DE60223653T2

DE60223653T2 - Mikrowellenleiterbus für digitale Vorrichtungen

Info

Publication number: DE60223653T2
Application number: DE60223653T
Authority: DE
Inventors: Josef Lehmann; Paul Rudolf; Franz Zurfluh; Michael Stanimirov
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland; ABB Research Ltd Sweden
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: ATE495588T1; EP1361671A1; DE60238903D1; DE60223653D1; EP1361671B1; ATE494670T1; DE60238822D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Datenkommunikation zwischen digitalen Geräten. Die Erfindung betrifft einen Kommunikationsbus für eine digitale Einrichtung und ein Netzwerk oder eine digitale Einrichtung mit einem Kommunikationsbus gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es sind verschiedene Ansätze für die Bereitstellung von Datenkanälen zu und von planaren integrierten Schaltungen (ICs), wie etwa integrierte Mikrowellenschaltungen (MICs) oder monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen (MMICs) bekannt. In der Regel besitzen ICs Eingangs- und Ausgangswege in Form von Mikrostreifenleitungen. In dem Artikel von D. Deslandes und K. Wu, "Integrated Microstrip and Rectangular Waveguide in Planar Form", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Bd. 11, Nr. 1, Februar 2001, wird ein Wellenleiterdatenkanal unmittelbar in ein IC integriert, indem eine verjüngte Übergangszone zwischen einer Mikrostreifenleitung des IC und einem rechteckigen Wellenleiter für die weitere Datenübertragung vorgesehen wird. Die Verjüngung ist so ausgelegt, daß die Quasi-TEM-Mode der Mikrostreifenleitung in die TE₁₀-Mode in dem Wellenleiter transformiert wird. Somit können passive Wellenleiterkomponenten in aktive IC-Schaltungen integriert werden. Die Signale erfordern keinerlei Signalaufbereitung für die Einkopplung in die verlustarme Wellenleiterstruktur mit hoher Datenrate. Es sind jedoch nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen machbar und es müssen strengste Abmessungsanforderungen erfüllt werden, um verjüngte Zonen mit annehmbaren Einfügungsverlusten in den Mikrowellen-Wellenleiter zu produzieren.
Derzeitige Computerentwürfe umfassen eigene Prozessoren oder Komponenten, die über Leiter verbunden werden, die auf einer Leiterplatte (PCB) oder einer mehrschichtigen Leiterplatte (MLB) angeordnet sind. Gewöhnliche Übertragungsleitungen auf PCBs oder MLBs werden im TEM-Modus betrieben. Dieser Modus arbeitet immer als Tiefpaßfilter, mit dem Effekt, daß die Dämpfung und Modenkreuzkopplung für zunehmende Frequenzen vergrößert werden. Herkömmliche elektrische Bussysteme ergeben begrenzte Datenraten von ungefähr 400 Mbps pro Leitung für Leiterlinien unter 250 nm. Alternative Punkt-zu-Punkt-Verbindungen für die schnelle Signalübertragung auf PCBs oder MLBs sind angepaßte Leitungen, wie zum Beispiel Mikrostreifenleitungen, die in einem Quasi-TEM-Modus arbeiten, und Leiter des Koaxialtyps oder faseroptische Kabel. Ein Hauptnachteil elektrischer Übertragungsleitungen im TEM- oder Quasi-TEM-Modus ist die Tatsache, daß es unmöglich ist, über lange Distanzen hohe Datenraten mit Frequenzmultiplex zu erzielen. Auf angepaßten Leitungen oder Faseroptik basierende Bussysteme erfordern eine außerordentlich präzise mechanische Ausrichtung, müssen sehr sorgfältig gehandhabt werden und stellen nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bereit.
In der EP 1 096 596 werden Mikrowellen-Wellenleiter und Backplane-Systeme für Leiterplatten (PCB) oder mehrschichtige Leiterplatten (MLB) offenbart. Ein Backplane-System wird aufgebaut, indem man den Wellenleiter mit einer äußeren Oberfläche der PCB oder MLB verbindet oder den Wellenleiter als eine Schicht in einem inneren Teil der MLB und durch festes Anbringen von Sendern und Empfängern bzw. Sender/Empfängern an dem Wellenleiter. Es werden sowohl luftgefüllte als auch nichtstrahlende dielektrische Wellenleiter mit rechteckigen Querschnitten vorgeschlagen. Eine geeignete Wahl von Sender/Empfängern sind Breitband-Mikrowellenmodems. Parallelzugang wird erzielt durch Aufbau einer Backplane mit einer Gruppe von Wellenleitern, die mehrere unabhängige Datenkanäle bereitstellen. Die Wellenleiter sind parallel zugänglich und mit ausreichendem Abstand angeordnet, um Übersprechen zu unterdrücken. Offensichtlich stellt eine solche Wellenleitergruppe keine Interkonnektivität zwischen Mikrowellenanschlüssen oder Sender/Empfängern, die sich in verschiedenen Wellenleitern befinden, bereit. Statt dessen ist die Kommunikation auf die Anschlüsse beschränkt, die mit demselben Wellenleiter verbunden sind.
Bekannte Topologien von Kommunikationsbussen sind Stern-, Ring- und Busstrukturen. Zur Konfiguration von Kommunikationssystemen, wie zum Beispiel des öffentlichen Fernsprechwählnetzes (PSTN) oder schneller Bussysteme, werden am häufigsten Sterntopologien verwendet. Die Sterntopologie ist in faseroptischen Netzwerken leicht implementierbar und ermöglicht einen ordnungsgemäßen Abschluß jeder Übertragungsleitung ohne Signalverzerrung. Signalvermittlung, Signalsynchronisation und Fehlerfindung sind jedoch in einem sterngekoppelten Kommunikationsnetzwerk schwierig.
Bei Ringtopologien werden Telegramme gespeichert und weitergeleitet, so daß höchstens ein Telegramm pro Segment auf einmal gesendet wird. Somit ist die Datenrate vermindert und die Komplexität der Netzwerkverwaltung vergrößert.
Busartige Topologien ermöglichen parallelen Datenzugang. Jeder Teilnehmer empfängt dieselben Daten mit einer bestimmten Signalausbreitungsverzögerung. Der Parallelzugang erfordert jedoch eine Arbitrierung des Wellenleitermediums zwischen den Teilnehmern. Dies kann durch zeitliches Multiplexen von Signalen in einem einzigen Wellenleiter oder durch räumliches Multiplexen von Signalen in mehreren Wellenleitern, die die Teilnehmer parallel verbinden, erreicht werden. Faseroptische Komponenten ergeben die größte zur Zeit verfügbare Bandbreite. Busartige faseroptische Strukturen lassen sich jedoch nur sehr schwer mit zumutbaren Bemühungen erzielen und es ist kostspielig und komplex, Mehrfachzugang in faseroptischen Bussen bereitzustellen.
In der WO 94/14252 wird ein Wellenleiter-Übertragungssystem für störungsfreie In-House-Kommunikation mit hoher Datenrate offenbart. Es werden rechteckige Wellenleiter des Hohltyps, die sich für Mikrowellensignalübertragung in einem großen Frequenzbereich eignen und mit unabhängigen externen HF-Sender/-Empfängern zum Koppeln von Mikrowellen an dem Wellenleiter vorgeschlagen. Die Kopplung wird über Übergänge von Mikrostreifen zu Wellenleiter, Übergänge von HF-Sonde zu Wellenleiter oder aperturgekoppelte Übergänge bewirkt. Die externen oder selbständigen Sender/Empfänger enthalten jeweils einen Mikrowellendetektor und -oszillator, andere Komponenten wie etwa einen Verstärker, einen Impulsmodulator oder einen Daten-Squelch und eine Steuerung. Die Datenübertragung über den Wellenleiter wird durch Ein-/Aus-Umtastung, d. h. Binärcodierung oder Basisband-Modulation, bewirkt. Wenn Zeitbereichs-Multiplex verwendet wird, treten aufgrund von Reflexionen von Seitenwänden, unzureichenden Wellenleiter-Abschlüssen, Antennen oder durch andere Fehlstellen in dem Wellenleiter verschiedene differentielle Wegverzögerungen auf. Deshalb ist eine aufwendige elektronische Signalverarbeitung, wie zum Beispiel Zeitbereichsentzerrung, Spreizspektrum oder Codemultiplex oder sektorisierte Antennenselektivität, notwendig, wenn mehrere parallele Datenkanäle mit angemessenen Datenraten über lange Distanzen in dem Wellenleiter erzielt werden sollen. Die Sender/Empfänger-Steuerung ist über ein weiteres unabhängiges Bussystem mit Benutzereinrichtungen, wie zum Beispiel einem Personal Computer, einem Telefon oder einer beliebigen anderen Peripherieeinrichtung, verbunden. Die Wellenleiterstruktur ist hauptsächlich dafür ausgewählt, Funkstörungsprobleme bei der In-House-Kommunikation zu überwinden.
Die Erfindung betrifft den Stand der Technik, der aus EP 1 239 600 A1 bekannt ist. Es wird ein Radiowellen-Kommunikationssystem offenbart, das einen Wellenleiter verwendet, um einen Kommunikationsbus in einer Substation zwischen der Substationssteuereinheit und den Steuereinheiten von Bay-Elementen herzustellen. Die geführten Radiowellen sind gut vor Störungen geschützt und können aufgrund eines nur geringen Leckens aus dem Wellenleiter in die Substationsumgebung mit hoher Intensität gesendet werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kommunikationsbusses zum Übertragen von Mikrowellensignalen in einem Wellenleiter zwischen digitalen Verarbeitungseinheiten, wobei eine vereinfachte Handhabung und Anbringbarkeit von Buskomponenten und eine flexible Erweiterbarkeit der Anzahl von Busteilnehmern realisiert werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den in den unabhängigen Ansprüchen dargelegten Gegenstand gelöst.
In einem ersten Aspekt besteht die Erfindung aus einem Kommunikationsbus zum Übertragen von Mikrowellensignalen mit einem Mikrowellen-Wellenleiter, der digitale Datenverarbeitungseinheiten verbindet, wobei jede Verarbeitungseinheit mit Mikrowellen-Sende-/Empfangs-Mitteln zum Ein- und Auskoppeln von Mikrowellensignalen in und aus dem Wellenleiter verbunden ist, wobei ferner jedes Sende-/Empfangsmittel einen Mikrowellenmodulator und -demodulator und eine Antenne umfaßt, die in einem Stück mit der jeweiligen Verarbeitungseinheit ausgeführt sind, und der Wellenleiter mit Empfangsmitteln zum Empfangen der Verarbeitungseinheiten ausgestattet ist, dergestalt, daß ihre Antennen an den Wellenleiter angekoppelt sind, wobei ferner der Datenverkehr auf dem Wellenleiterbus durch Mikrowellensignal-Verwaltungsmittel verwaltet wird und die Mikrowellensignal-Verwaltungsmittel in einer separaten Netzwerk-Verwaltungseinheit implementiert oder in eine Verarbeitungseinheit integriert sind. Sende-/Empfangsmittel bedeuten einen Emitter, Empfänger oder Sender/Empfänger für Mikrowellensignale. Hauptvorteile sind, daß (i) die Sende-/Empfangsmittel nicht zu dem Wellenleiter gehören, sondern statt dessen jedes Sende-/Empfangsmittel ein integraler Teil seiner entsprechenden Verarbeitungseinheit ist, und daß (ii) die Antenne einen Zwischenmikrowellenzugang jeder Verarbeitungseinheit zu dem Wellenleiter bereitstellt. Somit sind die Einheiten einfach an dem Wellenleiter anzubringen und von diesem zu entfernen, ohne die Qualität der Funkkommunikation durch den Wellenleiter zu kompromittieren. Der Mikrowellen-Wellenleiterbus eignet sich besonders für Backplanes mit hoher Datenrate, die digitale Prozessoren beliebiger Art und Größe verbinden. Die Wellenleiterdimensionen sind abhängig von dem Bereich der Übertragungsfrequenzen und von dem für den Wellenleiter verfügbaren Platz zu justieren. Durch Bereitstellen von Empfangsmitteln für die Verarbeitungseinheit, wie zum Beispiel Schlitze, Schienen oder dergleichen, kann eine flexible Anzahl von Teilnehmern leicht mit dem Bus verbunden werden. Die Empfangmittel können dafür ausgelegt sein, die Antenne, Verbinderanschlußstifte und beliebige andere Anbringfüße der Verarbeitungseinheit unterzubringen.
Bei ersten Ausführungsformen wird die Handhabung von Buskomponenten weiter vereinfacht und die Flexibilität des Busentwurfs weiter vergrößert durch (i) Bereitstellung von steckbaren Verarbeitungseinheiten, (ii) Integration des Mikrowellenoszillators und -demodulators direkt in jede Verabeitungseinheit und/oder (iii) Bereitstellung von Empfangsmitteln mit diskreten oder kontinuierlich verteilten Orten auf dem Wellenleiter. Dies ermöglicht einen Mehrpunkt- oder kontinuierlichen parallelen Zugang zu dem Wellenleiterbus.
Zweite Ausführungsformen umfassen folgendes: (i) einen stabartigen Antennenentwurf für leichtes Anfügen der Antenne in den Wellenleiter (ii) eine Antennenfehlanpassung, um genug Energie in der Mikrowelle für Parallelzugangsfähigkeit zu lassen und/oder (iii) eine einzelne Antenne oder eine kleine Anzahl von Antennen pro Verarbeitungseinheit zur Bereitstellung einer sehr stark vereinfachten Schnittstelle der Verarbeitungseinheit im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Verbindern mit mehreren Anschlußstiften.
Die Ausführungsformen gemäß Anspruch 5 haben die Vorteile, daß die Sende-/Empfangsmittel analog/digital-Umsetzer- und HF-Modulationsmittel zum Erzeugen und Demodulieren von Hochfrequenz- oder Breitband-Mikrowellensignalen umfassen und daß Standard-Mikrowellen-Wellenleiter ausgewählt werden können.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß Frequenzmultiplexen mehrerer Mikrowellensignale auf dem Mikrowellen-Wellenleiter ein leistungsstarkes Werkzeug ist, um verschiedene Kommunikationskanäle mit Parallelzugang auf dem gemeinsamen physischen Wellenleitermedium bereitzustellen. Somit wird eine Vielzahl von Kommunikationsteilnehmern über den Wellenleiterbus miteinander verbunden und kann selektiv adressiert und erkannt werden. Es können Frequenzen definiert werden, um Signale und/oder Kommunikationspartner, wie zum Beispiel Paare oder Gruppen von Verarbeitungseinheiten, zu spezifizieren. Frequenzmultiplex auf einem Wellenleiter erfordert, daß alle Frequenzen über der Grenzfrequenz der Grund-Wellenleitermode gewählt werden müssen und innerhalb des Frequenzbands derselben Mode oder verschiedener Moden gewählt werden können. Besonders vorteilhaft ist, daß die frequenzmulti plexenden Mittel, Mittel zur Frequenzplanung oder Frequenznetzwerkverwaltung umfassen, um Frequenzkanäle und Bandbreiten gemäß erwarteten oder aktuell bestimmten Kommunikationsanforderungen auf dem Wellenleiterbus zu definieren.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, daß die Signalübertragungskapazität des Wellenleiters voll ausgenutzt werden kann, ohne Bandbreitenbedürfnisse individueller Kommunikationskanäle zu kompromittieren. Solche Bandbreitenbedürfnisse hängen von Beschränkungen der Signalerzeugungseinrichtung ab, wie zum Beispiel einer Zugangsgeschwindigkeit z. B. eines Direktzugriffsspeichers (RAM) oder der Signalverarbeitungseinrichtung. Sie können auch von der Art des übertragenen Signals abhängen. Z. B. sollen schnellen Adressendatensignalen große Bandbreiten und relativ langsamen Vielzweck-Signalen, wie zum Beispiel Eingangs-/Ausgangssignalen oder Interrupt-Signalen kleine Bandbreiten zugeteilt werden. Die dynamische Anpassung der Bandbreitenzuteilung ermöglicht eine effiziente Bandbreitennutzung auf dem Wellenleiter und eine kontinuierliche oder zumindest wiederholte Anpassung von Kanalbandbreiten an die tatsächlichen Bandbreitenbedürfnisse. Wenn Bandbreite nicht mehr benötigt wird, können in Zwischenfrequenzbändern zusätzliche Frequenzkanäle geöffnet oder existierende Frequenzbänder in freien Frequenzraum verlagert werden.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 8 hat den Vorteil, daß sogar integrierte Schaltungschips (IC-Chips), die auf minimalem Platz in einem Verarbeitungs- oder Speichermodul angeordnet sind, über modulinterne Mikrowellen-Wellenleiter mit hoher Datenrate verbunden werden können. Insbesondere sind Mehrchip-Module (MCMs), die in der Regel aus Silizium- und Galliumarsenid-IC-Chips gebildet werden, geeignete Kandidaten für die Implementierung von modulinternen Wellenleiter-Verbindungen oder Backplanes zwischen den IC-Chips.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 9 hat den Vorteil, daß integrierte Schaltungschips (IC-Chips), die auf einer gemeinsamen Platte, wie zum Beispiel einer Leiterplatte (PCB) oder einer mehrschichtigen Leiterplatte (MLB) angeordnet sind, über Mikrowellen-Wellenleiter mit hoher Datenrate auf der Platte miteinander verbunden werden können. Die gemeinsame Platte kann eine Vielzweck-Platte sein, wie zum Beispiel eine Anbring-, verdrahtete oder Kommunikationsplatte für verschiedene IC-Chips. Der Wellenleiter auf der Platte kann als ein Platten-Netzwerk (BAN) ausgelegt werden oder Teil dieses Netzwerks sein und kann in Form einer PCB- oder MLB-Wellenleiter-Backplane implementiert werden.
Die Ausführungsform nach Anspruch 10 hat den Vorteil, daß Verarbeitungsmodule, Speichermodule und/oder Peripherieeinrichtungen über Wellenleiter mit hoher Datenrate zwischen Modulen oder computerinterne Mikrowellen-Wellenleiter miteinander verbunden werden können. Solche Module können sogar entlang von Mikrowellen-Wellenleitern verteilt werden, die große Distanzen überbrücken, wie zum Beispiel 100 m oder mehr. Der Wellenleiter zwischen Modulen kann als ein Systemnetzwerk (SAN) ausgelegt werden oder Teil eines solchen sein.
Die Ausführungsform nach Anspruch 11b hat den Vorteil, daß eine Hierarchie oder Kaskade von Wellenleiter-Backplanes und gegebenenfalls eine direkte Kopplung von Mikrowellensignalen zwischen Wellenleitern in verschiedenen Backplane-Schichten machbar sind.
Die Ausführungsformen nach Anspruch 12 und 13 haben den Vorteil, daß Stromversorgungs- oder thermische Kühlmittel den Wellenleiter als ein Strom- oder Wärmeverteilungsmedium umfassen und dadurch die Stromversorgung und/oder Wärmeableitung für die digitalen Datenverarbeitungseinheiten erleichtern.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Kommunikationsbus wie oben beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung wird die Erfindung besser verständlich und andere Aufgaben als die oben dargelegten werden ersichtlich. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen schematisch:
1a einen derzeitigen Computerentwurf mit einem herkömmlichen Bussystem;
1b ein herkömmliches paralleles Bussystem mit mehreren parallelen Leitungen;
2 einen neuartigen Computerentwurf (mit vergrößertem Inset) mit einem Mikrowellen-Kommunikationsbus gemäß der Erfindung;
3 eine vereinfachte Draufsicht, Seitenansicht und Vorderansicht des neuartigen Computerentwurfs;
4 einen Frequenzmultiplexbetrieb des neuartigen Mikrowellen-Kommunikationsbusses;
5 einen neuartigen Computerentwurf mit einem hierarchischen Mikrowellen-Kommunikationsbus, der mehrere Wellenleiterschichten umfaßt;
6 eine Draufsicht und teilweise Seitenansicht einer PCB oder eines Mikroprozessors mit einer Wellenleiter-Backplane zur Kommunikation zwischen IC-Chips;
7 eine Seitenansicht eines modularen Personal Computer mit einem Motherboard, ausgestattet mit einer Wellenleiter-Backplane;
8 eine Seitenansicht einer auf einem Wellenleiter oder einer Wellenleiter-Backplane angebrachten digitalen Datenverarbeitungseinheit;
9 eine Seitenansicht eines PCB-Moduls mit Backplane und integriertem Wellenleiter für schnelle Übertragung;
10 eine perspektivische Ansicht mehrerer auf einer auf Rack basierenden Backplane mit integrierten Wellenleitern angebrachter PCB-Module; In den Zeichnungen werden identische Teile durch identische Bezugszahlen gekennzeichnet.
AUSFÜHRLICHE BESHREIBUNG DER ERFINDUNG
1a zeigt eine allgemeine Form derzeitiger Computersysteme 1. Der modulare Computer 1 umfaßt digitale Datenverarbeitungseinheiten 2, wie zum Beispiel Baugruppen oder Karten 20, insbesondere einen Prozessor, einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 21, z. B. mit einer Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) 210 und einem Cash-Speicher 211, einem Speichermodul 22 z. B. mit einem RAM-Chip 220 und einer Peripherieeinrichtung 23, wie zum Beispiel einer Eingabe-/Ausgabeeinrichtung 23 und insbesondere einer Tastatur, einer Maus, einer Netzwerkschnittstelle, einer graphischen Schnittstelle, einem Laufwerk, einem Speichergerät oder einer anderen Komponente 23. Die Verarbeitungseinheiten 2 werden über separate Versorgungsleitungen 5 mit Strom versorgt. Der Datenverkehr wird über einen herkömmlichen Bus 4 abgewickelt, auf dem die Verarbeitungseinheiten 2 über herkömmliche Eingangs-/Ausgangspuffer oder Bustreiber 3 zugreifen. Die Treiber 3 bereiten digitale Signale als Basisbandsignale auf und führen die notwendige Impedanzanpassung zur Signalkopplung an dem Mehrleiterbus 4 durch.
1b zeigt einen herkömmlichen Bus 4, der typischerweise durch mehrere elektrische Leiter oder Mikrostreifenleitungen gebildet wird, die jeweils ein Signal S1, ..., S4 parallel übertragen. Die Datenrate zwischen den eigenen Komponenten 2 über die herkömmlichen elektrischen Leitungen 4 ist für eine Leitungsbreite von weniger als 250 nm auf etwa 400 Mbps. pro Leitung beschränkt.
2 zeigt einen neuartigen Computerentwurf 2 (teilweise vergrößert), wobei der herkömmliche Bus 4 durch einen oder mehrere Mikrowellen-Wellenleiter 7 ersetzt wird. Die Verarbeitungseinheiten 2; 21; 210, 211; 22, 220; 23 sind mit Mikrowellen-Sende/Empfangsmitteln 6, wie zum Beispiel einem Emitter, einem Empfänger oder Sender/Empfänger 6, ausgestattet, um digitale Signale in breitbandmodulierte Hochfrequenz-Radio- oder Mikrowellensignale zu transformieren, die dann über die Antenne 8 zur schnellen Übertragung an den Onboard-Wellenleiter 71 angekoppelt werden. Der (vergrößerte) Sender/Empfänger 6 umfaßt einen Mikrowellenmodulator. 60, einen Demodulator 61 und interne Signalisierungsleitungen 62. Die Antenne 8 kann genauso gut Mikrowellensignale von anderen Verarbeitungseinheiten 2 empfangen und sie über den Mikrowellendemodulator 6 ihrer Verarbeitungseinheit 2 zuführen.
Der Datenverkehr auf dem Wellenleiterbus 7 wird durch das Mikrowellensignalverwaltungsmittel 17 oder das multiplexende Mittel 17 insbesondere das frequenzmultiplexende Mittel 17 verwaltet.
Dieses Mittel 17 kann in einer separaten Netzwerkverwaltungseinheit 17 implementiert oder in einer Verarbeitungseinheit 2, Baugruppe 20 oder in einem IC-Chip 210, 211, 220 integriert werden. Diese Mittel 17 können unter Verwendung von programmierbaren Software- Werkzeugen implementiert werden. Vorzugsweise ist der Mikrowellen-Wellenleiter 7 ein hohler metallischer oder nichtstrahlender dielektrischer Wellenleiter, dermindestens eine TE- und/oder TM-Mode überträgt und insbesondere einen rechteckigen, runden oder coaxialen Querschnitt aufweist.
3 zeigt eine Drauf-, Vorder- und Seitenansicht eines modularen Computers 1 auf einem Motherboard 9, das einen Mikrowellen-Wellenleiter 72 zwischen Modulen oder einen modulinternen Mikrowellen-Wellenleiter 72 umfaßt, der einen Prozessor 21, eine Ethernet-Karte 230, ein Compact-Disc-Laufwerk 231 und möglicherweise (nicht gezeigte) weitere Komponenten verbindet. Jede Komponente 2 besitzt ihre eigene Mikrowellenantenne 8, die in den mindestens einen Wellenleiter 72 eingeführt oder eingesteckt wird. Der Wellenleiter 72 kann als eine Backplane des Motherboard 9 implementiert sein. Der Wellenleiter oder die Backplane 72 können ein Netzwerk verbundener Wellenleiter 72 umfassen und ein Systemnetzwerk (SAN) bilden. Der Wellenleiteransatz eignet sich besonders für die Konstruktion modularer Computersysteme 1, wie zum Beispiel PCs (Personal Computers) oder tragbare Computer 1 unter Verwendung von Dockstationen und wechselbaren Einrichtungen.
4 zeigt einen frequenzmultiplexenden Betrieb des Wellenleiterbusses 7; 70, 71, 72. In dem Mikrowellenoszillator oder -modulator 60, der auf der linken Seite gezeigt ist, werden die Mikrowellensignale S1, ..., S4 auf Hochfrequenzträgersignale mit der Bezeichnung f1, f4 aufmoduliert, werden addiert und an den Wellenleiter 7 angekoppelt. Auf der Empfängerseite führt der Mikrowellendemodulator 61 den umgekehrten Prozeß durch. Offensichtlich ist der Wellenleiter 7 in beiden Übertragungsrichtungen betreibbar, indem beide Seiten mit einem Modulator 60 und Empfänger 61 ausgestattet werden.
Die frequenzmultiplexenden Mittel 17 ermöglichen die Definition unabhängiger Kommunikationskanäle in demselben Mikrowellen-Wellenleiter 7. Insbesondere werden spezifischen Signalen S1, ..., S4 und/oder spezifischen Sende- und/oder Empfangsverarbeitungseinheiten 2 und/oder spezifischen Gruppen von Sende- und Empfangsverarbeitungseinheiten 2 spezifische Frequenzen zugeteilt. Vorzugsweise umfassen die frequenzmultiplexenden Mittel 17 Mittel zur dynamischen Bandbreitenzuteilung zu individuellen Kommunikationskanälen als Funktion eines Typs des Signals S1, ..., S4 oder eines Typs der Verarbeitungseinheit 2, die mit dem Kommunikationskanal assoziiert ist. Insbesondere werden Adressendatensignalen große Bandbreiten, vorzugsweise mehr als 100 MHz, zugeteilt und Vielzwecksignalen kleine Bandbreiten, bevorzugt unter 100 MHz und besonders bevorzugt unter 1 MHz zugeteilt.
Der Mikrowellenbus ermöglicht Übertragungsgeschwindigkeiten von ungefähr 100 Gbps pro Wellenleiter und kann sogar sehr große Distanzen wie etwa 100 m oder mehr überbrücken. Somit ist Signalausstrahlung und sehr genaue Synchronisation über beträchtliche Distanzen möglich und sogar der Systemsynchronisationstakt kann zum Synchronisieren des vollständigen delokalisierten Computersystems 1 über den Wellenleiterbus 7 gesendet werden.
Im Prinzip ist jede beliebige Art von kohärenter oder Breitband-Signalmodulation machbar. Das Fehlen elektromagnetischer Störungen in dem Wellenleiter 7 ermöglicht die Erzielung hoher Datenraten ohne komplizierte Signalaufbereitung. Zum Beispiel kann durch Verwendung einer 64 QAM (Quadraturamplitudenmodulation) eine Spektraldichte von 64 Bit/Hz erreicht werden und eine Bitrate von 64 Gbps kann in einem stabilen Spektralbereich von 1 GHz übertragen werden.
5 zeigt eine Hierarchie oder Kaskade zweier Mikrowellen-Wellenleiter 71, 72. Der Onboard Wellenleiter 71 verbindet einen Mikroprozessor 71, ein Speichermodul 22 und eine Peripherieeinrichtung 23 wie im Kontext von 2 beschrieben und bildet ein Leiterplatten-Netzwerk (BAN). Das BAN ist selbst über ein Mikrowellen-Modem 60, 61 und eine Antenne 8 an einen Wellenleiter 72 zwischen Modulen angeschaltet, dessen Struktur und Funktionsweise in Verbindung mit 3 erläutert wurden. Es ist auch eine mehrschichtige Hierarchie von (nicht gezeigten) modulinternen Wellenleitern 70 und/oder Onboard-Wellenleitern 71 und/oder Wellenleitern 72 zwischen Modulen machbar. Die Wellenleiterkaskade 70, 71, 72 kann insbesondere direkte Wellenleiterverbindungen zu Sendemikrowellensignalen S1, ..., S4 unmittelbar umfassen, d. h. ohne dazwischen angeordnete Mikrowellenmodems 60, 61 zwischen verschiedenen Wellenleiterschichten 70, 71; 71, 72; 70, 72.
6 zeigt eine Drauf- und teilweise Seitenansicht eines Mehrchip-Mikroprozessors oder Mehrchip-Moduls 9 mit einem modulinternen Wellenleiter 70 vorzugsweise in Form einer Backplane 70. Beispiele wären etwa eine Mehrchipprozessor-interne Wellenleiter-Backplane 70 oder eine Mehrchip-Speicher-interne Wellenleiter-Backplane 70. Jeder IC-Chip 2; 21, 22, 23; 210, 211; 220 ist über seinen eigenen Mikrowellensender/-empfänger oder sein eigenes Mikrowellen-Modem 60, 61 und die Antenne 8 mit einem oder mehreren Wellenleitern 70 verbunden. Ein besonderer Vorteil der neuartigen Mikrowellenschnittstelle ist die Elimination von mehreren 100 externen Verbindern, die typischerweise in herkömmlichen IC-Chips vorliegen, und folglich eine enorme Reduktion von Verdrahtungs- oder Layoutkomplexität im Innern des Moduls 9 oder auf der PCB oder MLB 9. Statt dessen erfolgt das Multiplexen mehrerer Kanäle auf dem gemeinsamen Wellenleiterbus 7 (z. B. Zeit- oder Frequenzmultiplex) viel einfacher durch Implementieren von entsprechenden Kommunikationsbus-Softwarewerkzeugen für Netzwerkverwaltung. Die IC-Chips 2 werden in Schlitze 10 eingesteckt, die in dem Wellenleiter 70 vorgesehen sind, und erstrecken ihre Antenne oder Antennen 8 in den Wellenleiter 70. Die IC-Chips 2 sind elektrisch voneinander isoliert und alle Verarbeitungseinheiten 2, die sich denselben Wellenleiter 70 teilen, können dieselben Signale Si, ..., S4 innerhalb der physischen Beschränkungen des Busses 7, wie zum Beispiel Signaldispersion oder Mehrwege-Funkempfang, empfangen. Man beachte, daß in der gesamten Anmeldung der Begriff IC-Chip einen beliebigen Chip bedeuten soll, der eine integrierte Schaltung umfaßt, und ein Vielzweck-IC, eine Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) 210, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 21, ein Cash-Speicher 211, ein Direktzugriffspeicher (RAM) 220, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder dergleichen sein kann.
Es ist sehr günstig, daß die Mikrowellenschnittstellen zwischen den IC-Chips 2 und dem Wellenleiter 70 keine kostspieligen optischen Verbinder, sondern statt dessen relativ einfache Metallstäbe, die Antennen 8 repräsentieren, sind. Folglich ist Sauberkeit und Anbringpräzision der Mikrowellenschnittstelle 8 bei dem Wellenleiteransatz völlig unkritisch. Es wird hervorgehoben, daß 6 genauso gut so gelesen werden kann, daß 9 eine PCB oder MLB und 71 wie zuvor erläutert einen Onboard-Mikrowellen-Wellenleiter bedeutet.
7 zeigt eine Seitenansicht eines modularen Personal Computer 1 mit einem Motherboard 9 mit einer Wellenleiter-Backplane 72. Der Wellenleiter 72 ist mit Mikrowellenabsorptionsendkappen 11 und mit einer Schicht 12 aus mikrowellenabsorbierendem Material, wie zum Beispiel Graphit, ausgestattet, um Strahlungslecken aus dem hohlen Wellenleiter 72 zu vermeiden.
8 zeigt eine mögliche Wellenleiterkonstruktion ausführlicher. Der Wellenleiter 70, 71 oder 72 umfaßt z. B. eine obere Schicht 90, eine Mikrowellenschicht 91 und eine untere Schicht 92. Die Mikrowellen- und untere Schicht 91, 92 sollen durch eine Metallbeschichtung 93, die vorzugsweise aus Kupfer hergestellt ist oder Kupfer umfaßt, getrennt werden. Die Abmessungen des Wellenleiters 7, insbesondere die Breite a und die Höhe b des rechteckigen hohlen Wellenleiters 7, werden so gewählt, daß die gewünschte Grenzfrequenz und die zusätzliche Größe des Wellenleiters 7 erzielt werden. Wenn der Wellenleiter 7 mit einem anderen Dielektrikum als Luft und mit einem kleinen Verlustwinkel gefüllt wird, wird der Antennenentwurf 8 entsprechend angepaßt.
Vorzugsweise umfassen (nicht gezeigte) Stromversorgungsmittel für die Verarbeitungseinheiten 2 den Wellenleiter 7 als Stromübertragungsmedium. Insbesondere umfaßt der Kommunikationsbus 7 Mittel für die (nicht gezeigte) Mikrowellen-Stromversorgung durch den Wellenleiter 7 für die Verarbeitungseinheiten 2 und die Verarbeitungseinheiten 2 umfassen Antennen 8, 80 zum Extrahieren eines geeigneten Teils der Mikrowellenleistung. Die Signalsende-/empfangsantenne 8 und die Stromempfangsantenne 80 können physisch getrennt sein, wobei die Signalantenne 8 für alle Frequenzen insbesondere die Stromübertragungsfrequenz fehlangepaßt sein soll und die Stromantenne 8 an die Stromübertragungsfrequenz angepaßt sein soll. Als Alternative können die Signal- und Stromantenne 8, 80 zu einer Antenne 8 kombiniert werden, die für Frequenzen von Informationssignalen S1, ..., S4 fehlangepaßt und an die Frequenz des Stromsignals angepaßt sein sollen. Als Alternative zu der Mikrowellen-Stromübertragung kann der Wellenleiter 7 metallisch und so ausgelegt sein, daß er einen Teil einer drahtgebundenen Stromversorgungsleitung bildet.
Vorzugsweise umfassen (nicht gezeigte) Kühlmittel für die Verarbeitungseinheiten 2 den Wellenleiter 7 als Wärmeleitmedium. Insbesondere ist der Wellenleiter 7 metallisch und thermisch mit den Verarbeitungseinheiten 2 und mit einem (nicht gezeigten) Kühlkörper verbunden.
9 zeigt eine Backplane 14 für eine PCB oder MLB 9, die durch einen herkömmlichen N-Pol-Verbinder 13 angeschaltet werden. Bei einem Zusatz oder einer möglichen Alternative ist die Backplane 9 mit einem Mikrowellen-Wellenleiter 72 zwischen Modulen ausgestattet und die PCB 9 besitzt die oben beschriebene Mikrowellen-Schnittstelle 8, 15 mit einem Wellenleiterverbinder 15 und mindestens einer Antenne 8. Außerdem kann die PCB 9 selbst einen (nicht gezeigten) Onboard-Wellenleiterbus 71 umfassen, der direkt ohne zwischengeschaltete Schnittstellenelemente 8, 15 an den Wellenleiter 72 zwischen Modulen angekoppelt werden kann. Der Wellenleiter 72 stellt die gewünschte schnelle Kommunikation bereit, ist leicht zu implementieren und insbesondere leicht in eine herkömmliche Backplane 14 einzubetten und kann die (nicht gezeigte) herkömmliche N-polige Verbindung 13 und das Bussystem 3 ergänzen oder ersetzen. Eine typische Anwendung ist eine Motherboard-Wellenleiter-Backplane 72, die Mikrowellenverbindungen 72 zwischen Modulen 20 für PCs (Personal Computer), wie zum Beispiel einem Mikroprozessor 21, einem Speicher 22, E/A-Karten 23 und Peripherieeinrichtungen 73, bereitstellt.
10 zeigt eine parallele Anordnung mehrerer PCB- oder MLB-Backplanes 14 wie in 9 auf einem Rack 16. Der Rack 16 stellt mechanische Anbringschlitze für die PCBs oder MLBs bereit und dient gleichzeitig als Gehäuse für die verbundenen Mikrowellen-Wellenleiter 72. Hierbei bilden die PCBs oder MLBs selbst die elektronischen Datenverarbeitungskomponenten oder -einheiten 2. Somit wird eine erweiterte auf Rack basierende Wellenleiter-Backplane 72 zum Verbinden von PCBs oder MLBs bereitgestellt, die sich gut für modulare industrielle Datenverarbeitungssysteme 1 eignet. Typische Anwendungen sind Computer 1 für Steuertechnologie, wie zum Beispiel Steuerung von Maschinen, Anlagen, Transformatorstationen oder Versorgungseinrichtungen und für Leit- und andere Zwecke.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Datenverarbeitungseinrichtung 1, 2 mit einem Kommunikationsbus 7; 70, 71, 72 wie oben besprochen. Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinrichtung 1, 2 folgendes sein: Ein nichtmonolithischer Mikroprozessor 21, ein Mehrchip-Modul 21, 22, ein Modul 21, 22, 23, das auf einer gemeinsamen Leiterplatte 9 besteht, eine Baugruppe 20 oder eine Peripherieeinrichtung 23 eines Datenverarbeitungssystems 1 oder eines modularen Datenverarbeitungssystems 1, wie zum Beispiel eines Personal- oder industriellen Computersystems 1 und/oder der Mikrowellen-Wellenleiter 7; 70, 71, 72 des Kommunikationsbusses 7 ist Teil eines Modulnetzwerks (MAN), eines Leiterplattennetzwerks (BAN) oder eines Systemnetzwerks (SAN). Das Modulnetzwerk stellt Datenaustausch innerhalb einer nichtmonolithischen oder Mehrchipkomponente 21, 22, 23, das Leiterplattennetzwerk zwischen solchen Komponenten 21, 22, 23, die auf einer gemeinsamen Leiterplatte 9 angebracht sind, und das Systemnetzwerk zwischen Leiterplatten 9, wie zum Beispiel PCBs 9 oder MLBs 9, externen Komponenten 23, 231, Karten 20, 230 oder allgemeinen Baugruppen 20 bereit. Insbesondere können die Mikrowellen-Wellenleiter. 7; 70, 71, 72 als Backplane eines Mehrchip-Moduls (MCM), als PCB- oder MLB-Backplane, als eine Computer-Backplane, als Backplane eines industriellen Steuersystems oder als auf Rack basierende Backplane implementiert werden.
Der Wellenleiteransatz kann für die verschiedenen Datenverarbeitungssystemschichten wie oben skizziert auf sehr einfache und kosteneffektive Weise implementiert werden. Er kombiniert die Vorteile eines faseroptischen Systems, d. h. hohe Bandbreite, perfekte Privatsphäre und Immunität gegenüber elektromagnetischen Störungen und Nullemission solcher, mit denen eines herkömmlichen auf Leitern basierenden Systems, d. h. leichte Herstellung und Handhabung und niedrige Kosten, und geht über beides hinaus, indem ein echt paralleler Zugang zu dem Wellenleiter-Kommunikationsbus 7 bereitgestellt wird.
Obwohl die fundamentalen neuartigen Merkmale der Erfindung in bezug auf die bevorzugte Ausführungsform gezeigt, beschrieben und herausgestellt wurden, versteht sich, daß Fachleute verschiedene Auslastungen und Substitutionen und Änderungen der Form und Einzelheiten der dargestellten Einrichtung und ihrer Funktionsweise vornehmen können, ohne von dem Gedanken der Erfindung abzuweichen und ohne den Schutzumfang und das Ausmaß von Äquivalenten der Ansprüche zu verlassen.

1: Computer, Informationsverarbeitungssystem
2: Digitale Datenverarbeitungseinheit
20: Baugruppe, Karte
21: Prozessor, Mikroprozessor (μP), zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Mehrchip-Modul
210: Arithmetik-Logik-Einheit (ALU), IC-Chip
211: Cash-Speicher, IC-Chip
22: Speichermodul, Mehrchip-Modul
220: RAM-Chip, IC-Chip
23: Peripherieeinrichtung, Eingangs-/Ausgangseinrichtung (E/A)
230: Ethernet-Karte
231: Compact-Disc-Laufwerk (CD-Laufwerk)
3: Eingangs-/Ausgangspuffer, herkömmlicher Bustreiber
4: Herkömmlicher Bus
5: Stromversorgungsleitungen
6: Wellenleiter-Busschnittstelle, Sende-/Empfangsmittel; Sender/Empfänger; Sender/Empfänger
60: Mikrowellenoszillator, Modulator
61: Mikrowellendemodulator
62: Interne Signalisierungsleitung
7: Mikrowellen-Wellenleiter, Kommunikationsbus
70: Modulinterner Mikrowellen-Wellenleiter
71: Onboard-Mikrowellen-Wellenleiter
72: Mikrowellen-Wellenleiter zwischen Modulen (Computerintern)
8: Antenne, Mikrowellensignalantenne
80: Mikrowellen-Stromversorgungsantenne
9: Anbringplatte, Leiterplatte (PCB), mehrschichtige Leiterplatte (MLB); Mehrchip-Modul
90: Obere Schicht
91: Mikrowellenschicht
92: Untere Schicht
93: Kupferbeschichtung
10: Empfangsmittel, Schlitze
11: Mikrowellenabsorber, Endstück
12: Mikrowellen-Absorptionsmaterial, Graphit
13: N-Pol-Verbinder
14: PCB-Backplane
15: Wellenleiter-Verbinder
16: Rack mit integriertem Wellenleiter
17: Mikrowellensignal-Verwaltungsmittel, multiplexende Mittel, frequenzmultiplexende Mittel
a, b: Breite, Höhe des Wellenleiters
S1–S4: Signale
f1–f4: Frequenzkanäle, Trägersignale
x: Multiplizierer
f1·S1: Frequenzmoduliertes Signal
S: Zusammengesetztes Signal, frequenzgemultiplextes Signal

Claims

Kommunikationsbus zum Übertragen von Mikrowellensignalen (S1, ..., S4) mit einem Mikrowellen-Wellenleiter (7; 70; 71; 72), der digitale Datenverarbeitungseinheiten (2) verbindet, wobei jede Verarbeitungseinheit (2) mit Mikrowellen-Sende-/Empfangs-Mitteln (6) zum Ein- und Auskoppeln der Mikrowellensignale (S1, ..., S4) in und aus dem Wellenleiter (7; 70, 71, 72) verbunden ist, wobei a) jedes Sende-/Empfangsmittel (6) einen Mikrowellenmodulator (60) und einen Mikrowellsendemodulator (61) und eine Antenne (8) umfaßt, die in einem Stück mit der jeweiligen Verarbeitungseinheit (2) sind, und b) der Wellenleiter (7; 70; 71; 72) mit Aufnahmemitteln (10) zum Aufnehmen der Verarbeitungseinheiten (2) ausgestattet ist, dergestalt, daß ihre Antennen (8) an dem Wellenleiter (7; 70; 71; 72) angekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß c) der Datenverkehr auf dem Wellenleiterbus (7) durch Mikrowellensignalverwaltungsmittel (17) verwaltet wird und d) die Mikrowellensignalverwaltungsmittel (17) in einer separaten Netzwerkverwaltungseinheit (17) implementiert sind oder in eine Verarbeitungseinheit (2) integriert sind.
Kommunikationsbus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß, a) die Mikrowellensignalverwaltungsmittel (17) unter Verwendung programmierbarer Softwarewerkzeuge implementiert sind und/oder b) die Mikrowellensignalverwaltungsmittel (17) multiplexende Mittel (17) und insbesondere frequenzmultiplexende Mittel (17) sind.
Kommunikationsbus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß, a) die Verarbeitungseinheit (2) auf den Wellenleiter (7; 70; 71; 72) aufsteckbar ist und/oder b) der Mikrowellenmodulator (60) und der Mikrowellendemodulator (61) in die Verabeitungseinheit (2) integriert sind und/oder c) die Empfangsmittel (10) an diskreten oder kontinuierlich verteilten Stellen auf dem Wellenleiter (7; 70; 71; 72) vorhergesehen sind.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) sich die Antenne (8) danach außen von der Verarbeitungseinheit (2) erstreckt und sich im angebrachten Zustand in den Wellenleiter (7; 70; 71; 72) hinein erstreckt und/oder b) die Antenne (8) fehlangepaßt ist, um nur einen kleinen Teil der in dem Wellenleiter (7; 70; 71; 72) geleiteten Mikrowellensignalenergie zu extrahieren und/oder c) eine Antenne (8) oder einige wenige Antennen (8) pro Verarbeitungseinheit (2) vorliegen.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Sende-/Empfangsmittel (6) Mittel zum Umsetzen digitaler Datensignale in breitbandmodulierte Mikrowellensignale (S1, ..., S4) und umgekehrt umfassen und b) der Mikrowellen-Wellenleiter (7; 70; 71; 72) ein hohler Metall- oder nichtstrahlender dielektrischer Wellenleiter (7; 70; 71; 72) ist, der mindestens eine TE- und/oder TM-Mode überträgt und insbesondere einen rechteckigen, runden oder coaxialen Querschnitt aufweist.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Kommunikationsbus frequenzmultiplexende Mittel (17) zum Definieren unabhängiger Kommunikationskanäle in dem Mikrowellen-Wellenleiter (7; 70; 71; 72) umfaßt und b) insbesondere Frequenzen (f1, ..., f4) spezifischen Signalen (S1, ..., S4) und/oder spezifischen Sende- und/oder Empfangsverarbeitungseinheiten (2) und/oder spezifischen Gruppen von Sende- und Empfangsverabeitungseinheiten (2) zugeteilt sind.
Kommunikationsbus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß a) die frequenzmultiplexenden Mittel (17) Mittel zur dynamischen Bandbreitenzuteilung zu individuellen Kommunikationskanälen als eine Funktion des Typs des Signals (S1, ..., S4) oder der Verarbeitungseinheit (2), der dem Kommunikationskanal zugeordnet ist, umfassen und b) insbesondere Addressendatensignalen große Bandbreiten, bevorzugt über 100 MHz, zugeteilt werden, und Mehrzweckssignalen kleine Bandbreiten, vorzugsweise weniger als 100 MHz und besonders bevorzugt weniger als 1 MHz zugeteilt werden.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) mindestens zwei Verarbeitungseinheiten (2) IC-Chips (210, 211, 220) sind, die in einem Verarbeitungs- oder Speichermodul (20, 21, 22, 23), wie zum Beispiel einem Mehrchip-Modul (21), einem Mikroprozessor (21) oder CPU-Modul (21) angeordnet sind, und b) der Kommunikationsbus einen modulinternen Mikrowellen-Wellenleiter (70) umfaßt, der die IC-Chips (210, 211, 220) in dem Verarbeitungs- oder Speichermodul (20, 21, 22, 23) verbindet.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) mindestens zwei Verabreitungseinheiten (2) IC-Chips (21, 210, 211; 22, 220; 23) sind oder umfassen, die auf einem gemeinsamen Board (9) wie zum Beispiel einer Leiterplatte (9) oder einem mehrschichtigen Board (9) angeordnet sind, und b) der Kommunikationsbus einen Onboard-Mikrowellen-Wellenleiter (71) umfaßt, der die IC-Chips (21, 210, 211; 22, 220; 23) auf dem Board (9) verbindet.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) mindestens zwei Verarbeitungseinheiten (2) Verarbeitungs- und/oder Speichermodule (21, 22) wie zum Beispiel CPU- oder RAM-Module (21, 22) sind, und/oder Peripheriegeräte (23), wie zum Beispiel Eingabe-/Ausgabegeräte (23), Laufwerke (231) oder Speichereinrichtungen, wobei die Module (21, 22) und/oder Einrichtungen (23) zusammen zu einem modularen Computersystem (1) gehören oder dieses bilden und b) der Kommunikationsbus einen Mikrowellen-Wellenleiter (72) zwischen Modulen umfaßt, der die Verarbeitungsmodule (21), die Speichermodule (22) und/oder die Peripheriegeräte (23) verbindet.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Kommunikationsbus mehrere Mikrowellen-Wellenleiter (7; 70, 71, 72) umfaßt, die vorzugsweise als eine Backplane auf einem Board (9), das die Verarbeitungseinheiten (2), wie etwa eine Leiterplatte (9), ein mehrschichtiges Board (9) oder ein Computer-Motherboard (9) umfaßt, miteinander verbunden und/oder angeordnet sind, und/oder b) der Kommunikationsbus eine mehrschichtige Hierarchie von modulinternen Wellenleitern (70) und/oder Onboard-Wellenleitern (71) und/oder Wellenleitern (72) zwischen Modulen umfaßt, die insbesondere direkte Wellenleiterverbindungen zum Senden von Mikrowellensignalen (S1, ..., S4) zwischen verschiedenen Wellenleiterschichten (70, 71, 72) umfassen.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) Stromversorgungsmittel für die Verarbeitungseinheiten (2) den Wellenleiter (7; 70, 71, 72) als Stromübertragungsmedium umfassen, b) insbesondere, daß der Kommunikationsbus Mittel zur Mikrowellenstromversorgung durch den Wellenleiter (7; 70, 71, 72) für die Verarbeitungseinheiten (2) umfaßt und die Verarbeitungseinheiten (2) Antennen (80; 8) zum Extrahieren eines geeigneten Teils der Mikrowellenleistung umfassen und/oder c) insbesondere, daß der Wellenleiter (7; 70, 71, 72) metallisch ist und Teil einer drahtgebundenen Stromversorgungsleitung bildet.
Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß a) thermische Kühlmittel für die Verarbeitungseinheiten (2) den Wellenleiter (7; 70, 71, 72) als Wärmeübertragungsmedium umfassen und b) insbesondere, daß der Wellenleiter (7; 70, 71, 72) metallisch ist und thermisch mit den Verarbeitungseinheiten (2) und einem Kühlkörper verbunden ist.
Datenverarbeitungseinrichtung (1, 2) mit einem Kommunikationsbus nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Datenverarbeitungseinrichtung (1, 2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Datenverarbeitungseinrichtung (1, 2) ein nichtmonolithischer Mikroprozessor (21), ein Mehrchip-Modul (21, 22), ein Modul (21, 22, 23) bestehend auf einem gemeinsamen Board (9), einer Baugruppe (20) oder einem Peripheriegerät (23) eines Datenverarbeitungssystems (1) oder eines modularen Datenverarbeitungssystems (1), wie zum Beispiel eines persönlichen oder industriellen Computersystems (1), ist und/oder b) der Mikrowellen-Wellenleiter (7; 70, 71, 72) des Kommunikationsbusses (7) Teil eines Modul-Netzwerks, eines Board-Netzwerks oder eines System-Netzwerks ist.