KR20030064194A - 3-d 인터커넥션네트웍에 사용되는 광학적 제어에 의한(2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3-D 인터커넥션네트웍 구축에 사용되는 광학적 제어에 의한 스위칭모듈의 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수 개의 프로세서간 그리고 프로세서와 메모리간의 정보전달을 위하여 (2×2) 아웃풋노드와 (2×2) 인풋노드사이를 연결하는 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈의 형성에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 3×3 매트릭스어래이로 정렬된 아홉 개의 디텍터가 필요한데 네 개의 디텍터로부터 전 단계의 출력바이너리신호를 입력신호로 받고, 이와 더불어 전 단계로부터 현 단계의 입력신호의 경로를 결정하는 콘트롤비트를 나머지 다섯 개의 디텍터가 받는 단계, 다음은 디텍터로부터 받은 입력바이너리신호를 콘트롤비트에 의해 출력경로를 결정하여 출력단자에 보내는 단계, 다음 단계로 이렇게 보내진 신호는 다시 네 개의 라이트소스어래이를 이용해 다음 단계로 전달되고 이때 다음 단계에 필요한 콘트롤비트도 다섯 개의 라이트소스어래이와 옵티컬윈도에 의해 보내진다. 이와 같이 네 개의 입력단자와 네 개의 출력단자가 24가지의 1대1 접속관계를 갖는 스위칭모듈이 되며 이 24가지의 조합은 다섯 개의 콘트롤비트에 의해 결정된다. 결국 전 과정이 광학적으로 이루어진다는 특징을 가지고있다.

Description

3-D 인터커넥션네트웍에 사용되는 광학적 제어에 의한 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈 형성방법{Optically controlled (2×2) by (2×2) matrix switching module in 3-D interconnection network}

본 발명은 3-D 인터커넥션네트웍 구축과정에 필요한 광학적 제어에 의한 스위칭모듈의 형성방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 수 개의 프로세서간 그리고 프로세서와 메모리간의 정보전달을 위하여 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈의 형성방법에 관한 것이다. 기존의 옵티컬 스위칭 모듈은 2×2 스위칭모듈로서 2개의 입력단자와 2개의 출력단자사이를 2가지의 스위칭 상태로 연결해 주는 것으로 멀티스테이지 네트웍을 만들 때 1-D 구조를 가지게 되며 결국 평면구조 형태가 되어 전체적으로 시스템의 크기가 커지며 스위칭스테이지의 수도 입력 또는 출력단자가 각각N ²이므로 2 log₂ N ²-1=4 log₂ N-1이 되어 본 발명보다 많다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 스위칭 스테이지의 수를 줄이며 많은 수의 입력과 출력신호를 갖는 3-D 인터커넥션에 적합한 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 3×3 매트릭스어래이로 정렬된 아홉 개의 디텍터에서 네 개의 디텍터로부터 전 단계의 출력바이너리신호를 입력신호로 받고, 이와 더불어 전 단계로부터 현 단계의 입력신호의 경로를 결정하는 콘트롤비트를 나머지 다섯 개의 디텍터가 받는 단계, 다음은 디텍터로부터 받은 입력바이너리신호를 콘트롤비트에 의해 출력경로를 결정하여 출력단자에 보내는 단계, 다음 단계로 이렇게 보내진 신호는 다시 네 개의 라이트소스어래이를 이용해 다음 단계로 전달되고 이때 다음 단계에 필요한 콘트롤비트도 다섯 개의 라이트소스어래이와 옵티컬윈도에 의해 전달되는 단계로 이루어 진 것에 특징이 있다.

도 1은 스위칭모듈에 있어서의 신호의 흐름을 나타내는 구조도

도 2는 좌측에서부터 차례로 디텍터어래이,라이트소스어래이,옵티컬윈도의 단면도

도 3내지 도 5는 본 발명에 따른 스위칭모듈의 형성공정도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 인버터게이트 2 : AND게이트 3 : OR게이트

이하 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 스위칭모듈의 동작은 디지털로직이론에 기초를 둔다. 콘트롤비트는 (2×2) 매트릭스폼의 입력단자를 (2×2) 매트릭스폼의 출력단자에 연결시키는 것을 결정한다. 네 개의 입력단자는 경로지정방식과 관련된 24가지의 순열을 만든다. 디지털로직이론으로부터 24가지 경로를 유지하기 위해 최소한 다섯 하기 위해 최소한 다섯 개의 콘트롤비트가 필요한데 왜냐하면 다섯 개의 바이너리코드는 32조합보다 적기 때문이다. 여기서 24가지 경로지정을 8가지 조합을 사용치 않고 32조합에 할당한다. 이 부울테이블 할당은 도 3과 같다. 이 부울식에 다섯단계의 카르노맵기술을 적용하여 단순화 시키면 출력단자의 결과 식은 [수학식 1] 과 같다.

여기서 곱하기와 더하기는 논리적으로 각기 AND와 OR 작동을 나타낸다.10110으로 된 다섯 개의 콘트롤비트C ₄,C ₃,C ₂,C ₁,C ₀를 갖는 각 입력단자I ₃,I ₂,I ₁,I ₀는 결과적으로 각 출력단자O ₀,O ₁,O ₂,O ₃로 연결된다.

콘트롤비트의 모든 조합은 도 5와 같다. [수학식 1] 을 갖는 스위칭기능을 실현하는 옵티컬시스템에서 스위칭모듈의 작동은 3단계 과정을 거치는데 첫째, 전 단계로부터 입력신호와 콘트롤비트를 받는 과정, 둘째, 입력신호와 콘트롤비트의 논리회로를 통해 정해진 출력단자로 보내는 과정, 마지막으로 입력신호를 정해진 출력단자를 통해 다음 단계로 보내고 또한 다음 단계에 필요한 콘트롤비트를 전달하는 과정으로 구성되어 있다. 스위칭모듈에서의 신호의 흐름을 나타내면 도 1과 같다. 신호를 받는 과정으로 3×3 매트릭스어래이로 정렬된 아홉 개의 디텍터가 필요한데 도 2의(가)와 같다. 첫 단계로 네 개의 디텍터D ₁,D ₂,D ₃그리고D ₄는 전 단계의 출력단자로부터 입력신호를 받고 다섯 개의 디텍터D ₅,D ₆,D ₇,D ₈, 그리고D ₉는 입력신호의 경로를 결정하는 다섯 개의 콘트롤비트를 받는다. 그러면 디텍터로부터 받은 입력바이너리신호는 [수학식 1] 에 따라 콘트롤비트에 의해 정해진 출력단자로 전달된다. 도 4는 그러한 논리식의 디지털회로 다이어그램이다. 여기서 논리회로는 32개의 AND 게이트와 12개의 OR 게이트, 그리고 32개의 인버터케이트로 구성된다. 이렇게 연결경로가 정해진 디지털신호는 라이트소스어래이S ₁,S ₂,S ₃그리고S ₄를 사용하여 출력단자O ₁,O ₂,O ₃그리고O ₄에서 다음 단계의 입력단자를 통해 전달된다. 그리고 다섯 개의 보조 라이트소스어래이S ₅,S ₆,S ₇,S ₈,그리고S ₉과 옵티컬윈도는 콘트롤비트를 생성하는데 사용되어지며 도 2의(나), (다)와 같다. 여기서 보조 라이트소스어래이는 항상 스위칭 온상태에 있고 옵티컬윈도는 아홉 개의 섹션으로 나누어 두 스위칭스테이지 사이에 위치한다. 출력단자와 관련된 네 개의 섹션W ₁,W ₂,W ₃그리고W ₄는 다음 스위칭스테이지로 출력신호를 전달하기 위해 항상 열려 있다. 또 다른 섹션W ₅,W ₆,W ₇,W ₈, 그리고W ₉는 콘트롤비트C ₀,C ₁,C ₂,C ₃,그리고C ₄에 대응하며 다음 스위칭스테이지를 위하여 바이너리코드에서 1과 0을 표현하는 오픈, 클로즈의 두 상태를 갖는다.

멀티스테이지 인터커넥션 네트웍에서 콘트롤비트의 모든 요소는 절대적으로 두 스위칭스테이지 사이에 존재하는 고정된 인터커넥션과정의 영향을 받지 않는다. 다시 말하면 라이트빔은 보조라이트소스S _kji 와 떨어져 있고 윈도우W _kji 를 통과하여 마지막으로 디텍터D _kji 에 도달된다. 여기서k는 스위칭단계를 나타내고,j는 스위칭모듈의 순서를 나타내며i는 어래이의 순서를 나타낸다 (5≤i≤9) 여기서 콘트롤비트를 위해 직접 스위칭 온(또는 오프)를 할 수 있는 각 보조광원을 사용한다면 광원에 필요한 직류전압단말 뿐 아니라 부가적으로 콘트롤비트를 만들 전기적단말장치도 필요로 하게 된다. 그러나 큰 수의 입력을 갖는 3-D 인터커넥션네트웍을 위한 스위칭모듈을 조합할 때 이러한 전기적 단말장치를 다루기에는 매우 복잡하고 힘든 일이다. 반면에 옵티컬스위치로서 옵티컬윈도를 사용한다면 바이너리패턴은 윈도에 의해 쉽게 형성된다. 즉, 일정한 빛의 통과, 또는 폐쇄시킬 수 있는 바이너리패턴은 쉽게 전체 스위칭모듈의 콘트롤비트를 하나의 스위칭스테이지로 만들 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 3-D 인터커넥션네트웍을 구축할 때 광학적제어에 의한 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈을 사용하여 좀더 시스템의 크기를 줄이고 스위칭스테이지의 수도 기존의 방법이 2 log₂ N ²-1=4 log₂ N-1 인데 반해 2 log₄ N ²-1=2 log₂ N-1 으로 더욱 시스템이 간결하게 되며, 각 스위칭래이어에 필요한 스위칭모듈의 수도 기존의 방법이N ₂/2 인데 반해N ₂/4 가 되므로 전체 시스템에서 필요로 하는 스위칭모듈을 계산하면 기존의 방법이 (N ₂/2)(4 log₂ N-1)가 되고, 본 발명이 (N ²/4)(2 log₂ N-1)가 되므로 훨씬 더 경제적이다. 또한 모든 과정이 광학적으로 이루어져 처리속도도 빠르고 또 시스템 설계과정도 간편해 진다.

Claims (1)

1. 수개의 프로세서간 그리고 프로세서와 메모리간의 정보전달을 위한 인터커넥션네트웍에 있어서 상기 네 개의 디텍터는 전 단계의 출력바이너리신호를 입력신호로 받고, 이와 더불어 전 단계로부터 현 단계의 입력신호의 경로를 결정하는 콘트롤비트를 나머지 다섯 개의 디텍터가 받는 단계, 다음은 디텍터로부터 받은 입력바이너리신호를 콘트롤비트에 의해 출력경로를 결정하여 출력단자에 보내는 단계, 다음 단계로 이렇게 보내진 신호는 다시 네 개의 라이트소스어래이를 이용해 다음 단계로 전달되고 이때 다음 단계에 필요한 콘트롤비트도 다섯 개의 라이트소스어래이와 옵티컬윈도에 의해 전달되는 단계로 이루어진 (2×2) 바이 (2×2) 매트릭스 스위칭모듈