(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが接続エッジと少なくとも１つのプロセス手段とを有する複数の第一レベルの回路板、および
それぞれが接続エッジと少なくとも１つのプロセス手段とを有する複数の第二レベルの回路板、
を備え、
前記第一レベルの回路板のそれぞれにおける前記接続エッジが、すべての前記第二レベルの回路板の前記接続エッジに交差しており、かつ
前記第一レベルの回路板における前記プロセス手段のそれぞれが、２つの前記第二レベルの回路板上にある少なくとも２つの前記プロセス手段に接続されていることを特徴とする網接続装置。
【請求項２】
それぞれの前記回路板上に、該回路板の前記接続エッジに沿って配置され、かつ該回路板における少なくとも１つの前記プロセス手段に接続された少なくとも１つの接続装置、および
それぞれが、前記第一レベルの回路板に備えられたそれぞれの前記接続装置を前記第二レベルの回路板に備えられた前記接続装置の１つに接続する、複数のチャネル、
をさらに備える請求項１記載の網接続装置。
【請求項３】
前記第一レベルの回路板の個数が前記第二レベルの回路板のそれぞれが備える前記接続装置の個数に等しく、前記第二レベルの回路板の個数が前記第一レベルの回路板のそれぞれが備える前記接続装置の個数に等しい請求項２記載の網接続装置。
【請求項４】
それぞれの前記回路板に配置された前記プロセス手段が該回路板に配置された前記接続装置の全てに結合された請求項２記載の網接続装置。
【請求項５】
前記第一レベルの回路板に備えられたそれぞれの前記接続装置は、前記第二レベルの回路板に備えられた前記接続装置の１つと最接近しており、また
前記チャネルは、相互に最短距離で配置されている２つの接続装置を接続し、全ての前記接続装置を接続している該チャネルの全長が最小化されている、請求項２記載の網接続装置。
【請求項６】
全ての前記回路板は、相互に互換性があるように同一である請求項２記載の網接続装置。
【請求項７】
各前記第一レベルの回路板が各前記第二レベルの回路板に直角に交差する請求項２記載の網接続装置。
【請求項８】
前記第一レベルの回路板に備えられたそれぞれの前記接続装置は、前記第二レベルの回路板に備えられた前記接続装置の１つと最接近しており、また
前記チャネルは、相互に最短距離で配置されている２つの接続装置を接続し、全ての前記接続装置を接続している該チャネルの全長が最小化されている、請求項７記載の網接続装置。
【請求項９】
全ての前記回路板は、相互に互換性があるように同一である請求項７記載の網接続装置。
【請求項１０】
各前記回路板上に少なくとも１つのスイッチ手段を更に設け、該スイッチ手段は該回路板上の前記プロセス手段と前記接続装置とに接続され、該回路板上の複数の前記プロセス手段は前記スイッチ手段を介して、相互に結合される請求項２記載の網接続装置。
【請求項１１】
前記回路板のいずれにおいても、全ての前記プロセス手段が前記回路板上の前記スイッチ手段を介して、相互に結合している請求項１０記載の網接続装置。
【請求項１２】
全ての前記回路板は、相互に互換性があるように同一である請求項１０記載の網接続装置。
【請求項１３】
前記第一レベルの回路板に備えられたそれぞれの前記接続装置は、前記第二レベルの回路板に備えられた前記接続装置の１つと最接近しており、また
前記チャネルは、相互に最短距離で配置されている２つの接続装置を接続し、全ての前記接続装置を接続している該チャネルの全長が最小化されている請求項１０記載の網接続装置。
【請求項１４】
各前記第一レベルの回路板が各前記第二レベルの回路板に直角に交差する請求項１０記載の網接続装置。
【請求項１５】
前記第一レベルの回路板に備えられたそれぞれの前記接続装置は、前記第二レベルの回路板に備えられた前記接続装置の１つと最接近しており、また
前記チャネルは、相互に最短距離で配置されている２つの接続装置を接続し、全ての前記接続装置を接続している該チャネルの全長が最小化されている請求項１４記載の網接続装置。
【請求項１６】
全ての前記回路板は、相互に互換性があるように同一である請求項１５記載の網接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に網に関し、かつさらに特定すれば、網に関する接続方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
網におけるプロセッサの相互接続（または相互結合）は、プロセッサの数が増加すると、きわめて複雑な問題になってくる。プロセッサは、直接結合形相互結合網（以下、直接網と称する）におけるように直接接続されたり、又は間接結合形相互結合網（以下、間接網と称する）におけるように間接的に接続される。直接網については、プロセッサの数が増加すると、１つのプロセッサから次のプロセッサへ情報を送るためには、その他の多数のプロセッサで中継する必要が生ずることがある。このことは、情報転送のための遅延時間を著しく増加させる。
【０００３】
間接網は、１つのプロセッサをスイッチを介して他のプロセッサに接続し、遅延の問題を緩和している。多数のプロセッサは、多くの中間プロセッサを通過するための情報を必要とせずに１つのプロセッサから次のプロセッサへ情報を通過させるスイッチに接続されている。通常冗長なスイッチが、網内に取り付けられており、多くのプロセッサが同時に１つのスイッチにアクセスしようとする“ボトルネック”の問題を防止している。
【０００４】
それぞれのプロセッサが別の多くのプロセッサと通信しなければならない、直接及び間接の両方の網に関して、プロセッサ相互の配線の困難さは、プロセッサの数が増加すると、劇的に増加する。複雑な網の構成は、時には配線が至る所で交差し管理不能となる問題を引き起こす。
【０００５】
図１は、８つの回路板１０−１７を有する網に関する従来技術の接続方式を示している。それぞれの回路板上のプロセッサとスイッチは、図示されていない。それぞれの回路板は４つのコネクタを有し、例えば回路板１７は、コネクタ２０−２３を有する。４つの回路板１０−１３それぞれは、１６のチャネルを介してそれぞれ別の４つの回路板１４−１７に接続されており、例えば回路板１０のコネクタ２５は、チャネル２７を介して回路板１４のコネクタ２６に接続されている。それぞれのチャネルは、１０００の線材を有することができる。このような網を構成することは、きわめて困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
複雑な網を系統的に構成する新規な接続方式により、簡単且つ廉価で拡張容易な構成を有する網を提供することが、本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、網を系統的に構成する接続方式を提供する。網は、２つのレベルの回路板に分割され、これら回路板は、一方のレベルのすべての回路板が他方のレベルのすべての回路板に交差するように配置されている。一方のレベルのすべてのプロセッサ等のプロセス手段は、コネクタ等の接続手段やチャネルを介して他方のレベルの少なくとも２つのプロセッサ等のプロセス手段に接続されている。
【０００８】
本発明の好適な構成を有する網は、複数の第一レベルの回路板と複数の第二レベルの回路板とを有するように構成されている。それぞれの回路板は少なくとも１つのプロセス手段を有する。第一レベルの回路板のすべてのプロセス手段は、第二レベルの回路板上にある少なくとも２つのプロセス手段に接続されている。すべての回路板は接続エッジを有する。それぞれの第一レベルの回路板の接続エッジは、すべての第二レベルの回路板の接続エッジに交差している。プロセス手段を接続する回路板の組織は系統的な性質を有し、網の構成を著しく簡単化する。
【０００９】
本発明は、直接網及び間接網の双方に適用できる。
【００１０】
本発明のその他の構成及び利点は、例示のため本発明の基本方式を示した添付図面に関連して行なわれる以下の詳細の説明によって明らかになるであろう。
【００１１】
【実施例】
本発明は、直接又は間接網を構成する新規な接続方式を提供する。本発明に基づく網は、きわめて系統的に多数のプロセッサを接続出来るる。網は、２つのレベルの回路板を用いて施工される。一方のレベルのすべての回路板が他方のレベルのすべての回路板に交差するように、これらのレベルが構成されている。この構造は、網を構成する困難を著しく減少する。
【００１２】
図２Ａは、直接網１００を構成した従来技術の回路板１０１を示している。回路板１０１は、３つのプロセッサ１０２、１０４及び１０６を有し、これらプロセッサは、情報を処理し、かつ情報をプロセッサの間においてスイッチングし又は通過させる機能を実行する。回路板１０１は２つのコネクタ１０８及び１１２も有する。すべてのコネクタは、回路板１０１内の少なくとも１つのプロセッサに接続されており、回路板１０１の接続エッジ１１４に沿って配置されている。
【００１３】
図２Ｂは、間接網１５０を構成する従来技術の回路板１５１を示している。プロセッサ１６０、１７０及び１７２及びコネクタ１６２、１６４及び１６６に加えて、回路板１５１は、プロセッサの間に情報を通過させる３つのスイッチ１５２、１５４及び１６８を有する。それぞれのプロセッサは、少なくとも１つのスイッチに接続されており、例えばプロセッサ１６０は、スイッチ１５２に接続されている。それぞれのコネクタも、少なくとも１つのスイッチに接続されており、例えばコネクタ１６２は、スイッチ１５２に接続されている。そして、コネクタ１６２は接続エッジに沿って配置されている。
【００１４】
本発明における網は、あるシステム内にすべてのプロセッサ及びコネクタを含む必要はないし、同様に、網はそのシステム内にすべてのスイッチを含む必要もない。
【００１５】
図３は、本発明の一実施例を示している。網２００は、２つのレベルの回路板、すなわち第一レベル２０２及び第二レベル２０４において構成されている。それぞれの回路板は、図２Ａにおけるようにプロセッサ及びコネクタを有し、かつ図２Ｂにおけるようにスイッチを含んでいてもよい。第一レベルの回路板２０２におけるすべてのプロセッサは、１つより多くの第二レベルの回路板におけるプロセッサに連結されており、例えばプロセッサ２１８は、第二レベルの回路板２２２及び２２４における２つのプロセッサ２４２、２４４に接続されている。
【００１６】
別の実施例には、直接網用の中間プロセッサがあり、かつプロセッサとコネクタの間に間接網用のスイッチがある。回路板内のすべてのプロセッサは、この回路板内のスイッチを介して互いに接続してもよく、又は回路板内のすべてのプロセッサは、この回路板内のすべてのコネクタに直接又はスイッチを介して間接的に接続してもよい。
【００１７】
それぞれ第一レベルの回路板の接続エッジは、すべての第二レベルの回路板の接続エッジと交差している。例えば第一レベルの回路板２２６の接続エッジ２２８は、第二レベルの回路板の接続エッジ２３１、２３２、２３３、及び２３４に、ほぼ直角に交差している。交差の角度は９０°とは相違していてもよい。
【００１８】
第一レベルの回路板内のそれぞれのコネクタは、チャネルによって第二レベルの回路板内の１つのコネクタに接続されており、例えばコネクタ２０６は、チャネル２１２を介してコネクタ２０８に接続されている。それぞれのチャネルは、実質的に最も近い２つのコネクタを相互に接続し、すべてのコネクタを接続するすべてのチャネルの合計長さを実質的に最小にする。例えばコネクタ２０８は、コネクタ２０６に接続されるが、コネクタ２３６には接続されない。
【００１９】
チャネルは、フラットケーブル、同軸ケーブル、又はファイバーオプティクス接続を含むその他の相互接続機構とすることができる。それぞれのチャネルは、１０００の相互接続又は配線を有することができる。
【００２０】
１つのレベル内のコネクタの数は、他方のレベル内のコネクタの数より少ないか又は等しい。１つのレベル内のすべてのコネクタを、他方のレベル内のコネクタに接続する必要はない。図３に示す特定の例において、すべての回路板は、８つのコネクタを有し、かつ両方のレベルは４つの回路板を有する。これは、２つのレベルが、両方共３２である同じ数のコネクタを有することになり、かつ一方のレベルのすべてのコネクタが、他方のレベルのコネクタに接続されている。
【００２１】
図３に示した実施例に関して、すべての第一レベルの回路板は、２つのチャネルによってすべての第二レベルの回路板に接続されており、例えば第一レベルの回路板２２６は、チャネル２４６及び２４８によって第二レベルの回路板２２２に接続されている。
【００２２】
別の実施例において、すべての第一レベルの回路板は、１つのチャネルによってすべての第二レベルの回路板に接続されており、それによりすべての回路板における接続の数は、それぞれのレベルにおける回路板の数に等しい。
【００２３】
図４は、本発明にしたがってプロセッサを相互接続できる１つの方法を示している。３つの回路板５０１、５０２及び５０３は、第一レベル内に配置されており、かつさらに３つの回路板５０５、５０６及び５０７は、第二レベル内に配置されており、網６００を構成している。第一レベル内のそれぞれの回路板は、それぞれ１つのチャネルを介して他方のレベル内のそれぞれの回路板に接続されている。
【００２４】
この特定の例において、すべての回路板は、実質的に同一であり製造上の利点、良好な互換性等いろいろな利点があるがあるが、本発明は、すべてが異なる回路板にも適用できる。図４に示したそれぞれの回路板は、３つのプロセッサ、３つのスイッチ、及び３つのコネクタを有し、例えば第一レベルの回路板５０３は、プロセッサ５０９、５１０及び５１１、スイッチ５３０、５３２及び５３４、及びコネクタ５１２、５１３及び５１４を有し、かつ第二レベルの回路板５０５は、プロセッサ５１５、５１６及び５１７、スイッチ５３６、５３８及び５４０、及びコネクタ５１８、５１９及び５２０を有する。
【００２５】
回路板上のそれぞれのプロセッサは、スイッチを介してこの回路板上のすべてのコネクタとたのプロセッサとに接続されている。他方において一方のレベルの回路板上のそれぞれのコネクタは、他方のレベルの回路板上の実質的に最も近いコネクタに接続されており、第一レベルのいずれかの回路板と第二レベルのいずれかの回路板との間の直接経路を構成している。例えば第二レベルの回路板５０５上のコネクタ５１８、５１９及び５２０は、それぞれチャネル５２３、５４６及び５２４を介して第一レベルの回路板５０１、５０２及び５０３上のコネクタ５２２、５４４及び５１２に接続されている。
【００２６】
情報は、高々１つの中間回路板を横断することによっていずれかのプロセッサから別のいずれかのプロセッサへ伝達できる。例えば第一レベルの回路板５０１上のプロセッサ５２１からの情報の一部は、いかなる中間回路板を横断することもなく第二レベルのいずれかの回路板上のいずれかのプロセッサに伝達でき、かつ１つの第二レベルの回路板を横断することによって別のいずれかの第一レベルの回路板上のいずれかのプロセッサに伝達できる。プロセッサ５２１からプロセッサ５０９へ到達する情報のための１つの経路は、スイッチ５４２とコネクタ５２２を通って第二レベルの回路板５０５に達し、かつそれからこの回路板上の回路を通ってコネクタ５２０に達し、かつ最後にここから第一レベルの回路板５０３上のプロセッサ５０９に到達することができる。
【００２７】
したがって１つのプロセッサから別のいずれかのプロセッサに通じる情報の一部は、高々１つの中間回路板を通るだけでよい。この接続方式は、直接網及び間接網の両方に有効であり、かつ網におけるプロセッサの数が増加した場合に完全に拡張可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、網のハードウエア構成を著しく簡単化する。例えば１２８のプロセッサを有する大規模並列コンピュータシステムのための網を設計する際に、スイッチを介してすべて互いに間接的に結合される４つのプロセッサを有する間接網を搭載する１つの回路板を設計するだけでよい。それからこのような回路板を３２個複製し、２つの同じセットに分割し、一方のセットを他方の上に積み重ね、かつ図４におけるように互いに最も近い２つのセットのコネクタを接続する。これで全体の網が構成される。これら１２８のプロセッサのそれぞれが、他のすべてのプロセッサに接続される。網の設計をハードウエアへ実現が著しく簡単化され、その速度が向上し、かつこのような網の製造コストは減少する。
【００２９】
直接又は間接網の接続方式が発明された。この方式によれば、網の構成工程等が著しく簡単化される。
たとえば、前述のようにすべての回路板を実質的に同一に設計すれば、それらの回路板は互いに交換可能となり、製造効率の向上は言うに及ばず、修理等においても作業効率とコストの削減ができる。
また、各チャネルが実質的に最も近接したコネクタ同志を接続するようにすれば、全コネクタを接続するためのチャネルの合計長は、したがって最短化され、配線の節約、網の速度向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の網接続方式を示す図である。
【図２Ａ】従来技術の直接網の回路板を示す図である。
【図２Ｂ】従来技術の間接網の回路板を示す図である。
【図３】本発明の一実施例を示す図である。
【図４】本発明の一実施例においてプロセッサがどのように相互接続されるかを示す図である。
【符号の説明】
２００  網
２０２  第一レベル
２０４  第二レベル
２１８  プロセス手段
２２２  回路板
２２４  回路板
２２６  回路板
２２８  接続エッジ
２３３  接続エッジ
２４２  プロセス手段
２４４  プロセス手段
６００  網
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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