(57)【要約】【課題】物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置を提供すること。【解決手段】大量並列システムにおいて、ＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置によって、装置の物理位置を用いてＭＡＣアドレスがエンコードされる。この方法および装置には、ラック番号、ミッドプレーン番号、カード番号、およびチップ番号などの物理トポロジ情報を用いて、並列システムの装置相互接続を構成することが含まれる。物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを有する装置またはノードを、テスト、診断、およびプログラム・ロードのために、位置によって問い合わせることができる。
2004533139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ノードがコンピューティング装置を含む、３次元で構成された複数のノードを含む大量並列コンピューティング・システムにおいて、ＭＡＣアドレスを前記コンピューティング装置に一意に割り当てる方法であって、
前記ＭＡＣアドレスを前記コンピューティング装置の物理位置にエンコードするために前記コンピューティング装置をプログラムすることと、
前記エンコード・ステップのために前記ＭＡＣアドレスの所定の数のビットを使用することであって、前記コンピューティング装置の前記物理位置が、一意に記述される、使用することと
を含む方法。
【請求項２】
前記ＭＡＣアドレスが、イーサネット（Ｒ）・アドレスと一意に関連する、請求項１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項３】
前記コンピューティング装置の前記プログラムすることが、前記コンピューティング装置を含む一意のラック、ミッドプレーン、およびカードの所定の配線構成に基づく、請求項１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項４】
前記コンピューティング装置の前記プログラムすることが、ホスト・コンピュータからの命令に基づく、請求項１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項５】
前記ホスト・コンピュータ命令が、ＩＥＥＥ  １１４９．１  ＪＴＡＧ信号を含む、請求項４に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項６】
前記ＭＡＣアドレスの前記所定の数のビットが、前記ＭＡＣアドレスの下位部分を含む、請求項１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項７】
前記ＭＡＣアドレスの前記下位部分が、
計算ラック・フィールドと、
ミッドプレーン・フィールドと、
カード・フィールドと、
コンピューティング装置フィールドと
を含む物理位置記述子を含む、請求項６に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項８】
前記イーサネット（Ｒ）・アドレスが、ＴＣＰ／ＩＰアドレスに一意に関連する、請求項２に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項９】
前記並列コンピューティング・システムの管理のＭＡＣアドレスを使用することと、
前記並列コンピューティング・システムの診断のＭＡＣアドレスを使用することと、
前記並列コンピューティング・システムのデバッグ機能のＭＡＣアドレスを使用することと
をさらに含む、請求項１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる方法。
【請求項１０】
各ノードがコンピューティング装置を含む、３次元で構成された複数のノードを含む大量並列コンピューティング・システムにおいて、ＭＡＣアドレスを前記コンピューティング装置に一意に割り当てる装置であって、
ａ．）前記大量並列コンピューティング・システム内の複数の計算ラックに関する計算ラック位置のエンコードされた計算ラック位置を作成するシステム相互接続構成であって、前記エンコードされた計算ラック位置が、前記コンピューティング装置の前記計算ラック位置を一意に記述するために前記コンピューティング装置の前記ＭＡＣアドレスの計算ラック・フィールド内の所定の数のビットをプログラムするのに使用される、システム相互接続構成と、
ｂ．）前記計算ラックに接続された複数のミッドプレーンに関するミッドプレーン位置のエンコードされたミッドプレーン位置を作成する計算ラック相互接続構成であって、前記エンコードされたミッドプレーン位置が、前記コンピューティング装置の前記ミッドプレーン位置を一意に記述するために前記コンピューティング装置の前記ＭＡＣアドレスのミッドプレーン・フィールド内の所定の数のビットをプログラムするのに使用される、計算ラック相互接続構成と、
ｃ．）前記ミッドプレーンに接続された複数のカードに関するカード位置のエンコードされたカード位置を作成する作成するミッドプレーン相互接続構成であって、前記エンコードされたカード位置が、前記コンピューティング装置の前記カード位置を一意に記述するために前記コンピューティング装置の前記ＭＡＣアドレスのカード・フィールド内の所定の数のビットをプログラムするのに使用される、ミッドプレーンク相互接続構成と、
ｄ．）前記カードに接続された複数のコンピューティグ装置に関するコンピューティング装置位置のエンコードされたコンピューティング装置位置を作成するカード相互接続構成であって、前記エンコードされたコンピューティング装置位置が、前記カード上の前記コンピューティング装置位置を一意に記述するために前記コンピューティング装置の前記ＭＡＣアドレスのコンピューティング装置フィールド内の所定の数のビットをプログラムするのに使用される、カード相互接続構成と
を含む装置。
【請求項１１】
前記ＭＡＣアドレスが、イーサネット（Ｒ）・アドレスと一意に関連する、請求項１０に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる装置。
【請求項１２】
前記ＭＡＣアドレスの下位部分が、前記計算ラック・フィールドと、前記ミッドプレーン・フィールドと、前記カード・フィールドと、前記コンピューティング装置フィールドとを含む、請求項１０に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる装置。
【請求項１３】
前記イーサネット（Ｒ）・アドレスが、ＴＣＰ／ＩＰアドレスに一意に関連する、請求項１１に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる装置。
【請求項１４】
前記並列コンピューティング・システムの管理のためのＭＡＣアドレスを使用する手段と、
前記並列コンピューティング・システムの診断のためのＭＡＣアドレスを使用する手段と、
前記並列コンピューティング・システムのデバッグ機能のためのＭＡＣアドレスを使用する手段と
をさらに含む、請求項１０に記載のＭＡＣアドレスを割り当てる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願人は、参照によってその開示が本明細書に組み込まれる、２００１年２月２４日出願の米国特許出願第６０／２７１，１２４号の、米国特許法の下での優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、広義には、電子装置にアドレスを割り当てる方法に関する。具体的には、本発明は、エンコードが、計算装置ノードの物理アドレスを表す、エンコードされた一意のハードウェア・アドレスを計算装置ノードに割り当てる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ・データ・ネットワーキングの周知の標準規格であるオープン・システム間相互接続（ＯＳＩ）標準規格では、互換性のあるデータ通信システム設計のための相互接続の複数の層が指定されている。そのような層の１つが、データ・リンク層である。この層は、ネットワーク装置が、その下の層すなわちハードウェアが接続される物理層と、その上の中間層すなわちネットワーク層との間で通信する際の伝送メディアを表す。
【０００４】
ＯＳＩでは、データ・リンク層で複数の代替メディアが指定され、そのようなメディアの１つが、イーサネット（Ｒ）である。データ・リンク層で使用されるメディアには、どれであっても、ネットワーク上の各装置の一意のハードウェア・アドレスが含まれなければならない。この一意のハードウェア・アドレスは、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスとも称するが、使用されるメディアの一意のアドレス、たとえばイーサネット（Ｒ）・アドレスと同一である。したがって、ある装置のＭＡＣアドレスとそのイーサネット（Ｒ）・アドレスは、同一の一意の数である。現在一般に実施されているように、イーサネット（Ｒ）に関して、ＭＡＣアドレスは、通常は１２桁の１６進数として表される４８ビットの数である。周知の現在のアドレス・マッピング方式の下で、１６進数の上位６桁によって、ハードウェア装置の製造業者がエンコードされ、たとえば、０８００５ＡはＩＢＭを表す。１６進数の下位６桁によって、そのハードウェア装置製造業者によって製造された装置の通し番号がエンコードされる。
【０００５】
米国仮出願番号６０／２７１，１２４、「A Novel MassivelyParallel Supercomputer」の関連する開示に、マルチコンピュータの各ノード内の２つの電子プロセッサを有する半導体デバイスが記載されている。マルチコンピュータ内に、複数の高速内部ネットワークと、イーサネット（Ｒ）を使用する外部ネットワークがある。
【０００６】
上記に記載の大量並列コンピュータ・システムでは、１６２０００個の異なるイーサネット（Ｒ）・アドレスが、展開されると期待される。この多数のイーサネット（Ｒ）・アドレスによって、ホスト・コンピュータならびに中間ネットワーク・ルータおよびスイッチの大きい問題が生じ、これらのすべてが、テスト、診断、初期プログラム・ロードなどを含むさまざまな目的のためにＭＡＣアドレスを記憶しなければならない。たとえば、特定の装置のＭＡＣアドレスが、テスト中に応答していない場合に、その装置の物理位置を、さらなるテストおよび診断のために判定しなければならない。このデバイス発見の問題は、大量並列コンピュータ・システムのように、多数のノードが多数の異なる位置に配置される時に、大きくなる。たとえば、ＭＡＣアドレスを割り振られるスーパーコンピュータ・ノードは、物理的にカード上に存在するコンピュータ・チップである。カードは、ミッドプレーンと称する基板に取り付けられる。ミッドプレーンは、ラックに取り付けられる。したがって、故障した装置に関してわかっていることがそのＭＡＣアドレスだけである時に、ラック、ミッドプレーン、基板、カード、およびチップを、なんとかして分離しなければならない。物理位置を装置のＭＡＣアドレスに関連付ける既知の従来技術はないので、そのような関連付けを作成することによって、この問題を解決することが望ましい。
【特許文献１】
米国仮出願番号６０／２７１，１２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置を提供することである。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置であって、ＭＡＣアドレスが、装置への外部インターフェースによってエンコードされる方法および装置を提供することである。
【０００９】
本発明のもう１つの目的は、物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置であって、データ・リンク・メディアがイーサネット（Ｒ）であり、対応するイーサネット（Ｒ）・アドレスがエンコードされれたＭＡＣアドレスと同一である方法および装置を提供することである。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置であって、データ・リンク・メディアが、現在存在するかデータ・リンク層での通信に関して開発される可能性があるすべてのメディアであり、対応するデータ・リンク・メディア・アドレスが、エンコードされたＭＡＣＣアドレスと同一である方法および装置を提供することである。
【００１１】
本発明のもう１つの目的は、大量並列システムの装置のテスト、診断、プログラム・ローディング、および監視のための、複数の相互接続された装置のいずれかの物理位置を判定する方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記および他の目的および長所は、本発明で、物理位置をＭＡＣアドレスにエンコードし、物理位置をエンコードされたＭＡＣアドレスを装置に一意に割り当てる方法および装置を提供することによって得ることができる。
【００１３】
具体的には、装置にＭＡＣアドレスを一意に割り当てる方法であって、ＭＡＣアドレスを装置の物理位置にエンコードするために装置相互接続を構成することと；エンコードされたＭＡＣアドレスを一意のイーサネット（Ｒ）・アドレスとして使用することと；所定の数の一意のビットをＭＡＣアドレスにエンコードするために配線を使用することと；装置の物理位置に対してラック番号、ミッドプレーン番号、カード番号、およびチップ番号などのハードウェア装置座標を表す値に所定の数の一意のビットを割り当てることとを含む方法が提供される。
【００１４】
本発明を、本明細書に付随する図面を参照してこれから詳細に説明する。添付図面では、類似する符号が、類似し対応する要素を表すのに使用されることに留意されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の１態様は、外部イーサネット（Ｒ）・ベースのネットワークに適用される。本発明の好ましい実施形態では、ノードの物理位置を、イーサネット（Ｒ）「ＭＡＣ」ハードウェア・アドレスにエンコードするが、このイーサネット（Ｒ）「ＭＡＣ」ハードウェア・アドレスは、ノードを含む特定のラック、ノードを含む特定のミッドプレーン、およびノードを含む特定のノードカードの組合せを介して割り当てられる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、スーパーコンピュータによってホスト計算機に送られるすべてのイーサネット（Ｒ）・パケットによって、パケットを生成したノードの物理位置が一意に識別され、その情報を使用して、問題を計算機内の特定のノードまで追跡できるようになる。本発明のもう１つの態様でも、物理位置の一部として地理的位置を一意に識別することができる。
【００１７】
本発明の１態様では、図１の例に示されているように、物理的に８０個のシステム・コンピュータ・ラック１０５および１１０がある。上で述べたように、複数のミッドプレーンが、各ラックを占め、たとえばラックごとに２つのミッドプレーンがある。さらに、各ミッドプレーンを占める、複数のカード、たとえば６４個のカードがある。各カードは、複数のネットワーク・アドレス可能チップ、たとえば９個のチップを有する。本発明の好ましい実施形態では、カード上の各ネットワーク・アドレス可能チップが、複数の計算ノード２０５の１つを表す。
【００１８】
上の例によれば、任意のノードの物理位置を表すのに必要なビットの所定の数は、１８ビットである。このビット数は、位置を次のように乗算することによって導出される：
９チップ×６４カード×２ミッドプレーン×８０ラック＝９２１６０個のシステム内の一意の位置。
この数が、１６進数に変換され、１６８００ｈになり、これは、１８ビットの情報を表す。
【００１９】
図２に、計算ノード２０５が、イーサネット（Ｒ）・データ・リンク２１５のスイッチ２１０を使用して通信するネットワーク環境を示す。この条件の下で、４８ビットのイーサネット（Ｒ）ＭＡＣアドレスは、物理位置情報を担持するのに十分に適する。図３からわかるように、４８ビットのＭＡＣアドレスは、上位部分（ＭＳＰ）３０５と下位部分（ＬＳＰ）３１０に分解される。
【００２０】
従来技術の方法では、ＭＳＰを、図示のようにＩＢＭなどの製造業者に割り当て、ＭＳＰ３０５は、ＩＢＭの場合に０８００５Ａである。従来技術の方法の下では、ＬＳＰ３１０が、通し番号に割り振られる。
【００２１】
本発明の方法の下では、ＭＳＰ４０５が、まだ製造業者の識別、たとえばＩＢＭに予約される。しかし、ＬＳＰは、物理位置記述子４１０として割り振られる。物理位置記述子によって、上で説明したように、ラック、ミッドプレーン、カード、およびチップによって、計算ノード２０５の位置などの装置位置を定義することができる。例の物理位置記述４１０は、ラック番号を識別する７つのＲビット・フィールド、ミッドプレーンを識別する１つのｍビット・フィールド、カード番号を識別する６つのａビット・フィールド、およびコンピューティング装置番号を識別する４つのｈビット・フィールドを有するものとして図示されている。したがって、図からわかるように、ノードの物理位置が、完全に記述されている。さらに、図４のＬＳＰに示されたｘビットは、たとえばさらに大きい物理トポロジ内のノード物理位置などの、装置を記述するのに使用することができる余分のビットである。
【００２２】
本発明の好ましい態様では、図５の例に示されているものなど、ハード・ワイヤード・プログラミング技法を使用して、物理位置をエンコードする。ここでは配線を説明し、図示するが、たとえば光電子工学手段など、装置相互接続を構成する任意の手段を、本発明の範囲内で使用することができることに留意されたい。取付け面５１０、たとえばミッドプレーンが、正電圧Ｖｃｃ５１１またはグラウンド５１２のいずれかへの接続５１３を有するスロット・コネクタ５１５を有する。この形で、電圧レベルを使用して、インターフェースの物理トポロジに対応する所定の数のビットをエンコードすることができる。類似する形で、カードに配線して、各チップすなわちカード上のノードのチップ位置番号をエンコードすることができる。ラックを一緒に接続するシステム・レベルの配線を構成して、ミッドプレーンを介してカードに伝搬されるラック番号をエンコードすることができる。同様に、ラック・レベル配線を構成して、ミッドプレーン番号をエンコードし、ミッドプレーン配線を構成して、カード番号をエンコードする。最後に、カード・レベル配線を構成して、計算ノード番号を識別すなわちエンコードすることができる。電力がシステムに印加される時に、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）（図示せず）を使用して、接続された装置、たとえばノードのＭＡＣアドレスの構成のためにエンコードされたビットを保管することができる。
【００２３】
物理位置をエンコードするビットを装置またはノードに入力する代替技法は、各ノードのＩＥＥＥ  １１４９．１  ＪＴＡＧインターフェースを使用することによって、そのノードの物理位置をエンコードしたＭＡＣアドレスをプログラムすることである。当技術分野で、計算ノード２０５のいずれかなどのＪＴＡＧ準拠装置との通信が、たとえば計算ノード２０５を含むＪＴＡＧ準拠カードへの接続を有するハードウェア・コントローラなどのホスト・コントローラを使用することによって達成されることが、既知である。ＪＴＡＧ準拠デバイス、たとえば計算ノードは、すべてのフラッシュ・メモリ・アドレス信号、データ信号、および制御信号に接続されなければならない。フラッシュ・メモリは、このプログラミング方法が機能するために、ＪＴＡＧ準拠である必要はない。ホスト・コンピュータは、コマンドおよびデータを、ＪＴＡＧ準拠装置、たとえば計算ノード２０５のいずれかに送り、その後、プログラミングのためにデータをフラッシュ・メモリに伝搬させる。この形で、ホスト・コンピュータは、ＭＡＣアドレスの物理位置エンコードを達成するために、計算ノード２０５のいずれかとの通信リンクを提供する。本発明の好ましい環境のＪＴＡＧ機能は、参照によって本明細書に組み込まれる米国仮出願番号６０／２７１，１２４に記載されている。
【００２４】
システム動作中に、上で説明したように接続された装置によって送られるＭＡＣアドレスを、スイッチ、ネットワーク・モニタ、およびホスト・コンピュータによって問い合わせて、装置の正確な物理位置を判定することができる。この能力によって、並列コンピューティング・システムの改良された管理、診断、およびデバッグ機能性がもたらされる。さらに、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）が稼動するシステム内など、ＴＣＰ／ＩＰアドレスが割り当てられる時に、そのＴＣＰ／ＩＰアドレスが、装置位置の同等に有効なインジケータになる。
【００２５】
好ましい実施形態によって本発明を説明してきたが、さまざまな修正および改良を、当業者は思い浮かべるであろう。したがって、好ましい実施形態は、制限ではなく例として提供されることを理解されたい。本発明の範囲は、請求項によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のハードウェア環境の物理レイアウトを示す図である。
【図２】イーサネット（Ｒ）・スイッチを介する計算ノード相互接続を示す図である。
【図３】従来技術のＭＡＣアドレスのバイト構造を示す図である。
【図４】本発明のＭＡＣアドレスのバイト構造を示す図である。
【図５】本発明の取付け面での物理アドレス・エンコードの例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2004533139.tif 000024
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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