方式1)圖6是在本實(shí)施方式中假定的分布式的總線的構(gòu)成圖。在本實(shí)施方式中，以經(jīng)由多個(gè)中繼裝置來連接作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的多個(gè)總線主控器(BM)、和作為接收節(jié)點(diǎn)的多個(gè)存儲器的構(gòu)成(多級連接網(wǎng)、MIN Multistage Interconnection Network)為例進(jìn)行說明。將各中繼裝置設(shè)為2輸入和2輸出。在圖6中，示出了由總線來連接8個(gè)總線主控器(ΒΜ0 BM7)、12個(gè)中繼裝置 (R0 Rll)、8個(gè)存儲器(存儲器0 7)的電路的樣子。將12個(gè)中繼裝置按照每4個(gè)一組的方式劃分為3個(gè)組。3個(gè)組是與8個(gè)總線主控器連接的組(R0、R1、R2、R;3)、與8個(gè)存儲器連接的組(R8、R9、R10、R11)、以及連結(jié)與總線主控器或存儲器連接的中繼裝置的組(R4、R5、R6、R7)。構(gòu)成多級連接網(wǎng)的各中繼裝置具備2輸入2輸出的交叉開關(guān)。如圖6(b)所示，通過切換開關(guān)來變更輸入和輸出的組合，能將業(yè)務(wù)的流動(dòng)向2種傳輸路徑切換來進(jìn)行發(fā)送。 此外，若輸出目的地的傳輸路徑不同，則中繼裝置能同時(shí)將2個(gè)業(yè)務(wù)輸出到各傳輸路徑。在多級連接網(wǎng)中，通過在各中繼裝置中的開關(guān)的切換，能在所有總線主控器和所有存儲器間，構(gòu)筑必定1個(gè)以上的傳輸路徑。一般而言，為了通過交叉開關(guān)來連接所有的N個(gè)總線主控器和M個(gè)存儲器，開關(guān)需要NXM個(gè)。而且，隨著總線主控器和存儲器的數(shù)目增加，開關(guān)的數(shù)目會急劇增加。與此相對，在多級連接網(wǎng)(MIN)中，具有通過對輸入輸出數(shù)目小的交叉開關(guān)進(jìn)行分級連接而能以少的開關(guān)來切換總線主控器和存儲器間的連接的特征。此外，盡管在本實(shí)施方式中列舉了多級連接網(wǎng)的例子來說明，但這是一例。即使集成電路的構(gòu)成是其他的拓?fù)錁?gòu)成，也能應(yīng)用本發(fā)明。另外，在本實(shí)施方式中，說明的是從總線主控器向存儲器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是通過分組交換方式經(jīng)由多個(gè)中繼裝置進(jìn)行的情況。分組如圖6(a)所示，被分割為稱作微片的、能使用總線以1周期傳輸?shù)某叽纾⑾蛳噜彽闹欣^裝置發(fā)送。圖7示出了分組1100的傳輸格式的一例、以及將分組1000分割為多個(gè)微片的例子。分組1100具備報(bào)頭字段1101、數(shù)據(jù)字段1102以及控制碼字段1103。在報(bào)頭字段1101中例如描述發(fā)送目的地的地址、發(fā)送源的地址、從發(fā)送分組起經(jīng)過的時(shí)刻的信息(時(shí)間信息)。時(shí)間信息的描述方法是任意的，只要是能在從將其分組由總線主控器發(fā)送起的經(jīng)過時(shí)間與其他分組之間進(jìn)行比較的值即可。例如，可以是直接記載由總線主控器發(fā)送的時(shí)刻的方法、或者可以記載從發(fā)送起的經(jīng)過時(shí)刻、或者到當(dāng)前為止通過的中繼裝置的跳數(shù)等。在數(shù)據(jù)字段1102中例如描述影像數(shù)據(jù)、聲音數(shù)據(jù)。在控制碼字段1103中例如描述預(yù)先規(guī)定的分組1100的結(jié)束碼。基于上述報(bào)頭字段1101的數(shù)據(jù)中的、發(fā)送目的地的地址、以及發(fā)送源的地址，來進(jìn)行分組1100的中繼處理、以及在接收側(cè)的接收處理。發(fā)送側(cè)的總線主控器將分組1100分解為稱作微片的小的分組單位來傳輸。1微片是能使用總線以1周期傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其尺寸由總線寬度的大小決定。將分割了分組1100而得到的微片中最初發(fā)送的微片稱作頭微片1104。在頭微片1104中賦予了表示是分組的排頭的標(biāo)志信息、以及分組的發(fā)送目的地的地址信息。此外，頭微片1104后的接下來的各微片未容納確定發(fā)送目的地的地址信息。其理由是，頭微片1104后接著的微片被送往與頭微片1104相同的目的地。若由頭微片1104決定目的地，并決定輸出其業(yè)務(wù)的微片的輸出緩沖器，則其后接著的微片利用與頭微片1104 相同的輸出緩沖器而被傳輸?shù)筋^微片1104所示的目的地。另外，將分組的最后的微片稱作尾微片1106。在尾微片1106中賦予了表示其微片構(gòu)成分組的最后的微片的標(biāo)志信息。另外，頭微片1104和尾微片1106以外的微片主要是傳輸數(shù)據(jù)的微片，稱作數(shù)據(jù)微片1105。接收側(cè)的存儲器若檢測出控制碼字段1103中所描述的結(jié)束碼，則基于該結(jié)束碼， 將所傳輸?shù)奈⑵貥?gòu)為分組。例如，1分組的尺寸是128字節(jié)，1微片的尺寸是32比特或64比特。在此，需要留意的是，由于1分組的尺寸以及1微片的尺寸根據(jù)應(yīng)用而不同，因此上述的尺寸只不過是一例。微片的長度可以以發(fā)送目的地的地址、發(fā)送源的地址等能描述控制數(shù)據(jù)的長度為基準(zhǔn)。在各中繼裝置中準(zhǔn)備了用于蓄積所送來的微片的緩沖器。微片一旦被蓄積在緩沖器后，通過開關(guān)的切換向作為目的的路徑接續(xù)的中繼裝置、目的地的存儲器發(fā)送。此外，盡管圖6假定了將微片從總線主控器發(fā)送到存儲器的例子，但這僅是一例。微片的目的地不限于存儲器，例如還可以是其他總線主控器、或用于與周邊設(shè)備連接的輸入輸出端口。圖8是本實(shí)施方式的中繼裝置1201的構(gòu)成圖。中繼裝置1201具有輸入緩沖器1204、開關(guān)1205、輸出緩沖器1206、虛擬信道信息管理器1207、時(shí)間信息比較部1210、目的地比較部1211、輸出信道選擇部1212、發(fā)送信道選擇部1213、開關(guān)切換部1215、以及競爭檢測部1214。以下，說明各構(gòu)成要素的功能。輸入端口 1218接收從相鄰的中繼裝置、或者其他發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的微片。輸入緩沖器1204是對從在輸入端口側(cè)相鄰的中繼裝置(或者發(fā)送節(jié)點(diǎn))發(fā)送來的微片進(jìn)行蓄積的緩沖器。構(gòu)成輸入緩沖器1204的臨時(shí)緩沖器可以按中繼裝置1201的每個(gè)輸入設(shè)置1個(gè)， 或者按照能針對每個(gè)不同的分組來利用單獨(dú)的信道進(jìn)行發(fā)送調(diào)度控制的方式，按每個(gè)輸入設(shè)置多個(gè)虛擬信道1216。在本實(shí)施方式中，如圖8所示，設(shè)為每個(gè)輸入緩沖器1204具備4 個(gè)虛擬信道1216。交叉開關(guān)1205是切換中繼裝置1201的輸入端口和輸出端口之間的獨(dú)占性的連接的開關(guān)。輸出端口 1219是從中繼裝置向相鄰的中繼裝置、或者接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送微片的發(fā)送部。
輸出緩沖器1206是在向輸出端口目的地的中繼裝置群1203發(fā)送微片時(shí)利用的臨時(shí)緩沖器。在輸出緩沖器1206中還設(shè)置有多個(gè)輸出信道1217。將輸出信道1217設(shè)置為與輸出端口 1219的目的地連接的中繼裝置1203的輸入緩沖器內(nèi)的虛擬信道相同的數(shù)目，從而確定了與相鄰的中繼裝置群1203的虛擬信道為1對1的對應(yīng)關(guān)系。將從中繼裝置1201發(fā)送的微片蓄積于與在發(fā)送中利用的輸出信道對應(yīng)的輸出端口的目的地所連接的中繼裝置群1203的虛擬信道。S卩，中繼裝置1201通過選擇在微片的發(fā)送中利用的輸出信道，能指定容納了向與輸出端口的目的地連接的中繼裝置1203發(fā)送的微片的中繼裝置1203的虛擬信道。虛擬信道信息管理部1207管理各虛擬信道1216中所容納的微片的信息。關(guān)于由虛擬信道信息管理部1207管理的信息的內(nèi)容，使用圖9在后說明。輸出端口選擇部1208在將新的頭微片送入輸入緩沖器1204時(shí)，接受其，并基于頭微片中所描述的目的地信息，確定下一個(gè)進(jìn)行接收的中繼裝置。時(shí)間信息比較部1210比較基于各虛擬信道內(nèi)所容納的分組中所賦予的時(shí)間信息的優(yōu)先級，并從優(yōu)選度從高到低的順序?qū)μ摂M信道排序。此外，在本實(shí)施方式中，作為賦予在分組中的時(shí)間信息，假定分組的發(fā)送時(shí)刻，另外，將基于時(shí)間信息的優(yōu)先級設(shè)為從發(fā)送分組起的經(jīng)過時(shí)間越長即分組的發(fā)送時(shí)刻越早， 優(yōu)先級越高。目的地比較部1211使用各虛擬信道內(nèi)所容納的分組的目的地來對虛擬信道進(jìn)行分組，并按容納在每組中的分組的經(jīng)過時(shí)間從長到短的順序來決定虛擬信道的分配順序。輸出信道選擇部1212從各虛擬信道內(nèi)所容納的微片中，基于發(fā)送時(shí)刻比較部 1210得到的發(fā)送時(shí)刻的比較結(jié)果、以及目的地比較部1211得到的目的地的差異的比較結(jié)果，選擇未被輸出緩沖器1206利用的輸出信道1217。發(fā)送信道選擇部1213按每個(gè)輸入端口從多個(gè)虛擬信道中選擇1個(gè)發(fā)送微片的虛擬信道。開關(guān)切換部1214控制交叉開關(guān)1205，按照由發(fā)送信道選擇部1213按每輸入端口對所選出的1個(gè)的虛擬信道分配獨(dú)占性的輸出端口的方式，切換交叉開關(guān)1205。競爭檢測部1215對于1個(gè)輸出端口，在多個(gè)虛擬信道中產(chǎn)生了微片發(fā)送的競爭的情況下，由開關(guān)切換部1214對未分配輸出端口的輸入端口指示選擇發(fā)送到其他輸出端口的虛擬信道。是否產(chǎn)生了競爭能根據(jù)開關(guān)切換部1214是否切換了交叉開關(guān)1205來判斷。此外，在本發(fā)明中，將參加在虛擬信道中容納由中繼裝置接收到的微片的處理的、 輸入端口 1218、輸入緩沖器1204、虛擬信道1216合起來定義為輸入部120a。另外，將參加從中繼裝置輸出虛擬信道中所容納的微片的處理的、交叉開關(guān)1205、發(fā)送信道選擇部1213、 開關(guān)切換部1214、輸出緩沖器1206、輸出信道1217、輸出端口 1219合起來定義為輸出部 120b。圖9是由虛擬信道信息管理部1207管理且保持的虛擬信道信息1301的一例。作為虛擬信道信息，為了區(qū)別各虛擬信道，分配了輸入端口和虛擬信道的標(biāo)識編號，進(jìn)而在虛擬信道中容納分組時(shí)，管理用于確定該分組的目的地的地址信息、表示從發(fā)送分組起的經(jīng)過時(shí)間的時(shí)間信息、用于將微片發(fā)送到目的地的輸出端口的編號、以及輸出信道的編號。此外，時(shí)間信息可以不是經(jīng)過時(shí)間，例如可以是分組的發(fā)送時(shí)刻。接下來，使用圖10的流程圖、以及圖11 圖18來說明各中繼裝置1201的動(dòng)作的概要。此外，在圖11 圖18中，對與圖8、圖9相同的構(gòu)成賦予相同的編號并省略說明。當(dāng)啟動(dòng)電路整體時(shí)，中繼裝置1201成為對經(jīng)由輸入端口 1218從相鄰的中繼裝置 1202、或者發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的微片的接收等待狀態(tài)。圖Il(A)示出了中繼裝置1201在未接收到微片的狀態(tài)下與輸入端口 0相關(guān)的虛擬信道信息1301，圖11 (B)示出了各緩沖器的樣子。以下，在本說明書中，對于與輸入端口 0相關(guān)的虛擬信道信息僅例示1301。用于參考，在圖Il(B)中，示出了頭微片(H)1104、數(shù)據(jù)微片(D) 1105以及尾微片(T) 1106。由于微片還未到達(dá)，因此虛擬信道成為未使用狀態(tài)。在圖10的步驟1400中，輸入端口 1218判斷是否接收到微片。在接收到微片的情況下，處理前進(jìn)到步驟1401，在未接收到微片的情況下，處理前進(jìn)到步驟1402。在步驟1401 中，輸入端口 1218在虛擬信道1216中容納接收到的微片。此外，容納目的地的虛擬信道 1216由相鄰的中繼裝置1202決定。在步驟1402中，虛擬信道1216判斷是否在輸入緩沖器中存在微片。在存在微片的情況下，處理前進(jìn)到步驟1403，在不存在微片的情況下，處理返回到步驟1400。在步驟1403中，中繼裝置內(nèi)的虛擬信道1216判定所容納的微片是否為頭微片 1104。在排頭的微片是頭微片的情況下，前進(jìn)到步驟1404，否則，前進(jìn)到步驟1407。此外， 從步驟1403向步驟1407前進(jìn)的例子中，即使在分組的發(fā)送途中，也有需要切換虛擬信道和輸出端口之間的連接的狀況。例如，存在發(fā)送時(shí)刻早的微片從其他發(fā)送節(jié)點(diǎn)推遲到達(dá)的情況。因此，構(gòu)成為從步驟1103前進(jìn)到步驟1407。在已確保了獨(dú)占連接的情況下，在形式上不進(jìn)行步驟1407的處理而前進(jìn)到步驟1408。在步驟1404中，在所容納的微片是頭微片的情況下，虛擬信道信息管理部1207將頭微片中所記錄的目的地的地址、以及表示從發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組起經(jīng)過的時(shí)間的時(shí)間信息記錄于虛擬信道信息1301中。圖12㈧表示在中繼裝置1201中接收到頭微片1104的情況下的虛擬信道信息 1301。圖12⑶示出了在輸入端口 0接收到的頭微片1104通過步驟1402而容納于虛擬信道0的情況下的各緩沖器的樣子。在頭微片1104到達(dá)虛擬信道時(shí)，將頭微片1104中所記載的目的地的地址、發(fā)送分組(以及構(gòu)成分組的頭微片1401)的時(shí)刻信息記錄于虛擬信道信息1301中。圖12㈧示出了頭微片1104中所賦予的目的地的地址、以及在記錄了發(fā)送時(shí)刻信息后的虛擬信道信息1301的樣子。在此，將作為分組的目的地的存儲器0的地址000、以及發(fā)送的時(shí)刻20 (周期)記錄于虛擬信道信息1301。在圖12的步驟1405中，輸出端口選擇部1208接受頭微片，并對還未設(shè)定虛擬信道管理信息1207的輸出端口的編號的虛擬信道決定輸出端口。例如，在圖6所示的多級連接網(wǎng)的情況下，以3位的2進(jìn)制數(shù)對各存儲器分配地址，并在各分組的頭微片中以3位2進(jìn)制數(shù)賦予了作為目的地的存儲器的地址。
各中繼裝置的輸出端口選擇部1208從對頭微片賦予的3位地址中，從左讀取與中繼裝置的級數(shù)相同的位數(shù)的數(shù)字。而且，若該值為0，則向圖5中右上的中繼裝置發(fā)送微片， 若值為1，則向圖5中右下的中繼裝置發(fā)送微片，按照這種方式來決定路徑。例如，在從總線主控器BM2向存儲器5(地址101)發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，依照地址中所記載的3位數(shù)字，首先，用中繼裝置Rl向右下的中繼裝置R7發(fā)送微片，接著用中繼裝置R7向右上的中繼裝置RlO發(fā)送微片，最后用中繼裝置RlO向右下的存儲器5發(fā)送微片。 由此，從總線主控器BM5向存儲器2傳輸微片。此外，作為輸出端口選擇部1208進(jìn)行的輸出端口的選擇方法，只要是根據(jù)分布總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來將微片適當(dāng)?shù)厮屯康牡氐姆椒ǎ涂梢允巧鲜鲆酝獾姆椒?。圖13㈧示出了在中繼裝置1201中設(shè)定了虛擬信道的輸出端口后的虛擬信道信息1301，圖13(B)示出了各信道的樣子。在圖13㈧中，由于在輸入端口 0的虛擬信道0中容納有向目的地的地址為000 的存儲器O發(fā)送的微片，因此，虛擬信道1216為了從向著存儲器0的輸出端口 0發(fā)送微片， 將輸出端口編號設(shè)定為0。在圖10的步驟1406中，時(shí)間信息比較部1210、目的地比較部1211、輸出信道選擇部1212在虛擬信道信息管理部1207中，對于未設(shè)定輸出信道的的虛擬信道，基于微片的目的地、以及作為基于時(shí)間信息的優(yōu)先級的分組的發(fā)送時(shí)刻的早晚，按每個(gè)目的地對分組的發(fā)送時(shí)刻最早的虛擬信道進(jìn)行輸出信道的分配。圖14㈧示出了在中繼裝置1201中決定了輸出信道后的虛擬信道信息1301，圖 14(B)示出了各信道的樣子。在圖14⑶中，輸出端口 0的輸出信道均未使用。在本實(shí)施方式中，為了使輸入端口 0的虛擬信道0使用輸出信道0，在圖14(A)中將輸出信道編號設(shè)定為0。此外，關(guān)于在中繼裝置內(nèi)存在多個(gè)分組的情況下的輸出信道的分配的細(xì)節(jié)，使用圖17在后說明。在圖10的步驟1407中，發(fā)送信道選擇部1213參照虛擬信道信息1301，按每輸入端口選擇1個(gè)輸出信道設(shè)定完成的虛擬信道。另外，開關(guān)切換部1214參照虛擬信道信息1301，判定在由發(fā)送信道選擇部1213選擇出的虛擬信道所設(shè)定的輸出端口中是否存在競爭，在產(chǎn)生了競爭的情況下，選擇處于競爭中的虛擬信道的任意一個(gè)。由此，在輸入端口和輸出端口之間選擇獨(dú)占性的連接，開關(guān)切換部1214基于該結(jié)果，切換交叉開關(guān)1205。在步驟1408中，在交叉開關(guān)的切換結(jié)束時(shí)，由發(fā)送信道選擇部1213選擇出的虛擬信道1216利用各自所決定的輸出端口的輸出信道1206來發(fā)送微片。圖15(A)示出了中繼裝置1201正在發(fā)送微片的狀態(tài)的虛擬信道信息1301，圖 15(B)示出了各信道的樣子。在圖15㈧以及⑶中，在中繼裝置內(nèi)分組只有1種，因此在輸入端口 0的虛擬信道0內(nèi)的微片依次通過記錄在虛擬信道信息1301中的輸出端口的輸出信道，被發(fā)送到存儲
器Oo在圖10的步驟1409中，虛擬信道1216在發(fā)送微片時(shí)，判定所發(fā)送的微片是否為
14構(gòu)成分組的最后的微片。在步驟1410中，在所發(fā)送的微片是構(gòu)成分組的最后的微片的情況下，需要進(jìn)行釋放以使其他分組能利用該虛擬信道。為此，虛擬信道信息管理部1207對相應(yīng)的虛擬信道的信息進(jìn)行初始化。圖16㈧示出了在發(fā)送尾微片1106后的虛擬信道信息1301，圖16(B)示出了各信道的樣子。在圖16㈧以及⑶中，通過發(fā)送尾微片1106，輸入端口 0的虛擬信道0內(nèi)的微片全部被發(fā)送，成為未使用狀態(tài)。因此，虛擬信道信息1301對虛擬信道0的內(nèi)容進(jìn)行初始化。以上，通過反復(fù)從步驟1401到步驟1410的處理，中繼裝置1201能向著目的地的接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送送來的分組。以下，一邊參照圖17，一邊說明步驟1406中的處理，即在虛擬信道中容納了頭微片1104時(shí)利用的輸出信道的詳細(xì)的分配處理。另外，一邊參照圖19，一邊詳細(xì)地說明步驟 1407中的、獨(dú)占性地切換輸入端口和輸出端口之間的連接的處理。圖17示出了針對虛擬信道1216的輸出緩沖器1206的分配的順序。在此，以在中繼裝置1201內(nèi)容納有構(gòu)成多個(gè)分組的微片，且緩沖器管理信息 1301、以及各緩沖器的狀態(tài)分別處于圖18(A)、圖18⑶所示的狀態(tài)的情況為例進(jìn)行說明。 在圖18(B)中，示出了頭微片H、數(shù)據(jù)微片D、尾微片T。這表示多個(gè)分組分別由輸入端口 0 和1并行地接收，并且各自輸出。在步驟1501中，中繼裝置1201的輸出信道選擇部1212確認(rèn)在各虛擬信道中是否存在雖設(shè)定了輸出端口但未設(shè)定輸出信道的虛擬信道。在圖18㈧所示的緩沖管理信息1301中，對于輸入端口 0的虛擬信道1、以及輸入端口 1的虛擬信道1，輸出信道處于未設(shè)定的狀態(tài)。在步驟1502中，在存在雖設(shè)定了輸出端口但未設(shè)定輸出信道的虛擬信道的情況下，在緩沖器管理信息1301中所記錄的輸出端口中確認(rèn)輸出信道是否有空閑。在圖18㈧的虛擬信道信息1301中，輸入端口 0的虛擬信道1、以及輸入端口 1的虛擬信道1均設(shè)定了輸出端口 1。另外，輸出端口的輸出信道中，通過圖18㈧的虛擬信道信息1301，僅輸出信道2 被利用于輸入端口 1的虛擬信道2，其余的未被利用因此處于空閑狀態(tài)。在步驟1503中，時(shí)間信息比較部1201比較未設(shè)定輸出信道的虛擬信道內(nèi)的基于時(shí)間信息的優(yōu)先級(從總線主控器BM發(fā)送的時(shí)刻的早晚)，從優(yōu)先級高(發(fā)送時(shí)刻早)的虛擬信道起排序，選擇1個(gè)發(fā)送時(shí)刻最早的未設(shè)定輸出信道的虛擬信道。在圖18㈧的緩沖器管理信息1301中，發(fā)送時(shí)刻小的輸入端口 1的虛擬信道1的一方在輸出信道處于未設(shè)定狀態(tài)的虛擬信道中容納有最早的分組，并作為設(shè)定輸出信道的候選而選擇。在步驟1504中，目的地比較部1211判定在與所選擇的虛擬信道的目的地相同的目的地是否存在已分配了輸出信道1217的虛擬信道1216。在存在的情況下，處理前進(jìn)到步驟1505，在不存在的情況下，前進(jìn)到步驟1507。在圖18㈧所示的虛擬信道信息1301中，由于與輸入端口 1的虛擬信道1相同的目的地地址的輸入端口 1的虛擬信道2已被分配了輸出端口，因此處理前進(jìn)到步驟1505。
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接著，在圖17的步驟1505中，輸出信道選擇部1212容納選擇中的虛擬信道的下一個(gè)發(fā)送時(shí)刻早的分組，進(jìn)而判定是否存在未設(shè)定輸出信道的虛擬信道。在存在的情況下， 處理前進(jìn)到步驟1506，在不存在的情況下，處理前進(jìn)到步驟1508。在圖18㈧所示的虛擬信道信息1301中，容納選擇中的輸入端口 1的虛擬信道1 的下一個(gè)發(fā)送時(shí)刻早的分組，進(jìn)而由于存在未設(shè)定輸出信道的虛擬信道，因此處理前進(jìn)到步驟1506。在步驟S1506中，輸出信道選擇部1212在選擇中的虛擬信道中容納下一發(fā)送時(shí)刻早的分組，并新選擇未設(shè)定輸出信道的虛擬信道作為要設(shè)定輸出信道的候選。在圖18(A)所示的虛擬信道信息1301中，將作為當(dāng)前設(shè)定輸出信道的候選而處于選擇中的輸入端口 1的虛擬信道1的下一個(gè)發(fā)送時(shí)刻早、且未設(shè)定輸出端口的輸入端口 0 的虛擬信信道1選擇為新的候選。輸出信道選擇部1212反復(fù)確認(rèn)在對向與已選擇的虛擬信道所容納的分組相同的目的地發(fā)送的分組進(jìn)行容納的虛擬信道中是否未設(shè)定輸出信道 (步驟 1504)。在步驟1504中，在不存在設(shè)定了相同目的地的虛擬信道的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟 1507，并將空閑的輸出信道分配給選擇中的虛擬信道。在步驟1504中，在不存在設(shè)定了相同目的地的虛擬信道的情況下，處理前進(jìn)到步驟1507，輸出信道選擇部1212將空閑的輸出信道分配給選擇中的虛擬信道。在圖18(A)所示的虛擬信道信息1301中，由于不存在分組的目的地與成為要新設(shè)定輸出信道的候選的未設(shè)定輸出端口的輸入端口 0的虛擬信道1相同、且輸出信道設(shè)定完成的虛擬信道，因此轉(zhuǎn)移到步驟1507，分配輸出信道。另外，反復(fù)步驟1504至步驟1506的結(jié)果是在步驟1505中，在判定為不存在其他未設(shè)定輸出信道的虛擬信道的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟1508，對最初選擇的(發(fā)送時(shí)刻最早、未設(shè)定輸出信道)虛擬信道分配空閑的輸出信道。這是因?yàn)?，由于對全部的目的地分配了一個(gè)以上的輸出信道，因此相比在不同的目的地間均勻地分配輸出信道，優(yōu)選對發(fā)送時(shí)刻早的分組分配輸出信道。在步驟1508中，輸出信道選擇部1212對最初選擇的虛擬信道設(shè)定空閑的輸出信道。通過進(jìn)行步驟1504至步驟1508，從而在圖18(A)的虛擬信道信息1301中，若僅比較經(jīng)過時(shí)間，則輸入端口 1的虛擬信道1在未設(shè)定輸出信道的虛擬信道中，容納有發(fā)送時(shí)刻最早的微片。然而，該微片的目的地(地址oil)與輸入端口 1的虛擬信道2中所容納的微片的目的地相同。而且，對于輸入端口 1的虛擬信道2已分配有輸出信道2。因此，對于輸入端口 0的虛擬信道1分配輸出端口 1的空閑信道。如上所述，通過反復(fù)進(jìn)行圖17所示的步驟1501至步驟1508，能針對每一目的地僅對容納最早的分組的虛擬信道分配輸出信道。因此，能避免全部的輸出信道即與其對應(yīng)的輸出端口目的地的虛擬信道全部由相同的目的地的分組占有。圖19示出了獨(dú)占性地連接輸入端口和輸出端口的交叉開關(guān)的切換方法。中繼裝置1201維持分組的發(fā)送時(shí)的順序，另外，為了抑制傳輸延遲的增加，在多個(gè)虛擬信道1216中所容納的分組(微片)中，從由發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送起經(jīng)過時(shí)間早的分組起依次發(fā)送。
通過交叉開關(guān)的切換，在獨(dú)占性地連接輸入端口和輸出端口的情況下，對于多個(gè)輸入端口和輸出端口的請求，通過同時(shí)連接更多的輸入端口和輸出端口，能轉(zhuǎn)發(fā)更多的微片。因此，在并行計(jì)算機(jī)或ATM網(wǎng)等中，采用了像非專利文獻(xiàn)1那樣，在交叉開關(guān)的1 次切換中，從輸入端口和輸出端口的全部的組合中搜索更優(yōu)的組合的波前分配器、或者通過反復(fù)多次進(jìn)行在輸入端口側(cè)和輸出端口側(cè)獨(dú)立決定發(fā)送微片的虛擬信道的選擇的處理， 來決定更優(yōu)的組合的并行迭代匹配等方法。然而，對于NoC，由于在集成電路中構(gòu)成中繼裝置，因此，由于安裝面積或所容許的延遲時(shí)間、消耗功率的制約，難以直接應(yīng)用并行計(jì)算機(jī)或ATM等所使用的處理量或重復(fù)次數(shù)多的方法，因此期望以更簡單的構(gòu)成和處理量來連接更多的輸入端口和輸出端口。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在輸入端口側(cè)和輸出端口側(cè)分別獨(dú)立地僅決定1次發(fā)送微片的虛擬信道的選擇，并使輸出端口側(cè)的選擇結(jié)果反饋到下一次輸入切換的結(jié)果中，由此來決定交叉開關(guān)進(jìn)行的輸入端口和輸出端口的連接變得更多的組合。因此，發(fā)送信道選擇部1213在步驟1601中，按每輸入端口，選擇1個(gè)容納從發(fā)送起的經(jīng)過時(shí)間最早的分組的虛擬信道。接著，在步驟1602中，開關(guān)切換部1214在步驟1601中，在由發(fā)送信道選擇部1213 選擇的各輸入端口的虛擬信道間，在輸出端口的利用中產(chǎn)生了競爭的情況下，按每輸出端口選擇1個(gè)容納經(jīng)過時(shí)間最早的分組的虛擬信道，并按照將所選擇出的虛擬信道與輸出端口連接的方式來進(jìn)行交叉開關(guān)1205的切換。在步驟1603中，在交叉開關(guān)的切換結(jié)束時(shí)，由開關(guān)切換部1214選擇出的虛擬信道發(fā)送容納的微片。在步驟1604中，競爭檢測部1213在步驟1602中判定雖由發(fā)送信道選擇部1213 選擇出但在虛擬信道間，在輸出端口的獲得是否產(chǎn)生了競爭。具體而言，競爭檢測部1213 從開關(guān)切換部1214接受是否能進(jìn)行開關(guān)的切換的信息?？梢哉f，在能進(jìn)行開關(guān)的切換的時(shí)不產(chǎn)生競爭。反之，可以說在未能進(jìn)行開關(guān)的切換時(shí)產(chǎn)生了競爭?；谠摶鶞?zhǔn)，競爭檢測部 1213判定是否產(chǎn)生了競爭。在步驟1605中，在虛擬信道間，輸出端口的獲得中產(chǎn)生了競爭的情況下，競爭檢測部1213將未被開關(guān)切換部1214選擇出的虛擬信道通知給發(fā)送信道選擇部1213，發(fā)送信道選擇部1213對于未能獲得輸出端口的輸入端口，在向其他輸出端口發(fā)送的虛擬信道中選擇1個(gè)發(fā)送時(shí)刻最早的虛擬信道，返回步驟1602。通過反復(fù)進(jìn)行從步驟1601至步驟1605的處理，進(jìn)行交叉開關(guān)的切換，以使更多的輸入端口和輸出端口的獨(dú)占性的連接數(shù)變多，從而傳輸性能得以提高。如此，在實(shí)施方式1的中繼裝置1201中，通過區(qū)別分組的目的地，并在NoC的中繼裝置中對不同目的地的分組分配有限的虛擬信道，從而相同目的地的分組占有一部分的中繼裝置的虛擬信道，避免不能發(fā)送要向其他目的地發(fā)送的分組的狀況，抑制傳輸性能(吞吐量、延遲時(shí)間、抖動(dòng))的下降。在本實(shí)施方式中，在時(shí)間信息比較部1201中，作為基于賦予分組的時(shí)間信息的優(yōu)先級，將發(fā)送分組的時(shí)刻的早晚定義為優(yōu)先級，從發(fā)送時(shí)刻早的分組起優(yōu)先進(jìn)行輸出信道的分配。但是，也可以以發(fā)送時(shí)刻以外的時(shí)間信息為基準(zhǔn)來定義優(yōu)先級，并分配輸出信道。
圖20是表示時(shí)間信息、以及基于時(shí)間信息的優(yōu)先級的比較基準(zhǔn)的例子。作為時(shí)間信息，例如可以使用從發(fā)送分組起的經(jīng)過時(shí)間。為了管理作為時(shí)間信息的發(fā)送時(shí)刻，需要足以能表現(xiàn)半導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作的期間的位數(shù)。因此，在半導(dǎo)體系統(tǒng)長時(shí)間動(dòng)作的情況下，時(shí)間信息的位數(shù)變大。與此相對，在使用從發(fā)送分組起的經(jīng)過時(shí)間作為時(shí)間信息的情況下，只要是足以表現(xiàn)分組從發(fā)送起到接收為止所花的時(shí)間的位數(shù)即可，能使時(shí)間信息的位數(shù)較小。若作為時(shí)間信息處理的值的位數(shù)小，則能使時(shí)間信息比較部1210中的時(shí)間信息的比較電路較小， 因此對于半導(dǎo)體系統(tǒng)的資源削減是有效的。另外，即使使用發(fā)送時(shí)刻，也能通過使用由年月日時(shí)分秒表現(xiàn)的發(fā)送時(shí)刻的一部分(例如，從M位的發(fā)送時(shí)刻的位小的一方起η位的值(η :Μ>η的整數(shù)))，來減小作為時(shí)間信息處理的位數(shù)。作為η位的值，例如能使用足以表現(xiàn)分組從發(fā)送起到接收為止所花的時(shí)間的位數(shù)。在此情況下，在時(shí)間信息比較部1201中，作為基于對分組賦予的時(shí)間信息的優(yōu)先級，從發(fā)送分組起的經(jīng)過時(shí)間大的分組起優(yōu)先進(jìn)行輸出信道的分配。另外，可以使用分組到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)的截止時(shí)刻來作為時(shí)間信息，并從截止時(shí)刻近的分組起依次分配輸出信道。一般而言，分組到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)前所能容許的延遲時(shí)間因總線主控器的種類或處理的內(nèi)容而不同。因此，在從發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送了多個(gè)到截止時(shí)刻為止的時(shí)間較長的分組后，若假定要發(fā)送到截止時(shí)刻為止的時(shí)間短的分組的狀況，則在中繼裝置中，較之從發(fā)送時(shí)刻早的分組起依次分配輸出信道來發(fā)送分組，從到截止時(shí)刻為止的剩余時(shí)間短的分組起分配輸出信道來發(fā)送分組，能對更多的分組遵守能容許的延遲時(shí)間。在此情況下，在時(shí)間信息比較部1201中，作為基于對分組賦予的時(shí)間信息的優(yōu)先級，從分組到接收節(jié)點(diǎn)為止的截止時(shí)刻離當(dāng)前時(shí)刻近的分組起優(yōu)先地進(jìn)行輸出信道的分配。另外，作為時(shí)間信息，可以取代截止時(shí)刻而使用到截止時(shí)刻為止的剩余時(shí)間。在此情況下，在時(shí)間信息比較部1201中，作為基于對分組賦予的時(shí)間信息的優(yōu)先級，從分組到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)的截止時(shí)刻為止的剩余時(shí)間短的分組起優(yōu)先進(jìn)行輸出信道的分配。在本實(shí)施方式中，在目的地比較部1211中，以接收節(jié)點(diǎn)的地址為例說明了目的地的區(qū)別。然而，目的地的區(qū)別的定義不限于接收節(jié)點(diǎn)的地址。例如，作為目的地，可以指定中繼器。圖21(A)以及⑶示出了從中繼裝置Rl來看的各種目的地的定義以及能符合各定義的目的地的具體例。例如，在圖21㈧的構(gòu)成中， 將在分組到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)之前的傳輸路徑上通過的中途的中繼裝置定義為目的地。對于圖21㈧的中繼裝置R1，若將目的地的定義設(shè)為接收節(jié)點(diǎn)(存儲器)，則對中繼裝置Rl而言，從存儲器0到存儲器7這8個(gè)成為目的地，而若將目的地的定義設(shè)為到后兩個(gè)的目的地的中繼裝置，則4個(gè)中繼裝置R8 Rll能成為目的地。進(jìn)而，若將目的地的定義設(shè)為后一個(gè)的中繼裝置，則2個(gè)中繼裝置R5以及R7能成為目的地。通過像這樣將目的地的定義設(shè)為傳輸路徑上的中途的中繼裝置，較之以作為接收節(jié)點(diǎn)的存儲器為目的地的情況，能削減在目的地比較部1211中比較的目的地?cái)?shù)目，從而能削減在虛擬信道間進(jìn)行的目的地的比較的處理。在分組到達(dá)被設(shè)為目的地的中繼裝置的情況下，該中繼裝置再次依照圖21⑶的任一個(gè)的定義來設(shè)定目的地并送出分組即可。(實(shí)施方式2) 在實(shí)施方式1中，在虛擬信道的數(shù)目或尺寸限制多的NoC中，通過在目的地不同的分組間均勻地分配中繼裝置內(nèi)的虛擬信道的調(diào)度控制，使虛擬信道的利用高效化，從而使 NoC整體的傳輸性能得以提高。與此相對，在本實(shí)施方式的中繼裝置中，進(jìn)一步通過在每次發(fā)送比分組的尺寸小的1微片時(shí)進(jìn)行連接輸入端口和輸出端口的交叉開關(guān)的切換，來使NoC整體的總線的利用高效化，從而使NoC的傳輸性能提高。利用圖22來說明本實(shí)施方式的中繼裝置的動(dòng)作的概要。圖22 (A)以及(B)分別示出了在對4個(gè)接收節(jié)點(diǎn)(接收節(jié)點(diǎn)A、接收節(jié)點(diǎn)B、接收節(jié)點(diǎn)C、接收節(jié)點(diǎn)D)經(jīng)由中繼器1、中繼裝置2、中繼裝置3發(fā)送了分組的情況下，各中繼裝置中的發(fā)送調(diào)度的方法、以及通過各總線的微片的發(fā)送順序的關(guān)系。圖22(A)示出了總線的利用率產(chǎn)生了不均的狀態(tài)。圖22⑶示出了使總線的利用率均勻化的狀態(tài)。圖22(A)示出了各中繼裝置在每次發(fā)送1分組時(shí)進(jìn)行了交叉開關(guān)的切換的情況下，在各總線上流過的微片的發(fā)送順序。在對每1分組進(jìn)行發(fā)送調(diào)度的情況下，由于到完成構(gòu)成1分組的全部的微片的發(fā)送為止都利用相同的總線，因此如圖22(A)所示，分為微片的流動(dòng)擁塞的總線、以及微片的流動(dòng)空閑的(未被利用)的總線，從而總線的利用率易于產(chǎn)生不均。另外，圖22(B)示出了各中繼裝置在每發(fā)送1微片時(shí)進(jìn)行交叉開關(guān)的切換的情況下，在各總線上流動(dòng)的微片的發(fā)送順序。在每發(fā)送1微片時(shí)進(jìn)行了發(fā)送調(diào)度的情況下，由于能按每1周期輪換目的地不同的分組并同時(shí)進(jìn)行發(fā)送，因此在向著不同的目的地的總線間，利用負(fù)載均勻，從而易于高效地利用總線整體。圖23示出了將分組的發(fā)送調(diào)度按每分組執(zhí)行的情況、以及按每微片執(zhí)行的情況下的總線的利用效率和交叉開關(guān)的切換次數(shù)的相對的比較。在按每微片進(jìn)行圖22(B)所示那樣的交叉開關(guān)的切換的情況下，與按每分組進(jìn)行的情況比較，交叉開關(guān)的切換的次數(shù)變多。因此，交叉開關(guān)的切換所需的處理量會增加。另一方面，由于能同時(shí)利用向著不同的目的地的總線，因此NoC整體的總線的利用效率得以提高，從而能使傳輸性能提高。因此，本實(shí)施方式的中繼裝置基于虛擬信道的利用負(fù)載，在負(fù)載低的情況下，為了省功耗化，在每次發(fā)送開關(guān)的切換次數(shù)少的分組時(shí)進(jìn)行交叉開關(guān)的切換，而在負(fù)載高于給定的閾值的情況下，在每次發(fā)送能預(yù)見總線的傳輸性能的提高的微片時(shí)進(jìn)行交叉開關(guān)的切換。圖M表示實(shí)施方式2的中繼裝置的構(gòu)成。對與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成賦予與圖8相同的編號，并省略說明。此外，盡管圖8 所示的“輸入部120a”和“輸出部120b”未在圖M中示出，但在圖M的構(gòu)成中也能同樣地定義。
負(fù)載測量部2301進(jìn)行輸入緩沖器1204的傳輸負(fù)載是否超過了給定的閾值的判定。作為在輸入緩沖器1204中的傳輸負(fù)載的測量方法，例如通過在輸入緩沖器1204內(nèi)使用當(dāng)前正使用的虛擬信道1216的數(shù)目、虛擬信道1216內(nèi)所容納的微片數(shù)、微片的滯留時(shí)間等，能定量地測量負(fù)載的大小。圖25示出了實(shí)施方式2的中繼裝置進(jìn)行的虛擬信道和輸出端口之間的連接的切換動(dòng)作。對與實(shí)施方式1相同的處理賦予與圖19相同的編號，并省略說明。圖25在追加了步驟MOl M04這一點(diǎn)上與圖19不同。在步驟MOl中，負(fù)載測量部2301測量輸入緩沖器1204的負(fù)載。然后，在步驟對02 中，判定所測量的負(fù)載是否為閾值以下。若負(fù)載為閾值以下，則轉(zhuǎn)移到步驟1601，選擇容納了經(jīng)過時(shí)間最早的分組的虛擬信道。在負(fù)載大于閾值的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟M03。在步驟M03中，若負(fù)載為閾值以下，則發(fā)送信道選擇部1213按每輸入端口以循環(huán)方式依次選擇1個(gè)設(shè)定了輸出信道的虛擬信道。在步驟M04中，進(jìn)而，開關(guān)切換部1214在由發(fā)送信道選擇部1213選擇出的虛擬信道中存在與輸出端口相同的虛擬信道的情況下，以循環(huán)方式依次選擇1個(gè)。此外，步驟2403、步驟M04只要是在每次從中繼裝置發(fā)送1微片時(shí)發(fā)送目的地不同的微片的方法，也可以是例如隨機(jī)選擇虛擬信道等其他的方法。如上所述，實(shí)施方式2的中繼裝置根據(jù)中繼裝置的傳輸負(fù)載的大小，能自動(dòng)地在低負(fù)載時(shí)切換到開關(guān)的切換所需的處理量少的模式、而在負(fù)載高的情況下切換到傳輸性能高的模式來進(jìn)行發(fā)送。此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)為根據(jù)輸入緩沖器的負(fù)載來選擇是按每分組進(jìn)行虛擬信道的切換，還是按每微片進(jìn)行。然而，也可以始終按每微片進(jìn)行虛擬信道的切換。即，中繼裝置可以以微片單位來對多個(gè)分組進(jìn)行交錯(cuò)，并在表現(xiàn)上對多個(gè)分組并行地輸出。這對存在多個(gè)輸出緩沖器的情況特別有效。(實(shí)施方式3)在實(shí)施方式1中，按每目的地對容納發(fā)送時(shí)刻最早的分組的虛擬信道分配了輸出信道。在本實(shí)施方式中，通過從輸出信道已經(jīng)設(shè)定完成的分組、以及在到目的地的傳輸路徑上重復(fù)的中繼裝置的數(shù)目更少的分組起優(yōu)先分配輸出信道，從而削減傳輸路徑上的分組間的干擾，從而使NoC整體的傳輸性能得以提高。圖沈示出了本實(shí)施方式的概要。假定如下狀況在多級連接網(wǎng)的中繼裝置R3中，發(fā)往存儲器0、存儲器1、存儲器3 的分組處于被容納于虛擬信道的狀態(tài)，容納了向存儲器0發(fā)送的分組的虛擬信道已經(jīng)設(shè)定完成了輸出信道，并對容納了發(fā)往存儲器ι和存儲器3的分組的虛擬信道分配輸出信道。對于發(fā)往已分配了輸出信道的存儲器0的分組的傳輸路徑，發(fā)往存儲器1的分組在中繼裝置5中也利用相同的輸出端口，與此相對，發(fā)往存儲器3的分組在中繼裝置R5中利用其它的輸出端口。因此，在實(shí)施方式3的中繼裝置中，為了在傳輸路徑上抑制輸出端口中的競爭，在
20分組的發(fā)送時(shí)刻的早晚的基礎(chǔ)上，對向已分配了輸出信道的目的地和向在到目的地的傳輸路徑上重復(fù)的總線的數(shù)目少的目的地發(fā)送的分組進(jìn)行容納的虛擬信道，優(yōu)先分配輸出信道。圖27示出了本實(shí)施方式的中繼裝置的構(gòu)成，另外，圖28示出了本實(shí)施方式的中繼裝置的處理的過程。在圖27以及圖28中，對與實(shí)施方式1相同的構(gòu)成以及處理賦予與圖8以及圖17 相同的編號，并省略說明。此外，盡管圖8所示的“輸入部120a”以及“輸出部120b”在圖 27中未被示出，但在圖27的構(gòu)成中也能同樣地定義。在圖觀的步驟3301中，傳輸路徑解析部3201判定是否存在輸出信道設(shè)定完成的虛擬信道。在存在的情況下，處理前進(jìn)到步驟3302，在不存在的情況下，處理前進(jìn)到步驟 1503。在步驟3302中，傳輸路徑解析部3201在從中繼裝置起到各目的地為止的接收節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑上，解析重復(fù)的總線的數(shù)目，并選擇到達(dá)輸出信道設(shè)定完成的目的地的路徑、以及重復(fù)的總線的數(shù)目最少的目的地的虛擬信道。例如，在由圖沈的多級連接網(wǎng)型的拓?fù)錁?gòu)成的NoC中，將由想比較的目的地的2 進(jìn)制數(shù)所示的地址的各位的數(shù)值從左起比較，數(shù)值相同的位數(shù)成為總線重復(fù)的數(shù)目。在圖沈中，在存儲器0(地址000)和存儲器1(地址001)中，由于從左起到第2位為止一致，因此總線在各自的傳輸路徑上的2處重復(fù)。在存儲器0(存儲器000)和存儲器3 (地址011) 中，由于從左起到第1位為止一致，因此能確定總線在各自的傳輸路徑上的1處重復(fù)。圖觀示出了實(shí)施方式3的中繼裝置進(jìn)行的輸出信道的分配的動(dòng)作。對與實(shí)施方式1相同的動(dòng)作賦予與圖15相同的編號，并省略說明。在步驟3301中，傳輸路徑解析部3201判定是否存在輸出信道設(shè)定完成的虛擬信道。在不存在的情況下，前進(jìn)到步驟1503，在存在的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟3302。在圖沈的中繼裝置R3的例子中，由于中繼裝置R3對于容納向著存儲器0的分組的虛擬信道處于輸出信道設(shè)定完成，因此前進(jìn)到步驟3302。接著，在步驟3302中，傳輸路徑解析部3201確定在到輸出信道設(shè)定完成的目的地的路徑上重復(fù)的總線的數(shù)目最少的目的地，并選擇容納向著該目的地的分組的虛擬信道來作為分配輸出信道的候選。其后，處理前進(jìn)到步驟1507。在圖沈的中繼裝置R3的例子中，中繼裝置R3針對在到輸出信道已經(jīng)設(shè)定完成的存儲器0為止的路徑上重復(fù)的總線的數(shù)目，比較在向著存儲器1的路徑和向著存儲器3的路徑的哪一個(gè)上少。在圖沈的例子中，在向著存儲器0的路徑和向著存儲器1的路徑上，總線的重復(fù)是2次，在向著存儲器0的路徑和向著存儲器3的路徑上，總線的重復(fù)是1次。因此，中繼裝置R3選擇容納發(fā)往存儲器3的分組的虛擬信道來作為分配輸出信道的候選。通過具有以上的圖27的構(gòu)成，且進(jìn)行圖觀的處理，實(shí)施方式3的中繼裝置從已設(shè)定了輸出信道的分組、以及到目的地的傳輸路徑上重復(fù)的總線少的分組起優(yōu)先地設(shè)定輸出信道，因此能減少傳輸路徑上的輸出端口中的競爭，從而使傳輸性能得以提高。此外，傳輸路徑解析部3201可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行重復(fù)的路徑的解析。但是，從各中繼裝置到各存儲器的路徑能在設(shè)計(jì)階段確定。因此，預(yù)先求取重復(fù)的路徑的數(shù)目，將該信息例如以表格形式預(yù)先保持到傳輸路徑解析部3201中即可。由此，傳輸路徑解析部3201可以通過參照該表格來確定重復(fù)的路徑的程度。以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式。在實(shí)施方式1 3中，說明了在各中繼裝置的輸出緩沖器1206中，使用具備多個(gè)輸出緩沖器1217的構(gòu)成，來對于各虛擬信道1216中所容納的分組，由輸出信道選擇部1212 進(jìn)行輸出信道1217的分配的例子。如在圖8的構(gòu)成中說明的那樣，多個(gè)輸出信道1217被設(shè)定為與經(jīng)由輸出端口 1219 而連接的發(fā)送目的地的中繼裝置1203內(nèi)的虛擬信道相同的數(shù)目，從而與中繼裝置1203的虛擬信道之間確定了 1對1的對應(yīng)關(guān)系。因此，輸出信道選擇部1212選擇輸出信道1217 與間接地選擇發(fā)送目的地的中繼裝置1203的輸入端口的虛擬信道同義。若進(jìn)一步發(fā)展該思路，則可以理解，本實(shí)施方式1 3的中繼裝置通過由輸出信道選擇部1212直接選擇發(fā)送目的地的中繼裝置1203的虛擬信道，還能由不具有輸出信道 1217或輸出緩沖器1206的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)。在此情況下，輸出信道選擇部1212(1)例如，從發(fā)送目的地的中繼器1203取得虛擬信道的狀態(tài)的信息，并參照發(fā)送目的地的中繼裝置1203 內(nèi)的虛擬信道的空閑狀態(tài)，(2)對于自身的虛擬信道1216中所容納的各分組選擇在發(fā)送目的地的中繼裝置1203中容納的虛擬信道，( 進(jìn)而在從虛擬信道發(fā)送微片時(shí)，對中繼裝置 1203進(jìn)行容納微片的中繼裝置1203的虛擬信道的指示即可。根據(jù)這樣的不具有輸出信道 1217或輸出緩沖器1206的構(gòu)成，能減少中繼裝置1201內(nèi)的緩沖器，因此能期待安裝面積的削減、控制電路的簡化等效果。另外，盡管在實(shí)施方式1 3中，以集成電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為多級連接網(wǎng)的情況為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的中繼裝置不限于多級連接網(wǎng)下的利用。例如，如圖^KA)所示，可以將中繼裝置排列成格子狀來構(gòu)成網(wǎng)孔式拓?fù)?。另外，如圖^KB)所示，可以構(gòu)成將中繼裝置上下左右連接成環(huán)狀的圓環(huán)式拓?fù)洹＿M(jìn)而，可以如圖四(0所示，可以構(gòu)成分級連接總線的分級式拓?fù)涞?。只要是將多個(gè)總線主控器經(jīng)由分布式的總線進(jìn)行連接的拓?fù)?，就能同樣地?yīng)用本發(fā)明的中繼裝置。圖30是說明將本發(fā)明的中繼裝置利用于存儲器總線的例子的圖。在圖30中，示出了利用分布式的總線來使便攜式電話或PDA (個(gè)人數(shù)字助理)、電子書籍閱讀器等便攜式終端、TV、錄像機(jī)、攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等中所使用的半導(dǎo)體電路上的總線主控器(CPU、DSP、傳輸處理部、圖像處理部等)和多個(gè)存儲器連接的利用例。在同時(shí)利用多個(gè)影像或音樂等的再現(xiàn)、記錄、譯碼、書籍或照片、地圖的閱覽或編輯、游戲的操作等多個(gè)應(yīng)用或服務(wù)的情況下，從各總線主控器向存儲器的訪問增加。在從各總線主控器訪問的存儲器的數(shù)目只有1個(gè)的情況下，訪問會集中在1處。為了解決訪問集中，需要拓寬存儲器側(cè)的輸入輸出的傳輸頻帶，從而成本變高。作為避免該存儲器訪問的集中的方法，根據(jù)應(yīng)用或服務(wù)等的種類來物理性地劃分由總線主控器利用的存儲器，并使這些總線主控器和存儲器由分布式的總線連接，從而能避免存儲器訪問的集中。然而，例如在圖30中，在某總線主控器為了保存影像數(shù)據(jù)而對存儲器A以高的速率發(fā)送了數(shù)據(jù)分組的情況下，若各中繼裝置簡單的維持已送來的數(shù)據(jù)分組的順序來進(jìn)行中繼，則傳輸路徑上的虛擬信道全部由發(fā)往存儲器A的分組占有的頻度變多。其結(jié)果是，數(shù)據(jù)難以向其他存儲器流動(dòng)，會產(chǎn)生其他應(yīng)用或服務(wù)的性能下降以及處理時(shí)間的增加。
與此相對，在使用了本發(fā)明的中繼裝置的情況下，在各中繼裝置的虛擬信道中，由于對目的地不同的分組均勻地分配虛擬信道，因此避免向著特定的存儲器的分組對虛擬信道的占有，從而能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體電路上的全部的應(yīng)用或服務(wù)的性能的提高、以及處理時(shí)間的縮短。此外，上述存儲器可以是易失性的DRAM，也可以是非易失性的閃存。還可以易失性存儲器和非易失性存儲器混合。圖31是說明在多核處理器(multi-core processor)上利用了本發(fā)明的中繼裝置的例子的圖。多核處理器內(nèi)的核例如是CPU、GPU、DSP等。在圖31中，為了提高CPU或GPU、DSP等核心處理器的處理能力，將多個(gè)核處理器排列成網(wǎng)孔狀，并是以分布總線連接它們的多核處理器。在多核處理器上，在各核心處理器間進(jìn)行通信，例如，在各核心處理器中具備存儲有運(yùn)算處理所需的數(shù)據(jù)的高速緩存，并能在核心處理器間交換、共享相互的高速緩存的信息，由此能使性能提高。但是，在多核處理器上產(chǎn)生的核心處理器間的通信的配置或距離(中繼跳數(shù))、通信頻度各不相同。因此，若簡單地維持?jǐn)?shù)據(jù)分組的順序來進(jìn)行中繼，則虛擬信道全部由發(fā)往特定的核心處理器的分組占有，從而產(chǎn)生分組數(shù)據(jù)難以流動(dòng)的中繼裝置，引起多核處理器的性能的下降、以及處理時(shí)間的增加。與此相對，在使用了本發(fā)明的中繼裝置的情況下，在各中繼裝置的虛擬信道中，由于對目的地不同的分組均勻地分配虛擬信道，因此避免虛擬信道由向著特定的核心處理器的分組占有的中繼裝置的產(chǎn)生，從而能實(shí)現(xiàn)各核心處理器的性能的提高、以及處理時(shí)間的縮短。(工業(yè)實(shí)用性)本發(fā)明的中繼裝置在具備分布式的總線的集成電路中，通過高效地進(jìn)行針對發(fā)送分組的各中繼裝置中的虛擬信道的分配順序的的調(diào)度，從而能夠提高NoC整體的傳輸性能 (吞吐量、傳輸延遲、抖動(dòng))。根據(jù)該中繼裝置，不需要增加安裝時(shí)的制約大的虛擬信道。因此，在使用分布總線來在1個(gè)SoC (片上系統(tǒng))上對例如多個(gè)介質(zhì)處理用的DSP、或進(jìn)行高速的文件轉(zhuǎn)發(fā)的CPU等進(jìn)行集成時(shí)，在實(shí)現(xiàn)安裝所需資源的省資源化、以及處理的低延遲化這兩方面是有用的。另外，由于資源的省資源化及處理的低延遲化，還對集成電路整體的省電化是有用的。(符號說明)
1100分組
1101報(bào)頭字段
1102數(shù)據(jù)字段
1103控制碼字段
1201中繼裝置
1202輸入端口目的地的相鄰的中繼裝置
1203輸出端口目的地的相鄰的中繼裝置
1204輸入緩沖器
1205交叉開關(guān)
1206輸出緩沖器
1207虛擬信道信息管理部
1208輸出端口選擇部
1210時(shí)間信息比較部
1211目的地比較部
1212輸出信道選擇部
1213發(fā)送信道選擇部
1214開關(guān)切換部
1215競爭檢測部
1216虛擬信道
1217輸出信道
1218輸入端口
1219輸出端口
1301緩沖器管理信息
2301負(fù)載測量部
3201傳輸路徑解析部
說明書
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2權(quán)利要求
1.一種中繼裝置，具備輸入緩沖器，其接收數(shù)據(jù)單位，該數(shù)據(jù)單位包含附加了多個(gè)目的地的信息的報(bào)頭、以及與所述報(bào)頭關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；多個(gè)虛擬信道，其容納與所述目的地的信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)單位； 目的地比較部，其根據(jù)所述目的地是否相同，來決定在所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序；和輸出部，其從決定了所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配后的虛擬信道，輸出所容納的數(shù)據(jù)單位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中繼裝置，其中，所述目的地比較部區(qū)別數(shù)據(jù)單位的目的地，并按照如下方式來決定所述分配順序?qū)τ谙蛭捶峙浒l(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的目的地發(fā)送的數(shù)據(jù)，優(yōu)先分配發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中繼裝置，其中，所述目的地比較部針對所述目的地相同的數(shù)據(jù)單位，基于賦予在所述報(bào)頭中的時(shí)間信息，來決定所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中繼裝置，其中，所述目的地比較部使用從發(fā)送數(shù)據(jù)起的經(jīng)過時(shí)間來作為所述時(shí)間信息，并從所述經(jīng)過時(shí)間長的數(shù)據(jù)起，優(yōu)先地分配所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中繼裝置，其中，所述目的地比較部使用到達(dá)目的地的截止時(shí)刻來作為所述時(shí)間信息，并從到所述截止時(shí)刻的剩余時(shí)間少的數(shù)據(jù)起，優(yōu)先地分配所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中繼裝置，其中，所述中繼裝置還具備多個(gè)輸入端口，其各自接受確定了目的地的數(shù)據(jù)，所述輸出部具備多個(gè)輸出端口，其各自輸出數(shù)據(jù)；多個(gè)虛擬信道，其對應(yīng)各輸入端口而設(shè)置，容納已接受的數(shù)據(jù)；和交叉開關(guān)，其通過針對所述虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)的每個(gè)目的地，將容納基于時(shí)間信息的優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的虛擬信道、和與可到達(dá)所述優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的目的地的總線連接的輸出端口進(jìn)行連接，來從各輸出端口輸出所述數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中繼裝置，其中，從發(fā)送虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)起的經(jīng)過時(shí)間越長，基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級越尚ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中繼裝置，其中，離虛擬信道中所容納的數(shù)據(jù)到達(dá)目的地的截止時(shí)刻的剩余時(shí)間越短，基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級越高。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中繼裝置，其中，所述數(shù)據(jù)的分組由多個(gè)微片構(gòu)成，所述數(shù)據(jù)以微片單位在所述總線上傳輸， 所述中繼裝置還具備負(fù)載測量部，其測量通過本中繼裝置的數(shù)據(jù)的負(fù)載， 在由所述負(fù)載測量部測量出的負(fù)載大于預(yù)先規(guī)定的閾值的情況下，所述交叉開關(guān)在每發(fā)送1微片時(shí)，切換虛擬信道和輸出端口之間的連接，在負(fù)載為閾值以下的情況下，在每完成1個(gè)分組的微片的發(fā)送時(shí)，切換虛擬信道和輸出端口之間的連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中繼裝置，其中，所述負(fù)載測量部對本中繼裝置內(nèi)的虛擬信道內(nèi)所容納的微片的量進(jìn)行測量來作為通過所述中繼裝置的數(shù)據(jù)的負(fù)載。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中繼裝置，其中，所述交叉開關(guān)在每發(fā)送1微片時(shí)，始終切換虛擬信道和輸出端口之間的連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中繼裝置，其中，所述中繼裝置還具備傳輸路徑解析部，其在目的地不同的分組間，確定到重復(fù)的目的地的傳輸路徑；和輸出信道選擇部，其基于所述時(shí)間信息，針對所述虛擬信道的每個(gè)目的地，選擇與容納基于所述時(shí)間信息的優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)的虛擬信道連接的輸出信道，所述輸出信道選擇部基于由所述傳輸路徑解析部確定的傳輸路徑，從容納彼此間傳輸路徑的重復(fù)相對較少的目的地的分組的中繼裝置起，依次分配發(fā)送目的地的中繼器的虛擬信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中繼裝置，其中，所述目的地比較部根據(jù)在到所述目的地的路徑上通過的所述中繼裝置是否相同，決定在所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序。
14.一種中繼裝置，具備多個(gè)虛擬信道，其各自容納數(shù)據(jù)單位，該數(shù)據(jù)單位包含附加了到達(dá)目的地的截止時(shí)間信息的報(bào)頭、以及與所述報(bào)頭關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；和目的地比較部，其根據(jù)所述時(shí)間信息所示的時(shí)刻，來決定所述多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序，其中，所述中繼裝置從決定了所述發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配后的虛擬信道輸出所容納的數(shù)據(jù)單位，并在集成電路內(nèi)中繼所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位。
全文摘要
在NoC上的中繼裝置中，若全部的虛擬信道由向著同一目的地的分組占有，則向著其他目的地的分組將不能通過中繼裝置，從而分組的傳輸性能(吞吐量或延遲時(shí)間)下降。本發(fā)明的中繼裝置具備輸入緩沖器，其接收數(shù)據(jù)單位，該數(shù)據(jù)單位包含附加了多個(gè)目的地的信息的報(bào)頭、以及與報(bào)頭關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；多個(gè)虛擬信道，它們?nèi)菁{與目的地的信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)單位；目的地比較部，其根據(jù)目的地是否相同，來決定在多個(gè)虛擬信道的每一個(gè)中所容納的數(shù)據(jù)單位的發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配順序；和輸出部，其從決定了發(fā)送目的地的中繼裝置的虛擬信道的分配后的虛擬信道，輸出所容納的數(shù)據(jù)單位。
文檔編號H04L12/56GK102523764SQ20118000305
公開日2012年6月27日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者吉田篤, 山口孝雄, 石井友規(guī) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社