(57)【要約】 【課題】消費電力の少ないルータを提供する。【解決手段】ルータは、パケットの宛先情報であるルーティングテーブルが格納された随時読み書き可能のルーティングテーブル用記憶部と、上記ルーティングテーブルに基づき作成され、上記パケットの転送可能な宛先と、該宛先に最短経路で届けるための適切な行き先との対応関係の情報である転送情報ベースが格納された随時読み書き可能の転送情報ベース用記憶部を含み、上記転送情報ベースを基に上記パケットの行き先を検索する検索エンジン部と、上記ルーティングテーブル用記憶部および転送情報ベース用記憶部に電源を供給する電源部と、上記電源部を制御する制御部と、を備える。  そして、上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであり、上記制御部は上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき上記電源部から電源供給し、非動作のとき電源供給を遮断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットの宛先情報であるルーティングテーブルが格納された随時読み書き可能のルーティングテーブル用記憶部と、
上記ルーティングテーブルに基づき作成され、上記パケットの転送可能な宛先と、該宛先に最短経路で届けるための適切な行き先との対応関係の情報である転送情報ベースが格納された随時読み書き可能の転送情報ベース用記憶部を含み、上記転送情報ベースを基に上記パケットの行き先を検索する検索エンジン部と、
上記ルーティングテーブル用記憶部および転送情報ベース用記憶部に電源を供給する電源部と、
上記電源部を制御する制御部と、
を備え、
上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであり、
上記制御部は上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき上記電源部から電源供給し、非動作のとき電源供給を遮断するルータ。
【請求項２】
上記ルーティングテーブル用記憶部は、不揮発性メモリである請求項１に記載のルータ。
【請求項３】
上記情報転送テーブル用記憶部は、不揮発性メモリである請求項１に記載のルータ。
【請求項４】
上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のどちらも不揮発性メモリである請求項１に記載のルータ。  
【請求項５】
上記不揮発性メモリは、スピントルク型のＭＲＡＭである請求項１に記載のルータ。
【請求項６】
上記検索エンジン部は複数の検索エンジンに分割され、各検索エンジンはそれぞれ転送情報ベースの格納された転送情報ベース用記憶部を有し、上記パケットを上記複数の検索エンジンにより並列に処理するものであり、
上記制御部は、上記パケットの量に応じて、上記複数の検索エンジンのうちから動作させる検索エンジンを決定し、上記電源部を制御し、上記動作させる検索エンジンの転送情報ベース用記憶部に電源を供給し、残りの検索エンジンの転送情報ベース用記憶部には電源供給を遮断する請求項３に記載のルータ。
【請求項７】
転送情報ベース用記憶部を含む検索エンジンとルーティングテーブル用記憶部とを有し、該転送情報ベース用記憶部とルーティングテーブル用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであるルータ内の上記各記憶部の電源供給方法であり、
上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき電源供給するステップと、非動作のとき電源供給を遮断するステップと、
を備えるルータ内記憶部の電源供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、不揮発メモリ、例えばスピントルク型ＭＲＡＭ（ＳＴ−ＭＲＡＭ）を使用したルータに関する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００２】
【非特許文献１】信学技報, vol.110, no.448, NS2010-203, pp.229-234 (2011)Physical Review B, 54, 9353(1996)
【背景技術】
【０００３】
スマートフォンならびにタブレット端末の爆発的な普及に伴い、動画等、大容量コンテンツの配信などによるネットワークトラフィックの増大が著しい。同時にネットワーク機器の総消費電力も急増し、低消費電力化が喫緊の課題となっている。
ネットワーク機器の中でも特に電力を消費しているのはルータとされる。さらにルータの電力消費のうちで最も多くの割合を占めるのはパケット分類を行う検索エンジンであるとも言われており、この検索処理プロセスの改善が低電力化の鍵となっている。
パケット分類工程において、送られてきたパケットは送受信者アドレスやポートなどの情報を用いて分類され、この分類に基づいて特定の目的地への転送、拒否、などの処理が行われる。分類はパケットに含まれる情報と、各処理に応じてあらかじめ設定されたルールとを比較照合することによって行われる。
【０００４】
比較照合 (あるいは一致検索) の方法としては、ＴＣＡＭ（Ternary Content Addressable Memory：連想メモリ）と呼ばれるデバイスが用いられることが多い。ＴＣＡＭにおいては、データの比較は総当たり式に並列処理される。すべてハードウェア上で行われるために高速であるという利点があるが、並列処理であるために消費電力が増大するという難点がある。
一方で木構造検索やハッシュ法などを利用し、通常のメモリを用いながらソフトウェア上で検索処理を行う方法も存在する。この場合、スループットはハードウェア上で一括処理を行うＴＣＡＭ等に劣るものの、消費電力は圧倒的に少なくすることが可能である。またスループットに関しても、パイプライン処理などの手法により改善は可能であるとされている (非特許文献１参照)。
このように、ＴＣＡＭ等のデバイスを用いずにアルゴリズムで解決する方法は、検索エンジンの低消費電力化に大きく貢献すると期待されている。
また、モバイル端末から大容量サーバに至るまで、各種情報機器の飛躍的な発展に伴い、これを構成するメモリやロジックなどの素子においても高集積化、高速化、低消費電力化など、さらなる高性能化が追求されている。特に半導体不揮発性メモリの進歩は著しく、大容量ファイルメモリとしてのフラッシュメモリは、ハードディスクドライブを駆逐する勢いで普及が進んでいる。
一方、コードストレージ用さらにはワーキングメモリへの展開を睨み、現在一般に用いられているＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭなどを置き換えるべくＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）、ＰＣＲＡＭ（Phase-Change Random Access Memory）などの開発が進められている。これらのうち一部はすでに実用化されている。
【０００５】
なかでもスピントルク型のＭＲＡＭ、ＳＴ−ＭＲＡＭ（Spin Torque-Magnetic Random Access Memory）は、磁性体の磁化方向によりデータ記憶を行うために高速かつほぼ無限（１０15回以上）の書換えが可能であり、すでに産業オートメーションや航空機などの分野で使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パケット分類（ネットワーク上のパケットの行き先を決定する処理）を行うためには、パケット情報と比較される経路情報等を格納する記憶装置が必要である。この記憶装置としては、用途に応じてＳＲＡＭもしくはＤＲＡＭが用いられている。
モバイルルータなどのバッテリ駆動機器には更なる低電力化が求められるが、これらの記憶装置、すなわちＳＲＡＭおよびＤＲＡＭは、消費電力に関して次のような課題を有している。
ＳＲＡＭは、設計ルールの微細化に伴ってリーク電流の増大、すなわち非動作時にも電流を消費してしまうことが問題となっている。またＤＲＡＭはキャパシタに蓄えられた電荷の消失を避けるため、一定時間ごとにリフレッシュ(再書き込み)を行う必要がある。いずれにしても、例えばトラフィックが少ない時間帯に検索動作を行っていない場合でもメモリは電力を消費しており、低電力化の阻害要因となっている。
【０００７】
そこで本開示では、電力消費を最小限に抑えたルータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のルータは、パケットの宛先情報であるルーティングテーブルが格納された随時読み書き可能のルーティングテーブル用記憶部と、上記ルーティングテーブルに基づき作成され、上記パケットの転送可能な宛先と、該宛先に最短経路で届けるための適切な行き先との対応関係の情報である転送情報ベースが格納された随時読み書き可能の転送情報ベース用記憶部を含み、上記転送情報ベースを基に上記パケットの行き先を検索する検索エンジン部と、上記ルーティングテーブル用記憶部および転送情報ベース用記憶部に電源を供給する電源部と、上記電源部を制御する制御部と、を備える。
そして、上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであり、上記制御部は上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき上記電源部から電源供給し、非動作のとき電源供給を遮断する。
【０００９】
また、本開示におけるルータ内の各記憶部の電源供給方法は、転送情報ベース用記憶部を含む検索エンジンとルーティングテーブル用記憶部とを有し、該転送情報ベース用記憶部とルーティングテーブル用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであるルータ内の上記各記憶部の電源供給方法であり、上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき電源供給するステップと、非動作のとき電源供給を遮断するステップと、を備える。
【００１０】
本開示のルータによれば、内部の所定の記憶部は不揮発性のものであり、その記憶部が動作するときに電源供給し、非動作のときには電源供給を遮断するので、電力消費を軽減することができる。  
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、各種参照情報 (ルーティングテーブルおよび転送情報ベース) を記憶する記憶装置が読み出し等の動作を行う必要がない場合に電源供給が遮断されるため、記憶装置部分での消費電力をゼロにすることができる。
また、本開示において用いられている記憶装置は不揮発性であるため、電源供給を遮断しても情報は保持される。すなわち、再動作時にも復帰は瞬時に行われ、上記参照情報を再構成させる必要がなく、これによる遅延が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態におけるパケット処理の流れの概略を示す説明図である。
【図２】実施の形態におけるメモリ（記憶装置）構成の概略を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態の概略構成の説明図である。
【図４】第２の実施の形態の概略構成の説明図である。
【図５】第３の実施の形態の概略構成の説明図である。
【図６】第３の実施の形態の検索処理のフローチャートである。
【図７】第４の実施の形態の概略構成の説明図である。
【図８】実施の形態で使用する記憶装置の概略構成図（斜視図）である。
【図９】実施の形態で使用する記憶装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．実施の形態で使用するＳＴ−ＭＲＡＭの概要＞
＜２．実施の形態にかかるルータの動作および記憶装置構成の概要＞
＜３．第１の実施の形態＞
＜４．第２の実施の形態＞
＜５．第３の実施の形態＞
＜６．第４の実施の形態＞
【００１４】
＜１．実施の形態で使用するＳＴ−ＭＲＡＭの概要＞
まず、本開示の実施の形態で使用する記憶装置であるＳＴ−ＭＲＡＭ（Spin Torque-Magnetic Random Access Memory）について説明する。ＳＴ−ＭＲＡＭはスピントルク型のＭＲＡＭともいわれる。
ＳＴ−ＭＲＡＭの模式図を、図８及び図９に示す。図８は斜視図、図９は断面図である。
【００１５】
図８に示すように、ＳＴ−ＭＲＡＭの構造は、おおよそＤＲＡＭと似ており、ＤＲＡＭにおけるキャパシタ部分を記憶素子３に置き換えたような形をしている。記憶素子３の部分には、各記憶素子３を選択するためのトランジスタ（MOS FET）が附属している。
記憶素子３は、互いに直交する２種類のアドレス配線（例えばワード線とビット線）の交点付近に、配置されて成る。
記憶素子３を選択するための選択用トランジスタがシリコン基板等の半導体基体１０の素子分離層２により分離された部分に形成されている。選択用トランジスタは、ドレイン領域８、ソース領域７、並びにゲート電極１により構成されている。このうち、ゲート電極１は、図中前後方向に延びる一方のアドレス配線（ワード線）を兼ねている。  
【００１６】
ドレイン領域８は、図８中左右の選択用トランジスタに共通して形成されており、このドレイン領域８には、配線９が接続されている。
そして、ソース領域７と、上方に配置された、図８中左右方向に延びるビット線６との間に、スピントルク磁化反転により磁化の向きが反転する記憶素子３が配置されている。  この記憶素子３は、例えばＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction、磁気トンネル接合）により構成される。
【００１７】
図９に示すように、記憶素子３は２つの磁性層１５、１７を有する。この２層の磁性層１５、１７のうち、一方の磁性層を磁化Ｍ１５の向きが固定された磁化固定層１５として、他方の磁性層を磁化Ｍ１７の向きが変化する磁化自由層即ち記憶層１７とする。
また、記憶素子３は、ビット線６と、ソース領域７とに、それぞれ上下のコンタクト層４を介して接続されている。
これにより、２種類のアドレス配線１、６を通じて、記憶素子３に上下方向の電流を流して、スピントルク磁化反転により記憶層１７の磁化Ｍ１７の向きを反転させることができる。  
２つの磁性層の磁気の向きが違う時に抵抗が高く、同じ時に抵抗が低い（ＴＭＲ効果又はＧＭＲ効果という）という現象が現れる。この抵抗値の高低により、情報を記憶するものである。
【００１８】
ＳＴ−ＭＲＡＭは、記憶に磁化状態を利用しているため不揮発性メモリで、ＤＲＡＭ等とは異なり、電源を切っても記憶状態が保存されるという特徴がある。
また、磁性体の磁化方向によりデータ記憶を行うために高速かつほぼ無限（１０15回以上）の書換えが可能であるとされる。すでにＳＲＡＭと同様に高速なランダムアクセス性能（数ナノ秒）が実現されている。
【００１９】
＜２．実施の形態にかかるルータの動作および記憶装置構成の概要＞
つぎに本開示の実施の形態にかかるルータの動作および記憶装置構成の概要について、図１と図２を用いて説明する。
図１は、ルータ２０におけるパケット２６の転送処理の流れを簡略化して示したものである。
パケット２６はヘッダ部２６ａおよびデータ部２６ｂからなり、ルータ２０の入力ポートから入力され、まずバッファメモリ２２に蓄えられる。
ヘッダ部２６ａには宛先のＩＰアドレス等が含まれ、この部分のみが検索エンジン２３に送られる。
【００２０】
検索エンジン２３においては、パケット２６の適切な送り先が検索される。
あらかじめ用意された転送情報ベース２３ｂには、転送可能な宛先と、その宛先へ最短経路で届けるために適切な行き先である出力ポートの対応情報が記憶されており、パケット２６のヘッダ部２６ａに含まれる宛先情報と比較することによって出力ポートが選択される。比較は演算回路２３ａにおいて行われる。
【００２１】
図１においては、検索の結果、出力ポートが選択され、ヘッダ部２６ａをバッファメモリ２２に一旦戻し、データ部２６ｂと結合し、元の形となったパケット２６が出力ポートから次のルータ等に送られる。
【００２２】
検索エンジン２３の検索方法に関しては、リニア検索方式、ツリー検索方式、ＴＣＡＭを用いた一括検索など複数の方法がある。
リニア検索は、ヘッダ部２６ａに含まれるＩＰアドレスと転送情報ベース２３ｂに含まれるアドレスを逐次比較するもので、エントリ数が増えると、ルータ２０が管理する送り先情報数に比例して試行回数が増大する。したがって、大量の宛先情報を管理するルータ２０においては、検索に膨大な時間が必要となる。
【００２３】
これに対してツリー検索は、転送情報ベース２３ｂとして、送り先情報のパターンにしたがって分岐する検索木構造を用意しておき、リニア検索と比べて短時間で検索を行うものである。ツリー検索においては、検索木構造を工夫することにより、さらなる高速化を図ることが可能である。
さらに、転送情報ベース２３ｂに特殊なデバイス、すなわちＴＣＡＭ (Ternary Content Addressable Memory)を用いて一括検索を行うことにより、１クロックでの高速検索が可能となる。しかしながらＴＣＡＭ用いた場合には消費電力が増大してしまうことは冒頭に述べたとおりである。
【００２４】
本開示は低消費電力化を目的とするものであるから、特に第２の方式であるツリー検索方式を想定している。ツリー検索方式において、転送情報ベース２３ｂに用いられる記憶装置は、高速動作への要求から主にＳＲＡＭが適しているとされる。
上記の通り、検索方法の主なものとして３種類を提示したが、これは検索エンジン２３における検索方法の種類であり、これらの方法に応じて転送情報ベース２３ｂが適切に構成されているものである。
【００２５】
図１に示す通り、ルータ２０は、より一般的な形式、すなわち検索に適した形に構成されていない純粋な宛先情報の表であるルーティングテーブル２５を備える。
ルーティングテーブル２５における経路情報は固定されたものではなく、新しい端末が追加された場合や、あるいはネットワーク障害等が起こった場合にパケット２６の迂回指示が反映されるよう、状況に応じて書き換えられるようになっているとされる。これはダイナミックルーティングとも呼ばれる。この書き換えに応じて、転送情報ベース２３ｂも再構成される。この再構成は、再構成回路２４により行われる。 
ルーティングテーブル２５に用いられる記憶装置は、ＤＲＡＭが適しているとされる。
【００２６】
ここで、ルータ２０内の宛先情報を格納するハードウェア、すなわちルータ内の記憶装置の一般的な構成を図２により説明する。
上記で述べたとおり、転送情報ベースにはＳＲＡＭが、ルーティングテーブルにはＤＲＡＭが適しているとされることから、それぞれＳＲＡＭ１４、ＤＲＡＭ１３を使用すると想定する。
ＳＲＡＭ１４には転送情報ベース２３ｂが、ＤＲＡＭ１３にはルーティングテーブル２５が格納されている。転送情報ベース(データ)２３ｂはルーティングテーブル２５をもとに構成されることは上述の通りである。
また、ＤＲＡＭ１３には、ルータ２０の動作を制御するためのＯＳ（オペレーティングシステム）も格納（不図示）されている。
【００２７】
一方、図２に示すように、ルータ２０にはフラッシュメモリ１１やバッテリバックアップ用ＳＲＡＭ１２など、電源を切っても情報が失われないいわゆる不揮発メモリも用いられている。
フラッシュメモリ１１には、ルータ２０を動作させるためのＯＳが格納されており、起動（電源の投入）と同時にＤＲＡＭ１３へコピーされる。以降、ルータ２０の動作はＤＲＡＭ１３にコピーされたＯＳにより制御される。
またバッテリバックアップＳＲＡＭ１２には、ルーティングテーブルを含むコンフィギュレーションファイルが格納されており、起動と同時に、やはりＤＲＡＭ１３へコピーされる。
【００２８】
フラッシュメモリ１１およびバッテリバックアップＳＲＡＭ１２の役割は、電源が供給されていない場合の情報の保持である。すなわち、上述のように通信障害時等にアップデートのために書き換えられる可能性もあるルーティングテーブル２５の情報、あるいはルーティングテーブル２５をもとに構成された転送情報ベース２３ｂは、それぞれＤＲＡＭ１３、ＳＲＡＭ１４に格納されており、これらは揮発性の記憶装置であるから、電源を落とすと同時に情報が消失する。
【００２９】
通常、電源は常時投入されているために情報の消失を懸念する必要はない。
しかし、メンテナンス等で電源供給が遮断される場合には、ルーティングテーブル２５はバッテリバックアップＳＲＡＭ１２に退避させる。
あるいは停電などにより電源の供給が遮断された場合には、再度フラッシュメモリ１１やバッテリバックアップＳＲＡＭ１２から情報を読み出し、ＤＲＡＭ１３上にＯＳおよびルーティングテーブル２５を展開することになる。
【００３０】
以上、本実施の形態にかかるルータ２０の全体構成および動作、並びに記憶装置の一般的構成について説明したが、ここで着目したいのは、パケット情報とルータが管理する宛先情報の比較に用いられるのはルーティングテーブル２５ではなく、このルーティングテーブル２５の内容をもとに構成した転送情報ベース２３ｂの方である点である。
【００３１】
すなわち、一旦転送情報ベース２３ｂを構成すると、基本的にルーティングテーブル２５そのものが検索を目的として参照されることはない。
例外的に、ルーティングテーブル２５は、ダイナミックルーティング方式における書き換え時には参照されるが、この頻度は検索で参照される頻度に比較すると大幅に少ない。
このようにほとんど参照する必要のないルーティングテーブル２５は、揮発性メモリであるＤＲＡＭ１３に格納されている。
ＤＲＡＭ１３は、リフレッシュ動作が必要であり、ルーティングテーブル２５を参照しなくても、このＤＲＡＭ１３に電源を供給し続けなければならない。このため、不要な電力が消費されることになる。
【００３２】
＜３．第１の実施の形態＞
続いて、第１の実施の形態について、図３を用いて説明する。
本実施の形態にかかるルータ３０は、図２の構成において、ルーティングテーブル２５を格納する記憶装置をＤＲＡＭ１３からＳＴ−ＭＲＡＭ３１に置き換えたものである。  
既に説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、図２の構成に対し、ルーティングテーブル２５はＳＴ−ＭＲＡＭ３１に格納され、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１にはレギュレータ３３が接続される。さらにレギュレータ３３にはコントローラ３２が接続される。
【００３３】
レギュレータ３３は、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１に電源を供給するものである。コントローラ３２は、レギュレータ３３の電源供給の制御、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１の読み出し、書き込み動作等の制御をするものとされる。
ＳＴ−ＭＲＡＭ３１は不揮発性メモリであり、かつ動作速度も速いので、必要なときのみＳＴ−ＭＲＡＭ３１に電源を供給すればよく、非動作時には電源供給を遮断することができる。
【００３４】
図２で述べたＤＲＡＭ１３の場合は、リフレッシュ動作が必要なためＤＲＡＭ１３を参照するしないにかかわらず、電源供給を遮断することはできない。このため不要な電力が消費される。
本実施の形態においては、ルーティングテーブル２５をＤＲＡＭ１３ではなく、不揮発性の随時読み書き可能の記憶装置であるＳＴ−ＭＲＡＭ３１に格納する。
ＳＴ−ＭＲＡＭ３１は不揮発性メモリであるから、このＳＴ−ＭＲＡＭ３１（不揮発性ランダムアクセスメモリ）への電源供給は動作時のみ行えばよい。したがって、コントローラ３２によりレギュレータ３３を制御することにより、書き換えや読み出しが行われていない、いわゆる非動作時には電源供給を遮断することが可能となる。
【００３５】
具体的には、次の動作をしているときにＳＴ−ＭＲＡＭ３１に電源供給をすればよい。ルータ２０の電源の起動によるフラッシュメモリ１１、バッテリバックアップＳＲＡＭ１２からのＯＳ、コンフィギュレーションファイルが読み込まれるが、これらに基づく、ルーティングテーブル２５のＳＴ−ＭＲＡＭ３１への展開動作、それに続く転送情報ベース２３ｂ作成のためのルーティングテーブル２５の参照動作、ダイナミックルーティングにおける経路情報のアップデート動作（経路情報の変更、追加又は削除等）が必要となった場合のルーティングテーブル２５のＳＴ−ＭＲＡＭ３１への再展開（書き込み）動作、それに続く転送情報ベース２３ｂ作成のためのルーティングテーブル２５の再参照動作、さらにフラッシュメモリ１１の書き戻し動作等である。それ以外のとき（非動作時）には、電源供給の必要はない。
【００３６】
これにより、従来非動作時にも必要であった電力消費をゼロとすることができる。不揮発性メモリは電源を遮断しても情報が保持されるため、電源の遮断、再供給時にバッテリバックアップＳＲＡＭと情報をやりとりする必要がなく、ルータ動作の遅延も起こらない。
不揮発性ランダムアクセスメモリとしては、ＰＣＲＡＭ (相変化メモリ)、ＦｅＲＡＭ （強誘電体ＲＡＭ）、ＭＲＡＭ（磁気抵抗ＲＡＭ）、ＲｅＲＡＭ（抵抗変化ＲＡＭ）などが利用可能であるが、ＤＲＡＭと同等のほぼ無限の書き換え可能回数や動作時の速度、消費電力が要求されることから、ＭＲＡＭ、とくにスピントルク書き込み型のＭＲＡＭ（ＳＴ−ＭＲＡＭ）を用いることが好ましい。
【００３７】
ダイナミックルーティングにおける書き換え時以外にＤＲＡＭ１３への電源を遮断する方法も考えられるが、ＤＲＡＭ１３は揮発性であるから、電源遮断時にはバッテリバックアップＳＲＡＭ１２へルーティングテーブル２５等の情報を退避させる必要があり、書き換え時には一旦退避させた情報を再度ＤＲＡＭ１３にコピーする必要がある。これには一般にマイクロ秒からミリ秒オーダーの時間を要し、毎秒１０ギガビット以上の情報を処理する必要のあるルータの動作を遅延させる原因となり不都合である。
【００３８】
ルータ２０の電源が完全に停止した状態から起動すると、上述の通りにフラッシュメモリ１１、バッテリバックアップＳＲＡＭ１２からそれぞれＯＳ、コンフィギュレーションファイルが読み込まれる。
【００３９】
コンフィギュレーションファイルに含まれる経路情報は、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１にルーティングテーブル２５として展開され、このルーティングテーブル２５をもとに構成された転送情報ベース２３ｂは、ＳＲＡＭ１４に格納される。  
【００４０】
ダイナミックルーティングにおける経路情報のアップデートが必要となった場合には、コントローラ３２およびレギュレータ３３によって電源が供給される。ここで、電源を遮断する前の情報、すなわち最初の起動時にフラッシュメモリ１１およびバッテリバックアップＳＲＡＭ１２から読み込まれた情報はＳＴ−ＭＲＡＭ３１に保持されているため、再度情報を複製する必要がなく、処理に遅延が生じることがない。
【００４１】
＜４．第２の実施の形態＞
次に本開示の第２の実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施の形態にかかるルータ４０は、第１の実施の形態に対し、転送情報ベース２３ｂを格納する記憶装置を、揮発性のメモリであるＳＲＡＭ１４から不揮発性のメモリであるＳＴ−ＭＲＡＭ４２に置き換えたものである。
既に説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、転送情報ベース２３ｂはＳＴ−ＭＲＡＭ４２に格納される。ＳＴ−ＭＲＡＭ４２とＳＴ−ＭＲＡＭ３１にはレギュレータ４４が接続される。さらにレギュレータ４４にはコントローラ４３が接続される。
【００４２】
レギュレータ４４は、ＳＴ−ＭＡＲＡＭ４２とＳＴ−ＭＲＡＭ３１に電源を供給するものである。コントローラ４３は、レギュレータ４４の電源供給の制御、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１およびＳＴ−ＭＲＡＭ４２の読み出し、書き込み動作等の制御をするものとされる。
ＳＴ−ＭＲＡＭ３１とＳＴ−ＭＲＡＭ４２は不揮発性メモリであり、かつ動作速度も速いので、必要なときのみＳＴ−ＭＲＡＭ３１とＳＴ−ＭＲＡＭ４２に電源を供給すればよく、非動作時には電源供給を遮断することができる。
第１の実施の形態におけるルーティングテーブル２５の格納された記憶装置をＤＲＡＭ１３からＳＴ−ＭＲＡＭ３１に置き換えたことによる消費電力の低減に加え、転送情報ベース２３ｂの格納された記憶装置をＳＲＡＭ１４からＳＴ−ＭＲＡＭ４２に置き換えたことにより、非動作時に電源を遮断して消費電力をさらに低減するものである。
【００４３】
図４のとおり、転送情報ベース２３ｂがＳＴ−ＭＲＡＭ４２に展開されている。ＳＴ−ＭＲＡＭ４２は不揮発性メモリなので電源供給が遮断されても転送情報ベース２３ｂが消えることはない。
コントローラ４２の制御の下、レギュレータ４４から電源がＳＴ−ＭＲＡＭ４２に供給される。これにより、必要な場合のみＳＴ−ＭＲＡＭ４２に電源を供給することができる。
例えば、ＳＴ−ＭＲＡＭ４２の書き込み、読み出しをするときのみ電源を供給して、動作させることが可能となる。
上述の図２の場合、転送情報ベース２３ｂはＳＲＡＭ１４に格納され、これは揮発メモリなので、電源が常時供給されていなければならない。これを本実施の形態のようにＳＴ−ＭＲＡＭ４２などの不揮発メモリに置き換えることにより、電力の低減が可能となる。
【００４４】
また、ＳＴ−ＭＲＡＭ４２がＳＲＡＭ１４の場合には、電源断によりＳＲＡＭ１４の内容は消失してしまうので、電源起動時にはルーティングテーブル２５を基に転送情報ベース２３ｂを再度展開しなければならない。
しかしながら、本実施の形態においてはこの必要がなく、初めて電源起動する場合を除いて、電源起動時すでに転送情報ベース２３ｂはＳＴ−ＭＲＡＭ４２上に展開されているので、再展開をする必要がなく全体として動作スピードの向上を図ることができる。  
【００４５】
＜５．第３の実施の形態＞
次に本開示の第３の実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施の形態にかかるルータ５０は、転送情報ベースとして用いられるＳＲＡＭをＳＴ−ＭＲＡＭに置き換え、さらにそのＳＴ−ＭＲＡＭを２つに分割し、並列に配置したものである。
これにより、処理すべきパケット量に応じて、１つのＳＴ−ＭＲＡＭのみで処理を行うか、若しくは２つＳＴ−ＭＲＡＭにより並列に処理を行うかの切り換えが可能となり、使用していないＳＴ−ＭＲＡＭについて電源供給を遮断することにより、全体として電力消費の低減が可能となるものである。
既に説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、転送情報ベース５７はＳＴ−ＭＲＡＭ５２に格納され、転送情報ベース５８はＳＴ−ＭＲＡＭ５１に格納されている。これにより２つの検索エンジン５５、検索エンジン５６が構成される。検索エンジン５５、検索エンジン５６にはレギュレータ５４が接続される。さらにレギュレータ５４、検索エンジン５５および検索エンジン５６にはコントローラ５３が接続される。
【００４７】
レギュレータ５４は、検索エンジン５５のＳＴ−ＭＲＡＭ５２と検索エンジン５６のＳＴ−ＭＲＡＭ５１に電源を供給する。コントローラ５４は、レギュレータ５４の電源供給の制御、検索エンジン５５のＳＴ−ＭＲＡＭ５２と検索エンジン５６のＳＴ−ＭＲＡＭ５１の読み出し、書き込み動作等の制御をするものとされる。
ＳＴ−ＭＲＡＭ５１とＳＴ−ＭＲＡＭ５２は不揮発性メモリであり、かつ動作速度も速いので、非動作時に電源供給を遮断しても、電源供給が復活すれば動作可能となる。したがって、必要なときのみＳＴ−ＭＲＡＭ５１とＳＴ−ＭＲＡＭ５２に電源を供給して動作させることができる。
【００４８】
検索エンジンの転送情報ベースはパケットが入力している限り、宛先検索で常時動作している。したがって、第２の実施の形態のように転送情報ベースの格納された記憶装置をＳＲＡＭ１４からＳＴ−ＭＲＡＭ４２に置き換えても、検索エンジン２３側の記憶装置の消費電力の低減の効果はさほど大きくない。
それに対しこの第３の実施の形態では、検索エンジンを複数（図５の例では検索エンジン５５および検索エンジン５６の２つ）に分割して並列に配置することにより、パケットの流れに対して処理の必要なパケットが少ない（所定量以下に低下した）場合には一部の検索エンジン（５５又は５６）のみで処理を行い、残りの検索エンジン（５６又は５５）への電源供給を遮断する、という方法としている。これにより効率的に電源を供給することができ、電源供給を低減することができる
【００４９】
この動作の概要はつぎのようになる。  
ルータ５０の電源が完全に停止した状態から起動すると、既に説明した通りにフラッシュメモリ１１、バッテリバックアップＳＲＡＭ１２からそれぞれＯＳ、コンフィギュレーションファイルがＤＲＡＭ１３に読み込まれる。
コンフィギュレーションファイルに含まれる経路情報は、ＤＲＡＭ１３にルーティングテーブル２５として展開され、このルーティングテーブル２５をもとに転送情報ベース５７と転送情報ベース５８が構成され、転送情報ベース５７および転送情報ベース５８は、ＳＴ−ＭＲＡＭ５２およびＳＴ−ＭＲＡＭ５１に格納される。
【００５０】
ＳＴ−ＭＲＡＭ５２およびＳＴ−ＭＲＡＭ５１は、それぞれ検索エンジン５５および検索エンジン５６を構成している。
本実施の形態におけるルータ５０は最大で毎秒１０ギガビットのパケット処理が可能であると想定する。
例えば、時間帯によっては毎秒５ギガビット以下のパケットしか来ない場合がある。そうすると、かかる時間帯には、検索エンジン５５および検索エンジン５６のいずれか一方、たとえば検索エンジン５５のみを動作させ、パケットをすべて検索エンジン５５に送ることで、十分な処理速度を得ることが可能である。この時、検索エンジン５６への電源供給はコントローラ５３およびレギュレータ５４を用いて遮断でき、検索エンジン５６が不要な電力を消費することを回避することができる。
【００５１】
一方、毎秒５ギガビットを超え毎秒１０ギガビットまでのパケットが流入する場合には、検索エンジン５５、５６の両方を動作させ、両方の検索エンジンの負荷が同等になるようにパケットを振り分けて動作させることができる。  
【００５２】
ルータ５０に流入するパケットの検索エンジン５５および検索エンジン５６の処理の流れの概要について、図６により説明する。図６における処理はコントローラ５３の制御の基に行われる。
ステップＳ１１で、パケットが流入する。
ステップＳ１２では、流入したパケットの量が所定の値であるかどうか判定し、所定量を超えていない場合にはＳ１３に進む。所定量を超えている場合にはＳ１６に進む。
Ｓ１３では、一方の検索エンジン（５５又は５６）のみ動作させることを決定する。
Ｓ１４では、Ｓ１３で動作決定された、一方の検索エンジン（５５又は５６）に電源を供給し、残りの検索エンジン（５６又は５５）への電源供給は遮断する。
Ｓ１５では、Ｓ１４で電源供給された、一方の検索エンジン（５５又は５６）により検索を実行する。
以上が、パケット量が所定量を超えない場合の処理の流れである。
【００５３】
Ｓ１６は、Ｓ１２の判定でパケット量が所定量を超えた場合であり、Ｓ１６では２つの検索エンジン５５と検索エンジン５６の両方を動作させることを決定する。
Ｓ１７では、Ｓ１６で動作決定された２つの検索エンジン５５と検索エンジン５６に電源を供給する。
Ｓ１８では、Ｓ１７で電源供給された、検索エンジン５５と検索エンジン５６により検索を実行する。
以上のＳ１６からＳ１８が、パケット量が所定量を超えた場合の処理の流れである。
【００５４】
検索エンジン５６が、仮にＳＴ−ＭＲＡＭ５１でなく、ＳＲＡＭを用いていたとすると、電源を遮断することは好ましくない。なぜならばＳＲＡＭは揮発性メモリであり、一旦電源を遮断すると転送情報ベースが失われ、再度パケット量が毎秒１０ギガビットになった場合の再起動時に、ルーティングテーブル２５との情報のやり取りに時間を要し、ルータ５０動作の遅延につながるからである。
すなわち、検索エンジン５６に不揮発性のＳＴ−ＭＲＡＭ５１を用いることによって、非動作時の電源遮断が初めて可能となった。
【００５５】
本実施の形態では、検索エンジンを２つに分割し、パケット量が最大処理量の１／２以下になった場合に片方を停止させる例を挙げた。
一般的に検索エンジンをＮ個（Ｎは２以以上)に分割し、パケット量が最大処理量のＫ／Ｎ(Ｋは１以上Ｎ未満の整数)以下になった場合、（Ｎ−Ｋ）個の検索エンジンを停止させて不要な電力消費を回避し、Ｋの検索エンジンを動作させて処理を継続させることが可能である。
【００５６】
しかしながら検索エンジンの分割数を必要以上に多くすることはチップ数の増大による装置サイズの増大を招くため、分割数は使用者（設計者）等の判断で選ばれて構わない。
さらに停止させる検索エンジン数の配分に関しても、予測されるパケット量の時間依存性によって、たとえばきわめて短い時間帯に限ってパケット量が所定量以下になる場合には必ずしも一部の検索エンジンを停止させる必要はなく、コントローラ５３やレギュレータ５４の電力消費や応答速度などを含めたルータ５０全体のパフォーマンスが使用者（設計者）等にとって必要かつ最適になるように選ばれて構わない。
【００５７】
＜６．第４の実施の形態＞
次に本開示の第４の実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施の形態にかかるルータ６０は、第３の実施の形態に対して、ルーティングテーブル２５が格納される記憶装置をＤＲＡＭ１３からＳＴ−ＭＲＡＭ３１に置き換えたものである。この置き換えについては、第１の実施の形態と同じである。
本実施の形態では、転送情報ベースとして用いられる記憶装置を２つのＳＴ−ＭＲＡＭ５２とＳＴ−ＭＲＡＭ５１に分割し、さらに、上記の置き換えをしている。したがって、さらなる電力消費の低減が可能となるものである。
既に説明した部分と同様となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図７に示すように、ルーティングテーブル２５はＳＴ−ＭＲＡＭ３１に格納される。転送情報ベース５７と転送情報ベース５８はＳＴ−ＭＲＡＭ５２およびＳＴ−ＭＲＡＭ５１に格納され、それぞれ検索エンジン５５と検索エンジン５６が構成される。検索エンジン５５、検索エンジン５６およびＳＴ−ＭＲＡＭ３１にはレギュレータ６４が接続される。さらにレギュレータ６４、検索エンジン５５、検索エンジン５６およびＳＴ−ＭＲＡＭ３１にはコントローラ６３が接続される。
【００５９】
レギュレータ６４は、ＳＴ−ＭＲＡＭ３１、検索エンジン５５のＳＴ−ＭＲＡＭ５２および検索エンジン５６のＳＴ−ＭＲＡＭ５１に電源を供給する。コントローラ６３は、レギュレータ６４の電源供給の制御、ＳＴ−ＭＲＡＭ５２とＳＴ−ＭＲＡＭ５１に対する読み出し、書き込み動作等の制御をするものとされる。
コントローラ６３はＳＴ−ＭＲＡＭ５１およびＳＴ−ＭＲＡＭ５２に対しては、上述の図６と同等の制御を行う。
【００６０】
ＳＴ−ＭＲＡＭ３１、ＳＴ−ＭＲＡＭ５１およびＳＴ−ＭＲＡＭ５２は不揮発性メモリであり、かつ動作速度も速いので、非動作時に電源供給を遮断しても、電源供給が回復すれば動作可能となる。したがって、必要なときのみＳＴ−ＭＲＡＭ３１、ＳＴ−ＭＲＡＭ５１およびＳＴ−ＭＲＡＭ５２に電源を供給して動作させることができる。
以上のようなルータ６０は、さらに電力消費を低減することができる。
【００６１】
なお本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）パケットの宛先情報であるルーティングテーブルが格納された随時読み書き可能のルーティングテーブル用記憶部と、
上記ルーティングテーブルに基づき作成され、上記パケットの転送可能な宛先と、該宛先に最短経路で届けるための適切な行き先との対応関係の情報である転送情報ベースが格納された随時読み書き可能の転送情報ベース用記憶部を含み、上記転送情報ベースを基に上記パケットの行き先を検索する検索エンジン部と、
上記ルーティングテーブル用記憶部および転送情報ベース用記憶部に電源を供給する電源部と、
上記電源部を制御する制御部と、
を備え、
上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のうち、少なくとも１つが不揮発性メモリであり、
上記制御部は上記不揮発性メモリに対し、該不揮発性メモリが動作するとき上記電源部から電源供給し、非動作のとき電源供給を遮断するルータ。
（２）上記ルーティングテーブル用記憶部は、不揮発性メモリである（１）に記載のルータ。
（３）上記情報転送テーブル用記憶部は、不揮発性メモリである（１）に記載のルータ。
（４）上記ルーティングテーブル用記憶部と転送情報ベース用記憶部のどちらも不揮発性メモリである（１）に記載のルータ。    
（５）上記不揮発性メモリは、スピントルク型のＭＲＡＭである（１）乃至（４）に記載のルータ。
（６）上記検索エンジン部は複数の検索エンジンに分割され、各検索エンジンはそれぞれ転送情報ベースの格納された転送情報ベース用記憶部を有し、上記パケットを上記複数の検索エンジンにより並列に処理するものであり、
上記制御部は、上記パケットの量に応じて、上記複数の検索エンジンのうちから動作させる検索エンジンを決定し、上記電源部を制御し、上記動作させる検索エンジンの転送情報ベース用記憶部に電源を供給し、残りの検索エンジンの転送情報ベース用記憶部には電源供給を遮断する（１）乃至（５）に記載のルータ。
【符号の説明】
【００６２】
１  ゲート電極、２  素子分離層、３  記憶素子、４  コンタクト層、６  ビット線、７  ソース領域、８  ドレイン領域、９  配線、１０  半導体基体、１１  フラッシュメモリ、１２  ＳＲＡＭ（バッテリバックアップ）、１３  ＤＲＡＭ、１４  ＳＲＡＭ（転送情報ベース）、１５  磁化固定層、１７  記憶層、２０  ３０  ４０  ５０  ルータ、２２  バッファメモリ、２３  ５５  ５６  検索エンジン、２３ａ  演算回路、２３ｂ  ５７  ５８  転送情報ベース、２４  再構成回路、２５  ルーティングテーブル、２６  パケット、２６ａ  ヘッダ部、２６ｂ  データ部、３１  ＳＴ−ＭＲＡＭ（ルーティングテーブル）、３２  ４３  ５３  コントローラ、３３  ４４  ５４  レギュレータ、４２  ５１  ５２  ＳＴ−ＭＲＡＭ（転送情報ベース）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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