JPH03502842A - スイッチングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スイッチングシステム 本発明は、スイッチ部材、モジュールおよびバスから構成され、該モジュールが 、バスとスイッチ部材とによって相互に接続された１個あるいは数個の要素によ り形成された物理装置であるスイッチングシステムに関する。ここで、バスとは 、要素どうしを互いに接続するためのいくつかの外部チャネルを意味する。

これに関して、「要素」とは、同種および／または異種のプロセッサ、記憶、連 係ゲート、チャネルその他類似の部材あるいは装置で、少なくとも２つひと組に なって同時に切り替え可能なものを意味する。該要素は、例えばマルチプロセッ サシステムと接続され、このとき要素どうしは、広範囲にわたってかなり違った 組み合わせで相互に接続可能である。これら接続可能な要素は、大体において電 気的、光学的、音響的等の動作を行うことができる。

多目的に使えるマルチプロッサコンピュータシステムにおいて、これに対する基 本的要求は、容易にすべての使用要素間における論理的に可能なすべてのスイッ チングの組み合わせを形成できなければならないことである。この要求は、多く の要素が同じものであるため、いくらか緩和され得る。しかしながら、１つのス テップで融通性の高いスイッチングシステムを実現することは、多数の要素が接 続されているため、極めて困難である。今日のいくつかのマルチプロセッサシス テムにおいて、それのスイッチングシステムは、全体のシステムに対して最も大 規模でかつ最も高価な部分を形成している。しかしスイッチングシステムは、い くつかのスイッチングステップをもつ階層システムとしても実現され得る。

本発明の目的は、階層システムに基づく新しいスイッチングシステムを実現する ことであり、この目的は、請求の範囲に記載された本発明の新規な特徴によって 達成される。

本発明によれば、このズイッチングシステムは、スイッチ部材、モジュールおよ びバスから構成され、該モジニールが、１個あるいは数個の要素により形成され た物理装置で、バスとスイッチ部材とによって相互に接続されるものである。本 発明の特徴は、前記スイッチ部材が制御可能なスイッチであり、それらがスイッ チ群内に配置されかつ少なくとも１つの制御装置によって制御されること、また 、それぞれのモジュールについて少なくとも２つのスイッチ群が配置され、第１ のスイッチ群はモジュールとバスとの間に接続され、このスイッチ群を介してモ ジュールの所望の連係チャネルがバスと接続され、このバスによってモジュール どうしが互いに接続される一方、第２のスイッチ群はバスと接続され、それによ ってバスチャネルが、前記第１のスイッチ群とモジュールがバスによって相互に 接続されるように分割されていることである。

一般にモジュールはいくつかの別々の要素をもつため、それぞれのモジュールに ついて第３のスイッチ群を配置すると有利である。この第３のスイッチ群はモジ ュールの連係チャネルと接続され、そしてそれによって、モジュールの内部スイ ッチングが、連係チャネルどうしの接続により実行され、また、所望の連係チャ ネルが、前記第１のスイッチ群およびそれを通じて他のモジュールと接続される 。

本発明に係るスイッチングシステムがもたらす効果のうち、１つのそれは、シス テムが容易に拡張されることである。スイッチ群の数は、プロセッサあるいは対 応モジュールの数に匹敵して多くなる。モジュールの数は、追加モジュールと必 要なスイッチ群とをシステムに接続することによって増加させることができる。

スイッチ群の制御については、局域内制御と中央制御のどちらでも実行可能であ る。

その上、このシステムは極めて障害許容性が高く、１つのスイッチ要素またはス イッチ群のある部分に障害が発生してもモジュールの動作やシステム全体の動作 を妨げることはない。

本発明の好ましい一実施例によれば、前記スイッチ群はスイッチマトリックスの 形態をしている。スイッチマトリックスの利点は、それの入力極と出力欄との間 に任意のスイッチングが形成可能なことである。加えて、一般に、切り替えられ るチャネルは二重通信性を有するとされるので、入力極と出力欄とは同じもので あり相互に互換性をもつ。

本発明のさまざまな実施例においては、例えばスイッチベクトルや三角スイッチ マトリックスなどのいろいろなバリエーションのスイッチマトリックスの使用が 可能である。

その上、スイッチ群あるいは少なくともその一部分は、その大きさがモジュール 内の連係チャネルの数より小さくなるように構成できる。これにより、スイッチ 群の入出力極の数を減らすことができる。

本発明の別の有利な実施例によれば、前記スイッチ群のうちの少な（とも２つを 結合して１つの共通のスイッチ群を形成することができる。このようなスイッチ 群は例えばスイッチマトリックスとして実現できるので、要求される外部入出力 極の数は、かなり減少できる。共通スイッチ群の領域は、所望のやり方で分類す ることができる。外部連係極の要求が比較的小さいのは、大部分のスイッチング がスイッチ群の内部で行われるためである。

以下、本発明を図面に基づいてより詳細に説明するが、ここで、 第１図は、１６個の外部連係チャネルをもつモジュールを示す図、 第２Ａ図は、スイッチマトリックスとその制御装置を示す図、第２Ｂ図は、それ を表わす記号を示す図、第３図は、スイッチベクトルを示す図、第４図は、線形 バスを備えるスイッチングシステムを示す図、 第５図は、スイッチ群Ｓ１と８３を結合して１つの共通スイッチ群を形成したと ころを示す図、第６図は、スイッチ群Ｓ１とＳ２を結合して１つの共通スイッチ 群を形成したところを示す図、第７図は、すべてのスイッチ群を結合して１つの 共通スイッチ群を形成したところを示す図、 第８図は、結合スイッチマトリックスの模式図、第９図は、２次元バスを備える スイッチングシステムを示す図、 第１０図は、同じく２次元バスを備える、別のスイッチングシステムを示す図で ある。

本発明に係るスイッチングシステムは、階層原理に基礎を置く。切り替えられる 要素は、適当な群、つまり物理装置に配置されている。以下、この物理装置をモ ジュールと呼ぶ。第１図はモジュールＭの模式図であり、このモジュールＭは１ ６個の外部連係チャネルを有している。簡素化のため、モジュールは互いに同じ ものであり、等しい数の要素を有すると仮定する。しかし、実際は、モジュール は互いに違うものであり、そして／または、異なる数の要素を有することがある 点に注意を要する。さらに、それぞれのモジュールは１個あるいは数個の連係チ ャネルを有すると仮定する。そのチャネールは、二重通信性でも単信通信性でも あるいは両者の性質をもつものでも良く、この点は、スイッチ制御規則において のみ考慮される。実際、チャネルとは、例えばガルバニ的、光学的その他の、情 報伝送用のバスを意味する。その上、連係チャネルは、直列伝送あるいは並列伝 送に基づいて動作する１個あるいは数個の物理バスを含めて考えることができる 。すべてのモジュール信号あるいはその一部のモジュール信号は、外部モジュー ルに入力される。後者の場合、いくらかの永久スイッチングが、前もってモジュ ール内部で実行されている。

スイッチングにあたっては、適当なスイッチ群が利用される。スイッチングは、 少なくとも別々のモジュールに配置された要素間で形成されるが、同一のモジュ ール内部の要素間で形成されることもある。スイッチ群によって、モジュールの 入力チャネルと出力チャネルとの間で所望のスイッチングが形成される。スイッ チ群は数個の制御可能なスイッチ部材で構成され、そしてそれによって、信号を スイッチのオンにより伝送し、また、スイッチのオフにより信号の伝送を止める ことができる。制御装置によって、スイッチ部材のモード（オン、オフ）の設定 と監視が行われる。

スイッチ群の有利な一例は、交差接続マトリックス、つの大きさをもつスイッチ マトリックスの模式図であり、第２Ｂ図は、それを表わす記号を示す図である。

４つの入力極ｔは、スイッチ部材ｋを介して、出力棒１と接続されている。ｔＸ １個のスイッチ部材には、マトリックスの交差点に位置し、制御装置Ｏによって 制御される。図中の黒く塗りつぶした三角形は、オン状態のスイッチを表わして いる。このスイッチマトリックスによって、マトリックスの人力極と出力棒との 間でスイッチングを自由に行うことができる。その上、一般に、切り替えられる チャネルは二重通信性を有するとされるので、入力極と出力棒とは同じものであ り相互に互換性をもつ。もちろん、別の形態で実現されたスイッチ群は、とりわ けさまざまなタイプの多相スイッチとみなされうる。また、局部スイッチ群の制 御装置０は、大域制御に備えるため同時に切り替え可能である。

同時に切り替えられるモジュールは、バスによって接続される。バスの使用にあ たっては、局部スイッチングと広域スイッチングとの間でその最適化を図ること が重要である。この点については、後述するところより明らかなように、適当な スイッチ群を用いてバスの利用を制御することによって達成される。

第４図は、本発明に係るスイッチングシステムであって、モジュールＭがバスＶ によって同時に切り替えられる場合を示している。それぞれのモジュールＭには 、３つのスイッチ群Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が設けられている。スイッチ群Ｓ１によっ て、バスＶとの通信が持続されるモジュールＭのチャネルが選択される。スイッ チ群Ｓ２はバスのコマンド用に用いられ、それによって、バスチャネルは、当の チャネルに切り替えられる１個あるいは数個のモジュールの配置距離に応じたさ まざまの長さをもつセクションに分割される。

第２のスイッチ群Ｓ２は、第３図に模式的に示すようなスイッチベクトルで構成 するのが有利である。入力極ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎは、スイッチに１、ｋ２ 、・・・、ｋｎによって出力棒１１．１２、・・・、１ｎと接続される。そのス イッチは、制御装置０２によって制御される。それぞれのスイッチ要素に１、ｋ ２、・・・、ｋｎによって、バスＶの各チャネル１．２、・・・、ｎは、当のス イッチの位置でオフに切り替えることができる。

スイッチ群Ｓ３は、モジュール内における内部スイッチングを実行するために用 いられる。第３のスイッチ群は常に必要というわけではなく、モジュールＭの構 造が簡単で内部スイッチングが不要である場合や、内部スイッチングが固定的な 方法で実現される場合には、この第３のスイッチ群は不要である。

スイッチ群Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には、それぞれに専用の制御装置０１．０２．０３ （図示せず）と１つの共通の局域内制御装置のいずれかが備えられている。

スイッチ群Ｓ３は、マトリックススイッチの半分と対角要素とが欠ける三角スイ ッチマトリックスとして実現することができる。これが可能なのは、スイッチン グが不特定の対により行われるからである。

スイッチ群Ｓ３の大きさは、モジュールの入出力チャネルの総数より小さくする ことができる。例えば、前記総数の半分にすることが可能である。このような大 きさ設定が可能なのは、機能をモジュールに割り振る際に、局部的に切り替えら れたモジュールではその接続チャネルが必ずスイッチ群の異なる側に（るからで ある。

は、その２つのスイッチ群を結合して１つの共通スイッチ群とすることによって 達成される。第５図は、これら２つのスイッチ群を結合して同じスイッチマトリ ックスとする方法を示している。スイッチマトリックスの大きさは、モジュール Ｍ内の接続チャネルの数ｎと等しくすることができる。場合によっては、別の大 きさのスイッチ群を用いることもできる。同様に、局部スイッチ群と大域スイッ チ群との間の比率は、図中に示したｎ　／　２以外にすることも可能である。

また、スイッチベクトルの代わりに、スイッチ群Ｓ２を第５図に示すようなスイ ッチマトリックスとして実現することもできる。この場合、より多くのスイッチ が必要となるが、スイッチ群の機能を連結する際にその手続きを有利に運ぶこと ができる。

スイッチ群Ｓ１と８２の機能は連結可能であって、これらのスイッチ群が結合さ れて１つの共通スイッチ群となる。

第６図は、これらのスイッチ群を結合して同じスイッチマトリックスとする方法 を模式的に示している。

すべてのスイッチ群Ｓ−１、Ｓ２、Ｓ３の機能は、同一のスイッチ群に連結する ことができる。第７図は、これらすべてのスイッチ群を結合して同じスイッチマ トリックスとする方法を模式的に示している。この場合、スイッチマトリックス の大きさは十分に大きくなければならない。

単一のスイッチマトリックスですべてのスイッチ群を実現することは、このため に特別に設計されたスイッチ群が用意されれば、非常に有利である。この場合、 必要な構成装置の外部スイッチ極の数は、かなり減少できる。このようなスイッ チマトリックスの１つが、第８図に示されている。モジュールの連係極は、スイ ッチマトリックスの極ｍｌに接続され、バスＶはそのバスの入力極ｖｓに、そし てそのバスの出力欄ｖｕにそれぞれ接続されている。このスイッチマトリックス は区画に分割され、局部スイッチングは領域１において、チャンネルの入城選択 は領域２において、そして、バスチャンネルの拡張と分離は領域３でそれぞれ実 行される。

前記スイッチマトリックスは、いわゆる一般化構造として実現されなければなら ない。すなわち、同じ行あるいは列をもつ数個のスイッチ部材を利用するのが正 しい。第８図において、スイッチマトリックスの領域１．２および３は、その特 定の適用例に合った適当な大きさとなるように選定できる。マトリックスのこれ らの領域は、さまざまの異なる方法で分類でき、前記図面に示したのは単にその 一例にすぎない。より完全な結合マトリ・ソクスは第７図に示されており、ここ では、入城信号は２つのバスコネクターから選択可能とされている。とくに指摘 しておきたい点は、結合マトリックスのスイッチングは完全である必要はないと いうことである。つまり、それぞれの交点にスイッチをもつことはまったく必要 でなく、場合によっては、スイ・ソチを三角マトリックスに配置したり、さらに はそれを対角のみに配置することさえ可能である。このような結合スイッチ群の 注目すべき利点は、必要な外部のチャンネルコネクターの数が比較的少な（て済 むことであるが、それは、大部分のスイッチングがスイッチマトリ・ノクスの内 部で実行されうるからである。

以上では、本発明のスイッチングシステムについて、線形バスの場合を例にとっ て説明している。このスイ・ンチングシステムの２次元バスに対する適用方法の 一例は、第９図に示されている。モジュールＭと接続するスイッチ群Ｓは、簡素 化のため単一のブロックとして表現されているが、モジュール間におけるチャネ ルの切り替えと遮断を、ＸとＹの両方向においてＶｉａ、　ＶｌｂとＶ２ａＳＶ ２ｂＳＶ２ｃについて実行する。

第１０図は、どのようにして本発明のスイッチングシステムが別の２次元バスに 適合するように変更されるかを示している。バスＶｉａ、　ＶｌｂとＶ２ａＳＶ ２ｂの交点には、別個のスイッチ群Ｓ２が配置されている。このスイッチ群Ｓ２ によって、それぞれのチャンネルでは以下の処理のいずれかが実行されうる。す なわち、チャンネルは、ＸあるいはＹ座標の方向にまっすぐに接続されるか、Ｘ 方向からＹ方向にあるいはＹ方向からＸ方向にと方向が変えられるか、あるいは 、遮断されるかのいずれかである。これに加えて、スイッチ群Ｓ１により選択さ れるモジニールＭは、所望の連係チャンネルを介して、バスＶｌと接続可能であ る。スイッチ群Ｓ１、Ｓ２は、線形バスの場合と同様の方法で、つまり、マトリ ックス、−ベクトルあるいは多段スイッチ、−および／または、それらの組み合 わせによって実現されうる。また、さまざまな不規則スイッチのタイプについて も考慮の余地がある。この場合においても、そのとくに実用的な解法は、例えば 、第７図あるいは第８図の結合スイッチマトリックスを適用することである。

本発明のスイッチングシステムは、３次元モジュールのスイッチング、および／ または、３次元バス構造との接続に応用可能である。さらに、より高次元でのス イッチングも可能であるが、これは、例えばマルチプロセッサの物理的実現に関 するかぎり、付加的に有利な点をもたらすものではない。

以上、本発明について、いくつかの好ましい具体例を取り上げて説明したが、本 発明は、これらの具体例に限定されるものではないことは明らかである。本発明 は、請求の範囲で確定される思想の範囲内において多くの異なるタイプのスイッ チングシステムに適用することができる。

Ｆｉｇ、１　　　　　Ｆｉｇ　２Ａ　　　Ｆｉｏ、　２Ｂ■・・′ 国際調査報告 一輸岬ゆ−Ｉ一番ム峠−１瞳ＰＩＩ・　ＰＣＴ／Ｆｌ　　８９１０００２７国際 調査報告　　　ＰＣＴ／Ｆｌ　８９１０００２７

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．スイッチ部材、モジュールおよびバスから構成され、該モジュールは、１個 あるいは数個の要素によって形成された物理装置で、バスとスイッチ部材とによ って相互に接続されるスイッチングシステムにおいて、前記スイッチ部材は、ス イッチ群（Ｓ）内に配置された制御可能なスイッチ（Ｋ）で、少なくとも１つの 制御装置（０）によって制御されるものであること、また、それぞれのモジュー ル（Ｍ）については、少なくとも２つのスイッチ群（Ｓ１，Ｓ２）が配置され、 第１のそれ（Ｓ１）は前記モジュール（Ｍ）と前記バス（Ｖ）との間に接続され 、該第１のスイッチ群（Ｓ１）を介して、前記モジュールの所望の連係チャンネ ルは前記バスと接続され、該バスによって別々のモジュールは相互に接続される 一方、第２のスイッチ群（Ｓ２）は前記バス（Ｖ）と接続され、それによってバ スチャンネルは、前記第１のスイッチ群（Ｓ１）およびモジュール（Ｍ）が該バ スによって相互に切り替えられるように分割されていることを特徴とするスイッ チングシステム。
2. ２．それぞれのモジュール（Ｍ）について、第３のスイッチ群（Ｓ３）が配置さ れ、それ（Ｓ３）は前記モジュールの連係チャンネルと接続され、そしてそれに よって、前記モジュールの内部スイッチングは連係チャンネルの接続によって実 行され、また、所望の連係チャンネルは前記第１のスイッチ群（Ｓ１）およびそ れを通じて他のモジュールと接続されることを特徴とする請求の範囲１記載のシ ステム。
3. ３．前記スイッチ群（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）は、スイッチマトリックスの形態であ ることを特徴とする請求の範囲１または２記載のシステム。
4. ４．前記第２のスイッチ群（Ｓ２）は、スイッチベクトルの形態であることを特 徴とする請求の範囲３記載のシステム。
5. ５．前記第３のスイッチ群（Ｓ３）は、その大きさが、前記モジュール（Ｍ）の 連係チャンネルの数よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請 求の範囲１、２、３または４記載のシステム。
6. ６．前記第３のスイッチ群（Ｓ３）は、三角スイッチマトリックスの形態である ことを特徴とする請求の範囲１、２、３または４記載のシステム。
7. ７．少なくとも２つの前記スイッチ群（Ｓ１，Ｓ２；Ｓ１，Ｓ３；Ｓ１，Ｓ２， Ｓ３）は、共通の１つのスイッチ群を形成するように結合されていることを特徴 とする請求の範囲１〜６のいずれかに記載のシステム。