用于路由数据的交换装置、使用此装置的计算机互连网络与路由方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及适于连接一计算机互连网络的部分的交换装置(Si，j)，该交换装置具有N个输入端口(Ia-Ih)与N个输出端口(Oa-Oh)，该装置适于经由直接交叉点(CPx，y)路由数据包，所述直接交叉点被配置为根据该计算机互连网络的连接需要，允许在N个输入端口中的每一个仅与输出端口的子集m＜N之间的直接连接。优选地，该交换装置还包括额外电路(L)与额外交叉点(APx，L,APL，y)，其被配置为使得该交换装置的至少一些输入端口可通过该额外电路间接连接至该交换装置的至少一些输出端口。本发明专利技术还涉及互连网络和用于路由数据的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在一计算机互连网络中路由数据的方法与系统的领域。具体地，本专利技术涉及一种具有用于将数据包从输入端口路由至输出端口的优化电路的交换装置(switching device)。
技术介绍
人们知道诸如单级包交换节点(single-stage packet switching node)的交换装置。这种节点具有给定的、固有的实现复杂度。即，在N端口包交换中，存在导致二次复杂度(quadratic complexity)的N对N连接问题。虽然存在许多不同交换架构(例如，输入排队的、输出排队的、组合的输入与输出排队的、共享的存储器等)，但此复杂度以某种方式在所有这些架构中显露其自身。 此复杂度本质上起源于无阻塞需求，此需求要求任何一对一通讯模式(排列(permutation))可被路由而没有冲突。只有通过放宽此需求，即通过允许甚至在来自/去往不同端口的通信间发生冲突，才可降低该复杂度。这导致阻塞交换架构，所述架构通常基于共享媒体(诸如总线)或基于多级安排。这种方法的缺点为，由于例如基于总线的实现的物理限制可达到的总呑吐量是受限的。大部分现有的单级交换节点实现可满足非阻塞要求，S卩，它们提供了以全容量从任何输入端口发送至任何输出端口的能力。在基于交叉开关(crossbar)的架构(其可以是缓冲的或无缓冲的)的特定情况中，这意味着交换节点包括N2个交叉点(crosspoint)。此外，在缓冲的交叉开关架构的情况中，每一交叉点包括一缓冲器，该缓冲器的大小允许在全来回(full round-trip)上的全链路利用。在许多情况，可明白，大量此缓冲容量将在大多数时候未使用，这代表了宝贵资源的浪费。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术实现为一交换装置，该交换装置适于连接一计算机互连网络的部分，其具有N个输入端口与M个输出端口，其中M优选地等于N，该装置适于经由直接交叉点路由数据包，所述直接交叉点被配置为根据计算机互连网络的连接需要，允许N个输入端口的每一个只与输出端口的子集m < M之间的直接连接。在实施例中，该装置可能包括一个或多个下列特征-该交换装置包括若干直接交叉点，其少于或等于NM-N1,N1 SMin ，由此装置避免了在至少N1个输入端口的子集与对应于这些相同端口的N1个输出端口之间的直接连接。-该交换装置包括N1个输入端口，Κ〈Ν，适于从一个或多个第一网络实体接收数据；及N2个输出端口，N2〈M，适于发送数据给一个或多个第二网络实体；其中直接交叉点的数量少于或等于NM-N1Ny-M=N且直接交叉点的数量等于N2-N1N2-(N-Min(N1, N2))，其中优选地N1=N2=N/^-该交换装置还包括一额外电路与额外交叉点，所述额外交叉点被配置为使得该交换装置的至少一些输入端口可通过该额外电路间接连接至该交换装置的至少一些输出端口。-所述额外交叉点包括至少一个第一组交叉点，每一交叉点连接装置的一输入端口至该电路，该输入端口已连接至一个或多个直接交叉点；及至少一个第二组交叉点，每一交叉点连接电路至装置的一输出端口，该输出端口已连接至一个或多个直接交叉点。·根据第二方面，本专利技术还体现为一种计算机互连网络，该计算机互连网络包括根据本专利技术的实施例的至少一个交换装置。在实施例中，所述网络可包括一个或多个下列特征-该计算机互连网络包括根据本专利技术的实施例的至少一个交换装置，且还包括一个或多个第一网络实体与一个或多个第二网络实体；-该计算机互连网络包括根据本专利技术的实施例的至少一个交换装置，其中·所述一个或多个第一网络实体中的每一个在该计算机互连网络中为下层交换装置；·所述一个或多个第二网络实体中的每一个在该计算机互连网络中为上层交换装置；而且其中，M=N且N1=N2=N/^,使得该至少一个交换装置包括3N2/4_N/2个直接交叉点，从而避免下列各项之间的直接连接—输入端口与一对应于所述装置的一相同端口的一输出端口 ；及适于从上层交换装置接收数据的N/2个输入端口与适于发送数据至上层交换装置的N/2个输出端口 ；-该计算机互连网络还包括用于计算机互连网络的计算机化路由方法，其优选地基于up*/doWn*路由算法，且该计算机互连网络进一步被配置为使得该至少一个交换装置的直接交叉点可根据计算机化路由方法确定的连接需要，仅直接连接输入端口至输出端口的子集。在又另一方面中，本专利技术体现为用于路由数据的计算机实现的方法，包括提供根据本专利技术实施例的计算机互连网络；及经由该计算机互连网络的至少一个交换装置的交叉点路由数据。在实施例中，该方法可包括一个或多个下列特征-提供的计算机互连网络包括根据本专利技术的实施例的至少一个交换装置，且该路由数据的步骤包括在接收到用于未由直接交叉点连接的一对输入端口与输出端口的数据包时，经由该装置的一些额外交叉点与电路路由该数据包；-提供的计算机互连网络包括根据本专利技术的实施例的至少一个交换装置，且该路由数据的步骤包括在接收到用于未由一直接交叉点连接的一对输入端口与输出端口的数据包时，通过下列方式路由该数据包将所述包导向所述至少一个第一组中的交叉点，该交叉点连接至从其接收该数据包的输入端口 ；经由所述电路，使该包回环(looping)至所述第二组中的一交叉点，该交叉点连接至作为该数据包的目的地的输出端口 ；-该方法还包括，在该提供步骤之前，通过数据包到达所述输入与输出端口的已知或预期的密度来确定所述连接需要，且该提供步骤包括提供该计算机互连网络，该计算机互连网络包括至少一个交换装置，该至少一个交换装置的直接交叉点被配置为根据计算机互连网络的确定的连接需要，允许在所述N个输入端口的每一个仅与所述输出端口的子集m < M之间的直接连接。根据一最后方面，本专利技术还体现为一种用于路由数据的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读取存储介质；及程序指令，所述程序指令经由根据本专利技术实施例的计算机互连网络的至少一个交换装置的交叉点路由数据，其中所述程序指令存储在该计算机可读取储存介质上。现将参照附图仅作为非限制示例描述体现本专利技术的一种交换装置、一种计算机互连网络和一种路由方法。 附图说明图I示意性地示出一计算机互连网络；图2示意性地例示具有基于交叉开关的架构的交换装置，如由先前技术所知，其具有N2个交叉点；及图3-7示出根据本专利技术实施例的以稀疏填充的交叉开关结构表示的交换装置。一个或多个这种装置可例如被安排在如图I所示的计算机互连网络中。具体实施例方式本专利技术提出基于稀疏填充的交叉开关结构来减少冗余的交换装置。换句话说，交叉点被配置为允许在该交换器(switch)的N个输入端口只与输出端口的子集m < M之间的直接连接。所述交叉点的每一个由此可视为一直接交叉点，因为它允许直接的端口对端口连接。为了简化，使用M=N(假设正方形交换器)。不过，下面讨论的许多概念可直接扩展到非正方形交换器。如稍后详细讨论的，实施例提供除了直接交叉点以外的额外交叉点，其被安排为避免牺牲可达性(reachability)。不过，仍可达成减少交叉点数量。在此利用以下事实，即一交换器通常不意欲单独地被使用，而是作为包括许多这种交换器的较大系统的一部份而被使用，这些交换器相连接以形成特定拓扑，且一特定路由方法被用来根据该拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·亚伯，M·古赛特，C·J·A·民肯伯格，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：