DE112015006969T5 - Kommunikation zwischen Baugruppen mit integrierten Schaltungen unter Verwendung einer drahtlosen Millimeterwellen-Funk-Fabric - Google Patents

Kommunikation zwischen Baugruppen mit integrierten Schaltungen unter Verwendung einer drahtlosen Millimeterwellen-Funk-Fabric Download PDF

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Adel A. Elsherbini
Telesphor Kamgaing
Sasha N. OSTER
Brandon M. Rawlings
Georgios C. Dogiamis
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Abstract

Die Kommunikation zwischen IC-Baugruppen unter Verwendung einer drahtlosen Millimeterwellen-Funk-Fabric ist beschrieben. In einem Beispiel weist eine erste Baugruppe einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit einem Funksendeempfänger einer zweiten Baugruppe auf. Die zweite Baugruppe weist einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Funksendeempfänger der ersten Baugruppe auf. Ein Switch kommuniziert mit der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe, um eine Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe herzustellen. Eine Systemplatine trägt die erste Baugruppe, die zweite Baugruppe und den Switch.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Kommunikation zwischen Baugruppen mit integrierten Schaltungen (IC-Baugruppen) und insbesondere eine Kommunikation unter Verwendung einer drahtlosen Funk-Fabric.
  • HINTERGRUND
  • Bei Mehr-CPU-Servern, Mehr-CPU-Hochleistungscomputern und anderen Mehrchip-Systemen kann die direkte Kommunikation zwischen verschiedenen CPUs die Gesamtsystemleistung erheblich verbessern. Die direkte Kommunikation reduziert den Kommunikationsmehraufwand und die Latenz. Dies gilt insbesondere für Verwendungsszenarien, in denen die Daten in gemeinsam genutzte Speicherpools geschrieben werden. Die direkte Kommunikation kann durch Hinzufügen eines Switches oder einer Switchmatrix auf der Systemplatine, die die CPUs trägt, erreicht werden. Die Verbindungen zu dem Switch können über die Systemplatine hergestellt werden. Dies erfordert, dass die Daten für gesockelte CPUs über die Sockelpins übertragen werden. Die Anzahl der Sockelverbindungen ist durch die Größe des Sockels beschränkt. Die Datenrate ist auch durch die Materialien und Schnittstellen zwischen der CPU, dem Sockel und der Systemplatine begrenzt. Die Verbindungen mit dem Switch können auch unter Verwendung von flexiblen oberseitigen Verbindern hergestellt werden. Diese Verbinder verbinden einen Chip direkt über ein spezielles Kabel mit einem anderen Chip und vermeiden so den Sockel und die Systemplatine. Oberseitige Verbinder bieten höhere Datenraten, sind jedoch teurer. Darüber hinaus ist die Baugruppe komplexer und die Montage der Baugruppen in einem System ist komplexer, da die Kabel platziert und verbunden werden müssen, nachdem alle Chips an ihrem Platz sind.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen sind beispielhaft und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf ähnliche Elemente beziehen.
    • 1 ist eine Querschnittsdarstellung in der Seitenansicht einer drahtlosen Zwischenverbindung für Chip-zu-Chip-Kommunikation gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsdarstellung in der Seitenansicht einer alternativen drahtlosen Zwischenverbindung für Chip-zu-Chip-Kommunikation gemäß einer Ausführungsform.
    • 3 ist ein Blockdiagramm eines Funkchips und zugehöriger Komponenten gemäß einer Ausführungsform.
    • 4 ist eine Draufsicht einer Baugruppe mit mehreren drahtlosen Zwischenverbindungen für Chip-zu-Chip-Kommunikation gemäß einer Ausführungsform.
    • 5 ist ein Blockdiagramm eines Rechensystems mit mehreren Hochgeschwindigkeitsschnittstellen gemäß einer Ausführungsform.
    • 6 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen gemäß einer Ausführungsform.
    • 7 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen Über einen Switch gemäß einer Ausführungsform.
    • 8 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen über lenkbare Funkstrahlen gemäß einer Ausführungsform.
    • 9 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen über Repeater-Verbindungen gemäß einer Ausführungsform.
    • 10 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen über mehrere indirekte Verbindungen gemäß einer Ausführungsform.
    • 11 ist eine Darstellung eines Fabric-Netzes mit drahtlosen CPU-Verbindungen über einen Reflektor gemäß einer Ausführungsform.
    • 12 ist ein Blockdiagramm einer Recheneinrichtung, die drahtlose Schnittstellen enthält, gemäß einer Ausführungsform.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Drahtlose Verbindungen werden wie hierin beschrieben zwischen den CPUs, zwischen der CPU und einem Switch und zwischen den CPUs und anderen Chips verwendet. Der Switch kann alle drahtlosen Signale demodulieren und abwärtskonvertieren und sie dann erneut übertragen. Alternativ kann der Switch ein direktes Durchlassband oder eine passive Vermittlung wie z. B. Freiraumreflektoren, Linsen und Wellenleiter verwenden. Reflektoren und andere passive Elemente können sogar an der Systemplatine oder an einem Gehäuse oder einer anderen Umhäusung angebracht werden. Bei Millimeterwellen ist die Ausbreitung der optischen Ausbreitung mit wohldefinierten Ausbreitungswegen zwischen den Knoten sehr ähnlich. Die Wellen sind stark gerichtet, aber nicht so empfindlich für die Ausrichtung, wie es bei Freiraumoptik der Fall ist. Darüber hinaus können Millimeterwellenträger sehr hohe Datenraten wie etwa 160 Gbps oder mehr mit einem geringeren Energieverbrauch als Laserdioden bereitstellen.
  • Kupferspuren durch Sockel und Systemplatinen sind durch den verfügbaren Platz und Routingschichten begrenzt. Die Kupferspuren sind keine idealen Signalträger und die vielen Schnittstellen von Pin zu Via zu Schicht verursachen Rauschen und Interferenzen. Drahtlose Millimeterwellen-Sendeempfänger können unter Verwendung von standardmäßigen CMOS-Prozessen (Komplementär-MetallOxid-Halbleiter-Prozessen) implementiert werden und benötigen sehr wenig Platz auf einer großen CPU- oder Chipsatz-Baugruppe. Der Platzbedarf ist geringer als der für optische und flexible (auch Flex-) Kabelstecker. Selbst wenn aktive Repeater verwendet werden, ist bei Millimeterwellen sehr wenig Platz für einen Demodulator, einen Remodulator und ein Verstärkersystem für kurze Entfernungen erforderlich.
  • Die Montage mehrerer Baugruppen in einem System ist einfacher als bei Kabel- und Lichtleitfaserverbindungen, da das Funksignal ohne Kopplung und Interferenz gekreuzt werden kann. Dies vereinfacht das Erstellen von vermaschten Netzen erheblich. Die Wellenstrahlen können nicht nur gekreuzt, sondern auch gelenkt werden. Wenn die Baugruppen in geeigneter Weise angeordnet sind, kann jede CPU unter Verwendung des gleichen Satzes von Antennen mit jeder anderen CPU kommunizieren, indem die Millimeterwellenstrahlen mit einem phasengesteuerten Array oder einer anderen Vorrichtung gelenkt werden. Lenkende oder gerichtete Antennen ermöglichen auch die Kommunikation mit Baugruppen, die sich außerhalb der Ebene des Sendeempfängers befinden. Die Kommunikation kann in einer der drei Dimensionen so gerichtet werden, dass beispielsweise eine CPU auf einer Hauptplatine mit einem Speicherblade über der Hauptplatine oder sogar mit externen Vorrichtungen, die ausreichend nahe beieinander liegen, kommunizieren kann.
  • Zwei Hauptkomponenten können für viele der beschriebenen Implementierungen verwendet werden. Drahtlose Millimeterwellenknoten auf mindestens zwei CPUs oder anderen Baugruppen und ein drahtloser Switch. Die Millimeterwellenknoten haben einen Millimeterwellenfunkchip und eine Antenne. Der Millimeterwellenfunkchip kann Teil einer CPU-Baugruppe in demselben Chip oder einem anderen Chip als der CPU sein. Der Funk kann auch in einer separaten Baugruppe mit einer Verbindung zu der CPU oder einem anderen Chip sein. Die Knoten können einer CPU, einem Speicher, einem nichtflüchtigen Speicher, einem Chipsatz oder einem beliebigen anderen Hochgeschwindigkeits-Chip oder einer beliebigen anderen Hochgeschwindigkeits-Vorrichtung zugeordnet sein. Die Knoten müssen sich nicht auf derselben Hauptplatine befinden und auch nicht auf derselben Hauptplatine wie der Switch. Einer der zwei Knoten kann sich auf einer anderen Hauptplatine oder auf einer Chassiskomponente befinden. Ein Vorteil der drahtlosen Kommunikation und des Switches besteht darin, dass es auch viel mehr als zwei Knoten geben kann.
  • In der vorliegenden Diskussion sind die Knoten so beschrieben und diskutiert, als ob sie an CPU-Baugruppen mit einer Hochleistungs-CPU montiert sind, aber jede andere Art von Baugruppe kann verwendet werden. Die hier beschriebenen Implementierungen können ein oder mehrere der speziellen Merkmale, die in einem Millimeterwellen-Fabric-Netz implementiert werden können, zu ihrem Vorteil nutzen.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen können Neukonfigurierbarkeit aufweisen. Jeder Knoten kann den Strahl zu jedem anderen benachbarten Knoten lenken. Ein Millimeterwellenstrahl kann durch Verwenden mehrerer Antennen und Steuern ihrer Phase oder durch Verwenden mehrerer Antennen oder Gruppenantennen mit einem Steuerswitch gelenkt werden. In vermaschten Netzen, in denen mehrere Sendeempfänger in einer einzigen Baugruppe vorhanden sind, können die mehreren Antennen auf mindestens zwei verschiedene Arten verwendet werden. Erstens kann mehr als ein Sendeempfänger verwendet werden, um einen einzelnen Kanal zu unterstützen, so dass die aggregierten Kanäle doppelte oder höhere Datenraten zwischen zwei CPUs unterstützen. Dies bietet Flexibilität, da die CPUs mehr Bandbreite verwenden können, als ein einzelner Kanal bereitstellen kann. Zweitens können verschiedene Sendeempfänger verwendet werden, um jeweils mit einer anderen CPU zu kommunizieren. Alternativ kann ein einzelner Sendeempfänger mit einer umschaltbaren Strahlrichtung, die jeweils eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mit einer anderen CPU ermöglicht, an jeder Baugruppe ausgebildet sein.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen können von einem einfachen Routing profitieren. Jeder Knoten kann als einfacher Router oder als Repeater fungieren, um zwei CPUs zu verbinden, die keine Sichtverbindung haben. Jeder Knoten kann auch dazu dienen, die Datenrate zwischen zwei oder mehr CPUs zu verdoppeln. Änderungen im Routing können unter Verwendung von Steuersignalen konfiguriert werden, die eine niedrige Datenrate haben können. Die Steuersignale können über einen speziellen drahtlosen Kanal oder sogar über die Systemplatine und beliebige Baugruppen- und Sockel-Schnittstellen zwischen den beiden Knoten gesendet werden.
  • 1 ist eine allgemeine Querschnittsdarstellung in der Seitenansicht eines Beispiels einer drahtlosen Zwischenverbindung, die Antennen für eine Chip-zu-Chip-Kommunikation oder für Freiraumoptik verwendet. Ein erster 102 und ein zweiter 104 Chip sind jeweils an einer jeweiligen Baugruppe 106, 108 unter Verwendung einer Kugelgitteranordnung (BGA), Flächengitteranordnung (LGA) oder eines anderen Verbindungssystems einschließlich Kontaktstellen, Drahtleitungen oder anderen Verbindern montiert. Die Baugruppen sind auf einer gedruckten Leiterplatine (PCB) 110 wie etwa einer Hauptplatine, einer System- oder Logikplatine oder einer Tochterkarte unter Verwendung einer Lötkugelanordnung oder eines anderen gewünschten Systems montiert. Die Baugruppen 106, 108 sind elektrisch mit externen Komponenten, Energie und irgendwelchen anderen gewünschten Vorrichtungen durch Spuren (nicht gezeigt) auf oder in der PCB verbunden. Die Chips können auch durch die PCB miteinander verbunden sein. Die Baugruppen können je nach spezieller Implementierung unter Verwendung von Sockeln (nicht gezeigt) an der PCB montiert sein.
  • Der erste und der zweite Chip 102, 104 sind hierin als zentrale Verarbeitungseinheiten und insbesondere als Server-CPUs erörtert. Die hierin beschriebenen Techniken und Konfigurationen können jedoch auf viele verschiedene Arten von Chips angewendet werden, für die eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung geeignet wäre. In einigen Implementierungen kann der Chip viele verschiedene Funktionen aufweisen, wie etwa bei einem SoC (Ein-Chip-System). In anderen Implementierungen können die Chips ein Speicher, ein Kommunikationsschnittstellen-Hub, eine Speichervorrichtung, ein Coprozessor oder irgendein anderer gewünschter Chiptyp sein. Zusätzlich können die zwei Chips unterschiedlich sein, so dass einer eine CPU sein kann und der andere beispielsweise ein Speicher oder ein Chipsatz sein kann.
  • Jeder Chip ist zudem über die Baugruppe mit einer jeweiligen Funkvorrichtung 112, 114 verbunden. Die Funkvorrichtung kann aus einem einzelnen Chip oder einer Baugruppe mit mehreren Chips oder unter Verwendung einer anderen Technik ausgebildet sein. Jede Funkvorrichtung ist an der Baugruppe in der Nähe der Kante der Baugruppe, die sich in der Nähe des anderen Chips befindet, montiert. Die Baugruppe kann Kupferspuren, -leitungen oder -schichten enthalten, um bestimmte Anschlussflächen, Kontaktstellen oder Lötkugeln des Chips mit dem Funkchip für Daten- und Steuersignale zu verbinden. Der Funkchip kann auch mit dem Chip verbunden sein, um dem Funkchip Energie zuzuführen. Alternativ kann der Funkchip Energie von einer externen Quelle durch die Baugruppenverbindung mit der PCB erhalten.
  • Eine Antenne 116, 118 ist ebenfalls an der Baugruppe montiert und mit der Funkvorrichtung verbunden. Extrem kleine Antennen können verwendet werden, die auf oder in das Baugruppensubstrat integriert sind. Die Antennen sind so konfiguriert, dass die Antennen zueinander ausgerichtet sind, wenn die Baugruppen an der PCB montiert sind. Die kurze Entfernung zwischen den Antennen ermöglicht eine Verbindung mit niedriger Leistungsaufnahme und geringem Rauschen zwischen den zwei Chips. Die drahtlose Zwischenverbindung verringert die Komplexität des Sockels und die Komplexität der Hauptplatine für die Rechenplattform.
  • Obwohl verschiedene Frequenzen verwendet werden können, um zu bestimmten Implementierungen zu passen, ermöglichen Millimeterwellen und Sub-THz-Frequenzen eine Antenne, die klein genug ist, um auf der gleichen Baugruppe integriert zu werden, die normalerweise für den Chip verwendet wird. Die Antennen können auch unter Verwendung der gleichen Materialien konstruiert werden, die bei der Herstellung des Baugruppensubstrats verwendet werden und doch ein gutes elektrisches Leistungsvermögen aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Server mit mehreren CPUs ausgebildet sein. Jede CPU kann an einer Baugruppe mit mehreren parallelen Funkchip- und Antennensätzen montiert sein, um mehrere parallele Kanäle innerhalb des Servers zwischen zwei CPUs bereitzustellen. Eine kleine Antennengröße, die für Millimeterwellensignale zulässig ist, ermöglicht, dass jede Antenne der Baugruppe für eine der CPUs auf eine entsprechende Antenne auf der Baugruppe für die andere CPU gerichtet ist. Diese Anordnung kann verwendet werden, um parallele Funkverbindungen zu kombinieren und Datenraten in der Größenordnung von Terabit pro Sekunde bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine drahtlose Breitbandverbindung verwendet werden. Zum Beispiel kann bei einer Funkvorrichtung, die in einem Radiofrequenzbereich von 100-140 GHz arbeitet, die Größe jeder Antenne einschließlich der Reservierungszone so klein wie 1,25 x 1,25 mm bis 2,5 x 2,5 mm sein. Die tatsächliche Antenne kann noch kleiner sein. Bei Betrachtung einer typischen Server-CPU-Baugruppe können mehr als 30 Antennen von 1,25 x 1,25 mm entlang einer Kante der Baugruppe angeordnet sein. Dies würde mehr als 30 separate Verbindungen ermöglichen, die jeweils 40-80 Gb/s über eine kurze Entfernung unterstützen. Die separaten Verbindungen können alle verwendet werden, um mit einem einzelnen zweiten Chip zu kommunizieren, wie es in 1 gezeigt ist, oder es können verschiedene Baugruppenantennen neben verschiedenen Antennen der CPU-Baugruppe angeordnet sein. Dies ermöglicht es der CPU-Baugruppe, unter Verwendung verschiedener Verbindungen mit verschiedenen Chips zu kommunizieren.
  • Zusätzlich zu der einfachen Punkt-zu-Punkt-Verbindung von 1 kann eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung auch ohne Verwendung einer externen Switchmatrix bereitgestellt werden. Die Antennen von Mehrchip-Baugruppen können innerhalb der Reichweite der Antenne oder der Antennen einer der CPU-Baugruppen angeordnet sein. Die Mehrchip-Baugruppen können von der CPU-Baugruppe alle das gleiche Signal zur gleichen Zeit empfangen. Um zu steuern, welche der Mehrchip- Baugruppen eine Übertragung empfangen, kann das Funk- und Antennensystem eine Strahllenkung umfassen.
  • 2 ist eine Querschnittsdarstellung in der Seitenansicht einer alternativen Konfiguration einer drahtlosen Zwischenverbindung. Wie gezeigt sind ein erster 202 und ein zweiter 204 Chip an jeweiligen Baugruppensubstraten 206, 208 montiert, die jeweils an einer Hauptplatine 210 montiert sind. Jeder Chip ist durch seine jeweilige Baugruppe 206, 208 mit einem jeweiligen Funkchip 212, 214 verbunden. Jeder Chip 212, 214 ist mit einer jeweiligen Antenne 216, 218 verbunden. Die Antennen sind so positioniert, dass sie eine freie und direkte drahtlose Verbindung bereitstellen.
  • Das zur Baugruppe ausgebildete System kann verschiedene Formen annehmen. Eine oder beide der Baugruppen kann/können ein mikroelektronisches Modul sein, das ein Ein-Chip-System (SoC) oder einen CPU-Chip 202, 204, einen Millimeterwellen- oder Sub-THz-Sendeempfängerchip (Funkvorrichtung) 212, 214 und eine integrierte baugruppeninterne Antenne 216, 218 enthält. Zusätzliche Chips und andere unterstützende Komponenten wie passive Vorrichtungen und Verbinder können ebenfalls auf dem Baugruppensubstrat 206, 208 angeordnet sein. Ein SoC-Chip ist typischerweise auf Silicium mit niedrigem spezifischem Widerstand ausgebildet und implementiert und kann auch typische Funktionen, die in dem Basisbandabschnitt eines drahtlosen Moduls zu finden sind, aufweisen. Wenn der Sendeempfänger oder Funkchip wie gezeigt als ein separater Chip implementiert ist, dann kann er in Silicium mit hohem spezifischem Widerstand oder auf irgendeinem anderen Typ von HF-Halbleitersubstrat einschließlich Galliumarsenid, Galliumnitrid und bestimmten Polymeren implementiert sein. Alternativ kann die Funkvorrichtung 212 auf dem primären Chip 202 implementiert sein. Ein Baugruppenmaterial mit geringem Verlust, das so bearbeitet ist, dass es eine geringe Oberflächenrauigkeit aufweist, kann für die Baugruppe 206 verwendet werden, um ein überlegenes elektrisches Leistungsvermögen im Millimeterwellen- und Sub-THz-Frequenzbereich bereitzustellen. Die Baugruppenmaterialien können Flüssigkristallpolymere und deren Derivate, Prepreg (vorimprägniertes Glasfaserharz und Epoxid), BT (Bismaleimidtriazinepoxidharz) Laminate, andere organische Substrate, Glas, Silicium oder Keramik enthalten.
  • Das drahtlose Zwischenverbindungssystem enthält den Sendeempfängerchip 206, die baugruppeninterne Antenne 216, 218 und das baugruppeninterne Routing 220, 222, um den Sendeempfängerchip mit dem Hauptchip und mit der Antenne zu verbinden. Die drahtlose Übertragung verwendet zudem einen drahtlosen Empfänger auf der anderen Baugruppe. Das Empfängersystem kann ein Spiegelbild des Senders sein. Für eine bidirektionale Übertragung kann der Millimeterwellen-/Sub-THz-Sendeempfänger sowohl Sende- als auch Empfangsketten aufweisen.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Sendeempfänger- oder Funkchipsystemarchitektur und von verbundenen Komponenten, die für die hierin beschriebene drahtlose Zwischenverbindung verwendet werden können. Der Sendeempfängerchip kann eine Vielzahl anderer Formen annehmen und kann abhängig von der speziellen Implementierung zusätzliche Funktionen aufweisen. Dieses Funkdesign ist nur als Beispiel bereitgestellt. Der Funkchip 350 ist auf dem Baugruppensubstrat 352 montiert, auf dem auch der primäre IC-Chip 202, 203 montiert ist, wie es in 1 gezeigt ist. Das Substrat 352 ist auf der PCB oder der Hauptplatine montiert. Die Funkbaugruppe kann einen lokalen Oszillator (LO) 302 oder eine Verbindung zu einem externen LO und optional einen Switch, der ermöglicht, dass die externe LO-Speisung anstelle von oder zusätzlich zu dem internen LO verwendet wird, enthalten. Das LO-Signal kann einen Verstärker und einen Multiplizierer wie etwa einen aktiven Verdoppler 308 und 0/90°-Quadraturhybride 310 durchlaufen, um einen Aufwärtskonvertierer und Mischer 314 anzusteuern.
  • Die RX-Kette (Empfangskette) 320 kann eine Empfangsantenne 356 in der Baugruppe, die mit einem rauscharmen Verstärker (LNA) 322 gekoppelt ist, und einer Breitband-Basisband-Verstärkungskette (BB-Verstärkungskette) 324 mit Abwärtskonvertierern 312 für die Analog/Digital-Umsetzung enthalten. Die TX-Kette (Sendekette) 340 kann eine digitale BB-Ansteuerkette 342 zu den Aufwärtskonvertierern 314 und einen Leistungsverstärker (PA) 344 zu der Sendeantenne 358 aufweisen. Es können mehrere Sende- und Empfangsketten gleichzeitig über mehrere Kanäle senden und empfangen. Die verschiedenen Kanäle können abhängig von der speziellen Implementierung auf verschiedene Arten kombiniert oder vereinigt werden.
  • Die TX- und RX-Ketten sind jeweils durch das Substrat mit der Antenne gekoppelt. Es kann eine einzelne Antenne für TX und RX vorhanden sein oder es können wie gezeigt getrennte RX- und TX-Antennen vorhanden sein. Die Antennen können so ausgelegt sein, dass sie unterschiedliche Strahlungsmuster aufweisen, um zu verschiedenen drahtlosen Verbindungen zu passen. In dem Beispiel von 2 hat die Antenne 216 des ersten Chips ein Breitstrahl-Sende- und -Empfangsmuster 330. Dies kann es dem Chip ermöglichen, mit mehreren Antennen an verschiedenen Orten auf der Hauptplatine zu kommunizieren. Andererseits weist die Antenne 218 des zweiten Chips ein Schmalstrahl-Sende- und -Empfangsmuster 332 auf. Dies ermöglicht, dass die Leistung zur Kommunikation mit nur einer anderen Vorrichtung auf eine einzige Richtung konzentriert wird.
  • 4 ist eine Draufsicht eines Beispiels einer Implementierung mehrerer drahtloser Verbindungen auf einer einzelnen Mikroserverbaugruppe. In diesem Beispiel werden getrennte Antennen zum Senden und Empfangen verwendet, es ist jedoch auch möglich, die Antenne unter den Tx- und den Rx-Ketten gemeinsam zu verwenden. Die Antennengröße kann abhängig von der Trägerfrequenz, der gewünschten Verstärkung und dem Übertragungsbereich von 1,25 x 1,25 mm oder weniger bis 2,5 x 2,5 mm oder mehr variieren.
  • Ein einzelner IC-Chip 402 enthält sowohl Verarbeitungs- als auch Basisbandsysteme und ist auf einer Baugruppe 404 montiert. Die Basisbandabschnitte des Chips sind durch Baugruppenspuren 430 mit Funkchips verbunden, die wiederum durch die Baugruppe mit Antennen verbunden sind. In diesem Beispiel ist der IC-Chip eine CPU für einen Mikroserver und ist rechteckig. Auf jeder der vier Seiten der CPU befinden sich Funkchips. Die Seiten, die in der Zeichnungsfigur oben, links und unten gezeigt sind, weisen jeweils eine Funkvorrichtung 424, 410, 420 auf, die mit einem jeweiligen Tx,Rx-Antennenpaar 426, 412, 422 gekoppelt ist. Die als rechte Seite gezeigte Seite zeigt jeweils fünf Funkvorrichtungen, die mit einem jeweiligen Antennenpaar verbunden sind. Die Anzahl von Funkvorrichtungen und Antennen auf jeder Seite kann basierend auf Kommunikationsgeschwindigkeitsanforderungen in jeder Richtung bestimmt werden.
  • Bei einer Microserverbaugruppe sind möglicherweise nur sehr wenige Hochgeschwindigkeitsverbindungen erforderlich. Eine einzelne Verbindung kann Datenraten von mehr als 40 Gb/s über eine Entfernung von einigen cm liefern. Die Datenrate kann für Übertragungsdistanzen von bis zu 50 cm immer noch in der Größenordnung von 5-10 Gb/s liegen.
  • 4 zeigt viele drahtlose Verbindungen, die auf der gleichen Seite einer Baugruppe implementiert sind. Dadurch kann die Gesamtdatenrate erhöht werden. Alternativ können die Daten an verschiedene andere Vorrichtungen gesendet werden, die in der gleichen allgemeinen Richtung liegen. Sowohl die Funkchips als auch die Antennen sind in Richtung der Kante der Baugruppe platziert, um Hindernisse in der Funkstrecke, die von Wärmesenken und Wärmeverteilern herrühren können, zu vermeiden. Im Allgemeinen sind die Verluste für ein Kupferspur-Basisbandsignal viel niedriger als die Verluste für ein HF-Signal durch die gleiche Kupferspur. Infolgedessen können die Funkchips sehr nahe an der Antenne behalten werden. Dies begrenzt elektrische Signal- und Leistungsverluste aufgrund des HF-Routing durch das Substrat. Der Funkchip kann auf jede gewünschte Weise auf der Baugruppe installiert sein und kann sogar in oder einem Teil des Substrats eingebettet sein. Durch die Verwendung mehrerer Funkvorrichtungen können die drahtlosen baugruppeninternen Millimeterwellen-Zwischenverbindungen für Anwendungen mit extrem hohen Datenraten skaliert werden. Dies kann in Systemen wie Servern und Aufzeichnungs-, Verarbeitungs- und Editiersystemen für Medien nützlich sein. Wie gezeigt können mehrere Verbindungen zusammengelegt werden, um Datenraten nahe einem Tb/s zu erreichen.
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Rechensystems 500 mit mehreren Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, die unter Verwendung der hier beschriebenen drahtlosen Verbindungen implementiert sein können. Das Rechensystem kann als ein Server, ein Mikroserver, eine Workstation oder eine andere Recheneinrichtung implementiert sein. Das System weist zwei Prozessoren 504, 506 mit mehreren Verarbeitungskernen auf, obwohl abhängig von der speziellen Implementierung mehr Prozessoren verwendet werden können. Die Prozessoren sind über eine geeignete Verbindung wie etwa der hier beschriebenen drahtlosen Verbindung miteinander gekoppelt. Die Prozessoren sind unter Verwendung einer geeigneten Verbindung wie etwa der hier beschriebenen drahtlosen Verbindung jeweils mit einem jeweiligen DRAM-Modul (Speichermodul mit dynamischem Direktzugriff) 508, 510, gekoppelt. Die Prozessoren sind auch jeweils mit einer PCI-Schnittstelle (Peripheriekomponenten-Zwischenverbindungs-Schnittstelle) 512, 514 verbunden. Diese Verbindung kann auch drahtgebunden oder drahtlos sein.
  • Die PCI-Schnittstellen ermöglichen Verbindungen mit einer Vielzahl von zusätzlichen Hochgeschwindigkeitskomponenten wie etwa Grafikprozessoren 516 und anderen Hochgeschwindigkeits-I/O-Systemen für Anzeige, Speicherung und I/O. Der Grafikprozessor steuert eine Anzeige 518 an. Alternativ ist der Grafikprozessor ein Kern oder ein Chip innerhalb eines oder beider der Prozessoren. Der Grafikprozessor kann auch über einen Chipsatz mit einer anderen Schnittstelle verbunden sein.
  • Die Prozessoren sind auch beide mit einem Chipsatz 502 gekoppelt, der einen einzigen Kontaktpunkt für viele andere Schnittstellen und Verbindungen bereitstellt. Die Verbindung zu dem Chipsatz kann auch drahtgebunden oder drahtlos sein, wobei abhängig von der Implementierung einer oder beide der Prozessoren mit dem Chipsatz verbunden sein können. Wie gezeigt kann ein Prozessor 504 eine drahtlose Verbindung zu einem oder mehreren Prozessoren 506, einem Speicher 508, peripheren Komponenten 512 und einem Chipsatz 502 haben. Diese Verbindungen können alle drahtlos sein, wie es durch die mehreren Funkvorrichtungen und Antennen von 4 suggeriert wird. Einige dieser Verbindungen können drahtgebunden sein. Der Prozessor kann mehrere drahtlose Verbindungen zu dem anderen Prozessor haben. In ähnlicher Weise kann der Chipsatz 502 wie gezeigt drahtlose Verbindungen zu einem oder mehreren der Prozessoren sowie zu den verschiedenen peripheren Schnittstellen aufweisen.
  • Der Chipsatz ist mit der USB-Schnittstelle (universellen seriellen Busschnittstelle) 520 verbunden, die Anschlüsse für Verbindungen mit einer Vielzahl anderer Vorrichtungen einschließlich einer Anwenderschnittstelle 534 bereitstellen kann. Der Chipsatz kann mit SATA-Schnittstellen (seriellen Schnittstellen zur Anbindung mit fortgeschrittener Technologie) 522, 524 verbunden sein, die Anschlüsse für den Massenspeicher 536 oder andere Vorrichtungen bereitstellen können. Der Chipsatz kann mit anderen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie einer SAS-Schnittstelle 526 (Kleincomputersystemschnittstelle mit serieller Anbindung) mit Anschlüssen für zusätzlichen Massenspeicher 528, zusätzlichen PCI-Schnittstellen 530 und Kommunikationsschnittstellen 532 wie etwa Ethernet oder beliebigen anderen drahtgebundenen oder drahtlosen Schnittstellen verbunden sein. Die beschriebenen Komponenten sind alle an einer oder mehreren Platinen und Karten montiert, um die beschriebenen Verbindungen bereitzustellen.
  • 6 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Fabric-Netzes für ein Vier-CPU-System. Eine Systemplatine 602 trägt vier CPU-Baugruppen 621, 622, 623, 624. Die Systemplatine kann auch wie in 5 viele andere Komponenten (nicht gezeigt) tragen. Die CPU-Baugruppen tragen jeweils mindestens drei Funksendeempfänger, einen für jede der anderen drei CPU-Baugruppen. Dementsprechend kann die erste Baugruppe 621 eine drahtlose Verbindung 604, 610, 614 mit der zweiten 622, dritten 623 und vierten 624 Baugruppe aufbauen. Die zweite Baugruppe 622 kann eine drahtlose Verbindung 604, 606, 612 mit der ersten 621, dritten 623 und vierten 624 Baugruppe aufbauen. Die dritte Baugruppe 623 kann eine drahtlose Verbindung 610, 606, 608 mit der ersten 621, zweiten 622 und vierten 624 Baugruppe aufbauen. Die vierte Baugruppe ist in ähnlicher Weise mit jeder der anderen drei Baugruppen verknüpft.
  • Diese Verbindungen sind fest und ermöglichen es allen CPUs, miteinander zu kommunizieren. Jede Verbindung kann unter Verwendung einer drahtgebundenen Verbindung durch die Systemplatine oder unter Verwendung einer Vielzahl von Steuerkanaltechniken mit niedriger Datenrate unabhängig ein- oder ausgeschaltet werden.
  • Ein Switch 625 ist auch mit der Systemplatine verbunden, um das Ein- oder Ausschalten der drahtlosen Verbindungen zu steuern. Der Switch ist über die Systemplatine mit jeder der vier CPUs verbunden und steuert die Kommunikationsverbindungen. Wenn eine CPU einen Datenstrom aufweist, der an eine andere CPU gesendet werden soll, kann der Switch eine Anforderung von der CPU empfangen. Die Anforderung kann ein Push oder ein Ping auf einem gemeinsam genutzten Bus sein oder sie kann das Setzen einer Leitung auf einen hohen oder niedrigen Wert beinhalten. Der Switch sendet dann einen Befehl an die andere CPU, um ihren Funksendeempfänger zu aktivieren, der der anfordernden CPU entspricht. Auf diese Weise aktiviert der Switch die drahtlose Datenverbindung. Wenn es mehrere Verbindungen zwischen zwei CPUs gibt, kann der Switch bestimmen, wie viele der Verbindungen aufgebaut werden sollen.
  • Der Switch kann auch eine oder mehrere der Verbindungen unabhängig von jeder anderen Verbindung deaktivieren. Die CPUs können anfordern, dass eine Verbindung unterbrochen wird, oder der Switch kann detektieren, dass die Verbindung für eine gewisse Zeit inaktiv war, und daher anfordern, dass die Funksendeempfänger ausgeschaltet werden. Durch gegebenenfalls erfolgendes Ausschalten der Sendeempfänger kann das System den Energieverbrauch, die Wärmeabstrahlung und Funkstörungen innerhalb des Systemchassis reduzieren.
  • In einem anderen Beispiel ist der Switch mit einem ACPI-Komponentenchip (Komponentenchip für eine fortgeschrittene Konfigurations- und Leistungsschnittstelle) auf der Systemplatine verbunden. Diese Komponente bestimmt und steuert die Leistungsaufnahme sowie die Taktraten für jede der CPUs. Wenn eine CPU in einen Energiesparmodus eintritt, kann der Switch dies aus der ACPI-Komponente bestimmen und befehlen, dass Funksendeempfänger deaktiviert werden. In ähnlicher Weise können dann, wenn eine CPU in einen aktiven Zustand oder Hochgeschwindigkeitszustand geschaltet wird, die Funksendeempfänger dieser CPU und diejenigen, die mit dieser CPU verbunden sind, aktiviert werden.
  • 7 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Fabric-Netzes für ein Vier-CPU-System, in dem die CPUs über den Switch kommunizieren. Es gibt vier CPUs 721, 722, 723, 724, die jeweils mit einer Systemplatine 702 verbunden sind. Ein Switch 725 ist zwischen den CPUs mit der Systemplatine gekoppelt. Optional ist zudem eine ACPI-Komponente 726 mit der Hauptplatine gekoppelt.
  • In diesem Beispiel verbinden sich die CPUs jeweils nur mit dem Switch. Jede CPU hat eine einzelne drahtlose Verbindung 604, 606, 608, 610 mit dem Switch. Der Switch verwaltet nicht nur die drahtlosen Verbindungen mit jeder CPU, sondern fungiert auch als Relais oder Repeater. Der Switch leitet den Datenstrom, der von jeder Quell-CPU empfangen wird, unter Verwendung der entsprechenden Verbindung und eines geeigneten zugewiesenen Weges zu der beabsichtigten anderen Ziel-CPU. Der Switch kann passive Vermittlung unter Verwendung eines passiven Wellenleiternetzes, aktiver Reflektoren oder anderer Techniken verwenden. Alternativ kann der Switch ein aktiver Repeater sein, der in der Lage ist, die Datenströme zu puffern, zu remodulieren und zu verstärken und beliebige andere gewünschte Funktionen durchzuführen.
  • Der Switch kann auch die Leistungszustände und die aktiven Zustände der drahtlosen Verbindungen unter Verwendung einer Verbindung zu jeder CPU verwalten. Diese Verbindung kann über den Systembus oder über die Funkverbindung erfolgen. Jede der oben beschriebenen Techniken kann abhängig von der speziellen Implementierung verwendet werden. Der Switch kann auch Status- und Aktivitätsinformationen von der ACPI erhalten. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von 6 ist der Switch in dieser Ausführungsform in der Lage zu bestimmen, welche der CPU-Sendeempfänger senden. Diese Informationen können auch verwendet werden, um zu bestimmen, ob Funkverbindungen aktiviert oder deaktiviert werden sollen.
  • Die Konfiguration des einzelnen zentralen Switches 725 bietet zusätzliche Flexibilität, wenn mehrere drahtlose Verbindungen von dem Switch zu jeder CPU vorhanden sind. Dies ermöglicht es dem Switch, dann jede Verbindung jeweils einer anderen CPU zuzuweisen oder die Verbindungen zu bündeln, so dass höhere Datenraten zwischen einem Paar von CPUs bereitgestellt werden. Der Switch kann dazu veranlasst werden, geeignete Datenraten und Kanalzuweisungen für jede CPU zu bestimmen.
  • 8 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Fabric-Netzes für ein Vier-CPU-System, in dem die CPUs Strahllenkung einsetzen. Nur ein gelenkter Strahl ist gezeigt, um die Zeichnung nicht zu verunklaren. Jede CPU weist wie für die erste CPU 821 gezeigt einen lenkbaren Funkstrahl auf, beispielsweise einen Millimeterwellen-Funksendeempfänger in einer phasengesteuerten Gruppe oder eine mechanisch betreibbare Gruppenantenne. Das System enthält die vier CPUs, auch wenn mehr oder weniger vorhanden sein können, den Switch 825 und die ACPI-Komponente 826, die alle an der Systemplatine 802 montiert sind. Alle Komponenten können so ausgelegt sein, dass sie über die Systemplatine direkt oder über eine andere Komponente miteinander kommunizieren. Alternativ kann eine weitere Verbindung vorhanden sein, für die die Systemplatine nicht erforderlich ist. Das System wird auch zusätzliche Komponenten und Schnittstellen (nicht gezeigt) enthalten.
  • Jede CPU weist eine Antenne mit lenkbarem Strahl auf und ist so positioniert, dass sie in der Lage ist, mit jeder anderen CPU mit einer Funkverbindung über direkte Sichtverbindung zu kommunizieren. Als Beispiel ist die erste CPU 821 in der Lage, den Strahl zum Verbinden mit der zweiten CPU in eine erste Richtung 804, zum Verbinden mit der dritten CPU in eine zweite Richtung 810 und zum Verbinden mit der vierten CPU in eine dritte Richtung 814 zu lenken. Diese unterschiedlichen Strahlrichtungen ermöglichen eine direkte drahtlose Sende- und Empfangsfunktion zu und von jeder anderen CPU.
  • Die lenkbare Strahlfunktion kann auch verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die Kommunikationsbetriebsmittel umkonfigurierbar sind. Mit zusätzlichen Funkvorrichtungen kann die erste CPU in der Lage sein, einen lenkbaren Strahl von einer der CPUs zu einer anderen umzuleiten. Auf diese Weise kann die CPU, wenn es beispielsweise drei lenkbare Strahlen gibt, jeden auf eine andere der anderen CPUs lenken. Alternativ kann die CPU zwei Strahlen auf eine der CPUs und den dritten zu einer anderen oder alle drei Strahlen auf eine der CPUs richten. Die Datenrate von einer CPU zu einer anderen kann verdoppelt oder verdreifacht werden, indem ein oder zwei weitere Strahlen zu einer Kommunikationsverbindung zwischen zwei CPUs hinzugefügt werden. Die lenkbaren Strahlen bieten eine Flexibilität, die mit fest verdrahteten oder optischen Betriebsmitteln nicht möglich ist, so dass Funk- und Antennenbetriebsmittel umgeleitet werden können, um je nach Verkehrsanforderung verschiedene Verbindungen zu unterstützen. All diese Konfiguration sowie das Aktivieren und Deaktivieren von verschiedenen Verbindungen kann durch den Switch 825 oder durch die CPUs direkt gesteuert werden.
  • 9 ist eine Darstellung einer komplexeren CPU-Architektur mit sechs CPUs 901, 902, 903, 904, 905 und 906, die alle mit einer gemeinsamen Systemplatine 912 gekoppelt sind. Es kann auch einen Switch, eine ACPI, einen Chipsatz, Eingangs-Ausgangs-Hubs und andere Komponenten (nicht gezeigt) geben, um zusätzliche Funktionen und externe Kommunikation bereitzustellen. Dieses Beispiel wird bereitgestellt, um zusätzliche Kommunikationsverbindungen zu zeigen, die bereitgestellt werden können, wenn die CPUs nicht über direkte Sichtverbindung kommunizieren können. Es ist möglich, fast jede Anzahl von CPUs in direkter Sichtlinie anzuordnen. Zum Beispiel können diese sechs CPUs jeweils an einer Ecke eines Sechsecks mit oder ohne den Switch in der Mitte positioniert sein. Auf diese Weise kann das System ähnlich wie die Beispiele von 6 und 7 arbeiten. Eine Ringkonfiguration kann einfache und direkte Verbindungen bereitstellen, aus anderen Gründen kann es jedoch bevorzugt sein, dass zumindest einige der Chips hinter den anderen positioniert sind, wie es in 9 gezeigt ist.
  • In dem Beispiel von 9 hat die dritte CPU 903 keine direkte Sichtlinie für die Funkkommunikation mit der fünften 905 und der sechsten 906 CPU. Sie hat wie in den Beispielen von 6 und 7 eine direkte Sichtverbindung zu den ersten 901, zweiten 902 und vierten 904 CPU. Um die Kommunikation von einer Seite der CPU-Gruppierung zu der anderen zu ermöglichen, kann die Funkkommunikation durch irgendwelche Zwischen-CPUs geleitet werden. In diesem Fall baut die dritte CPU eine Verbindung 921 mit der zweiten CPU auf. Die zweite CPU baut eine Verbindung 923 mit der fünften CPU auf. Die zweite CPU wirkt dann als ein Repeater, der die Daten über einen Kanal 922 in der zweiten CPU überträgt. Der Kanal kann eine direkte Kommunikation zwischen Funkvorrichtungen auf einer Seite der CPU-Baugruppe und der anderen Seite sein. Er kann auch eine Verbindung zu einem Kommunikationsabschnitt des CPU-Chips und nach außen zu dem Funkabschnitt auf der anderen Seite der Baugruppe sein. Wie oben erwähnt kann der Repeater passiv oder aktiv sein und das Signal demodulieren und remodulieren oder es einfach unverändert von einer Seite der Baugruppe zu der anderen übertragen.
  • 10 ist eine Darstellung des gleichen Systems wie in 10. In diesem Beispiel ist eine zweite Verbindung zwischen der dritten und fünften CPU hergestellt worden. Die Verbindung durch die zweite CPU ist beibehalten worden und eine zusätzliche Verbindung durch die erste CPU ist hergestellt worden. Mit den zwei Verbindungen kann die Datenrate verdoppelt oder deutlich erhöht werden. Die zwei Verbindungen können unterschiedliche Kanalkapazitäten, Datenraten und Unterschiede in anderen Charakteristiken aufweisen. Es gibt eine erste Verbindung 931 zwischen der dritten und der ersten CPU und eine zweite Verbindung 933 zwischen der ersten und der fünften CPU. Eine Zwischenverbindung 932 über die erste CPU richtet die Funktion der ersten CPU als Repeater ein. Diese Verbindung 932 kann gleich der oben diskutierten Repeaterverbindung 922 der zweiten CPU oder verschieden davon sein.
  • 11 zeigt eine weitere Alternative für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation für Nicht-Sichtlinien-Kommunikation. In diesem Beispiel werden Funkwellenreflektoren 942 auf der Hauptsystemplatine (z. B. auf der Seite des Chassis) in einem Gehäuse oder einer Umhäusung verwendet. Der Reflektor leitet die Signale auf einem Weg um das Hindernis der ersten CPU herum, was eine direkte Kommunikation zwischen der dritten und der fünften CPU ermöglicht. Dementsprechend baut die dritte CPU eine direkte Verbindung zu der fünften CPU auf. Die Darstellung zeigt einen ersten Teil 931 des Funkausbreitungswegs von der dritten CPU zu dem Reflektor 942 und einen zweiten Teil 943 des Ausbreitungswegs von dem Reflektor zu der fünften CPU. Dieser Weg kann zusätzlich zu und anstelle von den anderen zwei Wegen 921, 922, 923, 931, 932, 933 verwendet werden. Alle drei Wege können für eine höhere Datenrate gebündelt werden oder weniger können verwendet werden, wenn eine niedrigere Datenrate ausreichend ist.
  • Die Zwei-, Vier- und Sechs-CPU-Systeme sind nur als Beispiele bereitgestellt. Es können mehr CPUs und eine gerade oder ungerade Anzahl von CPUs vorhanden sein. Es kann auch andere Baugruppen und Komponenten geben, die zusätzliche Knoten oder Kommunikationshindernisse für das Fabric-Netz bereitstellen können. Wie gezeigt können die Knoten mit festen oder lenkbaren umkonfigurierbaren Funkwellenstrahlen über direkte Sichtlinie kommunizieren. Für blockierte Wege, auf denen keine Sichtlinie vorhanden ist, können die Knoten über andere Knoten als Repeater oder über Funkreflektoren und Wellenleiter kommunizieren, um das Datensignal um die Hindernisse herum zu leiten. Die Repeater können voll funktionsfähige Knoten sein wie beispielsweise die zu einer Baugruppe ausgebildeten CPUs, die gezeigt sind, sein oder die Repeater können andere Komponenten sein, die speziell als Repeater in dem System vorgesehen sind.
  • Die mehreren Wege können so ausgelegt sein, dass die Verbindungswege umkonfiguriert werden können. Dadurch können einige Kommunikationsverbindungen deaktiviert und zum Aufbau redundanter Verbindungen zu anderen Knoten verwendet werden. Die Verbindungen können dann gebündelt werden, um die Datenraten zu erhöhen, und abgeschaltet werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.
  • Ein Switchknoten kann in einer der CPU-Baugruppen oder als eine separate Komponente bereitgestellt sein. Der Switchknoten kann dem System zusätzliche Fähigkeiten geben. Er kann mehrere Antennen aufweisen, um viele gleichzeitige Kanäle mit einer einzelnen CPU zu ermöglichen. Der Switchknoten kann das Vermitteln über eine drahtgebundene Verbindung, über einen speziellen Steuerkanal oder in dem Durchlassbereich bei Millimeterwelle durchführen. Die Verwendung des Durchlassbandes verringert den Energieverbrauch, der von den Modulatoren, Demodulatoren und HF-Verstärkern (Hochfrequenzverstärkern) benötigt wird. Ein solches System kann auf ähnliche Weise wie ein vollständig optisches Netzvermittlungssystem implementiert sein.
  • Die hierin beschriebenen Funkkommunikationsverbindungen können mit anderen Technologien kombiniert werden, wie z. B. optischen Verbindungen, flexiblen Kabelverbindungen und Systemplatinenverbindungen. Als ein Beispiel können Millimeterwellenkanäle zur Kommunikation zwischen verschiedenen CPUs und optischen Modulatoren verwendet werden und Demodulatoren oder Flexkabel können zur Kommunikation mit Komponenten, die sich in einem anderen Chassis oder Gehäuse befinden, verwendet werden.
  • 12 zeigt eine Recheneinrichtung 100 gemäß einer weiteren Implementierung. Die Recheneinrichtung 100 beherbergt eine Platine 2. Die Platine 2 kann eine Anzahl von Komponenten einschließlich eines Prozessors 4 und mindestens eines Kommunikationschips 6, jedoch nicht beschränkt auf diese, umfassen. Der Prozessor 4 ist physisch und elektrisch mit der Platine 2 gekoppelt. In einigen Implementierungen ist der mindestens eine Kommunikationschip 6 auch mit der Platine 2 physisch und elektrisch gekoppelt. In weiteren Implementierungen ist der Kommunikationschip 6 Teil des Prozessors 4.
  • Je nach Anwendung kann die Computervorrichtung 11 andere Komponenten enthalten, die physisch und elektrisch mit der Platine 2 gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten umfassen flüchtigen Speicher (z. B. DRAM) 8, nichtflüchtig Speicher (z. B. ROM) 9, Flash-Speicher (nicht gezeigt), einen Grafikprozessor 12, einen Digitalsignalprozessor (nicht gezeigt), einen Krypto-Prozessor (nicht gezeigt), einen Chipsatz 14, eine Antenne 16, eine Anzeige 18 wie etwa eine Berührungsbildschirm-Anzeige, einen Berührungsbildschirm-Controller 20, eine Batterie 22, einen Audio-Codec (nicht gezeigt), einen Video-Codec (nicht gezeigt), einen Leistungsverstärker 24, eine Vorrichtung für das globale Positionsbestimmungssystem (GPS-Vorrichtung) 26, einen Kompass 28, einen Beschleunigungsmesser (nicht gezeigt), ein Gyroskop (nicht gezeigt), einen Lautsprecher 30, eine Kamera 32 und eine Massenspeichervorrichtung (wie etwa ein Festplattenlaufwerk) 10, eine CD (nicht gezeigt), eine DVD (nicht gezeigt) und so weiter, sind aber nicht auf diese beschränkt. Diese Komponenten können mit der Systemplatine 2 verbunden, an der Systemplatine montiert oder mit einer der anderen Komponenten kombiniert sein.
  • Der Kommunikationschip 6 ermöglicht drahtlose und/oder drahtgebundene Kommunikation für die Übertragung von Daten an die und von der Recheneinrichtung 11. Der Begriff „drahtlos“ und seine Ableitungen kann verwendet werden, um Schaltungen, Vorrichtungen, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle usw. zu beschreiben, die Daten unter Verwendung modulierter elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium übertragen können. Der Begriff impliziert nicht, dass die zugehörigen Vorrichtungen keine Drähte enthalten, obwohl dies in einigen Ausführungsformen vielleicht der Fall ist. Der Kommunikationschip 6 kann irgendeinen einer Reihe von drahtlosen oder drahtgebundenen Standards oder Protokollen implementieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Wi-Fi (IEEE-802.11-Familie), WiMAX (IEEE-802.16-Familie), IEEE 802.20, Langzeitevolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, Ethernet-Derivate davon sowie alle anderen drahtlosen und drahtgebundenen Protokolle, die als 3G, 4G, 5G und darüber bezeichnet werden. Die Recheneinrichtung 11 kann mehrere Kommunikationschips 6 enthalten. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 6 für drahtlose Kommunikation mit kürzerer Reichweite wie Wi-Fi und Bluetooth ausgelegt sein und ein zweiter Kommunikationschip 6 kann für drahtlose Kommunikation mit größerer Reichweite wie GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO und dergleichen ausgelegt sein.
  • In einigen Implementierungen können eine oder mehrere der Komponenten dazu ausgelegt sein, die hierin beschriebene drahtlose Verbindung zu verwenden. Die Merkmale des Systems von 12 können an das von 7 angepasst werden und umgekehrt. Zum Beispiel kann das System von 12 mehrere Prozessoren tragen. Das System von 7 kann eine oder mehrere der in 12 gezeigten Peripherievorrichtungen enthalten. Der Begriff „Prozessor“ kann sich auf irgendeine Vorrichtung oder einen Teil einer Vorrichtung beziehen, der elektronische Daten von Registern und/oder Speichern verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten umzuwandeln, die in Registern und/oder Speichern gespeichert werden können.
  • In verschiedenen Implementierungen kann die Recheneinrichtung 11 ein Laptop, ein Netbook, ein Notebook, ein Ultrabook, ein Smartphone, ein Tablet, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein ultramobiler PC, ein Mobiltelefon, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Drucker, ein Scanner, ein Monitor, ein Beistellkasten, eine Unterhaltungssteuereinheit, eine Digitalkamera, ein tragbarer Musikspieler oder ein digitaler Videorekorder sein. In weiteren Implementierungen kann die Recheneinrichtung 11 eine beliebige andere elektronische Vorrichtung sein, die Daten verarbeitet, einschließlich einer am Körper tragbaren Vorrichtung.
  • Ausführungsformen können als ein Teil eines oder mehrerer Speicherchips, Controllern, CPUs (Zentralverarbeitungseinheiten), Mikrochips oder integrierten Schaltungen implementiert sein, die unter Verwendung einer Hauptplatine, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und/oder einer feldprogrammierbaren Gatteranordnung (FPGA) verbunden sind.
  • Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“, „verschiedene Ausführungsformen“ usw. zeigen an, dass die so beschriebene(n) Ausführungsform(en) bestimmte Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften aufweisen können, aber nicht jede Ausführungsform notwendigerweise die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften aufweist. Ferner können einige Ausführungsformen einige, alle oder keines der Merkmale aufweisen, die für andere Ausführungsformen beschrieben sind.
  • In der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen kann der Ausdruck „gekoppelt“ zusammen mit seinen Ableitungen verwendet werden. „Gekoppelt“ wird verwendet, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente miteinander zusammenarbeiten oder interagieren, aber es können physische oder elektrische Komponenten dazwischen liegen oder auch nicht.
  • Wie in den Ansprüchen verwendet und wenn nicht anders angegeben, gibt die Verwendung der Ordinaladjektive „erste/r/s“, „zweite/r/s“, „dritte/r/s“ usw. zur Beschreibung eines gemeinsamen Elements lediglich an, dass auf verschiedene Instanzen von ähnlichen Elementen Bezug genommen wird, und soll nicht implizieren, dass die so beschriebenen Elemente in einer bestimmten Reihenfolge, entweder zeitlich, räumlich, in der Rangfolge oder auf irgendeine andere Weise, sein müssen.
  • Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben Beispiele von Ausführungsformen. Fachleute werden erkennen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente zu einem einzigen funktionellen Element kombiniert werden können. Alternativ können bestimmte Elemente in mehrere funktionale Elemente aufgeteilt werden. Elemente einer Ausführungsform können zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Zum Beispiel können Reihenfolgen von Prozessen, die hierin beschrieben sind, geändert werden und sind nicht auf die hierin beschriebene Art und Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Handlungen eines Ablaufdiagramms weder in der gezeigten Reihenfolge implementiert werden, noch müssen notwendigerweise alle Handlungen durchgeführt werden. Zudem können die Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen durchgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist keineswegs auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Zahlreiche Variationen, ob explizit in der Beschreibung angegeben oder nicht, wie etwa Unterschiede in der Struktur, Abmessung und Materialeinsatz, sind möglich. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so weit wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.
  • Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Ausführungsformen. Die zahlreichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können verschiedenartig kombiniert werden, wobei einige Merkmale eingeschlossen und andere ausgeschlossen werden, um für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen geeignet zu sein. Einige Ausführungsformen beziehen sich auf eine Vorrichtung, die umfasst: eine erste Baugruppe, die einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit einem Funksendeempfänger einer zweiten Baugruppe aufweist, wobei die zweite Baugruppe einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Funksendeempfänger der ersten Baugruppe aufweist, einen Switch zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe und zum Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe und eine Systemplatine zum Tragen der ersten Baugruppe, der zweiten Baugruppe und des Switches.
  • In weiteren Ausführungsformen stellt der Switch die Verbindung her, indem er die jeweiligen Funksendeempfänger aktiviert.
  • In weiteren Ausführungsformen stellt der Switch die Verbindung her, indem er einen Weg zwischen den jeweiligen Funksendeempfängern befiehlt, wobei der Weg mindestens einen Repeater enthält.
  • In weiteren Ausführungsformen weist der Switch einen Funksendeempfänger auf, um über die jeweiligen Funksendeempfänger der ersten und der zweiten Baugruppe zu kommunizieren.
  • In weiteren Ausführungsformen weist der Switch einen ersten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe auf, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe durch den Switch verläuft.
  • In weiteren Ausführungsformen verläuft die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über einen Funkreflektor, wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen eines Weges über den Reflektor herstellt.
  • In weiteren Ausführungsformen ist der Reflektor mit der Systemplatine verbunden, der Reflektor mit dem Systemchassis verbunden oder der Reflektor mit dem Systemgehäuse verbunden.
  • In weiteren Ausführungsformen verläuft die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über eine dritte Baugruppe, wobei die dritte Baugruppe einen ersten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist und wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisung eines Weges über die dritte Baugruppe herstellt.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst die dritte Baugruppe einen Repeater zum Verbinden des ersten und des zweiten Sendeempfängers der dritten Baugruppe.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst der Funksendeempfänger der ersten Baugruppe einen lenkbaren Strahl, um durch Lenken des Strahls entweder mit der zweiten Baugruppe oder der dritten Baugruppe zu kommunizieren, wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen einer Lenkung des Strahls herstellt.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst der lenkbare Strahl eine phasengesteuerte Gruppenantenne.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst das Herstellen einer Verbindung ein Herstellen einer Verbindung durch eine drahtgebundene Verbindung zwischen den Baugruppen und dem Switch durch die Systemplatine.
  • Einige Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren, das umfasst: Empfangen einer Anforderung zum Verbinden von einer ersten Baugruppe, die einen Funksendeempfänger aufweist, an einem Switch, Senden einer Anforderung zum Verbinden von dem Switch an eine zweite Baugruppe, die einen Funksendeempfänger aufweist, wobei die erste Baugruppe, die zweite Baugruppe und der Switch von einer Systemplatine getragen werden; und Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe durch den Switch.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst das Herstellen der Verbindung ein Aktivieren der jeweiligen Funksendeempfänger durch den Switch.
  • In weiteren Ausführungsformen weist der Switch einen ersten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe auf, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über den Switch verläuft.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst das Herstellen einer Verbindung ein Herstellen einer Verbindung durch Zuweisen eines Weges über eine dritte Baugruppe, wobei die dritte Baugruppe von der Systemplatine getragen wird und einen ersten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst das Empfangen und Senden ein Empfangen über die Systemplatine von der ersten Baugruppe und ein Senden über die Systemplatine zu der zweiten Baugruppe.
  • Einige Ausführungsformen beziehen sich auf eine Recheneinrichtung, die umfasst: eine erste Prozessorbaugruppe, die einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit einem Funksendeempfänger einer zweiten Prozessorbaugruppe aufweist, wobei die zweite Prozessorbaugruppe einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Funksendeempfänger der ersten Prozessorbaugruppe aufweist, einen Switch zum Kommunizieren mit der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe und zum Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe, eine Systemplatine zum Tragen der ersten Prozessorbaugruppe, der zweiten Prozessorbaugruppe und des Switches und einen Chipsatz, der von der Systemplatine getragen wird und über die Systemplatine mit der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe verbunden ist, um mit externen Speichervorrichtungen zu verbinden.
  • In weiteren Ausführungsformen verläuft die Verbindung zwischen der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe über einen Funkreflektor, wobei der Funkreflektor mit einem Gehäuse der Recheneinrichtung verbunden ist und der Switch die Verbindung durch Zuweisen eines Wegs über den Reflektor herstellt.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst der Funksendeempfänger der ersten Prozessorbaugruppe einen lenkbaren Strahl, um durch Lenken des Strahls entweder mit der zweiten Prozessorbaugruppe oder einer dritten Baugruppe zu kommunizieren, wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen einer Lenkung des Strahls herstellt.
  • Zeichenerklärung
  • 3
    302 V-Band-Synth.
  • 5
    518 Anzeige
    516 Grafik-GPU
    536, 528 Massenspeicher
    504, 506 Prozessor
    502 Chipsatz
  • 6, 7, 8, 9, 10
    Switch Switch
    Main Board Hauptplatine
  • 11
    Reflector or chassis Reflektor oder Chassis
    Main Board Hauptplatine
  • 12
    32 Kamera
    4 Prozessor
    6 Kommunikationschip
    14 Chipsatz
    24 Verstärker
    12 Grafik -CPU
    10 Massenspeicher
    28 Kompass
    20 Berührungsbildschirm-Controller
    30 Lautsprecher
    18 Berührungsbildschirm-Anzeige
    22 Batterie
    100 Recheneinrichtung
    16 Antenne

Claims (20)

  1. Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine erste Baugruppe, die einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit einem Funksendeempfänger einer zweiten Baugruppe aufweist; wobei die zweite Baugruppe einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Funksendeempfänger der ersten Baugruppe aufweist; einen Switch zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe und zum Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe; und eine Systemplatine zum Tragen der ersten Baugruppe, der zweiten Baugruppe und des Switches.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Switch die Verbindung herstellt, indem er die jeweiligen Funksendeempfänger aktiviert.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Switch die Verbindung herstellt, indem er einen Weg zwischen den jeweiligen Funksendeempfängern befiehlt, wobei der Weg mindestens einen Repeater enthält.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Switch einen Funksendeempfänger aufweist, um über die jeweiligen Funksendeempfänger der ersten und der zweiten Baugruppe zu kommunizieren.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Switch einen ersten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über den Switch verläuft.
  6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über einen Funkreflektor verläuft und wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen eines Weges über den Reflektor herstellt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Reflektor mit der Systemplatine verbunden ist, der Reflektor mit dem Systemchassis verbunden ist oder der Reflektor mit dem Systemgehäuse verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über eine dritte Baugruppe verläuft, wobei die dritte Baugruppe einen ersten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist und wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisung eines Weges über die dritte Baugruppe herstellt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die dritte Baugruppe einen Repeater zum Verbinden des ersten und des zweiten Sendeempfängers der dritten Baugruppe umfasst.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Funksendeempfänger der ersten Baugruppe einen lenkbaren Strahl umfasst, um durch Lenken des Strahls entweder mit der zweiten Baugruppe oder der dritten Baugruppe zu kommunizieren, und wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen einer Lenkung des Strahls herstellt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der lenkbare Strahl eine phasengesteuerte Gruppenantenne umfasst.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Herstellen einer Verbindung ein Herstellen einer Verbindung über eine drahtgebundene Verbindung zwischen den Baugruppen und dem Switch durch die Systemplatine umfasst.
  13. Verfahren, das Folgendes umfasst: Empfangen einer Anforderung zum Verbinden von einer ersten Baugruppe, die einen Funksendeempfänger aufweist, an einem Switch; Senden einer Anforderung zum Verbinden von dem Switch an eine zweite Baugruppe, die einen Funksendeempfänger aufweist, wobei die erste Baugruppe, die zweite Baugruppe und der Switch von einer Systemplatine getragen werden; und Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe durch den Switch.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Herstellen der Verbindung ein Aktivieren der jeweiligen Funksendeempfänger durch den Switch umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Switch einen ersten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist, wobei die Verbindung zwischen der ersten Baugruppe und der zweiten Baugruppe über den Switch verläuft.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Herstellen einer Verbindung ein Herstellen einer Verbindung durch Zuweisen eines Weges über eine dritte Baugruppe umfasst, wobei die dritte Baugruppe von der Systemplatine getragen wird und einen ersten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der ersten Baugruppe und einen zweiten Sendeempfänger zum direkten Kommunizieren mit der zweiten Baugruppe aufweist.
  17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Empfangen und Senden ein Empfangen über die Systemplatine von der ersten Baugruppe und ein Senden über die Systemplatine zu der zweiten Baugruppe umfasst.
  18. Recheneinrichtung, die umfasst: eine erste Prozessorbaugruppe, die einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit einem Funksendeempfänger einer zweiten Prozessorbaugruppe aufweist; wobei die zweite Prozessorbaugruppe einen Funksendeempfänger zum Kommunizieren mit dem Funksendeempfänger der ersten Prozessorbaugruppe aufweist; einen Switch zum Kommunizieren mit der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe und zum Herstellen einer Verbindung über die jeweiligen Funksendeempfänger zwischen der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe; eine Systemplatine zum Tragen der ersten Prozessorbaugruppe, der zweiten Prozessorbaugruppe und des Switches; und einen Chipsatz, der von der Systemplatine getragen wird und über die Systemplatine mit der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe verbunden ist, um mit externen Speichervorrichtungen zu verbinden.
  19. Recheneinrichtung nach Anspruch 18, wobei die Verbindung zwischen der ersten Prozessorbaugruppe und der zweiten Prozessorbaugruppe über einen Funkreflektor verläuft, wobei der Funkreflektor mit einem Gehäuse der Recheneinrichtung verbunden ist und der Switch die Verbindung durch Zuweisen eines Wegs über den Reflektor herstellt.
  20. Recheneinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Funksendeempfänger der ersten Prozessorbaugruppe einen lenkbaren Strahl umfasst, um durch Lenken des Strahls entweder mit der zweiten Prozessorbaugruppe oder einer dritten Baugruppe zu kommunizieren, wobei der Switch die Verbindung durch Zuweisen einer Lenkung des Strahls herstellt.
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