JPH05119275A - Coupling network between optical processors - Google Patents

Coupling network between optical processors

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JPH05119275A
JPH05119275A JP3306842A JP30684291A JPH05119275A JP H05119275 A JPH05119275 A JP H05119275A JP 3306842 A JP3306842 A JP 3306842A JP 30684291 A JP30684291 A JP 30684291A JP H05119275 A JPH05119275 A JP H05119275A
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optical
processor
optical device
board
light
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Shigeru Koyanagi
滋 小柳
Kazunori Sekido
一紀 関戸
Shinichi Baba
伸一 馬場
Noboru Tanabe
昇 田邊
Masaru Nakamura
優 中村
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To enable microprocessors on different boards to easily make a communication by making arrays of light emitting elements on a plane light reception and a transmission device to correspond to the microprocessors and wiring respective light receiving and emitting elements so that they correspond to the microprocessors one to one. CONSTITUTION:All the light emitting and receiving elements are connected to (m) microprocessors on the boards. Optical spatial propagation is used for the communication among the boards. The signal light emitted from the reverse surface of the board 1-0 is received on the top surface of the board 1-1 or multiplexed with the signal light emitted by the board 1-1 and projected on the board 1-2 from the reverse surface of the board 1-1. This is repeated to sent the signal to a board tube and the signal light emitted from the tail board 1-(n-1) is reflected by mirrors 3-2, 3-4, and 3-1 and made incident on the top surface of the board 1-0. Consequently, the communication among the processors is made.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超並列計算機における複
数のマイクロプロセッサ間結合網およびその構築を可能
とする光デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a network for connecting a plurality of microprocessors in a massively parallel computer and an optical device enabling the construction thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体技術とアーキテクチャ等の研究に
より、近年のコンピュータの処理能力の向上はめざまし
い。そして盛んに研究されている処理能力向上の手段の
一つとして、複数のマイクロプロセッサを用いて並行的
に処理をすすめる方法がある。従来の複数のマイクロプ
ロセッサによるコンピュータの実現は、プロセッサ間で
のジョブの分担、周辺資源の有効利用、処理結果の受け
渡しや、データの正当性の補償などを確実に行うことが
難しいため数チップの並列動作程度が主流であったが、
最近の研究によりこの問題は克服でき、数千〜数万のマ
イクロプロセッサを並列に動作させる超並列コンピュー
タの実現が可能であることが明らかにされている。
2. Description of the Related Art Recent advances in computer processing capacity have been remarkable due to research on semiconductor technology and architecture. As one of the methods for improving the processing capacity that has been actively researched, there is a method of performing processing in parallel using a plurality of microprocessors. In the conventional implementation of a computer with multiple microprocessors, it is difficult to share jobs among processors, effectively use peripheral resources, transfer processing results, and compensate for data validity. Parallel operation was the mainstream,
Recent research has revealed that this problem can be overcome and a massively parallel computer can be realized in which thousands to tens of thousands of microprocessors are operated in parallel.

【0003】しかし、多くのマイクロプロセッサを並列
動作させる場合、マイクロプロセッサ間の通信路である
バスが問題となる。超並列コンピュータにおいてマイク
ロプロセッサは、その全てを1ボード上に配置すること
は物理的に困難であり、また配線上も不利なため、複数
のボード上に分散して実装される。従って、異なるボー
ド上のマイクロプロセッサ間においてもデータのやりと
りがスムーズに行えるボード間のバスが重要となる。最
近の高性能なマイクロプロセッサは動作速度も速く出入
力するデータも高速・大容量のものとなっているため、
高性能な超並列コンピュータでは、前記バスも高速・大
容量の通信が可能なものであることが必要となる。
However, when many microprocessors operate in parallel, a bus, which is a communication path between the microprocessors, becomes a problem. In a massively parallel computer, it is physically difficult to arrange all the microprocessors on one board, and it is disadvantageous in terms of wiring. Therefore, the microprocessors are distributed and mounted on a plurality of boards. Therefore, it is important to provide a bus between boards that enables smooth data exchange between microprocessors on different boards. Recent high-performance microprocessors have high operating speeds, and the input and output data are high-speed and large-capacity data.
In a high-performance massively parallel computer, the bus also needs to be capable of high-speed and large-capacity communication.

【0004】従来は複数の基板からなるシステムの実装
にはバックプレイン(マザーボード)やケーブルが使用
されていた。しかし超並列計算機のように基板上に多数
のプロセッサが搭載され、別の基板上のプロセッサと多
数の通信路を設ける必要がある場合は、従来の方法では
基板の一辺からバックプレインやケーブルへ取り出せる
信号線数に限界があるため、疎らな結合トポロジーを用
いたり、通信路のビット幅を落とすなどして配線数を減
らすため、十分な通信性能を得られないことがあった。
Conventionally, a backplane (motherboard) and a cable have been used for mounting a system composed of a plurality of substrates. However, if a lot of processors are mounted on the board like a massively parallel computer and it is necessary to provide a lot of communication paths with the processors on another board, the conventional method can take out from one side of the board to the backplane or cable. Since the number of signal lines is limited, a sparse coupling topology is used, or the number of wires is reduced by reducing the bit width of the communication path, so that sufficient communication performance may not be obtained.

【0005】また電気的配線を行う場合、超並列計算機
のような大規模なシステムにおける離れた基板との配線
では、基板内部に比較してタイミング的制約が厳しく、
ノイズの影響も受け易いので周波数を高速にすることは
困難であった。そのため配線本数を多くして通信性能を
確保する必要が生じたりするが、上記のようにあまり多
くの電気的配線をバックプレインに出すことは困難であ
る。ケーブルを用いて接続する場合はラインドライバが
大量に必要になるなど高密度実装と消費エネルギーの観
点からも電気的配線には欠点がある。又、図6に示すよ
うにバスが隣り合うボード上のマイクロプロセッサのデ
ータ入出力を導線により配線したものである。しかしこ
の場合、ボード間の配線が大量になり、高速データ通信
が困難で任意のマイクロプロセッサ間通信を行うために
は多くのマイクロプロセッサの中継が必要となる大きな
欠点もあった。
Further, in the case of electrical wiring, in wiring with a distant board in a large-scale system such as a massively parallel computer, timing restrictions are severe as compared with the inside of the board.
It is difficult to increase the frequency because it is easily affected by noise. Therefore, it is necessary to increase the number of wirings to secure the communication performance, but it is difficult to provide too many electric wirings to the backplane as described above. When connecting using a cable, a large number of line drivers are required, and electrical wiring has drawbacks from the viewpoint of high-density mounting and energy consumption. Further, as shown in FIG. 6, the data input / output of the microprocessors on the boards where the buses are adjacent to each other are wired by conducting wires. However, in this case, the wiring between boards becomes large, high-speed data communication is difficult, and there is a big drawback that many microprocessors must be relayed to perform arbitrary communication between microprocessors.

【0006】一方、帯域が広いこと、浮遊容量による信
号のなまりや遅延が少なく高速であること、アース線が
不要なこと、ノイズを受けにくいことなど、光を通信に
用いる利点は大きい。
On the other hand, there are great advantages in using light for communication, such as a wide band, high speed with little signal rounding and delay due to stray capacitance, no need for a ground line, and resistance to noise.

【0007】このため近年では光LANが実用化されて
いる。またディジタル交換用計算機でファイバー束を用
いた基板間通信を行った例もあり、数本の光ファイバー
束を用いたディジタル光リンクは実用化されている。し
かし、これらのように少ない本数の光信号で電気的なバ
ックプレインを走る千本の中速電気信号の転送速度を飛
躍的に上回ることは困難である。また超高速化すること
で少ない本数の光信号で非常に多くの電気信号をおきか
えることができたとしても、信号の多重化と分配に対す
るハードウェアコストがかかる。
Therefore, an optical LAN has been put into practical use in recent years. There is also an example in which inter-board communication is performed using a fiber bundle on a digital exchange computer, and a digital optical link using several optical fiber bundles has been put to practical use. However, it is difficult to dramatically exceed the transfer rate of a thousand medium-speed electric signals that run on an electric backplane with a small number of optical signals like these. In addition, even if a large number of electric signals can be replaced by a small number of optical signals due to the ultra-high speed, there is a hardware cost for multiplexing and distributing the signals.

【0008】並列計算機のプロセッサ間結合網を自由空
間を伝搬する光ビームを用いて構築した例もあるが、そ
れらはホログラムを取り替えたり、手動で受信装置を動
かしたり、液晶スイッチを用いて構成を切り換えるので
回線接続に時間がかかるという欠点がある。
There are also examples in which a processor-to-processor coupling network of a parallel computer is constructed by using a light beam propagating in free space. However, they are replaced by holograms, a receiver is manually moved, or a liquid crystal switch is used for the configuration. Since it is switched, there is a drawback that it takes time to connect the line.

【0009】このほかに光導波路を形成したバックプレ
インを用いる構想が報告されている。バックプレインを
用いる場合は最大構成時の大きさがバックプレインのサ
イズで抑えられてしまうという欠点がある。
In addition to this, the concept of using a backplane in which an optical waveguide is formed has been reported. When using the backplane, there is a drawback that the size of the maximum configuration is suppressed by the size of the backplane.

【0010】さらに、発光素子アレイチップと受光素子
アレイチップを向かい合わせてプロセッサ間結合網を自
由空間を伝搬する光ビームを用いて構成する構想も報告
されている。しかし、この場合二枚の基板間は直接通信
できてもより多くの基板との通信路を光で作ることは困
難である。
Further, it has been reported that the light emitting element array chip and the light receiving element array chip are opposed to each other and the inter-processor coupling network is constructed by using a light beam propagating in free space. However, in this case, even if direct communication can be performed between the two substrates, it is difficult to make communication paths with more substrates by light.

【0011】円筒形の鏡で自由空間を伝搬する広がりを
持った光ビームを反射させ放送バスを構築した例もある
が、反射角は限られるので鏡を遠くに置かない限りあま
り多くの基板間を接続できず、鏡から基板を離すにつれ
て位置合わせが困難になってくるという欠点がある。ま
たこの方式ではプロセッサからの出力光信号の論理和が
取られてしまうバス構成であり、クロスバ結合などに比
べるとはるかに能力が低い。
There is also an example of constructing a broadcast bus by reflecting a light beam having a spread that propagates in free space with a cylindrical mirror. However, since the reflection angle is limited, there is not much space between substrates unless the mirror is placed far away. However, there is a drawback in that the alignment becomes difficult as the substrate is separated from the mirror because it cannot be connected. In addition, this system has a bus configuration in which the logical sum of the optical signals output from the processor is taken, and its performance is much lower than that of crossbar coupling.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のように電気によ
る基板間配線では配線本数に限りがあり、ノイズによる
信頼性の低さや、周波数的にも高速化が困難という欠点
がある。本発明では電気式に比べ基板間転送周波数を高
速化し、ノイズによる信頼性低下を抑制し、基板間配線
本数を飛躍的に増加させることを目的とする。さらに、
ハイパーキュープを包含する結合網や少ないハードウェ
ア量を用いて接続可能基板数を多くしたうえで、プロセ
ッサ間の距離の少い結合網を実現化する。クロスバ網に
近い密なトポロジーを持つ超並列計算機むけ結合網を高
密度に構成するとともに、高速通信並びにフレキシブル
なプロセッサ間の通信が可能となることを目的とし、
又、毎秒十ギガビット以上が必要となる広帯域ISDN
(統合デジタル通信網)での超高速画像情報光通信に対
するInGaAs/InAlAs系APD(なだれ増倍
型受光素子)及びGaAlAs/GaAs超格子積層構
造活性層を構成する面型発光レーザーの開発が超並列光
計算機画像情報光通信の問題を解決する。
As described above, the number of wirings between the boards by electricity is limited, and there are drawbacks such as low reliability due to noise and difficulty in speeding up in terms of frequency. An object of the present invention is to increase the inter-substrate transfer frequency as compared with the electric type, suppress the reliability deterioration due to noise, and dramatically increase the number of inter-substrate wirings. further,
The number of connectable boards is increased by using a connection network including HyperCup and a small amount of hardware, and then a connection network with a short distance between processors is realized. A high-density connection network for massively parallel computers with a dense topology close to a crossbar network is provided, and high-speed communication and flexible communication between processors are also possible.
In addition, broadband ISDN that requires more than 10 gigabits per second
Development of super parallel type InGaAs / InAlAs APD (Avalanche multiplication photodetector) and GaAlAs / GaAs superlattice laminated structure active layer forming surface active laser for ultra high speed image information optical communication in (integrated digital communication network) Optical computer image information Solving the problem of optical communication.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第一の発明では光学式プ
ロセッサ間結合網において、ボード上の一ケ所に複数の
マリックス状に配位された面型光素子のアレイを具備し
た光の受送信・変調機能を有する光デバイスは、受光し
た情報を前記デバイスの裏面から出力可能な光デバイス
であり、この前記光デバイスを基板面に垂直な方向に光
が通過できる基板領域に搭載し、第一の光デバイスの所
定の位置の面型光素子から入力光ビームの位相、波長、
強度の少くともいずれか1つ以上を、第一の光デバイス
への入力情報により制御され、バイアス印加により変調
した光ビームを出力し、対面する第二の光デバイスの所
定の位置にある受光・変調素子で受光しつつ光入力信号
をそのまま若しくは中継・変調し、少くとも強度増加し
て第三の光デバイスに向けて光ビームを出力するという
様式の繰り返しで形成される光ビームの束を、第一の光
デバイスに第一の光デバイスに戻るように導くことによ
り光リングバスを形成し、この光リングバスを用いて、
二次元座標(X,Y)で位置づけられるプロセッサがX
座標若しくはY座標のいずれか一方の座標が一致する任
意の位置座標に持つプロセッサからの光情報通信を受信
可能にすることと、X座標、Y座標の少くともいずれか
一方の座標とで交換し残ったもう一方の座標が任意の値
の位置座標を持つプロセッサからの光情報を受信可能に
する事を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in an optical inter-processor coupling network, light receiving / transmission is provided which has an array of a plurality of marix-shaped surface-type optical elements at one place on a board. An optical device having a modulation function is an optical device that can output received information from the back surface of the device, and the optical device is mounted on a substrate area through which light can pass in a direction perpendicular to the substrate surface. Of the input light beam from the surface type optical element at a predetermined position of the optical device of
At least one of the intensities is controlled by the input information to the first optical device, outputs a light beam that is modulated by applying a bias, and receives the light received at a predetermined position of the facing second optical device. A light beam bundle formed by repeating a mode in which an optical input signal is received as it is or is relayed / modulated while being received by a modulation element, and at least the intensity is increased and a light beam is output toward a third optical device. An optical ring bus is formed by guiding the first optical device back to the first optical device, and using this optical ring bus,
The processor located at the two-dimensional coordinates (X, Y) is X
The optical information communication from the processor having an arbitrary position coordinate in which either one of the coordinates and the Y coordinate matches can be received, and exchange is performed with at least one of the X coordinate and the Y coordinate. It is characterized in that the other remaining coordinate makes it possible to receive optical information from the processor having position coordinates of arbitrary values.

【0014】第2の発明では、光学式プロセッサ間結合
網において、第X行(桁)の受光素子で受光される情報
を受信するポートと第Y列の受光素子で受光される情報
を受信するポートを具備する光デバイスを用いてX方向
リーティング用の光デバイスとY方向ルーティング用光
デバイスを具備し同一基板上のプロセッサの座標がX,
Yともに異なるよう配置して、X方向ルーテング用の光
デバイスとY方向ルーテング用に光デバイスを同一種類
とする。
According to the second aspect of the invention, in the optical interprocessor coupling network, the port for receiving the information received by the light receiving element in the Xth row (digit) and the information received by the light receiving element in the Yth column are received. An optical device having a port is used, an optical device for reading in the X direction and an optical device for routing in the Y direction are provided, and the coordinates of the processor on the same substrate are X,
The optical devices for the X-direction routing and the optical devices for the Y-direction routing are of the same type by arranging so that they are different in Y.

【0015】第3の発明では、光プロセッサ間結合網に
おいて、二次元座標(a,b)で位置づけられるプロセ
ッサから座標(c,d)で位置付けられるプロセッサに
情報を送信する際に座標(c,d)で位置付けられるプ
ロセッサを中継するようにルーテングする事と二次元座
標(a,b)で位置づけられるプロセッサから座標
(c,d)で位置付けられるプロセッサに情報を送信す
る際に座標(a,d)で位置づけられるプロセッサを中
継するようにルーテングする事が可能である。
In the third invention, in the optical inter-processor coupling network, when the information is transmitted from the processor located at the two-dimensional coordinates (a, b) to the processor located at the coordinates (c, d), the coordinates (c, routing to relay the processor located in d) and the coordinate (a, d) when transmitting information from the processor located in two-dimensional coordinates (a, b) to the processor located in coordinate (c, d). ) Can be routed to relay the processor located in.

【0016】第4の発明は光プロセッサ間結合網におい
て、複数の光導波路の端面を回転軸を中心として円周上
に配置した二つの光ファイバー支持部を、互いに回転軸
を一致させ端面を向い合わせ光ファイバー群の結合を行
い、回転軸を中心に回転させることにより光フファイバ
ー郡の結合形態を切り換える光スイッチを有し、前記光
スイッチをプロセッサと光デバイスの間の結合部に具備
する事を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in an optical inter-processor coupling network, two optical fiber support portions, each of which has end faces of a plurality of optical waveguides arranged circumferentially around a rotation axis, are made to face each other with their rotation axes aligned with each other. An optical switch that switches the coupling mode of optical fiber groups by coupling optical fiber groups and rotating them around a rotation axis, and the optical switch is provided in the coupling section between the processor and the optical device. And

【0017】[0017]

【作用】ボード上の一ケ所に複数のマリックス状に配位
された面型光素子のアレイを具備した(光受送信・変調
機能を有する光デバイスは受光した情報を前記デバイス
の裏面から出力可能な光デバイスであり、この前記光デ
バイスを基板面に垂直な方向に光が通過できる基板領域
に搭載し、第一の光デバイスの所定の位置の面型光素子
から入力光ビームの位相、波長、強度の少くともいずれ
か1つ以上を第一の光デバイスへの入力情報により制御
されるバイアス印加により変調した光ビームをして出力
し、第二の光デバイスの所定の位置にある受光・変調素
子で受光しつつ光入力信号をそのまま若しくは中継・変
調し少くとも強度増加して第三の光デバイスに向けて光
ビームを出力するという様式の繰り返しで形成される光
ビームの束を、第一の光デバイスに第一の光デバイスに
戻るように導くことにより光リングバスを形成し、この
光リングバスを用いて、ボード上のデバイスでどのデバ
イスを送信元とすることができる。第一のデバイスを送
信元とすると、第二の光デバイスは受光した情報をデバ
イスの裏面から出力可能なので、第二の基板に対面する
第三の基板上の光デバイスに第一のデバイスからの情報
は伝達される。
[Function] An array of a plurality of surface-type optical elements arranged in a marix shape is provided at one place on the board (an optical device having a light receiving / transmitting / modulating function can output the received information from the back surface of the device). The optical device is mounted on a substrate area through which light can pass in a direction perpendicular to the substrate surface, and the phase and wavelength of the input light beam from the planar optical element at a predetermined position of the first optical device. , At least one or more of the intensity is modulated and output by applying a bias that is controlled by the input information to the first optical device, and the light beam is received at a predetermined position of the second optical device. A light beam bundle formed by repeating a mode in which an optical input signal is received as it is or is relayed / modulated while being received by a modulator and at least the intensity is increased to output a light beam to a third optical device. An optical ring bus is formed by guiding the optical device back to the first optical device, and this optical ring bus can be used to source any device in the devices on the board. When the device is the source, the second optical device can output the received information from the back side of the device, so the information from the first device is transmitted to the optical device on the third substrate facing the second substrate. To be done.

【0018】光素子はアレイ状になっているのでこのよ
うな光ビームが束状になって基板を貫くことになる。こ
のようにして作られる光ビームの束を第一のの光デバイ
スに戻るように貫くことによりリングバスを形成してい
るので、次々と光ビームが伝搬していくとやがて任意の
送信元の基板に光ビームは到達することができる。
Since the optical elements are arrayed, such light beams form a bundle and penetrate the substrate. A ring bus is formed by penetrating the bundle of light beams created in this way so as to return to the first optical device, so that as the light beams propagate one after another, the substrate of an arbitrary transmission source will eventually be transmitted. The light beam can reach.

【0019】各々のデバイスは対面する基板上の光デバ
イスに向けて光ビームを出力しつつ受光素子で受光する
ことにより第一のデバイスからの情報を取り込むことが
できる。このようにして第1の発明および第2の発明に
よれば任意の基板間の通信が可能に光による高速でノイ
ズに強いバスを多数本設置することが可能となる。
Each device can capture the information from the first device by outputting a light beam toward the optical device on the facing substrate and receiving the light beam by the light receiving element. As described above, according to the first and second aspects of the present invention, it is possible to install a large number of optical high-speed and noise-resistant buses that enable communication between arbitrary substrates.

【0020】ここで第1の発明により二次元座標(X,
Y)で位置づけられるプロセッサが、片方の座標が一致
する位置座標にもつプロセッサからの光情報を受信可能
にすると、任意のプロセッサへの通信をX座標を合わせ
る転送とY座標を合わせる転送の2回の転送で実現でき
る。
Here, according to the first invention, two-dimensional coordinates (X,
When the processor positioned in Y) can receive the optical information from the processor having the position coordinates where one of the coordinates matches, the communication to any processor is performed twice, that is, the transfer for adjusting the X coordinate and the transfer for adjusting the Y coordinate. Can be achieved by transferring.

【0021】ハイパーキューブではXやYの各座標のど
ちらかのハミング距離が1(2進表示した場合1ビット
だけ異なる)のプロセッサ間が接続されるので、どちら
かの座標を2進表示したものが全ビット異なっていても
接続される第1の発明の方式はハイパーキューブを包含
する。この汎用性が高い。
In the hypercube, since the processors whose Hamming distances of either X or Y coordinates are 1 (1 bit is different in binary display) are connected, one of the coordinates is displayed in binary. The method of the first aspect of the present invention in which even if all bits are different includes a hypercube. This versatility is high.

【0022】またX座標とY座標の取りうる値の範囲が
例えば0≦X≦31,0≦Y≦63のように異なってい
ても上記の性質は保持されるので全プロセッサ数Nは必
ずしも平方数に限られない。
Further, even if the range of possible values of the X coordinate and the Y coordinate is different, for example, 0≤X≤31, 0≤Y≤63, the above property is maintained, so the total number N of processors is not always square. Not limited to numbers.

【0023】第1の発明に用いれば、プロセッサ(X,
Y)が送信する際、光デバイス上の素子(X,Y)を発
光させる場合、第X列の発光素子にはプロセッサ(X,
*)が送信した光情報が送信され、第Y行の受光素子に
はプロセッサ(*,Y)が送信した光情報が受信され
る。ゆえに第X行の受光素子に受信される光情報を取り
出すポートと第Y列の受光素子に受信される光情報を取
り出すポートをプロセッサ(X,Y)に接続すれば、片
方の座標が一致する位置座標にもつプロセッサからの光
情報を受信可能になるので、任意のプロセッサへの通信
をX座標を合わせる転送とY座標を合わせる転送の2回
の転送で実現できる。ただし受信ポート数が送信ポート
数より二倍多いので、規模が大きい場合は実現が困難に
なる。
When used in the first invention, the processor (X,
When the element (X, Y) on the optical device is caused to emit light when Y) transmits, the light emitting element in the Xth column is the processor (X, Y).
The optical information transmitted by *) is transmitted, and the light receiving elements in the Yth row receive the optical information transmitted by the processor (*, Y). Therefore, if the port for taking out the optical information received by the light receiving element in the Xth row and the port for taking out the optical information received by the light receiving element in the Yth column are connected to the processor (X, Y), the coordinates of one of them coincide. Since the optical information from the processor having the position coordinates can be received, the communication to an arbitrary processor can be realized by two transfers, that is, a transfer for adjusting the X coordinate and a transfer for adjusting the Y coordinate. However, since the number of receiving ports is twice as many as the number of transmitting ports, it is difficult to realize when the scale is large.

【0024】第1の発明を用いれば、X方向ルーティン
グ用の光デバイスとY方向ルーティング用の光デバイス
を具備するので、デバイスあたりのポート数が第1の発
明を適用した場合より少なくなるので、デバイス数は多
くなるが規模を大きくできる。また基板内のプロセッサ
間通信を行うデバイスと基板間のプロセッサ間通信を行
うデバイスを分離できるので、基板内の通信を基板間の
通信と独立に行うことができる。
According to the first invention, since the optical device for X-direction routing and the optical device for Y-direction routing are provided, the number of ports per device becomes smaller than that in the case of applying the first invention. The number of devices increases, but the scale can be increased. Further, since the device for performing inter-processor communication within the board and the device for performing inter-processor communication between the boards can be separated, the intra-board communication can be performed independently of the inter-board communication.

【0025】第2の発明を用いれば、同一基板上のプロ
セッサの座標がX,Yともに異なるように配置するの
で、全てのプロセッサ間通信は基板間通信となる。この
ため、第2の発明を適用した場合各行および各列の受信
用ポートに接続されるプロセッサは1つずつになる。ま
た第1の発明を適用して方向ごとに別の光デバイスを用
いる場合は、X方向の通信もY方向の通信も光デバイス
の種類を同一にすることができる。
According to the second aspect of the invention, since the processors on the same board are arranged so that the coordinates of X and Y are different from each other, all inter-processor communication is inter-board communication. Therefore, when the second invention is applied, only one processor is connected to the reception ports of each row and each column. When the first invention is applied and different optical devices are used for each direction, the same type of optical device can be used for X-direction communication and Y-direction communication.

【0026】第3の発明を用いれば、二次元座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから座標(c,d)で
位置づけられるプロセッサに情報を送信する際に、まず
(a,b)のX座標であるaをcに変更した(c,b)
は(a,b)と光接続されているので情報を直接転送で
きる。次に(c,b)のY座標bをdに変更した(c,
d)は(c,b)と光接続されているので情報を直接伝
送できる。こうして(a,b)が送信した情報は(c,
d)に転送することができる。
According to the third invention, two-dimensional coordinates (a,
When transmitting information from the processor positioned in b) to the processor positioned in coordinates (c, d), first, a, which is the X coordinate of (a, b), is changed to c (c, b).
Is optically connected to (a, b), so information can be transferred directly. Next, the Y coordinate b of (c, b) is changed to d (c,
Since d) is optically connected to (c, b), information can be directly transmitted. Thus, the information transmitted by (a, b) is (c,
can be transferred to d).

【0027】第2の発明を用いれば二次元座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから座標(c,d)で
位置づけられるプロセッサに情報を送信する際に、まず
(a,b)のY座標bをdに変更した(a,d)は
(a,b)と光接続されているので情報を直接転送でき
る。次に(a,d)のX座標であるaをcに変更した
(c,d)は(a,d)と光接続されているので情報を
直接転送できる。こうして(a,b)が送信した情報は
(c,d)に転送することができる。
If the second invention is used, two-dimensional coordinates (a,
When transmitting information from the processor located at b) to the processor located at coordinates (c, d), first the Y coordinate b of (a, b) is changed to d (a, d) is (a, b). ), It is possible to transfer information directly because it is optically connected. Next, since (c, d) in which a, which is the X coordinate of (a, d), is changed to c is optically connected to (a, d), information can be directly transferred. Thus, the information transmitted by (a, b) can be transferred to (c, d).

【0028】第4の発明を用いれば、n組の光導波路の
変更を回転軸を中心とした円周上に配置した二つの光フ
ァイバー支持部を、互いに回転軸を一致させ端面を向か
い合わせるのでn組の光ファイバー群の結合が行え、回
転軸を中心に回転させることにより光ファイバーのチャ
ンネルiをチャンネルmodulo(i+k)にシフト
するように切り換えることができる。
According to the fourth aspect of the invention, the n sets of optical waveguides are changed, and the two optical fiber support portions arranged on the circumference around the rotation axis have their rotation axes aligned with each other so that their end faces face each other. A pair of optical fiber groups can be combined, and the channel i of the optical fiber can be switched so as to be shifted to the channel modulo (i + k) by rotating about the rotation axis.

【0029】第4の発明を適用すれば、第4の発明の光
スイッチをプロセッサと光デバイスの間の結合部に具備
するので、基板毎にkを変えてチャンネルiをチャンネ
ルmodulo(i+k)にシフトするように切り換え
ることができ、第1の発明を適用した場合にも製造すべ
き基板を同一種類で良く、基板の製造コストを低減し、
基板の位置の入れ替えにも容易に対応できる。
If the fourth invention is applied, since the optical switch of the fourth invention is provided in the coupling portion between the processor and the optical device, the channel i is changed to the channel modulo (i + k) by changing k for each substrate. It is possible to switch to shift, and even when the first invention is applied, the same type of substrate should be manufactured, which reduces the manufacturing cost of the substrate,
It is easy to change the position of the board.

【0030】第2の発明を適用した結合では二次元座標
(X,Y)で位置づけられるプロセッサが、片方の座標
をX座標とY座標で交換し、もう片方の座標が任意の値
を位置座標にもつプロセッサが結合されるので、座標の
交換操作と座標値の位置合わせが1回の転送で行われ
る。ゆえに2回の転送を行うと座標は2回交換されるの
でもとの順序に並び、2つの座標値の位置合わせが行え
るので、任意のプロセッサ間通信が2回の転送で行え
る。
In the connection to which the second invention is applied, the processor positioned at the two-dimensional coordinates (X, Y) exchanges one coordinate with the X coordinate and the Y coordinate, and the other coordinate has an arbitrary value as the position coordinate. Since the processor in 1 is coupled, the coordinate exchange operation and the coordinate value alignment are performed in one transfer. Therefore, when the transfer is performed twice, the coordinates are exchanged twice, so that the coordinates are arranged in the original order and the two coordinate values can be aligned, so that arbitrary interprocessor communication can be performed by the two transfers.

【0031】第1の発明を適用しX座標とY座標の取り
うる値の範囲を一致させた場合は1つのプロセッサは2
N個のプロセットからの光情報を受信できなければなら
ないのに対し、第2の発明を適用した場合はN個のプロ
セッサからの光情報を受信できれば良いので光デバイス
の構造を簡略化できたり、光デバイスの数を半分にでき
る。
When the first invention is applied and the range of possible values of the X coordinate and the Y coordinate is matched, one processor is 2
While it is necessary to be able to receive optical information from N sets of optical sets, when the second invention is applied, it is only necessary to be able to receive optical information from N number of processors, so the structure of the optical device can be simplified. , The number of optical devices can be halved.

【0032】ただし、第2の発明を適用した場合は第1
の発明を適用した場合と異なり、X座標とY座標の取り
うる値の範囲は一致しなければならない。よってプロセ
ッサ数は平方数に限られる。またハイパーキューブは含
まれない。
However, when the second invention is applied, the first
Different from the case of applying the invention of (1), the range of possible values of the X coordinate and the Y coordinate must match. Therefore, the number of processors is limited to square. Hypercube is not included.

【0033】第3の発明を適用すれば二次元座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから座標(c,d)で
位置づけられるプロセッサに情報を送信する際に、まず
(a,b)のX座標であるaをcに変更し、X座標とY
座標を交換した(b,c)は(a,b)と光接続されて
いるので情報を直接転送できる。次に(b,c)のX座
標bをdに変更し、X座標とY座標を交換した(c,
d)は(b,c)と光接続されているので情報を直接転
送できる。こうして(a,b)が送信した情報は(c,
d)に転送することができる。
If the third invention is applied, two-dimensional coordinates (a,
When information is transmitted from the processor located in b) to the processor located in coordinates (c, d), first, a, which is the X coordinate of (a, b), is changed to c, and X and Y
Since information (b, c) whose coordinates have been exchanged is optically connected to (a, b), information can be directly transferred. Next, the X coordinate b of (b, c) is changed to d, and the X coordinate and the Y coordinate are exchanged (c,
Since d) is optically connected to (b, c), information can be directly transferred. Thus, the information transmitted by (a, b) is (c,
can be transferred to d).

【0034】第3の発明を適用すれば二次元座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから座標(c,d)で
位置づけられるプロセッサに情報を送信する際に、まず
(a,b)のY座標であるbをdに変更し、X座標とY
座標を交換した(d,a)は(a,b)と光接続されて
いるので情報を直接転送できる。次に(d,a)のY座
標aをcに変更し、X座標とY座標を交換した(c,
d)は(d,a)と光接続されているので情報を直接転
送できる。こうして(a,b)が送信した情報は(c,
d)に転送することができる。
If the third invention is applied, two-dimensional coordinates (a,
When transmitting information from the processor located in b) to the processor located in coordinates (c, d), first, the Y coordinate b of (a, b) is changed to d, and the X coordinate and Y coordinate are set.
Since (d, a) whose coordinates have been exchanged is optically connected to (a, b), information can be directly transferred. Next, the Y coordinate a of (d, a) is changed to c, and the X coordinate and the Y coordinate are exchanged (c,
Since d) is optically connected to (d, a), information can be directly transferred. Thus, the information transmitted by (a, b) is (c,
can be transferred to d).

【0035】光学式プロセッサ間結合網で光リングバス
の作用を以下に説明する。
The operation of the optical ring bus in the optical interprocessor coupling network will be described below.

【0036】又、光リングバスは、信号として光信号を
用いる。このため光ビームの集束性の良さを用いること
により、ボード間を空間伝搬した後にも例えば100μ
m以下の間隔で並ぶ受光素子の一つだけに信号を伝える
ことが可能となる。従って、ボード間の配線が不要とな
り、配線労力の省力化や保守性の向上につながる。また
電気配線は配線間容量などにより帯域制限が生じ易くま
た配線間の漏話もあるが光配線を用いるとこれらの制限
は生じないため高速で高性能な通信が容易に実現でき
る。
The optical ring bus uses an optical signal as a signal. Therefore, by using the good focusing property of the light beam, for example, even after the spatial propagation between the boards, 100 μ
It becomes possible to transmit a signal to only one of the light receiving elements arranged at intervals of m or less. Therefore, wiring between boards becomes unnecessary, leading to labor saving of wiring labor and improvement of maintainability. In addition, band limitation of electric wiring is likely to occur due to capacitance between wirings and crosstalk occurs between wirings. However, when optical wiring is used, these limitations do not occur, so high-speed and high-performance communication can be easily realized.

【0037】また、片面に発光・変調素子をもう一方の
面に受光をマトリックス状に集めた面状発光/受光デバ
イスを用いることにより、ボード間通信のために多く必
要となる発光/受光・変調素子の実装配線の簡略化や容
易なデバイス製作が可能で、配線数の増大が全く問題に
ならない。そしてボードの配線をふやすことにより、こ
のシステムでの通信方式・手順のフレキシビリティが向
上させることができる。さらに光増幅器や光再生中継器
の技術を受光素子・発光素子・変調を複合的に用いて受
信信号の中継機能も設けることにより、隣合わないボー
ド上のマイクロプロセッサ間の通信より少ない遅延時間
で実現できる。
Further, by using a planar light emitting / receiving device in which light emitting / modulating elements are arranged on one surface and light receiving is collected on the other surface in a matrix form, light emitting / light receiving / modulation which is often required for inter-board communication is used. The mounting wiring of the element can be simplified and the device can be easily manufactured, and the increase in the number of wiring does not pose any problem. By increasing the wiring of the board, the flexibility of the communication method and procedure in this system can be improved. Furthermore, the technology of optical amplifiers and optical regenerators is used to combine the functions of light receiving elements, light emitting elements, and modulation to provide the function of relaying received signals, which requires less delay time than the communication between microprocessors on adjacent boards. realizable.

【0038】本発明の光リングバスは、前記請求項1中
にあるような面状受光/発光デバイス上の発光素子の各
列をボード上の各マイクロプロセッサに対応させると同
時に受光・変調素子の各素子は各ボード上の各マイクロ
プロセッサに1対1の対応させる配線を行うことによ
り、ボード間のマイクロプロセッサ同士の通信を容易に
実現させることが可能となる。
In the optical ring bus of the present invention, each row of the light emitting elements on the planar light receiving / light emitting device as defined in claim 1 is made to correspond to each microprocessor on the board, and at the same time the light receiving / modulating elements are arranged. By wiring each element in a one-to-one correspondence with each microprocessor on each board, it becomes possible to easily realize communication between the microprocessors between the boards.

【0039】また、本発明の光リングバスは、前記請求
項1中にあるような面状発光/受光・変調デバイス上の
発光素子のX列をボード上のX番目のマイクロプロセッ
サに対応させると同時に、受光素子部分はそのX行Y列
の素子をY番目のボード上のX番目のマイクロプロセッ
サに対応させる配線を行ない、a番目のボードのb番目
のプロセッサからc番目のボードのd番目のプロセッサ
へデータを送る時、b番目のボードのc番目のプロセッ
サを中継として用いて任意のボード間の任意のマイクロ
プロセッサ同士の通信を容易に実現させることが可能と
なる。
Further, in the optical ring bus of the present invention, when the X column of the light emitting elements on the planar light emitting / receiving / modulating device as defined in claim 1 corresponds to the Xth microprocessor on the board. At the same time, the light receiving element portion is wired so that the element in the X row and the Y column corresponds to the Xth microprocessor on the Yth board, and the bth processor on the ath board to the dth processor on the cth board. When sending data to the processor, the c-th processor of the b-th board can be used as a relay to easily realize communication between arbitrary microprocessors between arbitrary boards.

【0040】[0040]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0041】図1は本発明を用いたm×nプロセッサ超
並列コンピュータの一実施例である。m個のマイクロプ
ロセッサを各々に実装したn枚のボード1−0から1−
(n−1)が縦に並べて配置されている。各ボードには
面状発光/受光デバイス2−0〜2−(n−1)があ
る。このデバイス上には、図2中に示されているように
発光/受光素子がm×nマトリックス状に並んでいる。
このようにボード間通信に必要な光素子を一ケ所に集中
させることにより、素子を集積化したデバイスを実現す
ることが可能となり、実装や配線が容易になる。面状発
光/受光デバイスは、ボード上の任意の位置に配置可能
だが、マイクロプロセッサとの配線、デバイスからの端
子の出し方等を考えると図のようにボードの中央に配置
するのが適している。全ての発光/受光素子はボード上
のm個のマイクロプロセッサ4のいずれかと接続されて
いる。ボード間の通信は光空間伝搬で行う。ボード1−
0の下面から出射された信号光は、ボード1−1の上面
で各々受信され或いはボード1−1で発生する信号光と
合成されボード1−1の下面からボード1−2へ向けて
出射。この繰り返しにより信号はボード間に伝送され、
最後のボード1−(n−1)から出射された信号光はミ
ラー3−2,3−3,3−4,3−1により反射されて
ボード1−0の上面より入射されるようにする。これに
より各発光/受光素子間の信号光の束は図1に示される
ような軌跡4をえがき、各マイクロプロセッサ間の通信
が実現できる。
FIG. 1 shows an embodiment of an m × n processor massively parallel computer using the present invention. n boards 1 to 0 with m microprocessors mounted on each board
(N-1) are arranged vertically. Each board has a planar light emitting / receiving device 2-0 to 2- (n-1). On this device, light emitting / receiving elements are arranged in an m × n matrix as shown in FIG.
By thus concentrating the optical elements required for inter-board communication in one place, it is possible to realize a device in which the elements are integrated, which facilitates mounting and wiring. The planar light emitting / receiving device can be placed at any position on the board, but considering the wiring with the microprocessor and how to connect the terminals from the device, it is best to place it in the center of the board as shown in the figure. There is. All the light emitting / receiving elements are connected to any of the m microprocessors 4 on the board. Communication between boards is performed by optical space propagation. Board 1-
The signal light emitted from the lower surface of 0 is received by the upper surface of the board 1-1 or is combined with the signal light generated in the board 1-1 and emitted from the lower surface of the board 1-1 toward the board 1-2. By repeating this, the signal is transmitted between the boards,
The signal light emitted from the last board 1- (n-1) is reflected by the mirrors 3-2, 3-3, 3-4, and 3-1 so as to be incident from the upper surface of the board 1-0. .. As a result, the bundle of signal lights between the light emitting / receiving elements can trace the locus 4 as shown in FIG. 1, and communication between the microprocessors can be realized.

【0042】異なるボード上にある任意のマイクロプロ
セッサ間の通信方法は次のとおりである。今、ボード1
−2のマイクロプロセッサNo.4(以下、プロセッサ
[2,4]と呼ぶ)からボード1−5のマイクロプロセ
ッサNo.3(同様に、以下プロセッサ[5,3]への
データ伝送を例にとる。
The communication method between arbitrary microprocessors on different boards is as follows. Now board 1
-2 microprocessor No. 2 4 (hereinafter, referred to as processor [2, 4]) to the microprocessor Nos. 1 to 5 of the board 1-5. 3 (Similarly, data transmission to the processors [5, 3] will be taken as an example below.

【0043】図3のデバイスをボード上の面状発光/受
光デバイスだとすると、各マイクロプロセッサ[i,
j]は面状発光/受光デバイスのある特定のTj列の発
光素子と(行Rj,列Ti)の位置の受光素子とを制御
できるように配線されている。
Assuming that the device of FIG. 3 is a planar light emitting / receiving device on a board, each microprocessor [i,
j] is wired so as to control the light emitting element in a specific Tj column and the light receiving element in the position of (row Rj, column Ti) of the planar light emitting / light receiving device.

【0044】例えば、図3のデバイスをボード1−2上
の面状発光/受光デバイスだとするとプロセッサ[2,
4]は前記デバイスのT5の列の任意の素子を用いて送
信が可能であり、また(行R4,列T2)の受光素子に
達した光信号を受信できる。プロセッサ[5,3]も同
様にボード1−5上の面状発光/受光デバイスのT3と
(行R3,列T5)に接続されている。
For example, if the device of FIG. 3 is a planar light emitting / receiving device on the board 1-2, the processor [2
4] can be transmitted using any element in the column T5 of the device, and can receive the optical signal reaching the light receiving element in (row R4, column T2). The processors [5, 3] are similarly connected to the surface emitting / receiving devices T3 and (row R3, column T5) on the board 1-5.

【0045】プロセッサ[2,4]は、プロセッサ
[5,3]へ伝送するデータを受信者情報等を付加した
伝送用データへの変換処理をしたあとに(行R5,列T
4)の位置にある発光素子を用いて面状光バス上へ送出
する。この様子を簡単に図示したのが図4である。図に
おいて6−1は、送信側プロセッサ[2,4]を、6−
2は受信側プロセッサ[5,3],6−3は中継プロセ
ッサ[4,5]を示しており、また点線7がボード間を
転送される信号光を示す。
The processor [2, 4] performs conversion processing of data to be transmitted to the processor [5, 3] into transmission data to which recipient information and the like are added (row R5, column T).
Using the light emitting element at the position 4), the light is emitted onto the planar optical bus. FIG. 4 is a simple illustration of this situation. In the figure, 6-1 designates the transmission side processor [2, 4] as 6-
Reference numeral 2 denotes a receiving side processor [5, 3], 6-3 denotes a relay processor [4,5], and a dotted line 7 denotes signal light transferred between boards.

【0046】送出された信号光は、ボード1−3の面状
発光/受光デバイスの(R5,T4)の位置にある素子
により中継されボード1−4の面状発光/受光デバイス
の(R5,T4)にある受光素子により受信され、プロ
セッサ6−3[4,5]にデータが届く。プロセッサ6
−3は受信データの受信者情報を見て、プロセッサ
[5,3]へのデータであることを知る。そこで、受信
したデータをそのまま(行R3,列T5)の位置にある
発光素子を用いて面状光バス上へ送出する。送出された
信号光は、ボード1−6の面状発光/受光デバイスの
(R3,T5)にある受光素子により受信され、プロセ
ッサ6−2[5,3]にデータが届く。
The transmitted signal light is relayed by the element at the position (R5, T4) of the planar light emitting / receiving device of the board 1-3 and (R5 of the planar light emitting / receiving device of the board 1-4. The light is received by the light receiving element at T4), and the data reaches the processor 6-3 [4,5]. Processor 6
-3 sees the recipient information of the received data and knows that it is data to the processor [5, 3]. Therefore, the received data is sent as it is onto the planar optical bus by using the light emitting element at the position of (row R3, column T5). The transmitted signal light is received by the light receiving element at (R3, T5) of the planar light emitting / light receiving device of the board 1-6, and the data reaches the processor 6-2 [5, 3].

【0047】プロセッサ[3,2]を中継してプロセッ
サ[2,4]に伝送され一連のデータ伝送は終了する。
この様子を図5に示す。
The processor [3, 2] is relayed and transmitted to the processor [2, 4] to complete a series of data transmission.
This state is shown in FIG.

【0048】プロセッサ[5,3]は、プロセッサ
[2,4]へ伝送するACK信号を受信者情報等を付加
した伝送用データへの変換処理をしたのちに(行R2,
列T3)の位置にある発光素子を用いて面状光バス上へ
送出する。送出された信号光は、ボード1−2等の面状
発光/受光デバイスの(R2,T3)の位置にある素子
により中継されボード1−3の面状発光/受光デバイス
の(R2,T3)にある受光素子により受信され、プロ
セッサ6−4[3,4]にデータが届く。プロセッサ6
−4は受信データの受信者情報を見て、プロセッサ
[2,4]へのデータであることを知る。そこで、受信
したデータをそのまま(行R4,列T2)の位置にある
発光素子を用いて面状光バス上へ送出する。送出された
信号光は、ボード1−3の面状発光/受光素子デバイス
の(R4,T2)にある受光素子により受信され、プロ
セッサ6−1[2,4]にデータが届く。
The processor [5, 3] performs conversion processing of the ACK signal to be transmitted to the processor [2, 4] into transmission data to which recipient information and the like are added (line R2, R2).
Light is emitted onto the planar optical bus by using the light emitting element in the position of the row T3). The transmitted signal light is relayed by the element at the position (R2, T3) of the planar light emitting / receiving device such as the board 1-2, and the (R2, T3) of the planar light emitting / receiving device of the board 1-3. The light is received by the light-receiving element at, and the data reaches the processor 6-4 [3, 4]. Processor 6
-4 sees the receiver information of the received data and knows that it is data to the processor [2, 4]. Therefore, the received data is sent as it is onto the planar optical bus using the light emitting element located at the position of (row R4, column T2). The transmitted signal light is received by the light receiving element at (R4, T2) of the planar light emitting / light receiving element device of the board 1-3, and the data reaches the processor 6-1 [2, 4].

【0049】前記の伝送方法においては信号が確実に受
信側に伝わるようにするために、信号衝突に対しての取
り決めがあらかじめ必要となる。送信側の段階である
が、前記の方法では任意のボードのマイクロプロセッサ
No.4が任意のボードのマイクロプロセッサNo.3
にデータ伝送する(中継する場合も含む)際は、各ボー
ドの同じ(行R5,列T4)の位置にある発光/受光素
子から光路が形成され信号光を伝送することになる。こ
のような伝送が複数同時に生起した場合には複数の信号
光が重なるため、各受信端末は受信不能となる。この状
況に対処するために、送信側はタイマを用意し、データ
送信後一定時間内に受信側からの返事がない場合は、信
号の衝突が発生したと判断して再送を行う。また、送信
側は送信前に該当する光路をチェックして他の信号光が
存在しないことを確認することにより、より信号衝突の
確率を下げることができる。
In the above transmission method, in order to ensure that the signal is transmitted to the receiving side, it is necessary to make an agreement for signal collision in advance. Although it is a stage on the transmitting side, in the above method, the microprocessor No. 4 is a microprocessor No. of any board. Three
For data transmission (including relaying), an optical path is formed from the light emitting / receiving element at the same position (row R5, column T4) on each board to transmit signal light. When a plurality of such transmissions occur at the same time, a plurality of signal lights overlap each other, so that each receiving terminal cannot receive. In order to deal with this situation, the transmitting side prepares a timer, and if there is no reply from the receiving side within a certain time after data transmission, it is judged that a signal collision has occurred and the data is retransmitted. Further, the transmission side can further reduce the probability of signal collision by checking the corresponding optical path before transmission and confirming that there is no other signal light.

【0050】以上の説明では、他のボード上のマイクロ
プロセッサ間通信を仮定したが、同じボード上のマイク
ロプロセッサ間の通信においても前記と同様の方法で本
発明の面状光バスを用いることが可能である。この場
合、光バスの伝送情報量の増大、不要な遅延時間の増加
という問題が生じるが、ボード上の配線、スイッチング
要素を減少できる利点もある。
In the above description, the inter-microprocessor communication on another board is assumed, but the planar optical bus of the present invention can be used in the same manner as described above for the communication between microprocessors on the same board. It is possible. In this case, there arises a problem that the amount of information transmitted on the optical bus increases and unnecessary delay time increases, but there is also an advantage that wiring on the board and switching elements can be reduced.

【0051】図7は第1、第2、第3の発明を適用した
並列光リングバスを具備する並列計算機のプロセッサ間
係合網の一実施例を示した図である。本実施例では4個
のプロセシングエレメントを具備する基板4枚からなる
ものを示す。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of an inter-processor engagement network of a parallel computer having a parallel optical ring bus to which the first, second and third inventions are applied. In this embodiment, a substrate having four processing elements is shown.

【0052】PE00、PE01、PE02、PE03
はY座標0のX座標0から3のプロセシングエレメン
ト、PE10、PE11、PE12、PE13はY座標
1のX座標0から3のプロセシングエレメント、PE2
0、PE21、PE22、PE23はY座標2上のX座
標0から3のプロセシングエレメント、PE30、PE
31、PE32、PE33はY座標3のX座標0から3
のプロセシングエレメントとする。
PE00, PE01, PE02, PE03
Is a processing element of X coordinate 0 to 3 of Y coordinate 0, PE10, PE11, PE12, PE13 is a processing element of X coordinate 0 to 3 of Y coordinate 1, PE2
0, PE21, PE22, PE23 are processing elements of X coordinate 0 to 3 on Y coordinate 2, PE30, PE.
31, PE32, PE33 are Y coordinate 3 X coordinate 0 to 3
Processing element.

【0053】第2の発明を適用しているので、基板上の
プロセシングエレメントの座標がX,Yともに異なるよ
うに配置する。本実施例では基板0にはPE00、PE
11、PE22、PE33を搭載し、基板1にはPE3
0、PE01、PE12、PE23を搭載し、基板2に
はPE20、PE31、PE02、PE13を搭載し、
基板3にはPE10、PE21、PE32、PE03を
搭載する。
Since the second invention is applied, the processing elements on the substrate are arranged so that the coordinates of X and Y are different. In this embodiment, the substrate 0 is PE00, PE
11, PE22, PE33 are mounted, and PE3 is mounted on the substrate 1.
0, PE01, PE12, PE23 are mounted, and PE20, PE31, PE02, PE13 are mounted on the substrate 2,
PE10, PE21, PE32, and PE03 are mounted on the substrate 3.

【0054】以上のような基板を隣接する基板間の光デ
バイスの位置が一致するように固定し、基板0上の光デ
バイス0から出力された光が基板1上の光デバイス1に
当たり、基板1上の光デバイス1から出力された光が基
板2上の光デバイス2に当たり、基板2上の光デバイス
2から出力された光が基板3上の光デバイス3に当たる
ようにする。基板3上の光デバイス3から出力された光
はレンズとミラーを介して基板0上の光デバイス0に当
たるように導かれる。
The above-mentioned substrates are fixed so that the positions of the optical devices between the adjacent substrates are matched with each other, and the light output from the optical device 0 on the substrate 0 hits the optical device 1 on the substrate 1 and the substrate 1 The light output from the upper optical device 1 strikes the optical device 2 on the substrate 2, and the light output from the optical device 2 on the substrate 2 strikes the optical device 3 on the substrate 3. The light output from the optical device 3 on the substrate 3 is guided so as to strike the optical device 0 on the substrate 0 via the lens and the mirror.

【0055】光デバイスは4×4のアレイ状の光素子群
と送信ポートおよび受信ポートからなる。各光素子は送
信ポートからの入力データに従って発光する送信機能
と、デバイス面に対して垂直方向に入射する光を反対の
面から出力する中継機能と、デバイス面に対して垂直方
向に入射する光を選択的に取り込み受信ポートに出力す
る受信機能を有する。
The optical device comprises a 4 × 4 array of optical elements, a transmission port and a reception port. Each optical element has a transmitting function that emits light according to the input data from the transmitting port, a relay function that outputs light incident in the vertical direction to the device surface from the opposite surface, and a light incident in the vertical direction to the device surface. Has a reception function of selectively capturing and outputting to the reception port.

【0056】プロセシングエレメント間の通信は基板に
1個ずつ配置された光デバイスを介して行われる。そこ
で各プロセシングエレメントは光デバイスと通信するた
めのポートを備える。本実施例では第1の発明を適用し
ているのでX方向受信用のポートとY方向の受信用ポー
トを基板上のプロセシングエレメント数、すなわち4ホ
ートずつ備える。さらに4ポートの送信用ポートを各光
デバイスが備える。すなわち各プロセシングエレメント
は2本の受信ポートと1本の送信ポートに接続される。
Communication between the processing elements is performed via the optical devices arranged one by one on the substrate. Thus, each processing element has a port for communicating with the optical device. Since the first invention is applied in this embodiment, the X direction receiving port and the Y direction receiving port are provided in the number of processing elements on the substrate, that is, 4 units each. Furthermore, each optical device has four transmission ports. That is, each processing element is connected to two receiving ports and one transmitting port.

【0057】本実施例では光デバイス上の光素子の位置
を送信側のプロセシングエレメントに対応させている。
図8に光素子アレイと受信ポートへのプロセシングエレ
メントの割り当ての例を示す。図2中の番号はその位置
の光素子が情報伝達を受け持つ送信側プロセシングエレ
メントの番号である。基板上の光デバイスでは、その基
板上のプロセシングエレメントが送信ポートを介して同
じ番号を付けた光素子から光情報を送信させる。その他
の位置の光素子は上部の基板から入射する光ビームを下
部の基板に中継する。このようにして全プロセシングエ
レメントが出力する情報は全ての基板の光デバイス上に
集約される。
In this embodiment, the position of the optical element on the optical device corresponds to the processing element on the transmitting side.
FIG. 8 shows an example of allocation of processing elements to the optical element array and the receiving port. The number in FIG. 2 is the number of the processing element on the transmission side that the optical element at that position is responsible for transmitting information. In an optical device on a board, a processing element on the board causes the optical element with the same number to transmit optical information via a transmission port. The optical elements at other positions relay the light beam incident from the upper substrate to the lower substrate. In this way, the information output by all processing elements is collected on the optical devices of all substrates.

【0058】この例では行方向にはY座標のみが異な
り、列方向にはX座標のみが異なるように配置されてい
る。X方向受信ポートは各列の光情報を選択的に受信さ
せ、Y方向受信ポートは各行の光情報を選択的に受信さ
せる。
In this example, only the Y coordinate is different in the row direction and only the X coordinate is different in the column direction. The X direction receiving port selectively receives the optical information of each column, and the Y direction receiving port selectively receives the optical information of each row.

【0059】このときX方向受信ポートiはY座標がi
である同一基板上のプロセシングエレメントに接続す
る。同様にY方向受信ポートiはX座標がiである同一
基板上にプロセシングエレメントに接続する。
At this time, the X-direction receiving port i has the Y coordinate i.
Is connected to a processing element on the same substrate. Similarly, the Y-direction receiving port i is connected to the processing element on the same substrate whose X coordinate is i.

【0060】例えばX方向受信ポート0は00、01、
02、03の位置の光情報を選択的に受信できるので、
これをそれぞれの基板のY座標が0であるプロセシング
エレメントに接続すれば、Y座標が0であるプロセシン
グエレメント間のクロスバ結合を実現することができ
る。
For example, the X direction receiving port 0 is 00, 01,
Since the optical information at positions 02 and 03 can be selectively received,
If this is connected to the processing element having the Y coordinate of 0 on each substrate, crossbar coupling between the processing elements having the Y coordinate of 0 can be realized.

【0061】同様に例えばY方向受信ポート0は00,
10,20,30の位置の光情報を選択的に受信できる
ので、これをそれぞれの基板のX座標が0であるプロセ
シングエレメントに接続すれば、X座標が0であるプロ
セシングエレメント間のクロスバ結合を実現することが
できる。
Similarly, for example, the Y direction receiving port 0 is 00,
Since the optical information at the positions of 10, 20, and 30 can be selectively received, if this is connected to the processing element having the X coordinate of 0 of each substrate, the crossbar coupling between the processing elements having the X coordinate of 0 can be achieved. Can be realized.

【0062】以上のように構成することにより16個の
プロセシングエレメントはbase−4 2−cube
のトポロジーで接続されたことになる。
With the above construction, the 16 processing elements are base-4 2-cube.
Will be connected in the topology of.

【0063】図7上では第3の発明を適用してPE12
からPE31に送信する場合のメッセージの伝搬経路を
示している。PE12の送信ポートから出力されたメッ
セージは基板1の光デバイスの送信ポート2に入力さ
れ、その(1,2)の位置の素子を発光させる。その光
は基板2の光デバイス、基板3の光デバイス、レンズ、
ミラーを経由して基板0の光デバイスの(1,2)の位
置の光素子に伝わる。基板0の光デバイスの(1,2)
の位置の光素子はX方向受信ポート1に光を取り込む。
基板0の光デバイスの(1,2)の位置の光素子に接続
しているX方向受信ポート1はPE11のX方向受信ポ
ートに接続している。PE11はこのメッセージを中継
し、基板0の光デバイスの送信ポート1に出力する。基
板0の光デバイスの(1,1)の位置の光素子は発光
し、基板1の光デバイスを経由して基板2の光デバイス
の(1,1)の位置の光素子に伝わる。基板2の光デバ
イスの(1,1)の位置の光素子はY方向受信ポート1
に光を取り込む。基板2の光デバイスの(1,1)の位
置の光素子に接続しているY方向受信ポート1はPE3
1のY方向受信ポートに接続しているので、そこからP
E31にメッセージが伝達する。
In FIG. 7, the PE 12 is applied by applying the third invention.
3 shows a propagation path of a message when the message is transmitted from PE to PE31. The message output from the transmission port of the PE 12 is input to the transmission port 2 of the optical device on the board 1 to cause the element at the position (1, 2) to emit light. The light is emitted from the optical device on the substrate 2, the optical device on the substrate 3, the lens,
It is transmitted to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 0 via the mirror. Substrate 0 optical device (1, 2)
The optical element at the position of takes in light to the X direction receiving port 1.
The X-direction receiving port 1 connected to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 0 is connected to the X-direction receiving port of the PE 11. The PE 11 relays this message and outputs it to the transmission port 1 of the optical device on the board 0. The optical element at the (1,1) position of the optical device on the substrate 0 emits light and is transmitted to the optical element at the (1,1) position of the optical device on the substrate 2 via the optical device on the substrate 1. The optical element at the position (1, 1) of the optical device on the substrate 2 is the Y-direction reception port 1
Capture light into. The Y-direction receiving port 1 connected to the optical element at the (1,1) position of the optical device on the substrate 2 is PE3.
Since it is connected to the Y direction receiving port of 1, P from there
The message is transmitted to E31.

【0064】このように第3の発明を用いれば座標
(c,b)で位置づけられるプロセッサを中継するよう
にルーティングすることによって、任意の座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから任意の座標(c,
d)で位置づけられるプロセッサ間の情報伝達が可能に
なる。
As described above, according to the third aspect of the invention, the processor positioned at the coordinate (c, b) is routed so as to be relayed, so that the arbitrary coordinate (a,
From the processor located in b) any coordinates (c,
Information can be transmitted between the processors located in d).

【0065】図9上では第2の発明を適用してPE12
からPE31に送信する場合のメッセージの伝達経路を
示している。PE12の送信ポートから出力されたメッ
セージは基板1の光デバイスの送信ポート2に入力さ
れ、その(1,2)の位置の素子を発光させる。その光
は基板2の光デバイスを経由して基板3の光デバイスの
(1,2)の位置の光素子に伝わる。基板3の光デバイ
スの(1,2)の位置の光素子はY方向受信ポート1に
光を取り込む。基板3の光デバイスの(1,2)の位置
の光素子に接続しているY方向受信ポート1はPE32
のY方向受信ポートに接続している。PE32はこのメ
ッセージを中継し、基板3の光デバイスの送信ポート2
に出力する。基板3の光デバイスの(3,2)の位置の
光素子は発光し、レンズ、ミラー、基板0の光デバイ
ス、基板1の光デバイスを経由して基板2の光デバイス
の(3,2)の位置の光素子に伝わる。基板2の光デバ
イスの(3,2)の位置の光素子はX方向受信ポート3
に光を取り込む。基板2の光デバイスの(3,2)の位
置の光素子に接続しているX方向受信ポート1はPE3
1のX方向受信ポートに接続しているので、そこからP
E31にメッセージが伝達する。
In FIG. 9, the PE 12 is applied by applying the second invention.
3 shows a transmission path of a message when the message is transmitted from PE to PE31. The message output from the transmission port of the PE 12 is input to the transmission port 2 of the optical device on the board 1 to cause the element at the position (1, 2) to emit light. The light is transmitted to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 3 via the optical device on the substrate 2. The optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 3 takes in light to the Y-direction receiving port 1. The Y direction receiving port 1 connected to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 3 is PE 32.
It is connected to the Y direction receiving port. The PE 32 relays this message and sends the optical device on the substrate 3 to the transmission port 2
Output to. The optical element at the position (3,2) of the optical device of the substrate 3 emits light, and passes through the lens, the mirror, the optical device of the substrate 0, the optical device of the substrate 1 and the (3,2) of the optical device of the substrate 2. Is transmitted to the optical element at the position. The optical element at the position (3, 2) of the optical device on the substrate 2 is the X-direction reception port 3
Capture light into. The X direction receiving port 1 connected to the optical element at the position (3, 2) of the optical device on the substrate 2 is PE3.
Since it is connected to the X direction receiving port of 1, P from there
The message is transmitted to E31.

【0066】このように第2の発明を用いれば座標
(a,d)で位置づけられるプロセッサを中継するよう
にルーティングすることによって、任意の座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから任意の座標(c,
d)で位置づけられるプロセッサ間の情報伝達が可能に
なる。
As described above, when the second invention is used, the processor positioned at the coordinate (a, d) is routed so as to be relayed, so that the arbitrary coordinate (a,
From the processor located in b) any coordinates (c,
Information can be transmitted between the processors located in d).

【0067】図10は第1,第2,第3の発明を適用し
た並列光リングバスを具備する並列計算機のプロセッサ
間結合網の一実施例を示した図である。各基板には4個
のプロセシングエレメントと2個の光素子アレイを搭載
する。本実施例では光素子アレイをX方向ルーティング
用とY方向ルーティング用の二系統備える。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of an interprocessor coupling network of a parallel computer having a parallel optical ring bus to which the first, second and third inventions are applied. Each substrate is equipped with four processing elements and two optical element arrays. In this embodiment, the optical element array is provided with two systems for X-direction routing and Y-direction routing.

【0068】図11はX方向ルーティング用の光素子ア
レイにおけるプロセシングエレメントの割り当ての例を
示す図である。受信ポートiはY座標がiである同一基
板上のプロセシングエレメントに接続する。
FIG. 11 is a diagram showing an example of allocation of processing elements in an optical element array for X-direction routing. The receive port i connects to a processing element on the same board whose Y coordinate is i.

【0069】なお、この接続パターンは基板毎に異な
り、同一の構造の基板とするためには配線の切り換え機
構が必要になる。図12に第4の発明を適用したコネク
タ型の光ロータリースイッチの構造を示す。位置合わせ
回転軸かん合穴を備えた凹型光コネクタ、位置合わせ回
転軸を備えた凸型光コネクタには、それぞれ4組の光フ
ァイバーが位置合わせ回転軸を中心に等間隔に取り付け
られ、互いにかん合して回転軸を中心に相互の位置を変
えることにより光ファイバー間の接続を切り換える。か
ん合した状態では光ファイバー間の位置がずれないよう
チャンネル位置合わせ突起とかん合穴を設ける。コネク
タの外周にはファイバーの位置とそのチャンネル番号を
示すマークを付ける。
The connection pattern is different for each substrate, and a wiring switching mechanism is required to obtain substrates having the same structure. FIG. 12 shows the structure of a connector type optical rotary switch to which the fourth invention is applied. Four sets of optical fibers are attached to the concave optical connector with the alignment rotary shaft and the convex optical connector with the alignment rotary shaft at equal intervals around the alignment rotary shaft, respectively, and they are mated with each other. Then, the positions of the optical fibers are switched by changing the mutual positions around the rotation axis. A channel alignment protrusion and a mating hole are provided so that the positions of the optical fibers do not shift when mated. A mark indicating the position of the fiber and its channel number is attached to the outer circumference of the connector.

【0070】図11の基板のX方向接続は第4の発明を
適用することにより、図13(基板0)、図14(基板
1)、図15(基板2)、図16(基板3)のように光
ロータリースイッチを切り換えることにより簡単に実現
できる。
By applying the fourth invention, the X direction connection of the substrate of FIG. 11 can be achieved by applying the fourth invention to those of FIG. 13 (substrate 0), FIG. 14 (substrate 1), FIG. 15 (substrate 2), and FIG. 16 (substrate 3). It can be easily realized by switching the optical rotary switch.

【0071】図17はY方向ルーティング用の光素子ア
レイにおけるプロセシングエレメントの割り当ての例を
示す図である。受信ポートiはX座標がiである同一基
板上のプロセシングエレメントに接続する。
FIG. 17 is a diagram showing an example of allocation of processing elements in an optical element array for routing in the Y direction. The receive port i connects to a processing element on the same board whose X coordinate is i.

【0072】図11、図17から明らかなようにX方向
ルーティング用の光素子アレイもY方向ルーティング用
の光素子アレイも、割り当てが異なるだけで構造的には
同じである。
As is apparent from FIGS. 11 and 17, the optical element array for X-direction routing and the optical element array for Y-direction routing are structurally the same except for the allocation.

【0073】また図8と図11、図17の比較により明
らかなように、本実施例のほうが光デバイスの受信ポー
トが光デバイスの構成が簡単になる。すなわち、複雑な
構造の光デバイスを作成することが困難な場合は本実施
例のほうが有利である。ただしプロセシングエレメント
の送信ポート数や光素子アレイ数は本実施例のほうが多
い。ハードウェア量が多くなった分、プロセシングエレ
メントはX方向への送信とY方向への送信を独立に行う
ことが可能になるので、通信性能は本実施例のほうが優
れる。
Further, as is clear from the comparison between FIG. 8 and FIGS. 11 and 17, this embodiment simplifies the construction of the optical device as the receiving port of the optical device. That is, this embodiment is more advantageous when it is difficult to manufacture an optical device having a complicated structure. However, the number of transmission ports of the processing element and the number of optical element arrays are larger in this embodiment. As the amount of hardware increases, the processing element can perform transmission in the X direction and transmission in the Y direction independently, so that the communication performance of this embodiment is superior.

【0074】図10上では第3の発明を適用してPE1
2からPE31に送信する場合のメッセージの伝搬経路
を示している。PE12のX方向送信ポートから出力さ
れたメッセージは基板1のX方向ルーティング用光デバ
イスの送信ポート1に入力され、その(1,2)の位置
の素子を発光させる。その光は基板2のX方向ルーティ
ング用光デバイス、基板3のX方向ルーティング用光デ
バイス、レンズ、ミラーを経由して基板0のX方向ルー
ティング用光デバイスの(1,2)の位置の光素子に伝
わる。基板0の光デバイスの(1,2)の位置の光素子
はX方向受信ポート1に光を取り込む。基板0の光デバ
イスの(1,2)の位置の光素子に接続している受信ポ
ート1はPE11のX方向受信ポートに接続している。
PE11はこのメッセージを中継し、基板0のY方向ル
ーティング用光デバイスの送信ポート1に出力する。基
板0のY方向ルーティング用光デバイスの(1,1)の
位置の光素子は発光し、基板1のY方向ルーティング用
光デバイスを経由して基板2のY方向ルーティング用光
デバイスの(1,1)の位置の光素子に伝わる。基板2
のY方向ルーティング用光デバイスの(1,1)の位置
の光素子は受信ポート1に光を取り込む。基板2のY方
向ルーティング用光デバイスの(1,1)の位置の光素
子に接続している受信ポート1はPE31のY方向受信
ポートに接続しているので、そこからPE31にメッセ
ージが伝達する。
In FIG. 10, PE1 is applied by applying the third invention.
2 shows a propagation path of a message when transmitting from 2 to the PE 31. The message output from the X-direction transmission port of the PE 12 is input to the transmission port 1 of the X-direction routing optical device of the board 1 to cause the element at the position (1, 2) to emit light. The light passes through the X-direction routing optical device of the substrate 2, the X-direction routing optical device of the substrate 3, the lens, and the mirror, and the optical element at the position (1, 2) of the X-direction routing optical device of the substrate 0. Be transmitted to. The optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 0 takes in light to the X-direction receiving port 1. The receiving port 1 connected to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 0 is connected to the X-direction receiving port of the PE 11.
The PE 11 relays this message and outputs it to the transmission port 1 of the optical device for Y-direction routing on the board 0. The optical element at the position (1, 1) of the Y-direction routing optical device of the substrate 0 emits light, and passes through the Y-direction routing optical device of the substrate 1 to the (1, 1) of the Y-direction routing optical device of the substrate 2. It is transmitted to the optical element at the position of 1). Board 2
The optical element at the position (1, 1) of the Y-direction routing optical device of (1) takes in light to the reception port 1. Since the receiving port 1 connected to the optical element at the position (1,1) of the optical device for Y-direction routing on the board 2 is connected to the Y-direction receiving port of the PE 31, a message is transmitted from there to the PE 31. ..

【0075】このように第3の発明を用いれば座標
(c,b)で位置づけられるプロセッサを中継するよう
にルーティングすることによって、任意の座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから任意の座標(c,
d)で位置づけられるプロセッサ間の情報伝達が可能に
なる。第1の発明と第2の発明を併用してほぼ同様に任
意のプロセシングエレメント間の情報伝達を行うことも
できる。
As described above, according to the third aspect of the invention, the processor positioned at the coordinate (c, b) is routed so as to be relayed, so that the arbitrary coordinate (a,
From the processor located in b) any coordinates (c,
Information can be transmitted between the processors located in d). By using the first invention and the second invention together, it is possible to transfer information between arbitrary processing elements in substantially the same manner.

【0076】この例ではPE11が中継のためY方向に
メッセージを送信するが、X方向とY方向の送信ポート
は独立しているので、中継動作と同時にPE11がX方
向にメッセージを送信することもできる。本実施例の場
合はプロセシングエレメント数が16と小規模であるた
め、その効果はあまり顕著ではないが、プロセシングエ
レメント数が128×128=16384個のような大
規模な場合、あるプロセシングエレメントから見て通信
距離1のプロセシングエレメントが127×2=254
個であるのに対し、通信距離2のプロセシングエレメン
トは16384−1−254=16129個もあるの
で、任意のプロセシングエレメント間の通信を行った場
合の大半は中継動作を伴う。このためプロセシングエレ
メントにおける中継と送信が並列に行えることの効果は
顕著になる。
In this example, the PE 11 transmits a message in the Y direction for relaying, but since the transmission ports in the X direction and the Y direction are independent, the PE 11 may transmit a message in the X direction simultaneously with the relay operation. it can. In the case of this embodiment, since the number of processing elements is as small as 16, the effect is not so remarkable, but when the number of processing elements is large, such as 128 × 128 = 16384, it can be seen from a certain processing element. Processing element with communication distance 1 is 127 × 2 = 254.
On the other hand, since there are as many as 16384-1-254 = 16129 processing elements with a communication distance of 2, the majority of communication between arbitrary processing elements involves a relay operation. Therefore, the effect that the relay and the transmission in the processing element can be performed in parallel becomes remarkable.

【0077】以上に示した第1の発明を適用した結合網
のプロセシングエレメント間の隣接関係を行列で表すと
図18のようになる。1が記入されている位置に対応す
るプロセシングエレメントどおしが隣接関係にあり、他
のプロセシングエレメントの中継無しに通信が行える。
図19に示されるハイパーキューブ結合は、その数学的
な美しさからFFTなどの様々な問題の並列処理に適応
できる汎用性の高いトポロジーで、多数のハイパーキュ
ーブ用の並列アルゴリズムが開発されている。図13の
ハイパーキューブ結合の隣接関係を行列で表すと図20
のようになるが、図20で1が記入されている位置は全
て図18においても1である。すなわち第1の発明を適
用した結合網はハイパーキューブ結合を包含する、より
汎用性の高い結合網であるということができる。
The adjacency relationship between the processing elements of the connection network to which the above-described first invention is applied is expressed by a matrix as shown in FIG. The processing elements corresponding to the positions marked with 1 are adjacent to each other, and communication can be performed without relaying other processing elements.
The hypercube combination shown in FIG. 19 is a highly versatile topology that can be applied to parallel processing of various problems such as FFT due to its mathematical beauty, and many parallel algorithms for hypercubes have been developed. When the adjacency relation of the hypercube connection of FIG. 13 is expressed by a matrix, FIG.
However, all the positions marked with 1 in FIG. 20 are also 1 in FIG. That is, it can be said that the connection network to which the first invention is applied is a more versatile connection network including a hypercube connection.

【0078】図21は第2、第3の発明を適用した並列
光リングパスを具備する並列計算機のプロセッサ間結合
網の一実施例を示した図である。本実施例では4個のプ
ロセシングエレメントを具備する基板4枚からなるもの
を示す。
FIG. 21 is a diagram showing an embodiment of an interprocessor coupling network of a parallel computer having parallel optical ring paths to which the second and third inventions are applied. In this embodiment, a substrate having four processing elements is shown.

【0079】本実施例では基板0にはPE00、PE0
1、PE02、PE03を搭載し、基板1にはPE1
0、PE11、PE12、PE13を搭載し、基板2に
はPE20、PE21、PE22、PE23を搭載し、
基板3にはPE30、PE31、PE32、PE33を
搭載する。
In this embodiment, PE00 and PE0 are used for the substrate 0.
1, PE02, PE03 are mounted, and PE1 is mounted on the substrate 1.
0, PE11, PE12, PE13 are mounted, and PE20, PE21, PE22, PE23 are mounted on the substrate 2,
PE30, PE31, PE32, and PE33 are mounted on the substrate 3.

【0080】本実施例では光デバイス上の光素子の位置
を送信側のプロセシングエレメントに対応させている。
図22に光素子アレイと受信ポートへのプロセシングエ
レメントの割り当ての例を示す。図22中の番号はその
位置の光素子が情報伝達を受け持つ送信側プロセシング
エレメントの番号である。基板上の光デバイスでは、そ
の基板上のプロセシングエレメントが送信ポートを介し
て同じ番号を付けた光素子から光情報を送信させる。そ
の他の位置の光素子は上部の基板から入射する光ビーム
を下部の基板に中継する。このようにして全プロセシン
グエレメントが出力する情報は全ての基板の光デバイス
上に集約される。
In this embodiment, the position of the optical element on the optical device corresponds to the processing element on the transmitting side.
FIG. 22 shows an example of allocation of processing elements to the optical element array and the receiving port. The numbers in FIG. 22 are the numbers of the processing elements on the transmission side that the optical element at that position is responsible for transmitting information. In an optical device on a board, a processing element on the board causes the optical element with the same number to transmit optical information via a transmission port. The optical elements at other positions relay the light beam incident from the upper substrate to the lower substrate. In this way, the information output by all processing elements is collected on the optical devices of all substrates.

【0081】この例では行方向にはY座標のみが異な
り、列方向にはX座標のみが異なるように配置されてい
る。受信ポートは各列の光情報を選択的に受信させる。
In this example, only the Y coordinate is different in the row direction and only the X coordinate is different in the column direction. The receiving port selectively receives the optical information of each column.

【0082】このとき受信ポートiはX座標がiである
同一基板上のプロセシングエレメントに接続する。送信
ポートiはX座標がiである同一基板上のプロセシング
エレメントに接続する。
At this time, the reception port i is connected to the processing element on the same substrate whose X coordinate is i. The transmit port i connects to a processing element on the same board whose X coordinate is i.

【0083】例えば受信ポート0は00、01、02、
03の位置の光情報を選択的に受信できるので、これを
それぞれの基板のX座標が0であるプロセシングエレメ
ントに接続すれば、X座標が0であるプロセシングエレ
メントはY座標が0である全てのプロセシングエレメン
トからの光情報を受信することができる。
For example, the receiving port 0 is 00, 01, 02,
Since the optical information at the position 03 can be selectively received, if this is connected to the processing element having the X coordinate of 0 of each substrate, the processing element having the X coordinate of 0 can output all the information having the Y coordinate of 0. Optical information from the processing element can be received.

【0084】図21上では第3の発明を適用してPE2
2からPE31に送信する場合のメッセージの伝搬経路
を示している。PE22の送信ポートから出力されたメ
ッセージは基板2の光デバイスの送信ポート2に入力さ
れ、その(2,2)の位置の素子を発光させる。その光
は基板3の光デバイス、レンズ、ミラー、基板0の光デ
バイスを経由して基板1の光デバイスの(2,2)の位
置の光素子に伝わる。基板1の光デバイスの(2,2)
の位置の光素子は受信ポート2に光を取り込む。基板1
の光デバイスの(2,2)の位置の光素子に接続してい
る受信ポート2はPE12の受信ポートに接続してい
る。PE12はこのメッセージを中継し、基板1の光デ
バイスの送信ポート2に出力する。基板1の光デバイス
の(1,2)の位置の光素子は発光し、基板2の光デバ
イスを経由して基板3の光デバイスの(1,2)の位置
の光素子に伝わる。基板3の光デバイスの(1,2)の
位置の光素子は受信ポート1に光を取り込む。基板3の
光デバイスの(1,2)の位置の光素子に接続している
受信ポート1はPE31の受信ポートに接続しているの
で、そこからPE31にメッセージが伝達する。
In FIG. 21, PE2 is applied by applying the third invention.
2 shows a propagation path of a message when transmitting from 2 to the PE 31. The message output from the transmission port of the PE 22 is input to the transmission port 2 of the optical device on the board 2 and causes the element at the position (2, 2) to emit light. The light is transmitted to the optical element at the position (2, 2) of the optical device on the substrate 1 via the optical device on the substrate 3, the lens, the mirror, and the optical device on the substrate 0. Substrate 1 optical device (2,2)
The optical element at the position of takes in light to the reception port 2. Board 1
The receiving port 2 connected to the optical element at the position (2, 2) of the optical device is connected to the receiving port of the PE 12. The PE 12 relays this message and outputs it to the transmission port 2 of the optical device on the board 1. The optical element at the position (1,2) of the optical device on the substrate 1 emits light and is transmitted to the optical element at the position (1,2) of the optical device on the substrate 3 via the optical device on the substrate 2. The optical element at the position (1, 2) of the optical device on the substrate 3 takes in light to the reception port 1. Since the receiving port 1 connected to the optical element at the position (1, 2) of the optical device on the board 3 is connected to the receiving port of the PE 31, a message is transmitted from there to the PE 31.

【0085】このように第16の発明を用いれば座標
(b,c)で位置付けられるプロセッサを中継するよう
にルーティングすることによって、任意の座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから任意の座標(c,
d)で位置づけられるプロセッサ間の情報伝達が可能に
なる。
As described above, according to the sixteenth aspect of the invention, the processor positioned at the coordinates (b, c) is routed so as to be relayed, so that the arbitrary coordinates (a,
From the processor located in b) any coordinates (c,
Information can be transmitted between the processors located in d).

【0086】本実施例のプロセシングエレメント間の隣
接関係を示す行列は図23のようになり、図18に比べ
疎らであり、図20のハイバーキューブ結合とも関連性
がないため汎用性の点で第1の発明を適用した結合網に
くらべて劣る。更に行列の対称性がないため2つのプロ
セシングエレメントの組に注目した場合、逆方向の通信
は異なる中継プロセシングエレメントを必要とし、径路
が異なる。
The matrix showing the adjacency relationship between the processing elements of this embodiment is as shown in FIG. 23, which is sparser than that of FIG. 18, and is not related to the hypercube coupling of FIG. It is inferior to the connection network to which the first invention is applied. Furthermore, if we focus on two sets of processing elements due to the lack of matrix symmetry, the reverse communication requires different relay processing elements and the paths are different.

【0087】また第1の発明を適用した結合網にくらべ
てトポロジーを人間がイメージしにくいので、ややトポ
ロジーを意識したプログラミングがしにくい。
Further, since it is more difficult for humans to imagine the topology than in the connection network to which the first invention is applied, it is somewhat difficult to program while being aware of the topology.

【0088】しかし、本実施例のように接続すると図2
1に示されるように、全ての基板の内部でのプロセシン
グエレメントと光素子アレイ間の接続が同一パターンと
なり、基板の製造が第1の発明を適用した結合網に比べ
て容易になる。光素子のアレイの構造も第一の実施例に
比べて単純になるので光デバイスの製造の面からも有利
である。
However, if the connection is made as in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG. 1, the connections between the processing elements and the optical element arrays in all the substrates have the same pattern, which makes the substrates easier to manufacture than the connection network to which the first invention is applied. The structure of the array of optical elements is also simpler than that of the first embodiment, which is advantageous in terms of manufacturing an optical device.

【0089】図24は第2、第3の発明を適用した並列
光リングバスを具備する閉例計算機のプロセッサ間結合
の一実施例を示した図である。
FIG. 24 is a diagram showing an embodiment of interprocessor coupling of a closed computer having a parallel optical ring bus to which the second and third inventions are applied.

【0090】本実施例では基板0似はPE00,PE1
0,PE20,PE30を搭載し、基板1にはPE0
1,PE11,PE21,PE31を搭載し、基板2に
はPE02,PE12,PE22,PE32を搭載し、
基板3にはPE03,PE13,PE23,PE33を
搭載する。
In this embodiment, the substrate 0 resembles PE00 and PE1.
0, PE20, PE30 are mounted, and PE0 is mounted on the substrate 1.
1, PE11, PE21, PE31 are mounted, and PE02, PE12, PE22, PE32 are mounted on the substrate 2,
PE03, PE13, PE23, PE33 are mounted on the substrate 3.

【0091】本実施例では光デバイス上の光素子の位置
を送信側のプロセシングエレメントに対応させている。
図25に光素子アレイと受信ボートへのプロセシングエ
レメントの割り当ての例を示す。図25中の番号はその
位置の光素子が情報伝達を受け持つ送信側プロセシング
エレメントの番号である。基板上の光デバイスでは、そ
の基板上のプロセシングエレメントが送信ポートを介し
て同じ番号をつけた光素子から光情報を送信させる。そ
の他の位置の光素子は上部の基板から入射する光ビーム
を下部の基板に中継する。このようにして全プロセシン
グエレメントが出力する情報は全ての基板の光デバイス
上に集約される。
In this embodiment, the position of the optical element on the optical device corresponds to the processing element on the transmitting side.
FIG. 25 shows an example of allocation of processing elements to the optical element array and the receiving board. The numbers in FIG. 25 are the numbers of the processing elements on the transmission side that the optical element at that position is responsible for transmitting information. In an optical device on a board, a processing element on the board causes the optical element with the same number to transmit optical information via a transmission port. The optical elements at other positions relay the light beam incident from the upper substrate to the lower substrate. In this way, the information output by all processing elements is collected on the optical devices of all substrates.

【0092】この例では行方向にはX座標のみが異な
り、列方向にはY座標のみが異なるように配置されてい
る。受信ポートは各列の光情報を選択的に受信させる。
In this example, only the X coordinate is different in the row direction and only the Y coordinate is different in the column direction. The receiving port selectively receives the optical information of each column.

【0093】このとき受信ポートiはY座標がiである
同一基板上のプロセシングエレメントに接続する。送信
ポートiはY座標がiである同一基板上のプロセシング
エレメントに接続する。
At this time, the reception port i is connected to the processing element on the same substrate whose Y coordinate is i. The transmit port i connects to a processing element on the same board whose Y coordinate is i.

【0094】例えば受信ポート0は00,10,20,
30の位置の光情報を選択的に受信できるので、これを
それぞれの基板のY座標が0であるプロセシングエレメ
ントに接続すれば、Y座標が0であるプロセシングエレ
メントはY座標が0である全てのプロセシングエレメン
トからの光情報を受信することができる。
For example, the receiving port 0 is 00, 10, 20,
Since the optical information at the positions of 30 can be selectively received, if this is connected to the processing element having the Y coordinate of 0 of each substrate, the processing element having the Y coordinate of 0 can output all the information having the Y coordinate of 0. Optical information from the processing element can be received.

【0095】図24上では第3の発明を適用してPE2
2からPE31に送信する場合のメッセージの伝搬径路
を示している。PE22の送信ポートから出力されたメ
ッセージは基板2の光デバイスの送信ポート2に入力さ
れ、その(2,2)の位置の素子を発光させる。その光
は基板3の光デバイスの(2,2)の位置の光素子に伝
わる。基板3の光デバイスの(2,2)の位置の光素子
は受信ポート2に光を取り込む。基板3のデバイスの
(2,2)の位置の費仮素子に接続している受信ポート
2はPE23の受信ポートに接続している。PE23は
このメッセージを中継し、基板3の光デバイスの送信ポ
ート2に出力する。基板3の光デバイスの(2,3)の
位置の光素子は発光し、レンズ、ミラー、基板0の光デ
バイスを経由して基板1の光デバイスの(2,3)の位
置の光素子に伝わる。基板1の光デバイスの(2,3)
の位置の光素子は受信ポート3に光を取り込む。基板1
の光デバイスの(2,3)の位置の光素子に接続してい
る受信ポート3はPE31の受信ポートに接続している
ので、そこからPE31にメーセージが伝達する。
In FIG. 24, PE2 is applied by applying the third invention.
2 shows a propagation path of a message when transmitting from 2 to the PE 31. The message output from the transmission port of the PE 22 is input to the transmission port 2 of the optical device on the board 2 and causes the element at the position (2, 2) to emit light. The light is transmitted to the optical element at the (2, 2) position of the optical device on the substrate 3. The optical element at the position (2, 2) of the optical device on the substrate 3 takes in light to the reception port 2. The reception port 2 connected to the temporary element at the position (2, 2) of the device on the substrate 3 is connected to the reception port of the PE 23. The PE 23 relays this message and outputs it to the transmission port 2 of the optical device on the board 3. The optical element at the position (2,3) of the optical device on the substrate 3 emits light, and is passed through the lens, the mirror, and the optical device at the substrate 0 to the optical element at the position (2,3) of the optical device on the substrate 1. It is transmitted. Substrate 1 optical device (2,3)
The optical element at the position of takes in light to the reception port 3. Board 1
Since the receiving port 3 connected to the optical element at the position (2,3) of the optical device is connected to the receiving port of the PE 31, the message is transmitted from there to the PE 31.

【0096】このように第11の発明を用いれば座標
(d,a)で位置咲けられるプロセッサを中継するよう
にルーティングすることによって、任意の座標(a,
b)で位置づけられるプロセッサから任意の座標(c,
d)で位置づけられるプロセッサ間の情報伝達が可能に
なる。
As described above, according to the eleventh aspect of the invention, by routing so that the processor whose position is bloomed at the coordinates (d, a) is relayed, the arbitrary coordinates (a,
From the processor located in b) any coordinates (c,
Information can be transmitted between the processors located in d).

【0097】本実施例のプロセシングエレメント間の隣
接関係を示す行列は図26のようになり、図18に比べ
疎らであり、図20のハイバーキューブ結合とも関連性
がないため汎用性の点で第1の発明を適用した結合網に
比べて劣る。さらに行列の対称性がないため2つのプロ
セシングエレメントの組注目した場合、逆方向の通信は
異なる中継プロセシングエレメントを必要とし、径路が
異なる。
The matrix showing the adjacency relationship between the processing elements of this embodiment is as shown in FIG. 26, which is sparser than that in FIG. 18, and is not related to the hypercube coupling in FIG. It is inferior to the connection network to which the first invention is applied. Further, when there is no symmetry of the matrix, when attention is paid to a set of two processing elements, the communication in the reverse direction requires different relay processing elements, and the path is different.

【0098】また第1の発明を適用した結合網に比べて
トポロジーを人間がイメージしにくいので、ややトポロ
ジーを意識したプログラミングがしにくい。
Further, as compared with the connection network to which the first aspect of the invention is applied, it is difficult for humans to imagine the topology, and thus it is difficult to perform programming while being aware of the topology.

【0099】しかし、本実施例のように接続すると図2
4に示されるように、全ての基板の内部でのプロセシン
グエレメントと光素子アレイ間の接続が同一パターンと
なり、基板の製造が第1の発明を適用した結合網に比べ
て容易になる。光素子アレイの構造も第一の実施例に比
べて単純になるので光デバイスの製造の面からも有利で
ある。
However, if the connection is made as in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG. 4, the connections between the processing elements and the optical element arrays in all the substrates have the same pattern, and the substrates are easier to manufacture than the connection network to which the first invention is applied. Since the structure of the optical element array is simpler than that of the first embodiment, it is advantageous from the aspect of manufacturing an optical device.

【0100】なお、以上の実施例は通信距離が2の場合
はプロセシングエレメントが中継処理を行うものを示し
たが、光素子アレイの中で光ビームの乗り換えを行うよ
うな構成もかのである。また、図4に示した例のように
方向ごとに光素子アレイを分ける場合において、X方向
光素子アレイの受信ポートをプロセシングエレメントに
接続せず、Y方向光素子アレイの送信ポートに接続する
ように多段結合網の形態を取ることも可能である。
In the above embodiments, the processing element performs the relay process when the communication distance is 2, but the optical element array may have a configuration in which the light beams are changed. When the optical element array is divided for each direction like the example shown in FIG. 4, the receiving port of the X-direction optical element array is not connected to the processing element, but is connected to the transmitting port of the Y-direction optical element array. It is also possible to take the form of a multistage connection network.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板間配
線制約を大幅に緩和し、フルクロスバスイッチに近いプ
ロセッサ間の密な結合と高い転送速度を持つ並列計算機
プロセッサ間結合網を構築できる。さらに、面素子の発
光/受光素子をマトリックス状に配列したデバイスを用
いた光リングバスを構成することにより、簡易に素子間
の結合が得られ、高速・高性能な光リングバスを実現で
きる。しかも、前記デバイスは集積化技術を用いること
により素子数の多いデバイスをつくることが可能なた
め、配線数を増加させて光リングバスのフレキシビリテ
ィを向上させることができる。以上のような特質を持ち
ながらハイパーキューブ結合を包含する汎用性の高い最
大プロセッサ間距離2の結合網や、基板内基板間ともに
共通のハードウェアで最大プロセッサ間距離2の結合網
を実現できる。
As described above, according to the present invention, the restrictions on wiring between boards are greatly relaxed, and a parallel computer-processor connection network having a close connection between processors close to a full crossbar switch and a high transfer speed is constructed. it can. Further, by constructing an optical ring bus using devices in which light emitting / light receiving elements of surface elements are arranged in a matrix, coupling between the elements can be easily obtained, and a high speed and high performance optical ring bus can be realized. Moreover, since the device can be made into a device having a large number of elements by using the integration technique, the number of wirings can be increased and the flexibility of the optical ring bus can be improved. It is possible to realize a highly versatile connection network having a maximum interprocessor distance of 2 including the hypercube connection while having the above-mentioned characteristics, and a connection network having a maximum interprocessor distance of 2 with common hardware between boards in a board.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明に関する光バスを用いた超並列
コンピュータの一実施例を示したモデル図である。
FIG. 1 is a model diagram showing an embodiment of a massively parallel computer using an optical bus according to the present invention.

【図2】図2は、図1中のマイクロプロセッサボードの
詳細の一例を示した外観図である。
FIG. 2 is an external view showing an example of details of a microprocessor board in FIG.

【図3】図3は図2中央部の面状デバイスを構成する発
光/受光素子の配列を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an array of light emitting / light receiving elements that constitute the planar device in the central portion of FIG.

【図4】図4は、ボート1−3上のマイクロプロセッサ
6−1より、ボード1−6上のマイクロプロセッサ6−
2へのデータの流れを示した図である。
FIG. 4 is a view showing a microprocessor 6-1 on a board 1-6 from a microprocessor 6-1 on a boat 1-3.
It is the figure which showed the flow of the data to 2.

【図5】図5は、ボート1−6上のマイクロプロセッサ
6−2より、ボード1−3上のマイクロプロセッサ6−
1へのACK信号の流れを示した図である。
FIG. 5 shows the microprocessor 6-2 on the board 1-3 from the microprocessor 6-2 on the boat 1-6.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of an ACK signal to 1;

【図6】図6は、従来の電気配線によるボート間複数マ
イクロプロセッサ接続を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional multi-microprocessor connection between boats by electrical wiring.

【図7】第1の発明を適用した並列光リングバスを具備
する並列計算機のプロセッサ間結合網において、第2の
発明を適用したルーティングの一実施例を示した図。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of routing to which the second invention is applied in an interprocessor coupling network of a parallel computer including a parallel optical ring bus to which the first invention is applied.

【図8】図7および図9の結合網の光素子アレイと受信
ポートへのプロセシングエレメントの割り当ての例を示
した図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of allocation of processing elements to optical element arrays and reception ports of the coupling networks of FIGS. 7 and 9;

【図9】第1の発明を適用した並列光リングバスを具備
する並列計算機のプロセッサ間結合網において、第2の
発明を適用したルーティングの一実施例を示した図。
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of routing to which the second invention is applied in an interprocessor coupling network of a parallel computer including a parallel optical ring bus to which the first invention is applied.

【図10】第1の発明を適用した並列光リングバスを具
備する並列計算機のプロセッサ間結合網置いて、第2の
発明を適用したサーティングの一実施例輪示した図。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of a sorting system to which the second invention is applied, with the interprocessor processor network of the parallel computer including the parallel optical ring bus to which the first invention is applied.

【図11】図10の結合網のX方向ルーティング用光素
子アレイと受信ポートへのプロセシングエレメントの割
り当ての例を示した図。
11 is a diagram showing an example of allocation of processing elements to an optical element array for X-direction routing and a receiving port of the coupling network of FIG.

【図12】第4図の発明を適用したコネクタ型の光ロー
タリースイッチの構造を示した図。
12 is a view showing the structure of a connector type optical rotary switch to which the invention of FIG. 4 is applied.

【図13】第4の発明を適用した基板0の光ロータリー
スイッチの設定と結合パターンを示した図。
FIG. 13 is a diagram showing settings and coupling patterns of the optical rotary switch on the substrate 0 to which the fourth invention is applied.

【図14】第4の発明を適用した基板1の光ロータリー
スイッチの設定と結合パターンを示した図。
FIG. 14 is a diagram showing settings and coupling patterns of optical rotary switches on the substrate 1 to which the fourth invention is applied.

【図15】第4の発明を適用した基板2の光ロータリー
スイッチの設定と結合パターンを示した図。
FIG. 15 is a diagram showing settings and coupling patterns of optical rotary switches on the substrate 2 to which the fourth invention is applied.

【図16】第4の発明を適用した基板3の光ロータリー
スイッチの設定と結合パターンを示した図。
FIG. 16 is a diagram showing settings and coupling patterns of optical rotary switches on a substrate 3 to which the fourth invention is applied.

【図17】図10の結合網のY方向ルーティング用光素
子アレイと受信ポートへのプロセシングエレメントの割
り当ての例を示した図。
FIG. 17 is a diagram showing an example of allocation of processing elements to Y-direction routing optical element arrays and reception ports of the connection network of FIG. 10;

【図18】図7,図9,図10の結合網のプロセッサ間
の接続関係を表す行列。
FIG. 18 is a matrix showing a connection relationship between processors in the connection network of FIGS. 7, 9 and 10;

【図19】ハイバーキューブ結合のプロセッサ間の接続
を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing connections between processors of a hibercube coupling.

【図20】ハイバーキューブ結合のプロセッサ間の接続
を表す行列。
FIG. 20 is a matrix showing connections between processors of a hibercube connection.

【図21】第4の発明を適用した並列光リングバスを具
備する並列計算機のプロセッサ間結合網において、第3
の発明を適用したルーティングの一実施例を示した図。
FIG. 21 is a diagram showing an inter-processor coupling network of a parallel computer including a parallel optical ring bus according to the fourth invention;
Showing an example of routing to which the invention of FIG.

【図22】図21の結合網の光素子アレイと受信ポート
へのプロセシングエレメントの割り当ての例を示した
図。
22 is a diagram showing an example of allocation of processing elements to optical element arrays and reception ports of the coupling network of FIG.

【図23】図21の結合網のプロセッサ間の接続関係を
表す行列。
FIG. 23 is a matrix showing a connection relationship between processors in the connection network of FIG. 21.

【図24】第4の発明を適用した並列光リングバスを具
備する並列計算機のプロセッサ間結合網において、第3
の発明をしたルーティングの一実施例を示した図。
FIG. 24 is a diagram showing an inter-processor coupling network of a parallel computer including a parallel optical ring bus to which the fourth invention is applied;
FIG. 6 is a diagram showing an example of routing according to the present invention.

【図25】図24の結合網の光素子アレイと受信ポート
へのプロセシングエレメントの割り当ての例を示した
図。
FIG. 25 is a diagram showing an example of allocation of processing elements to optical element arrays and reception ports of the coupling network of FIG. 24.

【図26】図24の結合網のプロセッサ間の接続関係を
表す行列。
FIG. 26 is a matrix showing a connection relationship between processors of the connection network of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−0 基板(マイクロプロセッサーボード)0 1−1 基板(マイクロプロセッサーボード)1 1−2 基板(マイクロプロセッサーボード)2 1−3 基板(マイクロプロセッサーボード)3 1−4 基板(マイクロプロセッサーボード)4 1−5 基板(マイクロプロセッサーボード)5 1−6 基板(マイクロプロセッサーボード)6 1−7 基板(マイクロプロセッサーボード)7 2−0 光デバイス0 2−1 光デバイス1 2−2 光デバイス2 2−3 光デバイス3 2−4 光デバイス4 2−5 光デバイス5 2−6 光デバイス6 2−7 光デバイス7 3−1 ミラー1 3−2 ミラー2 3−3 ミラー3 3−4 ミラー4 4 光路 5−00 プロセシングエレメントPE00 5−01 プロセシングエレメントPE01 5−02 プロセシングエレメントPE02 5−03 プロセシングエレメントPE03 5−10 プロセシングエレメントPE10 5−11 プロセシングエレメントPE11 5−12 プロセシングエレメントPE12 5−13 プロセシングエレメントPE13 5−20 プロセシングエレメントPE20 5−21 プロセシングエレメントPE21 5−22 プロセシングエレメントPE22 5−23 プロセシングエレメントPE23 5−30 プロセシングエレメントPE30 5−31 プロセシングエレメントPE31 5−32 プロセシングエレメントPE32 5−33 プロセシングエレメントPE33 6−1 マイクロプロセッサ[2,4] 6−2 マイクロプロセッサ[5,3] 6−3 マイクロプロセッサ[4,5] 6−4 マイクロプロセッサ[3,2] 7 信号光 8 凹型光コネクタ 9 凸型光コネクタ 10 光ファイバ 11 位置合わせ用回転軸 12 回転軸嵌合穴 13 チャンネル位置合わせ突起 14 チャンネル位置合わせ突起嵌合穴 15 チャンネル切り換え時位置合わせマーク 17 光ロータリースイッチ 18 プロセッシングエレメント 19−1 中継プロセッサ 19−2 送信プロセッサ 19−3 受信プロセッサ 20 光素子アレイ 20−1 X方向ルーテング用光素子アレイ 20−2 Y方向ルーテング用光素子アレイ 21 レンズ 22−1 送信ポート1 22−2 送信ポート2 22−3 送信ポート3 1-0 Board (Microprocessor Board) 0 1-1 Board (Microprocessor Board) 1 1-2 Board (Microprocessor Board) 2 1-3 Board (Microprocessor Board) 3 1-4 Board (Microprocessor Board) 4 1-5 Substrate (Microprocessor Board) 5 1-6 Substrate (Microprocessor Board) 6 1-7 Substrate (Microprocessor Board) 7 2-0 Optical Device 0 2-1 Optical Device 1 2-2 Optical Device 2 2- 3 Optical Device 3 2-4 Optical Device 4 2-5 Optical Device 5 2-6 Optical Device 6 2-7 Optical Device 7 3-1 Mirror 1 3-2 Mirror 2 3-3 Mirror 3 3-4 Mirror 4 4 Optical Path 5-00 Processing Element PE00 5-01 Processing Element PE01 5-02 Process Processing element PE02 5-03 Processing element PE03 5-10 Processing element PE10 5-11 Processing element PE11 5-12 Processing element PE12 5-13 Processing element PE13 5-20 Processing element PE20 5-21 Processing element PE21 5-22 Processing element PE22 5-23 Processing element PE23 5-30 Processing element PE30 5-31 Processing element PE31 5-32 Processing element PE32 5-33 Processing element PE33 6-1 Microprocessor [2,4] 6-2 Microprocessor [5,3 ] 6-3 Microprocessor [4,5] 6-4 Microprocessor [ , 2] 7 Signal light 8 Recessed optical connector 9 Convex optical connector 10 Optical fiber 11 Rotation shaft for alignment 12 Rotation shaft fitting hole 13 Channel alignment protrusion 14 Channel alignment protrusion Fitting hole 15 Position alignment mark when switching channels 17 Optical Rotary Switch 18 Processing Element 19-1 Relay Processor 19-2 Transmit Processor 19-3 Receive Processor 20 Optical Element Array 20-1 X-Directed Optical Element Array for Routing 20-2 Y-Directed Optical Element Array 21 Lens 22- 1 transmission port 1 22-2 transmission port 2 22-3 transmission port 3

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年10月30日[Submission date] October 30, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】円筒形のミラーで自由空間を伝搬する広が
りを持った光ビームを反射させ放送バスを構築した例も
あるが、反射角は限られるのでミラーを遠くに置かない
限りあまり多くの基板間を接続できず、ミラーから基板
を離すにつれて位置合わせが困難になってくるという欠
点がある。またこの方式ではプロセッサからの出力光信
号の論理和が取られてしまうバス構成であり、クロスバ
結合などに比べるとはるかに能力が低い。
There is also an example of constructing a broadcast bus by reflecting a light beam having a spread that propagates in a free space with a cylindrical mirror , but since the reflection angle is limited, there is not much space between substrates unless the mirror is placed far away. However, there is a drawback in that the alignment becomes difficult as the substrate is separated from the mirror because the substrate cannot be connected. In addition, this system has a bus configuration in which the logical sum of the optical signals output from the processor is taken, and its performance is much lower than that of crossbar coupling.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のように電気によ
る基板間配線では配線本数に限りがあり、ノイズによる
信頼性の低さや、周波数的にも高速化が困難という欠点
がある。本発明では電気式に比べ基板間転送周波数を高
速化し、ノイズによる信頼性低下を抑制し、基板間配線
本数を飛躍的に増加させることを目的とする。さらに、
ハイパーキューブを包含する結合網や少ないハードウェ
ア量を用いて接続可能基板数を多くしたうえで、プロセ
ッサ間の距離の少い結合網を実現化する。クロスバ網に
近い密なトポロジーを持つ超並列計算機むけ結合網を高
密度に構成するとともに、高速通信並びにフレキシブル
なプロセッサ間の通信が可能となることを目的とし、
又、毎秒十ギガビット以上が必要となる広帯域ISDN
(統合デジタル通信網)での超高速画像情報光通信に対
するInGaAs/InAlAs系APD(なだれ増倍
型受光素子)及びGaAlAs/GaAs超格子積層構
造活性層を構成する面型発光レーザーの開発が超並列光
計算機画像情報光通信の問題を解決する。
As described above, the number of wirings between the boards by electricity is limited, and there are drawbacks such as low reliability due to noise and difficulty in speeding up in terms of frequency. An object of the present invention is to increase the inter-substrate transfer frequency as compared with the electric type, suppress the reliability deterioration due to noise, and dramatically increase the number of inter-substrate wirings. further,
The number of connectable boards is increased by using a connection network including hypercubes and a small amount of hardware, and then a connection network with a small distance between processors is realized. A high-density connection network for massively parallel computers with a dense topology close to a crossbar network is provided, and high-speed communication and flexible communication between processors are also possible.
In addition, broadband ISDN that requires more than 10 gigabits per second
Development of super parallel type InGaAs / InAlAs APD (Avalanche multiplication photodetector) and GaAlAs / GaAs superlattice laminated structure active layer forming surface active laser for ultra high speed image information optical communication in (integrated digital communication network) Optical computer image information Solving the problem of optical communication.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第一の発明では光学式プ
ロセッサ間結合網において、ボード上に配位された面型
光素子のアレイを具備した光の受送信・変調機能を有す
る光デバイスは、受光した情報を前記デバイスの裏面か
ら出力可能な光デバイスであり、この前記光デバイスを
基板面に垂直な方向に光が通過できる基板領域に搭載
し、第一の光デバイスの所定の位置の面型光素子から入
力光ビームの位相、波長、強度の少くともいずれか1つ
以上を、第一の光デバイスへの入力情報により制御さ
れ、バイアス印加により変調した光ビームを出力し、対
面する第二の光デバイスの所定の位置にある受光・変調
素子で受光しつつ光入力信号をそのまま若しくは中継・
変調し、少くとも強度増加して第三の光デバイスに向け
て光ビームを出力するという様式の繰り返しで形成され
る光ビームの束を、第一の光デバイスに第一の光デバイ
スに戻るように導くことにより光リングバスを形成し、
この光リングバスを用いて、二次元座標(X,Y)で位
置づけられるプロセッサがX座標若しくはY座標のいず
れか一方の座標が一致する任意の位置座標に持つプロセ
ッサからの光情報通信を受信可能にすることと、X座
標、Y座標の少くともいずれか一方の座標とで交換し残
ったもう一方の座標が任意の値の位置座標を持つプロセ
ッサからの光情報を受信可能にする事を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in an optical interprocessor coupling network, an optical device having an array of planar optical elements arranged on a board and having a light transmitting / receiving / modulating function is provided. , An optical device capable of outputting the received information from the back surface of the device, the optical device being mounted on a substrate area through which light can pass in a direction perpendicular to the substrate surface, and a predetermined position of the first optical device. At least one of the phase, wavelength, and intensity of the input light beam from the surface-type optical element is controlled by input information to the first optical device, and a light beam that is modulated by applying a bias is output and faced. The optical input signal is received as it is or relayed while receiving light by the light receiving / modulating element at the predetermined position of the second optical device.
A bundle of light beams that is modulated and at least increased in intensity to output a light beam to a third optical device is directed to the first optical device and back to the first optical device. To form an optical ring bus,
Using this optical ring bus, the processor positioned in two-dimensional coordinates (X, Y) can receive optical information communication from the processor in any position coordinate where either one of the X coordinate or the Y coordinate matches. And that at least one of the X-coordinate and the Y-coordinate is exchanged and the remaining other coordinate has a position coordinate of an arbitrary value, which makes it possible to receive optical information from the processor. And

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】第2の発明では、光学式プロセッサ間結合
網において、第X行の受光素子で受光される情報を受信
するポートと第Y列の受光素子で受光される情報を受信
するポートを具備する光デバイスを用いてX方向リーテ
ィング用の光デバイスとY方向ルーティング用光デバイ
スを具備し同一基板上のプロセッサの座標がX,Yとも
に異なるよう配置して、X方向ルーテング用の光デバイ
スとY方向ルーテング用に光デバイスを同一種類とす
る。
According to a second aspect of the present invention, the optical inter-processor coupling network is provided with a port for receiving information received by the light receiving element in the Xth row and a port for receiving information received by the light receiving element in the Yth column. The optical device for reading in the X direction and the optical device for routing in the Y direction are arranged by using the optical device to be arranged so that the coordinates of the processors on the same substrate are different in both X and Y. The same type of optical device is used for Y-direction routing.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】第3の発明では、光学式プロセッサ間結合
網において、二次元座標(a,b)で位置づけられるプ
ロセッサから座標(c,d)で位置付けられるプロセッ
サに情報を送信する際に座標(c,d)で位置付けられ
るプロセッサを中継するようにルーテングする事と二次
元座標(a,b)で位置づけられるプロセッサから座標
(c,d)で位置付けられるプロセッサに情報を送信す
る際に座標(a,d)で位置づけられるプロセッサを中
継するようにルーテングする事が可能である。
According to a third aspect of the present invention, in the optical interprocessor network, the coordinates (c) are transmitted when information is transmitted from the processor located at the two-dimensional coordinates (a, b) to the processor located at the coordinates (c, d). , D) are routed to relay the processor located at coordinates (a, b), and when the information is transmitted from the processor located at two-dimensional coordinates (a, b) to the processor located at coordinates (c, d). It is possible to route to relay the processor located in d).

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】第4の発明は光学式プロセッサ間結合網に
おいて、複数の光導波路の端面を回転軸を中心として円
周上に配置した二つの光ファイバー支持部を、互いに回
転軸を一致させ端面を向い合わせ光ファイバー群の結合
を行い、回転軸を中心に回転させることにより光フファ
イバー郡の結合形態を切り換える光スイッチを有し、前
記光スイッチをプロセッサと光デバイスの間の結合部に
具備する事を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in an optical inter - processor coupling network, two optical fiber support portions, each of which has an end face of a plurality of optical waveguides arranged circumferentially around a rotation axis, have their rotation axes aligned with each other and face each other. It has an optical switch for switching the coupling mode of the optical fiber group by coupling the combined optical fiber groups and rotating them about the rotation axis, and the optical switch is provided in the coupling section between the processor and the optical device. Characterize.

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】[0017]

【作用】ボード上に配位された面型光素子のアレイを
備した光受送信・変調機能を有する光デバイスは受光し
た情報を前記デバイスの裏面から出力可能な光デバイス
であり、この前記光デバイスを基板面に垂直な方向に光
が通過できる基板領域に搭載し、第一の光デバイスの所
定の位置の面型光素子から入力光ビームの位相、波長、
強度の少くともいずれか1つ以上を第一の光デバイスへ
の入力情報により制御されるバイアス印加により変調し
た光ビームをして出力し、第二の光デバイスの所定の位
置にある受光・変調素子で受光しつつ光入力信号をその
まま若しくは中継・変調し少くとも強度増加して第三の
光デバイスに向けて光ビームを出力するという様式の繰
り返しで形成される光ビームの束を、第一の光デバイス
に第一の光デバイスに戻るように導くことにより光リン
グバスを形成し、この光リングバスを用いて、ボード
上のデバイスでどのデバイスを送信元とすることができ
る。第一のデバイスを送信元とすると、第二の光デバイ
スは受光した情報をデバイスの裏面から出力可能なの
で、第二の基板に対面する第三の基板上の光デバイスに
第一のデバイスからの情報は伝達される。
[Action] immediately an array of coordinated surface-type optical device on the board
The provided optical device having a light receiving / transmitting / modulating function is an optical device capable of outputting the received information from the back surface of the device, and the optical device is mounted on a substrate region through which light can pass in a direction perpendicular to the substrate surface. Then, the phase of the input light beam from the surface type optical element at a predetermined position of the first optical device, the wavelength,
At least any one or more of the intensity is modulated by the bias application controlled by the input information to the first optical device to output, and the light beam is received and modulated at the predetermined position of the second optical device. The light beam bundle formed by repeating the mode in which the optical input signal is received as it is, or the optical input signal is relayed / modulated and at least the intensity is increased and the light beam is output to the third optical device while being received by the element, Forming an optical ring bus by guiding the optical device back to the first optical device, and this optical ring bus can also be used to source any device in the device on the board. When the first device is used as the transmission source, the second optical device can output the received information from the back surface of the device, so that the optical device on the third substrate facing the second substrate can receive the information from the first device. Information is transmitted.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】第1の発明用いれば、プロセッサ(X,
Y)が送信する際、光デバイス上の素子(X,Y)を発
光させる場合、第X列の発光素子にはプロセッサ(X,
*)が送信した光情報が送信され、第Y行の受光素子に
はプロセッサ(*,Y)が送信した光情報が受信され
る。ゆえに第X行の受光素子に受信される光情報を取り
出すポートと第Y列の受光素子に受信される光情報を取
り出すポートをプロセッサ(X,Y)に接続すれば、片
方の座標が一致する位置座標にもつプロセッサからの光
情報を受信可能になるので、任意のプロセッサへの通信
をX座標を合わせる転送とY座標を合わせる転送の2回
の転送で実現できる。ただし受信ポート数が送信ポート
数より二倍多いので、規模が大きい場合は実現が困難に
なる。
[0023] With the first invention, the processor (X,
When the element (X, Y) on the optical device is caused to emit light when Y) transmits, the light emitting element in the Xth column is the processor (X, Y).
The optical information transmitted by *) is transmitted, and the light receiving elements in the Yth row receive the optical information transmitted by the processor (*, Y). Therefore, if the port for taking out the optical information received by the light receiving element in the Xth row and the port for taking out the optical information received by the light receiving element in the Yth column are connected to the processor (X, Y), the coordinates of one of them coincide. Since the optical information from the processor having the position coordinates can be received, the communication to an arbitrary processor can be realized by two transfers, that is, a transfer for adjusting the X coordinate and a transfer for adjusting the Y coordinate. However, since the number of receiving ports is twice as many as the number of transmitting ports, it is difficult to realize when the scale is large.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0028】第4の発明を用いれば、n組の光導波路の
変更を回転軸を中心とした円周上に配置した二つの光フ
ァイバー支持部を、互いに回転軸を一致させ端面を向か
い合わせるのでn組の光ファイバー群の結合が行え、回
転軸を中心に回転させることにより光ファイバーのチャ
ンネルiをチャンネルmodule(i+k)にシフト
するように切り換えることができる。
According to the fourth aspect of the invention, the n sets of optical waveguides are modified so that the two optical fiber support portions arranged on the circumference around the rotation axis have their rotation axes aligned with each other and end faces face each other. A pair of optical fiber groups can be combined, and the optical fiber channel i can be switched so as to shift to the channel module (i + k) by rotating about the rotation axis.

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Name of item to be corrected] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0029】第4の発明を適用すれば、第4の発明の光
スイッチをプロセッサと光デバイスの間の結合部に具備
するので、基板毎にkを変えてチャンネルiをチャンネ
module(i+k)にシフトするように切り換え
ることができ、第1の発明を適用した場合にも製造すべ
き基板を同一種類で良く、基板の製造コストを低減し、
基板の位置の入れ替えにも容易に対応できる。
If the fourth invention is applied, since the optical switch of the fourth invention is provided in the coupling portion between the processor and the optical device, the channel i is changed to the channel module (i + k) by changing k for each substrate. It is possible to switch to shift, and even when the first invention is applied, the same type of substrate should be manufactured, which reduces the manufacturing cost of the substrate,
It is easy to change the position of the board.

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0036】光リングバスは、信号として光信号を用い
る。このため光ビームの集束性の良さを用いることによ
り、ボード間を空間伝搬した後にも例えば100μm以
下の間隔で並ぶ受光素子の一つだけに信号を伝えること
が可能となる。従って、ボード間の配線が不要となり、
配線労力の省力化や保守性の向上につながる。また電気
配線は配線間容量などにより帯域制限が生じ易くまた配
線間の漏話もあるが光配線を用いるとこれらの制限は生
じないため高速で高性能な通信が容易に実現できる。
The optical ring bus uses an optical signal as a signal. Therefore, by using the good focusing property of the light beam, it becomes possible to transmit the signal only to one of the light receiving elements arranged at intervals of, for example, 100 μm or less even after the spatial propagation between the boards. Therefore, wiring between boards becomes unnecessary,
This saves wiring labor and improves maintainability. In addition, band limitation of electric wiring is likely to occur due to capacitance between wirings and crosstalk occurs between wirings. However, when optical wiring is used, these limitations do not occur, so high-speed and high-performance communication can be easily realized.

【手続補正13】[Procedure Amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Name of item to be corrected] 0037

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0037】また、片面に発光・変調素子をもう一方の
面に受光素子をマトリックス状に集めた面状発光/受光
デバイスを用いることにより、ボード間通信のために多
く必要となる発光/受光・変調素子の実装配線の簡略化
や容易なデバイス製作が可能で、配線数の増大が全く問
題にならない。そしてボードの配線をふやすことによ
り、このシステムでの通信方式・手順のフレキシビリテ
ィが向上させることができる。さらに光増幅器や光再生
中継器の技術を受光素子・発光素子・変調素子を複合的
に用いて受信信号の中継機能も設けることにより、隣合
わないボード上のマイクロプロセッサ間の通信より少な
い遅延時間で実現できる。
Further, by using a planar light emitting / receiving device in which a light emitting / modulating element is arranged on one side and a light receiving element is collected on the other side in a matrix form, light emitting / light receiving / reception which is often required for inter-board communication is performed. The mounting wiring of the modulation element can be simplified and the device can be easily manufactured, and the increase in the number of wiring does not pose any problem. By increasing the wiring of the board, the flexibility of the communication method and procedure in this system can be improved. Furthermore, by using the technology of optical amplifiers and optical regenerators to combine the functions of light receiving elements, light emitting elements, and modulation elements to provide a relay function for received signals, the delay time is less than the communication between microprocessors on adjacent boards. Can be achieved with.

【手続補正14】[Procedure Amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0041】図1は本発明を用いたm×nプロセッサ超
並列コンピュータの一実施例である。m個のマイクロプ
ロセッサを各々に実装したn枚のボード1−0から1−
(n−1)が縦に並べて配置されている。各ボードには
面状発光/受光デバイス2−0〜2−(n−1)があ
る。このデバイス上には、図2中に示されているように
発光/受光素子がm×nマトリックス状に並んでいる。
このようにボード間通信に必要な光素子を一ケ所に集中
させることにより、素子を集積化したデバイスを実現す
ることが可能となり、実装や配線が容易になる。面状発
光/受光デバイスは、ボード上の任意の位置に配置可能
だが、マイクロプロセッサとの配線、デバイスからの端
子の出し方等を考えると図のようにボードの中央に配置
するのが適している。全ての発光/受光変調素子はボー
ド上のm個のマイクロプロセッサ4のいずれかと接続さ
れている。ボード間の通信は光空間伝搬で行う。ボード
1−0の下面から出射された信号光は、ボード1−1の
上面で各々受信され或いはボード1−1で発生する信号
光と合成されボード1−1の下面からボード1−2へ向
けて出射。この繰り返しにより信号はボード間に伝送さ
れ、最後のボード1−(n−1)から出射された信号光
はミラー3−2,3−3,3−4,3−1により反射さ
れてボード1−0の上面より入射されるようにする。こ
れにより各発光/受光素子間の信号光の束は図1並びに
図7に示されるような軌跡4をえがき、各マイクロプロ
セッサ間の通信が実現できる。
FIG. 1 shows an embodiment of an m × n processor massively parallel computer using the present invention. n boards 1 to 0 with m microprocessors mounted on each board
(N-1) are arranged vertically. Each board has a planar light emitting / receiving device 2-0 to 2- (n-1). On this device, light emitting / receiving elements are arranged in an m × n matrix as shown in FIG.
By thus concentrating the optical elements required for inter-board communication in one place, it is possible to realize a device in which the elements are integrated, which facilitates mounting and wiring. The planar light emitting / receiving device can be placed at any position on the board, but considering the wiring with the microprocessor and how to connect the terminals from the device, it is best to place it in the center of the board as shown in the figure. There is. All the light emitting / receiving modulators are connected to any of the m microprocessors 4 on the board. Communication between boards is performed by optical space propagation. The signal light emitted from the lower surface of the board 1-0 is received by the upper surface of the board 1-1 or is combined with the signal light generated in the board 1-1 and directed from the lower surface of the board 1-1 to the board 1-2. And emit. By repeating this, the signal is transmitted between the boards, and the signal light emitted from the last board 1- (n-1) is reflected by the mirrors 3-2, 3-3, 3-4, 3-1 and is reflected by the board 1. It should be incident from the upper surface of −0. Thus bundle of signal light between the light-emitting / light-receiving element and Fig. 1
By tracing the locus 4 as shown in FIG. 7 , communication between the microprocessors can be realized.

【手続補正15】[Procedure Amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0057[Correction target item name] 0057

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0057】本実施例では光デバイス上の光素子の位置
を送信側のプロセシングエレメントに対応させている。
図8に光素子アレイと受信ポートへのプロセシングエレ
メントの割り当ての例を示す。図8中の番号はその位置
の光素子が情報伝達を受け持つ送信側プロセシングエレ
メントの番号である。基板上の光デバイスでは、その基
板上のプロセシングエレメントが送信ポートを介して同
じ番号を付けた光素子から光情報を送信させる。その他
の位置の光素子は上部の基板から入射する光ビームを下
部の基板に中継する。このようにして全プロセシングエ
レメントが出力する情報は全ての基板の光デバイス上に
集約される。
In this embodiment, the position of the optical element on the optical device corresponds to the processing element on the transmitting side.
FIG. 8 shows an example of allocation of processing elements to the optical element array and the receiving port. The number in FIG. 8 is the number of the processing element on the transmission side that the optical element at that position is responsible for transmitting information. In an optical device on a board, a processing element on the board causes the optical element with the same number to transmit optical information via a transmission port. The optical elements at other positions relay the light beam incident from the upper substrate to the lower substrate. In this way, the information output by all processing elements is collected on the optical devices of all substrates.

【手続補正16】[Procedure 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of code

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【符号の説明】 1−0 基板(マイクロプロセッサーボード)0 1−1 基板(マイクロプロセッサーボード)1 1−2 基板(マイクロプロセッサーボード)2 1−3 基板(マイクロプロセッサーボード)3 1−4 基板(マイクロプロセッサーボード)4 1−5 基板(マイクロプロセッサーボード)5 1−6 基板(マイクロプロセッサーボード)6 1−7 基板(マイクロプロセッサーボード)7 2−0 光デバイス0 2−1 光デバイス1 2−2 光デバイス2 2−3 光デバイス3 2−4 光デバイス4 2−5 光デバイス5 2−6 光デバイス6 2−7 光デバイス7 3−1 ミラー1 3−2 ミラー2 3−3 ミラー3 3−4 ミラー4 4 光路 5−00 プロセシングエレメントPE00 5−01 プロセシングエレメントPE01 5−02 プロセシングエレメントPE02 5−03 プロセシングエレメントPE03 5−10 プロセシングエレメントPE10 5−11 プロセシングエレメントPE11 5−12 プロセシングエレメントPE12 5−13 プロセシングエレメントPE13 5−20 プロセシングエレメントPE20 5−21 プロセシングエレメントPE21 5−22 プロセシングエレメントPE22 5−23 プロセシングエレメントPE23 5−30 プロセシングエレメントPE30 5−31 プロセシングエレメントPE31 5−32 プロセシングエレメントPE32 5−33 プロセシングエレメントPE33 6−1 マイクロプロセッサ[2,4] 6−2 マイクロプロセッサ[5,3] 6−3 マイクロプロセッサ[4,5] 6−4 マイクロプロセッサ[3,2] 7 信号光 8 凹型光コネクタ 9 凸型光コネクタ 10 光ファイバ 11 位置合わせ用回転軸 12 回転軸嵌合穴 13 チャンネル位置合わせ突起 14 チャンネル位置合わせ突起嵌合穴 15 チャンネル切り換え時位置合わせマーク16 電気配線 17 光ロータリースイッチ 18 プロセッシングエレメント 19−1 中継プロセッサ 19−2 送信プロセッサ 19−3 受信プロセッサ 20 光素子アレイ 20−1 X方向ルーテング用光素子アレイ 20−2 Y方向ルーテング用光素子アレイ 21 レンズ 22−1 送信ポート1 22−2 送信ポート2 22−3 送信ポート3[Explanation of Codes] 1-0 Board (Microprocessor Board) 0 1-1 Board (Microprocessor Board) 1 1-2 Board (Microprocessor Board) 2 1-3 Board (Microprocessor Board) 3 1-4 Board ( Microprocessor board) 4 1-5 Substrate (microprocessor board) 5 1-6 Substrate (microprocessor board) 6 1-7 Substrate (microprocessor board) 7 2-0 Optical device 0 2-1 Optical device 1 2-2 Optical device 2 2-3 Optical device 3 2-4 Optical device 4 2-5 Optical device 5 2-6 Optical device 6 2-7 Optical device 7 3-1 Mirror 1 3-2 Mirror 2 3-3 Mirror 3 3- 4 Mirror 4 4 Optical Path 5-00 Processing Element PE00 5-01 Processing Element PE01 5 02 Processing element PE02 5-03 Processing element PE03 5-10 Processing element PE10 5-11 Processing element PE11 5-12 Processing element PE12 5-13 Processing element PE13 5-20 Processing element PE20 5-21 Processing element PE21 5-22 Processing Element PE22 5-23 Processing element PE23 5-30 Processing element PE30 5-31 Processing element PE31 5-32 Processing element PE32 5-33 Processing element PE33 6-1 Microprocessor [2,4] 6-2 Microprocessor [5 3] 6-3 Microprocessor [4,5] 6-4 Microphone Processor [3, 2] 7 Signal light 8 Recessed optical connector 9 Convex optical connector 10 Optical fiber 11 Rotation shaft for alignment 12 Rotation shaft fitting hole 13 Channel alignment protrusion 14 Channel alignment protrusion Fitting hole 15 When switching channels Alignment mark 16 Electrical wiring 17 Optical rotary switch 18 Processing element 19-1 Relay processor 19-2 Transmit processor 19-3 Receive processor 20 Optical element array 20-1 Optical element array for X-direction routing 20-2 Optical light for Y-direction routing Element array 21 Lens 22-1 Transmission port 1 22-2 Transmission port 2 22-3 Transmission port 3

【手続補正17】[Procedure Amendment 17]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図25[Name of item to be corrected] Fig. 25

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図25】 FIG. 25

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田邊 昇 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 (72)発明者 中村 優 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Noboru Tanabe 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research Institute, Inc. (72) Inventor Yu Nakamura 1 Komukai-shiba, Ko-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Research Institute

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ボード上の一ケ所に複数のマリックス状
に配位された面型光素子のアレイを具備した光の受送信
・変調機能を有する光デバイスは、受光した情報を前記
デバイスの裏面から出力可能な光デバイスであり、この
前記光デバイスを基板面に垂直な方向に光が通過できる
基板領域に搭載し、第一の光デバイスの所定の位置の面
型光素子から入力光ビームの位相、波長、強度の少くと
もいずれか1つ以上を、第一の光デバイスへの入力情報
により制御され、バイアス印加により変調した光ビーム
を出力し、対面する第二の光デバイスの所定の位置にあ
る受光・変調素子で受光しつつ光入力信号をそのまま若
しくは中継・変調し、少くとも強度増加して第三の光デ
バイスに向けて光ビームを出力するという様式の繰り返
しで形成される光ビームの束を、第一の光デバイスに第
一の光デバイスに戻るように導くことにより光リングバ
スを形成し、この光リングバスを用いて、ボード上のデ
バイスで二次元座標(X,Y)で位置づけられるプロセ
ッサがX座標若しくはY座標のいずれか一方の座標が一
致する任意の位置座標に持つプロセッサからの光情報通
信を受信可能にすることと、X座標、Y座標の少くとも
いずれか一方の座標とで交換し残ったもう一方の座標が
任意の値の位置座標を持つプロセッサからの光情報を受
信可能にする事を特徴とする光学式プロセッサ間結合
網。
1. An optical device having a function of transmitting / receiving / modulating light, comprising an array of a plurality of surface-type optical elements arranged in a marix shape at one place on a board, wherein the received information is the back surface of the device. Is an optical device capable of outputting from the optical device, the optical device is mounted on a substrate region through which light can pass in a direction perpendicular to the substrate surface, and an input light beam from a planar optical element at a predetermined position of the first optical device. At least one of at least one of phase, wavelength, and intensity is controlled by input information to the first optical device, outputs a light beam that is modulated by applying a bias, and outputs the light beam at a predetermined position facing the second optical device. The optical input signal is formed by repeating the method of receiving the optical input signal as it is or repeating / modulating the optical input signal while receiving the light, and at least increasing the intensity and outputting the optical beam toward the third optical device. Forming a light ring bus by directing the bundle of beams to the first light device and back to the first light device, which is used to create a two-dimensional coordinate (X, X, The processor positioned in Y) is capable of receiving optical information communication from the processor having an arbitrary position coordinate in which one of the X coordinate and the Y coordinate matches, and at least one of the X coordinate and the Y coordinate. An optical inter-processor coupling network characterized in that optical information can be received from a processor which has a position coordinate of an arbitrary value while the remaining coordinate is exchanged with one of the coordinates.
【請求項2】 請求項1に記載の光学式プロセッサ間結
合網において、第X行(桁)の受光素子で受光される情
報を受信するポートと第Y列の受光素子で受光される情
報を受信するポートを具備する光デバイスを用いてX方
向リーティング用の光デバイスとY方向ルーティング用
光デバイスを具備し同一基板上のプロセッサの座標が
X,Yともに異なるよう配置して、X方向ルーテング用
の光デバイスとY方向ルーテング用に光デバイスを同一
種類とする光学式プロセッサ間結合網。
2. The optical inter-processor coupling network according to claim 1, wherein a port for receiving information received by the light receiving element in the Xth row (digit) and a information received by the light receiving element in the Yth column are provided. An optical device for reading in the X direction and an optical device for Y direction routing are used by using an optical device having a receiving port, and the processors on the same substrate are arranged so that the coordinates of X and Y are different, and the routing in the X direction is performed. Optical inter-processor network that uses the same type of optical device for the Y direction and the optical device for the Y direction routing.
【請求項3】 請求項1に記載の光プロセッサ間結合網
において、二次元座標(a,b)で位置づけられるプロ
セッサから座標(c,d)で位置付けられるプロセッサ
に情報を送信する際に座標(c,d)で位置付けられる
プロセッサを中継するようにルーテングする事と二次元
座標(a,b)で位置づけられるプロセッサから座標
(c,d)で位置付けられるプロセッサに情報を送信す
る際に座標(a,d)で位置づけられるプロセッサを中
継するようにルーテングする事を特徴とする光プロセッ
サ間結合網。
3. The optical inter-processor coupling network according to claim 1, wherein coordinates are transmitted when information is transmitted from a processor located at two-dimensional coordinates (a, b) to a processor located at coordinates (c, d). (c, d) is routed so as to relay the processor located at (c, d), and when the information is transmitted from the processor located at two-dimensional coordinates (a, b) to the processor located at coordinates (c, d), the coordinates (a , D) is a routing network for relaying the processor located in step d).
【請求項4】 請求項1に記載の光プロセッサ間結合網
において、複数の光導波路の端面を回転軸を中心として
円周上に配置した二つの光ファイバー支持部を、互いに
回転軸を一致させ端面を向い合わせ光ファイバー群の結
合を行い、回転軸を中心に回転させることにより光フフ
ァイバー郡の結合形態を切り換える光スイッチを有し、
前記光スイッチをプロセッサと光デバイスの間の結合部
に具備する事を特徴とする光プロセッサ間結合網。
4. The inter-optical-processor coupling network according to claim 1, wherein the two optical fiber support portions, which are arranged circumferentially around the rotation axis of the end faces of the plurality of optical waveguides, have their rotation axes aligned with each other. The optical fiber group is coupled to each other, and an optical switch that switches the coupling mode of the optical fiber group by rotating about the rotation axis is provided.
An optical processor interconnection network comprising the optical switch in a coupling portion between a processor and an optical device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013108873A1 (en) * 2012-01-18 2013-07-25 オリンパス株式会社 Image processor for endoscope

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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