CN1695130A - 网状结构内的多端口高速串行结构互连芯片 - Google Patents

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Abstract

使用多端口目标信道适配器(TCA)在机箱内连接多个板。数据通过网状背板从一个板上的TCA直接传输给另一板上的TCA。网状背板配备成经由连接器来安装板，并且可以由铜导体或光纤结构组成。从TCA到TCA的通信需要把端口连同适当的输入和输出缓冲放在每个单独TCA上。能同时执行多个桥接功能的多端口TCA称为结构互连芯片(FIC)，也就是从高速串行网状背板桥接到多个本地总线，即千兆位以太网、光纤信道和TCP/IP设备。

Description

网状结构内的多端口高速串行结构互连芯片
技术领域
本发明涉及计算系统，尤其是涉及使用高速串行分组交换结构的系统，例如Infiniband体系结构和PCI-Express。
背景技术
在当代计算机中，中央处理单元(CPU)通过共享并行总线连接到系统存储器和外围设备，所述并行总线例如为外设部件接口(PCI)总线或工业标准体系结构(ISA)总线。实质上，总线是计算机内部件之间的信道或路径。同样，目前服务器到服务器的连接和到其他服务器相关系统的链路依赖并行总线技术，所述其他服务器相关系统例如为远程存储器和连网设备。依赖共享总线输入/输出(I/O)体系结构的服务器设计可以传递例如每秒512兆位(MB/sec)的潜在带宽，即在连接到总线的设备之间共享的带宽。
随着数据路径宽度的增长，时钟速度变得更快，要跟上系统要求，共享并行总线变得太昂贵和复杂。作为应对，计算机工业正在进行开发下一代总线标准。许多提出的新标准具有共同点。他们提出废除在PCI内使用的共享总线技术，并且转向点对点交换连接。因此，计算机工业正在转向快速、分组化、串行的输入/输出总线体系结构，其中计算主机和外围设备通过一般称为交换结构的交换网络进行链接。已经提出许多这类体系结构，第一个下一代标准已经处于适当位置。由一组工业领导人牵头的联盟(consortium)已经提出Infiniband，而PCI-Express会很快跟上。
Infiniband体系结构是I/O基础(infrastructure)技术，其简化和加速了服务器到服务器的连接和到其他服务器相关系统的链接，所述其他服务器相关系统例如为远程存储器和网络设备。Infiniband结构或网状网络(mesh)是节点间连接的中央网络，所述节点例如为服务器以及位于数据中心内的远程连网和存储设备。通过多个冗余等级，Infiniband结构还构造高度可使用的数据中心。通过经由多个链路连接节点，即使一个链路故障，Infiniband系统继续执行。为获得增加的可靠性，结构内的多个交换器(switch)提供冗余路径，如果两个交换器之间的链路故障，所述冗余路径允许数据通过所述结构无缝发送。完全冗余结构可以以最高级可靠性来配置，并且即使整个结构故障，也可以继续执行。
每个节点通过信道适配器连接到所述结构。Infiniband把信道适配器分成两类：主机信道适配器(HCA)和目标信道适配器(TCA)。HCA出现在服务器或甚至台式机内，并且提供用来使Infiniband与操作系统整合在一起的接口。TCA出现在I/O设备上，例如独立磁盘冗余阵列(RAID)子系统或简单盘组(JBOD)子系统。每个信道适配器可以具有一个或多个端口。具有一个以上端口的信道适配器可以连接到多个交换器端口。这在源和目标之间允许多个路径，导致在性能和可靠性方面受益。
Infiniband信道适配器实质上具有其自己的智能，因此，它们从操作系统和CPU中分担(offload)一些通信处理。主机和目标信道适配器向在它们上面的开放式系统互联(OSI)参考模型层提供接口，所述接口允许那些层产生和使用(consume)分组(packet)。在服务器向存储设备写入文件的情况下，主机正在产生随后由存储设备使用的分组。与信道适配器相比，交换器基于已制定的路由表和存储在分组上的寻址信息，在它们的两个端口之间简单地传送分组。
自然地，Infiniband使用因特网协议版本6(Ipv6)报头，并且能连接到局域网(LAN)和广域网(WAN)交换器和路由器，其中TCA在系统局域网和外部网络之间提供无缝转换。Infiniband对网络层直到传输层进行定义，并且提供可靠/不可靠和连接数据报(datagram)服务的所有四种组合。Infiniband传输协议在系统区域网内使用，但通过经由TCA发送原始分组可以访问其他传输协议。TCA提供到存储器、光纤信道网络和其他I/O节点的连接，并且包括设备协议专用的I/O控制器，所述设备协议可以是小型计算机系统接口(SCSI)、以太网等。TCA包括Infiniband协议引擎，Infiniband协议引擎在TCA的硬件内显著提升临界Infiniband传输功能的性能，实现了总计每秒150千兆的内部事务交换通过量速度。为了Infiniband目标应用，TCA被高度优化，所述应用例如从Infiniband设备(交换器)桥接到本地总线，即千兆位以太网、光纤信道和传输控制协议/因特网协议TCP/IP设备，以及下一代I/O协议。
附图说明
图1描述依据本发明实施方案的结构互连芯片(Fabric Interconnect Chip)的连接；
图2描述依据本发明实施方案的多个互连的结构互连芯片的连接；
图3图解依据本发明实施方案的逻辑交换器，其跨越许多板分布；
图4图解依据本发明实施方案的从入口到结构输入的分组处理；
图5图示依据本发明实施方案的利用双逆旋转环形拓扑结构的系统高级图；
图6图解依据本发明实施方案的光分插复用器(OADM)；
图7图解依据本发明实施方案的与连接器配对的线路板；
图8图解依据本发明实施方案的光学背板覆盖模块(overlay module)；以及
图9图解依据本发明实施方案的包含光学背板覆盖模块的机箱机械图。
具体实施方式
Infiniband体系结构类似于以OSI传输级进行操作的虚拟接口(VI)体系结构(VIA)。VIA是服务器消息接发协议，其焦点是在通信服务器之间提供很低延时(latency)的链路。该规范定义了四个基本部件：虚拟接口、完成队列、VI供应者和VI用户(consumer)。
在从一个服务器向另一个服务器传送数据块中，延时以额外开销(overhead)和延迟的形式出现，所述额外开销和延迟被加到传送实际数据所需要的时间上。如果将延时分解成多个成分，主要贡献者是：a)在操作系统内执行网络协议码的额外开销，b)迁入和迁出核心模式来接收和发送数据的上下文交换，以及c)用户级缓冲器和网络接口芯片(NIC)存储器之间的数据的过度复制。
由于VIA只是规定为用于经过群集物理服务器进行通信(换句话说，经过具有很高可靠性的高带宽链路)，所述规范排除了许多处理特定情形的标准网络协议代码。同样，因为定义明确的操作环境，消息交换协议被定义来避免核心模式相互作用，并且允许根据用户模式访问NIC。最后，因为直接访问NIC，还排除了数据不必要地被复制到核心缓冲器内，因为用户能直接把数据从用户空间传送到NIC。除了能典型地在连网库内使用的标准发送/接收操作之外，VIA提供远程直接存储器访问(RDMA)操作，其中所述操作的启动程序(initiator)指定数据传送的来源和目标，导致具有最小CPU占用的零复制数据传送。
Infiniband体系结构基本上使用VIA原语在传输层进行其操作。为了使一个应用在所述Infiniband上与另一应用进行通信，它必须首先建立由队列对(QP)组成的工作队列。为了使应用执行操作，它必须把工作队列元素(WQE)放在工作队列内。信道适配器从那里选取要执行的操作。因此，工作队列在应用和信道适配器之间形成通信媒介，将操作系统从必须处理该职责中解脱出来。
为了与另一应用进行通信，每个过程可以建立一个或多个QP。取代必须仲裁(arbitrate)用于NIC卡的单个队列的使用(如在典型的操作系统中)，每个队列对具有相关联的上下文。由于对协议和结构都进行了非常清楚的定义，队列对可以用硬件实现，由此从CPU分担大部分工作。一旦已经适当处理了WQE，建立完成队列元素(CQE)并放在完成队列内。使用完成队列来通知已完成WQE的调用程序的优点是它减少了否则会产生的中断。
在公共结构或交换结构中，高速串行结构(例如Infiniband体系结构)也可以用于在单个机箱内连接彼此通信的多个部件(板)。例如，在以前制定CompactPCITM标准的工业研讨会“PCI工业计算机制造商组”之外，目前开发了新标准，即AdvancedTCATM(先进电信计算体系结构)。CompactPCITM是使用背板(backplane)内PCI总线的欧洲卡(Eurocard)形状因数(form factor)的变体。欧洲卡形状因数是具有前面板的线卡(line card)的物理形状因数。线卡具有带把手的同体面板，通过使用导向器从机箱前面滑入，并且在机箱内与背板或中间背板(midplane)接触。这允许直接访问所述的卡，与要打开盖子来暴露位于机箱内部的PCI卡的PC机箱或服务器不同。CompactPCITM在机箱背面为分组交换结构定义星形和网状拓扑结构。提出的网状结构解决方案利用Infiniband技术和网状结构解决方案。然而，提出的设计方法可能在机箱内的每个单板上设置交换器。例如，假设在机箱内存在16个板，如果16个端口的交换器存在于每个单板上，在机箱内需要16个交换器。每个板与所有其他板通信以形成网状或交换结构。
对于通过网状网络传输数据而言，这可能是低效率的方法。例如，这可能要求在CPU和板上的交换器之间的目标信道适配器(TCA)，接着是通过网状背面与另一交换器通信的交换器，接着是针对接收板上的CPU的另一个TCA，产生许多可能堵塞的路程段(hop)和点。
所有交换设备基于它们的排队逻辑都具有一定量的低效率。经常，这导致线头(headof line)在交换器内堵塞，因为多个竞争者竞争单个瓶颈。然而，对交换器上的每个端口，通过对进站和出站都设立多个队列，可以在很大程度上消除线头堵塞延时。包括这种排队模式的单个设备昂贵而且大，几乎太大和太贵而不能放在单块可用的硅内。然而，通过使用网状背板的固有交叉连接将所述功能性分布到多个部件这个，可以以很低得多得成本和高得多的效率建立高效逻辑分布式交换器。
因此，更简单的解决方案是通过网状背板把数据从板(board)上的TCA直接传输给另一板上的TCA。从TCA到TCA的通信需要把更多的端口(例如16个)连同每个TCA上的适当输入和输出缓冲一起放在每个单独TCA上。这个所提出的解决方案实质上建立一个大的逻辑分布式交换器，其可以在许多方面更有效，即成本更少，功率更低等。
本发明的实施方案存在于使用多个TCA连接系统内的多个实体(尤其是机箱内的多个板)的上下文中。这些部件由多端口TCA和网状背板组成，网状背板被装备成可以通过背板上的连接器来安装板。能同时执行多个桥接功能的多端口TCA称为结构互连芯片(FIC)，即从Infiniband网状背板桥接到多个本地总线，即千兆位以太网、光纤信道和TCP/IP设备。图1描述在板上的本地部件(本地总线)120和背板网状网络结构110之间互连的FIC 100的连接。
图2描述多个互连的FIC的连接。网状网络220上的每个板211-218包括一个FIC201-208。每个FIC可以提供与支架(机箱)内的每个其他板的互连。图2表示8通道(8个板)网状网络，但任何尺寸的网状网络都能实现，因此，第8个板218标注为“N”。所画的线表示迹线如何从每个FIC‘端口’通过无源背板互连结构220行进到在另一FIC上与其对应的‘端口’，(位于另一板上)。
FIC在其进站和出站侧为其多个端口中的每一个都提供以先进先出(FIFO)方式排队的数据。通过在机箱内把FIC设置在连接到网状背板的每个板上，这些板可以按照“网状”拓扑方式彼此进行内部通信。因此，每个板与背板内的每个其他板具有点对点连接，进行完全交叉连接而无需单独的交换设备。
另外，通过结合在FIC的进站和出站侧的排队逻辑，与所述网状网络的固有交叉连接耦合，逻辑分布式交换器被建立起来，无需真正具有交换设备。图3图解与图2中所述的8通道网状网络相同的8通道网状网络，突出描述所述逻辑开关，所述逻辑开关是通过将交换功能分布到所有板211-218上的FIC 201-208来建立的。每个多端口FIC 201-208被显示为具有用于每个端口的进站和出站队列221-228。总之，所描述的是8通道逻辑分布式交换器，其中每个本地总线(板211-218)表示逻辑交换器上的访问点。
由于与背板220内的固有交叉连接耦合的每个FIC(201-208)在进站和出站侧都有排队(221-228)，与典型的中央交换拓扑结构或使交换器放在网状拓扑结构的每个板上的任何体系结构相比，能以低得多的成本、更大的可靠性、更高的效率、更低的功率和更低的延时来建立极其有效的逻辑分布式交换器。
为了更好地理解由FIC排队策略产生的效率提高，关于流(flow)控制、堵塞控制和服务质量问题的讨论可能是有帮助的。
链路是板之间的连接(通常是节点对节点或交换器对交换器)。它们能在任何一次传送不超过一定量的信息，称为带宽。例如，可以以位/秒来测量带宽。通常，对板的数量(N)没有限制，除了它大于1之外。
流是分组的一个集合，所述分组都共享一组特征。典型地，所述特征包括所述分组的源和目的地地址，以及其协议类型和其可能的优先级或分类。重要的是，流内的所有分组保存它们被发送时的一定顺序，优选地以相同的顺序到达它们的目的地。如果它们在顺序之外到达，则可以对它们重新排序或依次放回原处。然而，最后对分组重新排序不是期望的。因此，好的设计试图使流中的所有所述分组在通过网状网络时都保持顺序，以便它们按次序到达远端，并且不需要重新排序。
任何网络的共同问题是如何通过网络提供服务质量(QoS)。为了提供QoS，网络通信量(traffic)必须加以区分，即根据服务等级来分类。一些通信量应该以一种方式进行处理，其他通信量用另一种方式进行处理。
例如，实体(entity)可以与网络服务提供商(提供网络的机构)建立服务等级协议(SLA)，所述协议规定实体的通信量将总是具有可用的一定带宽(例如10兆/秒或10Mbps)和延时(例如小于1毫秒或ms)。然后，无论何时检测到来自或去往该实体的分组，该分组应该受到专门处理。如果到实体的全部流目前小于10Mbps，则分组应该通过而不会被丢失，并且延时小于1ms。这类流被称为由确定发送(assured forwarding)(AF)来处理。在目前流量大于10Mbps时到达的分组的处理将是不同的，可能以尽力(besteffort)(BE)通信量来进行(参见下文)。
作为另一实施例，可以设立路由器来识别某些类型流为实时流。实时流的思想特征是如果分组不能及时到达，则它也可能根本不到达。例如，电话交谈内的语音数据的分组在需要它时必须能在接收器上获得，否则它是无用的。太迟的话，不能使用它，并且只好被删除。所以属于声音交谈的实时通信量(分组流)应该由称为加速发送(expeditedforwarding)(EF)的行为等级来进行处理。这样处理的分组将被很快发送(具有低延时)。希望延时间的变化(称为抖动)也将是低的。作为权衡，如果这种流内的分组的总带宽超过一定阈值，则可以简单地丢弃它们。同样，适用这种分组的SLA对于买主来说可能是昂贵的，因为提供这类服务需要路由器具有这样的特征，所述特征使得要建造这样的路由器是昂贵的。
第三实施例是用于未被任何SLA包括的通信量，这称为尽力(BE)通信量。典型地，现在可以在因特网上发现这类通信。尽力分组可以为任何原因而被丢弃，并且没有关于延时或抖动的特定保证。
图4中图示了从入口到结构输入的分组处理。描述的是分组流通过位于板上的单个FIC 400前往16个目的板401-416。FIC 400上的网络处理器450把所有流出通信量分类成特定的流。所述流定义一组参数，包括16个目的板401-416，它将到达目的板的路径(即16个结构端口421-436之一)，以及分类(AF，BF或BE)。各个分组根据分类最终(endup)出现在虚拟输出(发送)队列460内。对于每个FIC的各个目的点(即结构端口421-436)，存在单独的一组虚拟输出(发送)队列460。结构端口421-436和N个本地端口具有发送和接收端。
因为两个原因，每个FIC保留多个虚拟输出(发送)队列460。主要原因是多个虚拟输出队列460提供转向功能。在分类之后，已经确定目的板401-416。如果把分组放回在同一(公共)队列内，目的板401-416的信息将必须与分组一起传送。该方案实际上在一些实施方式中实施。然而，把分组分成单独开的队列是传送信息的另一方式。
第二原因是防止线头堵塞。这个出现应该是罕见情形(这些板不应该经常备份，但它可能发生，而单独的队列防止这种情形发生)。如果只有单个出站队列，则会出现线头堵塞，并且例如，如果安排去板2的分组在安排去板3的分组之前，则板2负载沉重，但板3却不是这样。安排去板3的分组将不能从队列中被拿走(take off)，因为板2将是不可获得的，并且这会堵塞所述安排去板3的分组，即使如果所述安排去板3的分组能从队列中离开(get off)并且能够成行的话，情况也是如此。
Infiniband提供链路层虚拟通路(VL)以在同一物理链路上支持多个逻辑信道(即多路传输)。Infiniband为每个链路提供高达16个虚拟通路(lane)。VL提供避免线头堵塞的机制和支持服务质量(QoS)的能力。虚拟通路和服务等级(SL)之间的区别在于虚拟通路是在给定点对点链路上使用的实际逻辑通路(多路复用)。当分组通过结构时，服务等级保持恒定，并且在子网内指定期望的服务等级。SL(AF、EF或BE)包括在链路头(header)内，并且每个交换器把SL映射到由目的链路支持的VL。支持有限量虚拟通路的交换器将把SL字段映射到它支持的VL。如果没有保存SL，期望的SL(AF、EF或BE)将在这个映射内丢失，并且随后在路径内，支持多个VL的交换器将不能恢复映射到同一VL的两个分组之间的SL的更细的间隔尺寸(granularity)。
在图4中所示的FIC 400的情况下，虚拟通路的建立是通过对分组进行分类、排序，并且根据服务等级和目的地将分组放置在虚拟输出队列460内和来进行的。然后，分组经由结构端口421-436在链路上进行多路复用以传送到目的板401-416。由网络处理器450来执行所述分类、排序、放置和多路复用。
图4还图解位于出口结构侧上的简易缓冲器(接收队列)470。16个结构端口421-436具有集成串行化器/解串行化器(SERDES)。通过把缓冲器(队列)分配给位于接收和发送侧上的每个端口，可以对通信量进行管理而不出现线头堵塞或拥挤。这使每个板能够具有与系统内每个其他板的专用通讯信道。
现今，公共机箱内的板经由嵌入机箱背板内的铜迹线彼此互连。现有的背板使用位于PCB衬底内的铜迹线来建立板之间的通信路径。例如公共总线PCI和星形交换网(即某些以太网方法)的拓扑结构是当今流行的。铜迹线和在其上通讯的电驱动器按照它们针对局域网(LAN)和广域网(WAN)的光学信号的传送数据带宽的容量来进行限制，所述光学信号是这些板所要端按(terminate)的。结构背板用于位于公共机箱内的两个或多个板之间的数据通信。与总线和星形配置相比，网状拓扑结构具有一定的性能和可用性优点。然而，在铜背板内，网状拓扑结构通常更贵，并且需要多得多的引线来实现。
随着通信速度的增涨，对更快的背板技术的需要也增涨。对位于PCB衬底内的铜迹线的性能极限将很快达到，这导致了对用于背板的光学互连研究的需要。当只在小空间内使用几根光纤时，可以使用光纤来提供增加的带宽。另一方面，铜迹线常常必须容纳多个(并行)互连器以便实现有限带宽。
一种替代方式是使用光纤来建立光学背板结构。光学背板可以由各个光纤构成的网状网络或配置成逆方向旋转环形拓扑结构的冗余光纤对来组成。尽管环形比网状网络需要更少的光纤，但在每一种方式中光纤都呈现出比铜宽得多的带宽潜力。当使用网状网络时，每个板将使用光纤直接连接到机箱内的每一块其他板。板上的每个端口可以具有连接到单个光纤的发送器/接收器对。
然而，使用环的问题是如何通过这些光纤来映射多个板的寻址。一个解决方案是采用波分多路复用(WDM)。WDM光学网状网络在与物理光纤空间相对的波长空间内定义网状拓扑结构。通过利用多个离散λ波(lambda-wave)作为光学载波，这样通过在每两个板之间形成专用光学波长的网状网络，消除层2协议，由此在传输效率方面产生显著的提高。当今，每个分组传输需要允许端点(和中间点)译码分组的预期路径(或用户)的协议。这个协议增加了分组总线内需要的额外开销的量，允许更少的空间用于要发送的实际数据。通过把协议移入实际光信号的波长内，由波长来暗示目的地，并且无需对信号的额外带宽作出让步以提供这个信息。这使传输效率更佳，并且也加快分组通过网络的路由。另外，在背板环境内使用光学互连大大增加了机箱带宽，并且减少了经常伴随铜互连的电辐射。有关部件包括位于物理环形拓扑结构内的光学背板，以及适合安装尺寸的发送器和接收器(即位于机箱内的插槽数量)。另外，需要光插分(add/drop)复用器。
图5图示依据本发明实施方案的利用双逆旋转环形拓扑结构作为光学背板的系统高级图。这个概念不局限于机箱或支架内的任何特定的板的数量，但是选择3个板来简化说明。每个板501-503具有用于每个所需的波长的发送器511-513。在系统内，所需波长的数量等于板的数量减一。在逆旋转环形拓扑结构内，存在两个物理环，每个传送相同的通信量流，但在方向相反。每个板501-503通过双逆旋转环形拓扑结构520在两个方向上进行发送，以便失去任何一个板(由于拆除或故障)将不干扰其他板的通信。
每个板501-503为系统内的每个其他板保留一个波长。因此，在图5所示的3个板的图中，每个板提供2个波长，一个用于系统内的每个板，一个用于它本身。相应地，每个板具有一对接收器531-533来转换从位于每个其他板501-503上的发送器511-513发送的光信号。为了实现两个逆旋转环，对于每个单独的板而言，每个环内存在用于系统内的每个其他板的一个发送器和一个接收器。
在3个板的实施例中，存在6个波长：λ1，2、λ1，3、λ2，1、λ2，3、λ3，1、λ3，2。第1板501向第2板502发送λ1，2和向第3板503发送λ1，3；并且从第2板502接收λ2，1和从第3板503接收λ3，1。
由于每个波长只由一个板发送，并且只由一个板使用，因此每个波长在光学背板520上唯一地确定来源和目的地。从协议额外开销减少的观点来看，与当今的解决方案相比，这在效率方面提供实质性的提高。通过编织波长来保持网状拓扑结构；在任何两个端点之间的每段都包含专用带宽。
在WDM系统内的多路复用和多路分路点之间，具有存在多个波长的区域(即双逆旋转环)。需要在沿着双逆旋转环的点上移去或插入一个或多个波长。在检测到光信号之前必须完成多路分路，因为光检测器是不能选择检测单个波长的固有宽带设备。光学插分复用器(OADM)完成这个功能。OADM可以增加、通过和移去波长。存在两种普通类型的OADM。第一种是被物理配置成减去专门预定波长的固定设备，同时增加其他波长。第二种类型是能被重新配置和能动态选择哪些波长要增加和减去。
薄膜滤波器已经出现作为OADM的选择技术，因为它们的低成本和稳定性。就第二代OADM的出现而言，其他技术例如可调光栅和循环器可能成为主流。
图6图解依据本发明实施方案利用OADM的环形适配器。方框表示前面在图5中所的示环形适配器541是如何可以由向接收器531路由通信量的分路器(splitter)541A、消除由发送器产生的波长的滤波器541B以及把从发送器511接收的新波长加回到光学流内的多路复用器541C来组成的。
参考图7，双逆旋转环形光学背板的基本部件包括布置在双逆旋转环520内并容纳在覆盖模块710内的一组光纤521，覆盖模块710允许光纤腔机械连接器720-725安装在覆盖模块710前表面。每个机械连接器720-725与配合的连接器730-735配对，所述配合的连接器730-735安装在机箱内的各个板740-745上。机械连接器720-725也可以容纳以前在图5和图6内描述的OADM 541环形适配器。
图8图解依据本发明实施方案的覆盖模块。覆盖模块710包括安装在外壳前面的一系列连接器720-N。覆盖模块710包含形成双逆旋转环520的光纤521。参考图7和图8，每个连接器720-725发送光纤521A和接收光纤521B，以用于在双逆旋转环520上的每个方向。每个连接器720-725(720-N)在每个方向上具有到它最近邻居中每一个的发送光纤521A和接收光纤521B。光纤521在两个端连接器720，735(720，N)之间通过来完成环520。
图9图解依据本发明实施方案位于AdvancedTCA欧洲卡机箱910内的光学覆盖模块710的机械位置图。在这个方法中使用的板740-N是“欧洲卡”式的前插型板。当板740插到机箱910时，板背缘上的光学连接器730与由覆盖模块710提供的连接器720对齐并且配接。覆盖模块710位于后面的板访问区的顶部。一旦插入板740，板的光学收发器(未图示)就互连到包含在覆盖模块710内的光纤环520上。插入这个机箱910的所有其他板741-N也将连接到覆盖模块710，并且变成光学环的同等成员。除了将向各个板提供功率和管理的传统铜背板之外，光学覆盖模块710将安装在任何欧洲卡机箱910内并且可以运行。
虽然上面描述指的是本发明的具体实施方案，但将能理解，可以进行许多修改而不脱离本发明的本质。所附的权利要求书旨在覆盖落入本发明实际范围和本质内的修改。因此在任何意义上来说，认为目前公开的实施方案是例证性的而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书指定，而不是前面的说明，因此，落入权利要求书的等效含意和范围内的所有变化都包含在权利要求书的范围内。

Claims (31)

1、一种高速串行结构背板，包括：
通过导体结构彼此互连的多个电路板，
每个电路板包括结构接口芯片(FIC)，每个结构接口芯片经由导体结构的导体直接单独连接到所有其他结构接口芯片，其中每个结构接口芯片在结构侧上的导体结构的导体和本地侧上的本地节点之间提供接口。
2、根据权利要求1所述的高速串行结构背板，其中所述结构接口芯片包括与多个本地节点接口的多个本地端口和与多个导体结构的导体接口的多个结构端口。
3、根据权利要求2所述的高速串行结构背板，其中所述结构接口芯片包括与所述多个本地端口和所述多个结构端口接口的多个发送队列和多个接收队列，一个发送队列与一个本地端口和一个结构端口接口，一个接收队列与一个本地端口和一个结构端口接口。
4、根据权利要求3所述的高速串行结构背板，其中每个结构端口是目的地专用的，并且与多个发送队列接口。
5、根据权利要求4所述的高速串行结构背板，其中每个结构端口的多个发送队列包括尽力队列、加速发送队列和确定发送队列。
6、根据权利要求5所述的高速串行结构背板，其中所述结构接口芯片包括网络处理器以对来自所述多个本地端口和多个结构端口的信号进行分类、确定优先级、路由和多路复用。
7、根据权利要求6所述的高速串行结构背板，其中所述网络处理器在本地侧上的网络协议和结构侧上的网络协议之间起桥接作用。
8、根据权利要求7所述的高速串行结构背板，其中所述导体结构包括多个光纤。
9、根据权利要求8所述的高速串行结构背板，其中所述多个光纤布置在双逆旋转环形拓扑结构内。
10、一种多端口结构互连芯片(FIC)，包括：
一个网络处理器；
多个本地端口；
多个结构端口；
多个发送队列；
多个接收队列；
其中所述多个结构端口与导体结构通信，而所述多个本地端口与多个本地节点通信。
11、根据权利要求10所述的多端口结构互连芯片，其中所述多个发送队列和多个接收队列与所述多个本地端口和所述多个结构端口接口，一个发送队列与一个本地端口和一个结构端口接口，一个接收队列与一个本地端口和一个结构端口接口。
12、根据权利要求11所述的多端口结构互连芯片，其中每个结构端口是目的地专用的，并且与多个发送队列接口。
13、根据权利要求12所述的多端口结构互连芯片，其中每个结构端口的多个发送队列包括尽力队列、加速发送队列和确定发送队列。
14、根据权利要求13所述的多端口结构互连芯片，其中所述网络处理器对来自所述多个本地端口和多个结构端口的信号进行分类、确定优先级、路由和多路复用。
15、根据权利要求14所述的多端口结构互连芯片，其中所述网络处理器在所述本地节点上使用的网络协议和所述导体结构上使用的网络协议之间起桥接作用。
16、一种光学结构背板，包括：
通过光纤结构彼此互连的多个电路板，
每个电路板包括结构接口芯片(FIC)，每个结构接口芯片经由光纤结构的光纤直接单独连接到所有其他结构接口芯片，其中每个结构接口芯片在结构侧上的光纤结构的光纤和本地侧上的本地节点之间提供接口。
17、根据权利要求16所述的光学结构背板，其中所述结构接口芯片包括与多个本地节点接口的多个本地端口和与多个光纤结构的光纤接口的多个结构端口。
18、根据权利要求17所述的光学结构背板，其中所述结构接口芯片包括与所述多个本地端口和所述多个结构端口接口的多个发送队列和多个接收队列，一个发送队列与一个本地端口和一个结构端口接口，一个接收队列与一个本地端口和一个结构端口接口。
19、根据权利要求18所述的光学结构背板，其中每个结构端口是目的地专用的，并且与多个发送队列接口。
20、根据权利要求19所述的光学结构背板，其中每个结构端口的多个发送队列包括尽力队列、加速发送队列和确定发送队列。
21、根据权利要求20所述的光学结构背板，其中所述结构接口芯片包括网络处理器以对来自所述多个本地端口和多个结构端口的信号进行分类、确定优先级、路由和多路复用。
22、根据权利要求21所述的光学结构背板，其中所述网络处理器在本地节点上的网络协议和结构侧上的网络协议之间起桥接作用。
23、根据权利要求22所述的光学结构背板，其中光纤结构布置成双逆旋转环形拓扑结构。
24、根据权利要求23所述的光学结构背板，其中结构接口芯片经由光纤结构的光纤把每个所有其他结构接口芯片的独立光波长传递给所有其他结构接口芯片。
25、根据权利要求24所述的光学结构背板，其中每个结构接口芯片使其与多个光插分复用器(OADM)关联，所述多个光插分复用器(OADM)的每一个与多个结构接口芯片中的一个结构接口芯片对应。
26、一种光学覆盖模块，包括：
多根光纤；以及
与所述多根光纤接口的多个光学连接器，
其中所述多个光学连接器的连接器具有与电路板上的相应连接器配对的发送光纤和接收光纤。
27、根据权利要求26所述的光学覆盖模块，其中所述电路板上的相应连接器与光学发送器和光学接收器接口。
28、根据权利要求27所述的光学覆盖模块，其中所述多根光纤布置在逆旋转环形拓扑结构内。
29、根据权利要求28所述的光学覆盖模块，其中所述多根光纤与多个光插分复用器(OADM)接口。
30、根据权利要求29所述的光学覆盖模块，其中所述多个光插分复用器(OADM)包含在所述多个连接器内。
31、根据权利要求30所述的光学覆盖模块，其中所述光学覆盖模块安装在机箱内，并且与多个电路板配对。
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