[发明专利]使用多个控制线路增大多层最小逻辑网络中通过量的可扩缩设备和方法

说明书

本申请涉及美国专利申请，序列号No.09/009703，申请日1998年1月20日，该申请正在审查中，并且作为参考整体包含在本申请中。本申请还涉及并包括美国专利No.5996020，这里该美国专利整体以参考方式被包含。

公开的系统和操作方法和在下述作为参考整体包含于此的同时待审的专利申请中公开的主题相关：

1.美国专利申请，序列号No.＿＿，“Scaleable Multipath WormholeInterconnect”，律师文档号M8175US，发明人John Hesse，申请日与上述相同。

2.美国专利申请，序列号No.＿＿，“Scaleable Interconnect Structurefor Parallel Computing and Parallel Memory Access”，律师文档号M-9051US，发明人为Coke Reed和John Hesse，申请日与上述相同。

3.美国专利申请，序列号No.＿＿，“Scaleable Interconnect StructureUtilizing Quality of Service Handling”，律师文档号M9051US，发明人为Coke Reed和John Hesse，申请日与上述相同。

4.美国专利申请，序列号No.＿＿，“Scaleable Wormhole RoutingConcentrator”，律师文档号M-9458US，发明人为John Hesse和CokeReed，申请日与上述相同。

技术领域

本发明涉及计算和通信系统的互连结构。更具体地说本发明涉及具有多个节点的多层互连结构，其中每个节点向其它节点发送消息，每个节点可同时接纳多个输入，并且通过检查位于比发送特定消息的节点低一层以上的各层的节点，可确定向何处发送消息。本发明还提供一种系统，其中以适度增大控制逻辑为代价，能够和现有技术(下面说明)相比降低执行时间。

背景技术

因特网、先进的计算系统、例如高度并行计算机和先进的通信系统都需要减小控制和逻辑电路、同时提供低执行时间(latency)和高通过量的互连电路。

在1999年11月30日批准给Coke S.Reed的美国专利No.5996020(“Reed专利”)中描述了一种这样的系统，该专利的教导作为参考包含于此。Reed专利描述利用数据流技术的网络和互连结构，所述数据流技术以在整个互连结构中传递的消息的计时和定位为基础。在互连结构的多重节点内分布交换控制，从而避免提供全局控制功能的管理控制器和复杂的逻辑结构。互连结构起“转移”或“传递(hot potato)”系统的作用，其中各个节点的处理和存储开销被降至最小。全局控制器和各个节点处缓存的消除大大降低了互连结构中控制和逻辑结构的数量，简化了全部控制组件和网络互连组件，同时提高了通过量并且降低了了消息通信的执行时间。

更具体地说，Reed专利说明一种设计，其中通过经过另外的输出端口把消息包发送给互连结构中的同层节点，而不是保存该消息包直到所需的输出端口可用为止，大大降低了各个节点的处理和存储开销。借助这种设计，在各个节点无需使用缓冲器。

根据Reed专利的一个方面，互连结构包括多个节点和有选择地连接多层结构中的节点的多个互连线路，在多层结构中，所述多层包括一群充分互连的环形线路，同时所述多层结构包括分层结构中的J+1层并且在每层包括C·2^K个节点(C是代表角度数目的整数)。发送控制信息以解决互连结构中的数据传输冲突，这里每个节点是相邻外层上某一节点的后继节点，并且是同一层上某一节点的直接后继节点。来自直接前一节点的消息数据具有优先权。从某一层上的节点向相邻外层上的节点发送控制信息，警告即将发生的冲突。

虽然和现有技术相比，Reed专利是显著的进步，但是它实质上是一种“超前一步”系统，其中根据位于和消息同层的节点或者位于更接近消息的目的地的较低一层上的节点的输入端口的可用性，消息继续通过互连结构。Reed专利中的节点能够在各个节点的输入端口同时接收多个消息。但是，在Reed专利中，只存在一个输入消息可发往的非封锁节点，从而实际上Reed专利中的节点不能同时接受输入消息。但是Reed专利确实教导各个节点可考虑到来自比消息的当前层次低一层以上的层次的信息，从而减少通过量并实现网络中执行时间的降低。