ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР Российский патент 1995 года по МПК G11C11/42 H03K17/78 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, для коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров.

Известен оптический коммутатор для ЗУ, наиболее близкий к предлагаемому устройству, содержащий группы излучателей, световодные разветвители, световодные объединители и группы фотоприемников. Основными недостатками этого устройства являются относительно небольшое количество соединяемых устройств, невысокое быстродействие и невозможность одновременной и независимой коммутации устройств.

Целью изобретения является повышение быстродействия оптронного коммутатора за счет сокращения количества активных и разъемных элементов и уменьшения связей.

Ввиду того, что предложенное техническое решение по сравнению с известными выполняет коммутацию, например, электронных или других типов устройств световодными методами, а по сравнению с прототипом обеспечивает компактность конструкции и уменьшает относительное число активных и разъемных элементов, а также число связей и их длины, значительно повышаются быстродействие, надежность, компактность и расширяются функциональные возможности устройств.

На фиг. 1 приведена функциональная схема оптоэлектронного коммутатора; на фиг. 2 и 3 - схемы оптронного коммутационного блока.

Оптоэлектронный коммутатор содержит 1-1...1-N групп входных световодов, каждая из которых состоит из 2-1...2-S входных световодов, 3-1...3-S фотоэлектрических преобразователей, каждый из которых имеет N входов и К выходов, по 4-1...4-S мультиплексоров, подключенных к каждому из S фотоэлектрических преобразователей, 5-1...5-К источников излучения, 6-1...6-К фотоприемных узлов, 7-1...7-К групп выходных световодов по S световодов в каждой, адресную шину 8. Каждый из S фотоэлектрических преобразователей 3 содержит фотоприемный узел 9 или 11-1...11-К и 10-1...10-N оптических разветвителей.

Оптоэлектронный коммутатор работает следующим образом.

Предложим, что n (где n = 1, 2, 3...N) центральных процессоров необходимо одновременно и независимо коммутировать с К (где К = 1, 2, 3...К) запоминающими устройствами.

При этом предполагается, что во всех n-ых центральных процессорах имеются группы источников излучения, каждая из которых содержит излучатели в количестве, например, равном S (где S = 1, 2, 3...) одновременно передаваемых разрядов слова, а каждое К-е запоминающее устройство содержит группу фотоприемников, состоящую из S фотоприемников.

Учитывая, что такт работы центрального процессора обычно не меньше 4 нс, а частота работы лазерных диодов может достигать 2 ГГц, в каналах системы межпроцессорной связи и коммутации для уменьшения количества оборудования целесообразно применять временное уплотнение информации. При этом предположим, что для передачи полноразрядного информационного слова между процессором и запоминающим устройством используют (S-1) информационный световод + один световод для передачи синхросигналов (синхросветовод или световодная синхрошина) и, например, один световод для передачи адреса К-го запоминающего устройства, с которым необходимо установить связь (адресный световод или световодная адресная шина).

По информационным световодам передается информация, например, каждый такт без дополнительных временных интервалов, по световодной синхрошине - синхроимпульсы, а по световодной адресной шине - маркерный импульс (с необходимым упреждением), который обозначает начало информационного блока, за которым следует r (где r = 2, 3, 4...) импульсов, отображающих адрес запоминающего устройства, в которое должен передаваться данный информационный блок слов.

Поэтому в оптоэлектронном коммутаторе каждый информационный канал состоит из S световодов, а всего на входе коммутатора имеется (S + N) входных световодов + адресная шина, а на выходе - S x K выходных световодов.

От каждого n-го процессора группа S оптических сигналов поступает на соответствующую n-ю группу входных световодов 1. При этом, одновременные p-ые (где p = 1,2,3,...S) оптические сигналы от всех n-ых групп входов 1 следуют по соответствующим входным световодам 2 на одноименный один p-й фотоэлектрический преобразователь 3. На этот же блок 3 через фотоприемные узлы 6 и мультиплексоры 4 поступают по адресной шине управляющие сигналы, в соответствии с которыми он коммутирует входные информационные сигналы. При этом одни и те же управляющие сигналы поступают на все блоки 3, так как все разряды каждого слова должны коммутироваться одинаково. Таким образом, одновременно на одноименных выходах всех коммутационных блоков появляются соответствующие разряды одного и того же информационного слова. Оптические сигналы, отображающие эти разряды, следуют по соответствующим выходным световодам 6, объединяются в единую группу, которая отображает на соответствующем К-м выходе 6 соответствующее информационное слово. Работа оптоэлектронных коммутационных блоков поясняется схемами, которые изображены на фиг. 2 и 3.

Отметим только, что один и тот же разряд слова подается одновременно на одноименные входы всех К мультиплексоров, и в зависимости от того, на каком К-м выходе устройства мы хотим получить данное слово, он снимается с соответствующего S-го мультиплексора 4. При этом, на фиг. 2 размножение входных разрядов слов производится электрически, а на фиг. 3 - оптически (оптическими разветвителями 11).

Конструктивно оптоэлектронный коммутатор может быть смонтирован на плате, а световоды 2 и 4 оконцованы многоконтактными оптическими наконечниками для стыковки на соответствующих входах 1 и 5 с внешними схемами и внешними волоконно-оптическими кабелями межпроцессорной связи.

Обратная передача информации из запоминающих устройств в центральные процессоры производится по второму каналу, который работает аналогично первому, описанному выше, но в обратном направлении. Отметим также, что для обеспечения двусторонней связи на платах центральных процессоров и запоминающих устройств (также, как и в оптоэлектронном коммутаторе) должны быть расположены как источники излучения, так и фотоприемники.

Использование предлагаемого оптоэлектронного коммутатора позволит в 10-100 раз повысить быстродействие, надежность и компактность такого рода устройств.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, для коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров. Цель изобретения - повышение быстродействия. Достигается цель за счет сокращения количества активных и разъемных элементов и уменьшения связей и их длины. 3 ил.

1. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР, содержащий адресные фотоприемные узлы, узлы источников излучения и группы входных световодов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены группы адресных и выходных световодов, первая - s-я группы по K электронных мультиплексоров (s - максимальная разрядность входного кодового слова, K - число групп выходов коммутаторов), первый - s-й блоки фотоэлектрических преобразователей, i-й вход (i = 1 - N, N - число групп входов коммутатора) j-го блока фотоэлектрических преобразователей (j = 1 - s) подключен к j-му входному световоду i-й группы, входы l-х адресных фотоприемных узлов (l = 1 - K) подключены к соответствующим световодам l-й группы адресных световодов, выходы l-го адресного фотоприемного узла соединены с соответствующими адресными входами l-го электронного мультиплексора каждой j-й группы, l-я группа выходов j-го блока фотоэлектрического преобразователя подключена к информационным входам l-го электронного мультиплексора j-й группы, выход которого соединен с входом l-го узла источника излучения j-й группы, выход которого через соответствующий световод подключен к j-му выходу световодов l-й группы. 2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что блок фотоэлектрических преобразователей выполнен в виде фотоприемного узла, первый - N-й входы которого являются одноименными входами блока, i-й выход фотоприемного узла подключен к i-му выходу каждой l-й группы выходов фотоэлектрического преобразователя. 3. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что блок фотоэлектрических преобразователей содержит первый - k-й фотоприемные узлы и первый - N-й оптические разветвители, входы которых являются соответствующими входами блока, j-й выход i-го оптического разветвителя соединен с i-м входом j-го фотоприемного узла, выходы которого являются j-й группой выходов блока.