CN102077493A - 故意偏斜的光学时钟信号分发 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例涉及用于把故意偏斜的光学时钟信号分发到源同步计算机系统的节点的系统和方法。在一个系统实施例中，源同步系统包括波导、光学耦合到波导的光学系统时钟以及光学耦合到波导的多个节点。所述光学系统时钟生成主光学时钟信号并将所述主光学时钟信号注入到波导中。所述主光学时钟信号在经过节点之间时招致偏斜。每个节点都提取所述主光学时钟信号的部分，并且利用主光学时钟信号的对于相应的提取节点具有不同偏斜的所述部分来处理光学信号。

Description

故意偏斜的光学时钟信号分发

技术领域

本发明的实施例涉及光学信号，并且更特别地涉及分发光学时钟信号的方法和系统。

背景技术

在诸如计算机芯片之类的同步数字系统中，采用时钟信号来提供用于在所述系统内传输数据的参考时间。系统时钟产生稳定高频信号形式的电子时钟信号，所述电子时钟信号使系统部件的操作同步。时钟信号在明显不同的（distinctive）高状态和低状态之间振荡。高状态与低状态之间的转变产生上升和下降时钟沿。时钟循环是时钟信号从上升时钟沿经过下降时钟沿直到下一上升沿开始的单次完整遍历。

时钟信号被分发到每个时钟循环结束锁存器并且被每个时钟循环结束锁存器使用和需要，而且在同步系统中有其它用途。举例来说，在理想情况下，按照电子方式在计算机芯片上把时钟信号分发到所有芯片部件，使得利用关于任何其它时钟沿都最小程度地偏斜（skew）或相移的时钟沿来操作所有部件。因此，同步系统采用诸如H树网络之类的时钟分发网络，这些时钟分发网络被设计成将来自系统时钟的时钟信号分发到使用该时钟信号的所有部件。

由于部件参照时钟沿来传输及处理数据信号，所以时钟沿必须特别整齐且尖锐。但是时钟信号易于受到技术扩展的影响。举例来说，相对长的全局互连线路的电阻会随着线路尺寸的减小而显著变得更大。因此，时钟信号可随着用来分发时钟信号的线路尺寸减小而恶化，并且时钟沿可变得较不分明（distinct）。时钟分发网络还占用所述同步系统所消耗的总功率的大部分。

为了应对时钟信号在芯片上的全局分发，当前有两种替换方案。应对上述问题的一种方式是：相隔比数据信号在一个时钟循环内行进的距离更短的间隔把数据信号锁存到时钟信号，使得数据信号总是与时钟保持同时。可替换地，可以把数据信号与前向时钟一起发送，在每个目的地处通过把数据馈送经过异步先入先出（“FIFO”）设备来对所述前向时钟进行重定时，所述异步先入先出设备在一端由所述前向时钟来定时并且在另一端由所述目的地的时钟来定时。但是这两种解决方案都会增加传输等待时间，要求额外的功率并且使用相对大的芯片表面积。

工程师们已经认识到，需要有可以补偿时钟偏斜并且可以提供比当前可用的解决方案更短的等待时间和更少的功率消耗的系统和方法。

发明内容

本发明的实施例涉及用于向源同步计算机系统的节点分发故意（intentionally）偏斜的光学时钟信号的系统和方法。在一个系统实施例中，源同步系统包括波导、光学耦合到波导的光学系统时钟以及光学耦合到波导的多个节点。所述光学系统时钟生成主光学时钟信号并将所述主光学时钟信号注入到波导中。所述主光学时钟信号在节点之间传递时招致（acquire）偏斜。每个节点都提取出所述主光学时钟信号的部分，并且利用主光学时钟信号的对于相应的提取节点具有不同偏斜的该部分来处理光学数据信号。

在一个方法实施例中，在源同步计算机系统中利用经过偏斜的光学时钟信号来处理光学信号。所述方法包括：生成主光学时钟信号并且把所述主光学时钟信号注入到波导中。所述方法还包括：在光学耦合到波导的每个节点处提取出所述主光学时钟信号的部分，主光学时钟信号的该部分在每个节点处具有不同的偏斜；以及利用主光学时钟信号的对于相应的提取节点具有不同偏斜的所述部分来处理光学数据信号。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例配置的利用主光学时钟信号的第一源同步系统的示意性表示，所述主光学时钟信号在所述系统的节点之间传递时招致偏斜。

图2A示出了光学时钟信号的两个时钟循环的曲线图。

图2B示出了根据本发明的实施例的（图1A中所示的）源同步系统的光学时钟信号和光学信号的时序图。

图3A示出了根据本发明的实施例配置的第二源同步系统的示意性表示。

图3B示出了光学时钟信号在经过（图3A中所示的）源同步系统的每个节点时的实例时序图。

图4A示出了根据本发明的实施例配置的第三源同步系统的示意性表示。

图4B示出了光学时钟信号在经过根据本发明的实施例的（图4A中所示的）源同步系统的每个节点时的实例时序图。

图5A示出了根据本发明的实施例配置的第四源同步系统的示意性表示。

图5B示出了根据本发明的实施例的（图5A中所示的）源同步系统的重定时器的示意性表示。

图6A示出了根据本发明的实施例配置的第一重定时器的示意性表示。

图6B示出了存储在根据本发明的实施例的FIFO存储系统的队列中的数据的示意性表示。

图7示出了根据本发明的实施例的输入到（图6中所示的）电光转换器以产生光学时钟信号的电子时钟信号和光的曲线图。

图8示出了根据本发明的实施例配置的第二重定时器的示意性表示。

图9A示出了信息在根据本发明的实施例的（图5A中所示的）源同步系统的波导上的第一实例传输。

图9B示出了在根据本发明的实施例的（图9A中所示的）源同步系统的节点之间行进的光学时钟信号和光学信号的时序图。

图10A示出了信息在根据本发明的实施例的（图5A中所示的）源同步系统的波导上的第二实例传输。

图10B示出了在根据本发明的实施例的（图10A中所示的）源同步系统的节点之间行进的光学时钟信号和光学信号的时序图。

图11A示出了根据本发明的实施例的一种用于在源同步计算机系统中利用经过偏斜的光学时钟信号来处理光学信号的方法的控制流程图。

图11B示出了根据本发明的实施例的一种用于对源同步系统的光学信号进行重定时的方法的控制流程图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及用于向源同步计算机系统的节点分发经过故意偏斜的光学时钟信号的系统和方法。为了简明起见，下面参照光学耦合到波导的四个节点来描述系统和方法实施例。但是本发明的实施例并不意图被如此限制。本领域技术人员将立即认识到，这些系统和方法可以很容易被扩展成在包括多个节点的系统内提供光学时钟信号分发。

I. 分发经过故意偏斜的光学时钟信号

图1示出了根据本发明的实施例配置的源同步计算机系统100的示意性表示。系统100包括波导102和通过转换器104－107光学耦合到波导102的被标记为A－D的四个节点。所述节点可以是处理器、存储控制器、服务器、多核处理单元集群、电路板、外部网络连接或者任何其它数据处理、存储或传送设备的任意组合。系统100可以被实施在诸如多核芯片之类的单个芯片上，或者这些节点可以是同步网络的分开的部件。所述波导可以是被实施在单个基板上的光纤或脊形波导。在图1中所图示的实例中，波导段109和110的长度近似相等，并且波导段111的长度是段109和110的三倍。在图1中，沿着波导102的节点之间的距离是为了便于描述本发明的实施例而选择的。在实践中，节点之间的距离可以不受限制地改变。

节点A包括生成主光学时钟信号的光学系统时钟112，通过在有向箭头114所代表的方向上把所述光学时钟信号注入到波导102中而将所述主光学时钟信号广播到节点B－D。图2A示出了光学时钟信号的两个时钟循环的曲线图。水平轴202代表时间，垂直轴204代表幅度，并且方波206代表光学时钟信号的两个时钟循环。光学时钟信号206在明显不同的高幅度和低幅度之间振荡，并且具有方波脉冲串的形式。高幅度与低幅度之间的转变对应于分明的上升时钟沿208和下降时钟沿210。一个完整的时钟循环是所述光学时钟信号从上升时钟沿208经过下降时钟沿210直到后继时钟循环的下一上升时钟沿开始的完整遍历。时钟循环的周期是完成一个时钟循环所需的时间。

可以在方向114上在波导102上同时传输由节点生成的光学信号和所述光学时钟信号。转换器104－107中的每个都包括光电（“OE”）转换器（未示出），该光电（“OE”）转换器提取出经过每个节点的光学时钟信号的部分、提取出指定用于特定节点的光学信号、把所述光学时钟信号转换成可以由每个节点用来使每个节点的内部操作同步的电子时钟信号并且把所述光学信号转换成可以由节点A－D处理的电子信号。转换器104－107还可以包括电光（“EO”）转换器（未示出）。EO转换器把编码在由节点A－D生成的电子信号中的信息转换成光学信号，其中所述光学信号被注入到波导102中，使得节点A－D还可以使用波导102来向彼此传送信息。在其它实施例中，可以采用与波导102遵循基本上相同路径的分开的波导来仅仅传送光学信号，同时在波导102上传送光学时钟信号。在其它实施例中，所述光学时钟信号可以包括多个波长，其中每个波长都被分配给特定节点。举例来说，系统100所利用的光学时钟信号可以包括四个不同波长，并且转换器104－107中的每个都可以被配置来从波导102中提取出所述四个波长的其中一个。

考虑光学信号在波导102上从节点A到节点D的实例传输。图2B示出了根据本发明的实施例的光学时钟信号206和由节点A生成的携带数据的光学信号212的时序图。时钟循环214的上升时钟沿208由点线段表示，并且被用作标识出光学时钟信号206在节点之间传递时所招致的相移或偏斜的参考点。有向箭头216－218对应于节点A－D之间的段109、111和110。假设上升时钟沿208需要花费1/8个时钟循环来行进段109的长度，所述时序图表明：时钟沿208在每个节点处招致与光学时钟信号206相同的偏斜。具体来说，光学时钟信号206和光学信号212在从节点A行进到节点B时分别招致1/8个时钟循环的偏斜220和222，在从节点B行进到节点C时分别招致3/8个时钟循环的偏斜224和226，并且在从节点C行进到节点D时分别招致1/8个时钟循环的偏斜228和230。

所述光学时钟信号充当主时钟信号。每个节点在所述光学时钟信号经过时提取出所述光学时钟信号的部分，并且生成低偏斜的本地（local）电子时钟信号以供内部使用。每个节点的内部电子时钟和逻辑操作与主光学时钟信号的所提取出的时钟循环的上升沿和/或下降沿独立同步。结果，节点的内部操作相对于彼此被偏斜了由在波导102上行进的光学时钟信号所招致的偏斜量。举例来说，节点C的逻辑操作独立于节点B的逻辑操作而发生，并且如图2B中所示的那样，因为时钟循环在到达节点B之后的3/8个时钟循环才到达节点C，所以节点C的电子时钟被设置在节点B之后的近似3/8个时钟循环并且逻辑操作也在此时发生。当节点需要向另一节点发送光学信号时，发送节点可以利用其自身的时钟跨越波导102传送光学信号，或者在其它实施例中，可以使用遵循与波导102相同的路径的第二波导来载送光学信号并且具有等效延迟。由于光学信号的路径长度与光学时钟信号的路径长度基本上相同，所以光学信号被偏斜了与光学时钟信号相同的量，并且接收节点可以在无需重定时的情况下接收光学信号和光学时钟信号。

II. 出现在闭环波导中的异步

虽然系统100的节点可以独立于光学时钟信号操作，但是节点仅向位于光学信号在波导102上行进的方向114的下游的其它节点传送信息，并且节点只能从位于光学信号在波导102上行进的方向114的上游的节点接收光学信号。举例来说，节点A可以向节点C－D发送光学信号，但是节点C－D不能向节点A发送光学信号。这一点可以通过把波导重新配置成环路形式来校正，使得每个节点都可以与波导上的另一节点进行通信。下面的例子图解说明了闭环，但是其中每个节点都可以与另一节点进行通信的其它环路配置也是合适的。

图3A示出了根据本发明的实施例配置的源同步系统300的示意性表示。系统300包括闭环波导302以及通过转换器104－107光学耦合到波导302的节点A－D。在这种情况下，波导段304－306的长度是波导302的总长度的近似1/6，而波导段307的长度是波导段304－306的三倍，并且是波导302的总长度的近似1/2。在顺时针方向308上传送光学时钟信号和光学信号。围绕波导302的节点之间的距离是为了便于描述本发明的实施例而选择的。在实践中，节点之间的距离可以不受限制地改变。但是，任意长度的闭环波导都可如下所述在节点处引入多个时序问题。

图3B示出了光学时钟信号206在经过沿着波导302的节点A－D中的每个节点的实例时序图。有向箭头309－312对应于光学时钟信号206围绕波导302从节点A开始最终返回到节点A所采取的路径。所述时序图表明：时钟沿208在1/8个时钟循环内从节点A行进到节点B，在3/8个时钟循环内从节点B行进到节点C，在1/8个时钟循环内从节点C行进到节点D，并且在1/8个时钟循环内从节点D回到节点A。所述时序图还表明：时钟沿208完成围绕波导302的一趟所花费的总时间是3/4个完整时钟循环，并且后继时钟循环316的时钟沿314在时钟沿208返回到节点A之后的1/4个时钟循环处到达节点A。当在前时钟循环正好在新时钟循环到达节点之后到达节点时，出现第二类同步问题。

在任一种情况下，节点A－D都不能与每个时钟循环的到达锁步运转，因为在节点从波导中提取第一时钟循环时，该同一节点可在完成对第一时钟循环的提取之前就开始提取仍然在波导302上行进的第二异相时钟循环。因为每个节点的触发器操作和锁存器开合与每个时钟循环的上升沿和/或下降沿的到达有关，所以每个节点的逻辑操作与主光学时钟信号的相对应的偏斜不同步。结果，在波导302上（或者在分开的波导中）传送的光学信号并不是由节点根据经过所述节点的主光学时钟信号来处理的。

III. 配置波导的长度

在理想情况下，可以通过如下把波导的长度配置成时钟循环周期的整数倍来应对同步问题：

，

其中，L是波导长度，m是整数，c是光在自由空间中的速度，n是波导的折射率，而T_CLK是完成光学时钟信号的一个时钟循环所需的周期或时间。结果，保留在波导302上的任何在前时钟循环与新引入的时钟循环之间的相位差都基本上为零。

图4A示出了根据本发明的实施例配置的源同步系统400的示意性表示。系统400与（图3中所示的）系统300几乎相同，除了段305已被为该段305的三倍的段404替代之外。

图4B示出了光学时钟信号在经过根据本发明的实施例的（图4A中所示的）源同步系统的每个节点时的实例时序图。有向箭头406－409分别对应于波导402的段306、307、304和404，光学时钟信号206沿着所述波导402从节点A开始行进并最终返回到节点A。如图4B中所示，光学时钟信号206从节点A行进到节点D所招致的偏斜没有改变，但是与系统300的段305不同，图4B表明：时钟沿208在3/8个时钟循环内通过段404从节点D行进到节点A，这将适当的偏斜置于光学时钟信号206上，使得上升时钟沿208在后继时钟循环316的上升时钟沿314也到达节点A时到达节点A。因此，返回到节点A的光学时钟信号206的时钟循环与始发于节点A的光学时钟信号206的时钟循环基本上同相。

IV. 引入重定时器

在某些情况下可能无法把闭环波导302配置成具有基本上等于主光学时钟信号的时钟循环的周期的整数倍的长度。在这些情况下，重定时器可被布置在波导302上，以便在光学信号的传输中引入适当的时间延迟。

图5A示出了根据本发明的实施例配置的源同步系统500的示意性表示。系统500与系统300相同，除了在节点A处包括重定时器502之外。重定时器502被用来在波导302上传送的光学信号中引入时间延迟。在其它实施例中，重定时器502可以位于任何节点处，或者重定时器502可以是布置在沿着波导302的任意位置处的分开的设备。在其它实施例中，光学系统时钟可以与重定时器分开，并且被用来生成光学时钟信号。

图5B示出了根据本发明的实施例的布置在波导302的两个部分305与306之间并且与波导302的这两个部分305和306光学耦合的重定时器502的示意性表示。重定时器502还包括生成电子时钟信号的电子系统时钟508。重定时器502采用所述电子时钟信号来生成光学时钟信号，其中所述光学时钟信号具有与所述电子时钟循环基本上相同的时钟循环周期并且在部分306上被输出。所述光学时钟信号与节点A－D所生成的光学信号一起在波导302中以顺时针方向308行进，并且在部分305中返回到重定时器502。重定时器502从波导302中提取出光学时钟信号和光学信号，并且确定返回到重定时器502的光学时钟信号的时钟循环与电子系统时钟508所生成的电子时钟信号的时钟循环之间的相对相位差。该相位差被重定时器502用来生成在方向308上被置于部分306上的经过时间延迟或重定时的光学信号。所述经过重定时的光学信号以与重定时器502所生成的主光学时钟信号相同的偏斜经过波导302上的每个节点。换句话说，经过重定时的光学信号被偏斜了与光学时钟信号相同的量，并且任何接收节点都可以在无需重定时的情况下接收所述经过重定时的光学信号和光学时钟信号。

图6A示出了根据本发明的实施例配置的重定时器600的示意性表示。重定时器600包括OE转换器602、延迟设备604、EO转换器606、光源608和电子系统时钟610。波导302的第一部分305光学耦合到OE转换器602，所述OE转换器602电子耦合到延迟设备604。EO转换器606也电子耦合到延迟设备604，并且光学耦合到波导302的第二部分306。电子系统时钟610与延迟设备604和EO转换器606进行电通信。源608可以被配置来生成多个波长的光，例如生成连续波（“cw”）光。EO转换器606接收来自电子系统时钟610的电子时钟信号和来自源608的光，以便生成在部分306上输出的光学时钟信号。

图7示出了根据本发明的实施例的输入到EO转换器606以产生光学时钟信号706的电子时钟信号702和光704的曲线图。水平轴708－710代表时间，垂直轴712代表电子信号幅度，而垂直轴713－714代表光学信号幅度。电子时钟信号曲线图702包括在明显不同的高幅度与低幅度之间振荡的两个时钟循环，并且具有方波脉冲串的形式。时钟循环的周期是完成一个时钟循环所需的时间并且被标记为T_CLK。光（例如连续波（cw）光辐射）曲线图704代表由源608生成的幅度基本上恒定的光。EO转换器606包括以下调制器（未示出）：所述调制器接收所述光和电子时钟信号并且根据电子时钟信号的振荡幅度来调制光的幅度，以生成光学时钟信号曲线图706中所示的光学时钟信号。在一个实例中，所述调制器可以像快门那样操作，其在电子时钟信号的幅度为高时允许辐射穿过并且在所述幅度为低时不允许辐射穿过。所得到的光学时钟信号具有基本上相同的时钟循环周期T_CLK。在其它实施例中，EO转换器606可以被配置来把电子时钟信号用作源608的已调制过的功率源。可以通过根据电子时钟信号的高幅度和低幅度来“接通”及“关断”源608而生成光学时钟信号706。

回到图6A，已经在波导302上行进的光学信号和光学时钟信号通过OE转换器602进入重定时器600，所述OE转换器602把所述光学信号和光学时钟信号分别转换成电子信号和电子时钟信号。所述电子信号和电子时钟信号随后被传送到延迟设备604。延迟设备604还接收由电子时钟610所生成的电子时钟信号，并且确定从OE转换器602输出的电子时钟循环与电子时钟610所生成的电子时钟循环之间的相对相位差。延迟设备604可以如下确定要应用于所述电子信号的时间延迟量：

，

其中，T_CLK是一个完整时钟循环的周期，T_return是一个时钟循环完成围绕波导302的一趟并返回到该时钟循环被注入的点所花的时间，而n是满足以下条件的整数：

延迟设备604随后把所述电子信号延迟T_delay，以便获得经过重定时的电子信号。在某些实施例中，这一点可以通过按照先入先出（“FIFO”）方式存储及释放所述电子信号来实现。图6B示出了根据本发明的实施例的存储在FIFO存储系统的队列中的数据的示意性表示。在图6B的实例中，每个数据片都包括表明该数据片进入队列的顺序的整数下标。每个数据片都被顺序地存储在队列中，其中被添加到该队列的第一数据片是被去除的第一数据片。换句话说，被存储在队列中时间最长的数据首先被释放。FIFO存储装置可以是SRAM、触发器、锁存器或者任何其它适当形式的存储装置。在其它实施例中，可以通过采用延迟锁定环（“DLL”）来实现按照FIFO方式对释放数据进行排队。DLL相位把输入电子信号移位适当的量，以便去除相位差。换句话说，DLL合并有可调谐延迟线并且计算在从OE转换器602输出的电子时钟循环与电子时钟610所生成的电子时钟信号之间的相位差，而且生成适当的时间延迟T_delay。随后把经过重定时的电子信号传送到EO转换器606，该EO转换器606对从源608输出的光进行调制，以便获得在部分306上输出的经过重定时的光学信号，正如前面参照图5A所描述的那样。在其它实施例中，EO转换器606可以采用所述经过重定时的电子信号作为已调制过的功率源，所述已调制过的功率源根据所述经过重定时的电子信号的高幅度和低幅度来“接通”及“关断”光源608，从而生成在波导302的部分306上输出的相对应的经过重定时的光学信号。

图8示出了根据本发明的实施例配置的第二重定时器800的示意性表示。重定时器800包括光学时钟信号分流器802、相位差检测器804、光学时钟信号注入器806、光源608、电子时钟610、可调谐晶体808以及电压源810。波导302的第一部分305光学耦合到分流器802，该分流器802电子耦合到相位差检测器804。注入器806也电子耦合到相位差检测器804并且光学耦合到波导302的第二部分306。可调谐晶体808被布置在部分305与部分306之间并且电子耦合到电压源810，该电压源810又电子耦合到相位差检测器804。分流器802和注入器806可以由谐振器构成，诸如由微环谐振器或光子晶体谐振器构成。光源608把光传送到注入器806，并且时钟610把所述电子时钟信号的部分传送到注入器806。正如前面参照图3A所描述的那样，所述电子时钟信号被施加到注入器806的谐振器，以便相对应地切换谐振器的谐振态并且把已调制过的光学时钟信号注入到波导302的部分306，其中所述已调制过的光学时钟信号围绕波导302行进。分流器802随后从部分305中提取出光学时钟信号并且把所述光学时钟信号转换成电子时钟信号，所述电子时钟信号被传送到相位差检测器804。相位差检测器804确定由电子时钟610供给的电子时钟信号与从分流器802所提取的光学时钟信号转换得来的电子时钟信号之间的相位差，并且指引电压源810向可调谐晶体808施加适当的电压。晶体808可以由透光的可变折射率材料制成。在由电压源808所提供的适当电刺激下，所述折射率可以在两个或更多不同折射率之间改变。可以改变所述晶体的折射率，以便在沿着波导302传送的光学信号中置入适当的相移，从而产生被输出到波导302的部分306的经过重定时的光学信号。

图9A示出了信息在根据本发明的实施例的系统500的波导302上从节点B到节点D的实例传输。有向箭头902和904标识出由节点B生成并且沿着波导302被传送到节点D的光学信号的路径。图9B示出了由重定时器生成的光学时钟信号908和由节点B生成的光学信号910的时序图906。有向箭头912和914分别对应于路径902和904。时序图906表明：当光学信号910和光学时钟信号908到达节点C和D时，光学信号910招致与光学时钟信号908相同的偏斜。具体来说，光学时钟信号908和光学信号910在从节点B行进到节点C时分别招致3/8个时钟循环的偏斜916和918，并且在从节点C行进到节点D时分别招致1/8个时钟循环的偏斜920和922。在该特定实例中，不需要对光学信号910和光学时钟信号908进行重定时。

图10A示出了信息在根据本发明的实施例的系统500的波导302上从节点C到节点B的实例传输。有向箭头1002－1004标识出由节点C生成并且沿着波导302被传送到节点B的光学信号的路径。图10B示出了光学时钟信号908和由节点C生成的光学信号1008的时序图1006。有向箭头1010－1012分别对应于路径1002－1004。时序图1006表明：光学信号1008招致与在节点之间传送的光学时钟信号908相同的偏斜。具体来说，光学时钟信号908和光学信号1008在从节点C行进到节点D时分别招致1/8个时钟循环的偏斜1014和1016。光学时钟信号908和光学信号1008在从节点D行进到节点A时分别招致1/8个时钟循环的偏斜1018和1020。重定时器502接收光学时钟信号908和光学信号1008并且生成经过重定时的光学信号1022，所述经过重定时的光学信号1022以时间间距T落在新时钟循环1026的上升时钟沿1024之后，使得光学信号1008落在到达节点A的光学时钟信号908的上升时钟沿1028之后。在该特定实例中，只需要一次重定时。

图11A示出了根据本发明的实施例的一种用于在源同步计算机系统中利用经过偏斜的光学时钟信号来处理光学信号的方法的控制流程图。在步骤1101，生成主光学时钟信号，正如前面（例如图1和2A）所描述的那样。在步骤1102，主光学时钟信号被注入到波导中，正如前面所描述的那样。在步骤1103，在每个节点处提取出主光学时钟信号的部分，其中每部分针对相应节点都具有不同偏斜，正如前面参照图3B、4B、9B和10B所描述的那样。在步骤1104，在所述节点内部基于主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有不同偏斜的部分对光学信号进行处理，如前面参照图3B、4B、9B和10B所描述的那样。利用主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有不同偏斜的部分来处理光学信号的实例是基于主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分来读取所接收到的光学信号中的数据。另一实例是：基于主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分，由相应的提取节点把数据传送到波导中的光学信号上，其中所传送的光学信号具有由主光学时钟信号的所提取的部分中的针对相应节点的相应偏斜所代表的等效时间延迟。

正如关于图1所讨论的那样，提取节点能够基于主光学时钟的所述部分对光学信号进行内部处理的一种方式是：相应的提取节点生成与主光学时钟信号的所述经过偏斜的所提取的部分同步的本地电子时钟、利用该本地生成的时钟读取在光学数据信号上接收到的数据以及利用所述本地生成的电子时钟把数据传送到光学数据信号上。

图11B示出了根据本发明的实施例的一种用于对源同步系统的光学信号进行重定时的方法的控制流程图。在步骤1105，利用电子系统时钟生成电子时钟信号，正如前面参照图5B和6A－6B所描述的那样。在步骤1106，利用所述电子时钟信号生成光学时钟信号，正如前面参照图6A－8所描述的那样。在步骤1107，所述光学时钟信号被注入到与多个节点光学耦合的波导中，正如前面参照图6A－8所描述的那样。在步骤1108，由每个节点提取出所述光学时钟信号的至少一部分，以便生成具有主光学时钟信号的所提取的部分的偏斜的本地电子时钟信号，以便在每个节点内用于读取数据并且把数据传送到光学信号上，使得所述光学信号具有与主光学时钟信号等效的延迟或偏斜。在步骤1109，节点注入指定用于每个节点内的光学信号。在步骤1110，由重定时器提取所述光学时钟信号和光学信号，正如前面参照图5B、6A、6B和8所描述的那样。在步骤1111，基于返回到重定时器的光学时钟信号的时钟循环与由电子系统时钟所生成的电子时钟信号的时钟循环之间的相位差来对光学信号进行重定时。所述重定时器利用所述相位差来确定对光学信号进行重定时所需的时间延迟，使得光学信号具有与主光学时钟信号针对每个相应节点所具有的相应偏斜相同的偏斜地经过每个节点。

出于解释的目的，前面的描述使用了特定术语，以提供对于本发明的透彻理解。但是本领域技术人员将认识到，为了实践本发明并不需要所述具体细节。前面对于本发明的具体实施例的描述是为了图解说明和描述的目的而给出的。这些描述并不意图进行穷举或者把本发明限制到所公开的精确形式。显而易见的是，鉴于前面的教导可能做出许多修改和改变。所示出及描述的实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够按照所设想的特定用途最好地利用本发明以及具有不同修改的不同实施例。本发明的范围意图由随后的权利要求书及其等效表述来限定。

Claims (15)

1. 一种源同步系统，其包括：

波导；

光学耦合到波导的光学系统时钟，所述光学系统时钟生成主光学时钟信号并将所述主光学时钟信号注入到所述波导中；以及

光学耦合到波导的多个节点，所述主光学时钟信号在节点之间传递时招致偏斜，并且每个节点都提取出所述主光学时钟信号的部分，而且利用主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分来处理光学信号。

2. 权利要求1的系统，其中，所述波导的长度被配置成所述时钟循环的周期的整数倍。

3. 权利要求2的系统，其中，所述波导还包括长度基本上等于下式的环路配置：

，

其中，L是波导长度，m是整数，c是光在自由空间中的速度，n是波导的折射率，而T_CLK是完成所述光学时钟信号的一个时钟循环所需的周期或时间。

4. 权利要求1的系统，其中，每个节点利用主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分来处理光学信号还包括：所述相应的提取节点生成与主光学时钟信号的经过偏斜的所提取的部分同步的本地电子时钟，并且节点利用本地生成的时钟读取在光学数据信号上接收到的数据并且把数据传送到光学数据系统上。

5. 权利要求1的系统，其还包括：以与所述主光学时钟信号相同的偏斜在节点之间发送光学信号。

6. 权利要求1的系统，其还包括布置在所述波导的两端之间以用于对光学信号进行重定时的重定时器，其中，所述重定时器确定返回到所述重定时器的光学时钟信号的时钟循环与所述重定时器的电子系统时钟所生成的电子时钟信号的时钟循环之间的相位差，并且所述重定时器利用所述相位差来确定对光学信号进行重定时所需的时间延迟，使得光学信号具有与所述主光学时钟信号相同的偏斜地经过每个节点。

7. 权利要求6的系统，其中，所述重定时器还包括：

光电转换器，所述光电转换器被配置来把光学时钟信号转换成电子时钟信号，并且把节点所生成的光学信号转换成电子信号；

被配置来延迟电子时钟信号和电子信号的异步设备；以及

电耦合到所述异步设备的电光转换器，并且所述电光转换器被配置来把电子时钟信号转换成光学时钟信号以及把电子信号转换成光学信号。

8. 权利要求7的系统，其中，所述异步设备还包括下列装置之一：

用于延迟电子信号的延迟锁定环；

被配置来通过以先入先出方式存储和取还电子信号来对所述电子信号进行时间延迟的存储器；以及

电子可调谐晶体，所述电子可调谐晶体由具有如下折射率的材料构成：所述折射率能根据延迟光学信号的所施加的电压的适当数量而发生改变。

9. 权利要求1的系统，其还包括与波导具有基本上相同的路径并且光学耦合到每个节点的第二波导，使得每个节点能利用所述主光学时钟信号的每个节点提取出的部分来向光学耦合到第二波导的其它节点传送光学信号。

10. 一种用于在源同步计算机系统中利用经过偏斜的光学时钟信号来处理光学信号的方法，所述方法包括：

生成主光学时钟信号；

把所述主光学时钟信号注入到波导中；

在光学耦合到波导的每个节点处提取出所述主光学时钟信号的部分，所述主光学时钟信号的所述部分在每个节点处具有不同的偏斜；以及

在提取节点处利用所述主光学时钟信号的针对提取节点具有相应偏斜的所述部分来处理光学信号。

11. 权利要求10的方法，其中，利用所述主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有不同偏斜的所述部分来处理光学信号还包括：

基于所述主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分来读取所接收到的光学信号中的数据；以及

基于所述主光学时钟信号的针对相应的提取节点具有相应偏斜的所提取的部分通过相应的提取节点把数据传送到波导中的光学信号上，其中，所传送的光学信号具有由所述主光学时钟信号的所提取的部分中的针对相应节点的相应偏斜所代表的等效时间延迟。

12. 权利要求10的方法，其中，在提取节点处利用所述主光学时钟信号的针对提取节点具有相应偏斜的所述部分来处理光学信号还包括：

相应的提取节点生成与所述主光学时钟信号的经过偏斜的所提取的部分同步的本地电子时钟；

节点利用本地生成的时钟读取在光学数据信号上接收到的数据；以及

相应的提取节点利用本地生成的电子时钟把数据传送到光学数据信号上。

13. 权利要求10的方法，其还包括：在沿着波导的单个点处对光学信号进行重定时，使得每个节点以与所述主光学时钟信号相同的偏斜接收经过重定时的光学信号。

14. 权利要求13的方法，其中，对光学信号进行重定时还包括：

从波导中提取出光学信号；

利用光电转换器把光学信号转换成电子信号；

对电子信号进行时间延迟；以及

利用电光转换器把经过时间延迟的电子信号转换成经过重定时的光学信号，所述经过重定时的光学信号被注入到波导中。

15. 权利要求14的方法，其中，对电子信号进行时间延迟还包括根据下式确定要延迟光学信号的时间量T_delay：

，

其中，T_CLK是一个完整时钟循环的周期，T_return是一个时钟循环完成围绕波导的一趟并返回到该时钟循环被注入的点所花的时间，而n是满足以下条件的整数：

。

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