KR20140129108A - 스케일러블 광 방송 인터커넥트 - Google Patents

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KR20140129108A
KR20140129108A KR1020147024876A KR20147024876A KR20140129108A KR 20140129108 A KR20140129108 A KR 20140129108A KR 1020147024876 A KR1020147024876 A KR 1020147024876A KR 20147024876 A KR20147024876 A KR 20147024876A KR 20140129108 A KR20140129108 A KR 20140129108A
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윌리엄 비. 드레스
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라이트플리트 코포레이션
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    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections

Abstract

모듈형 인터커넥트는 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조를 포함하고, 상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는 논-블로킹이고 혼잡이 없으며, 그리고 m은 2 이상인 정수이고 n은 2 이상인 정수이다. 상기 모듈형 인터커넥트를 동작시키는 것은 mn의 입력들 각각을 mn의 출력들 각각에 그리고 mn의 출력들 모두에 분배하는 것을 포함한다.

Description

스케일러블 광 방송 인터커넥트{SCALABLE OPTICAL BROADCAST INTERCONNECT}
본 발명은 스케일러블 광 방송 인터커넥트에 관한 것이다.
대부분의 컴퓨터 인터커넥트들은 제한된 수의 노드들 또는 엔드포인트들을 제공한다. 더 큰 인터커넥트들은, 통상적으로, 트리들, 팻-트리들 및 다양한 서로 다른 토폴로지들로 구성되는 (스위칭된 구조들(switched fabrics)로서 알려진) 스위치들의 다른 네트워크들의 형태로 하나의 인터커넥트 모듈을 다른 인터커넥트 모듈에 결합시킴으로써 더 작은 인터커넥트 모듈들로부터 조성될 수 있다.
그와 같은 네트워크에서의 각 스위치는 하나 이상의 호스트 컴퓨터들에 그리고 하나 이상의 저장 디바이스들에 접속할 수 있다. 또한, 스위치-대-스위치 접속들 및 스위치-대-집중기(switch-to-concentrator) 접속들일 수 있다. 스위치-대-스위치 접속들은, 통상적으로, 스위치들 사이의 데이터가 다수의 호스트들 또는 저장 디바이스들에 분배될 수 있도록 스위치-대-호스트 또는 스위치-대-저장 접속들보다 더 높은 대역폭을 갖는다. 레벨-2 스위치로 또한 언급되는 집중기는, 하나 이상의 스위칭된 구조들과 다른 디바이스들(예를 들어, 다른 데이터 네트워크들로의 게이트웨이들) 사이의 브리지를 형성하는 하나 이상의 스위치들로부터 입력을 받아들인다. 이러한 구현들에서의 데이터의 흐름은 데이터 경로들, 스위치-대-스위치 트래픽에 대한 메시지들의 패킹 및 개별적인 엔드포인트들(호스트 컴퓨터들 및 저장장치 디바이스들)로의 분배를 위한 그와 같은 메시지들의 언패킹에 관해서는 내부적으로 관리되어야 한다.
도 1(종래 기술)을 참조하면, 미국 특허 번호 7,970,279("엔-웨이 직렬 채널 인터커넥트")에서 서술되는 방송 광에 기초하는 통상적인 n-웨이(또는 n x n) 인터커넥트를 나타낸다. 상기 도면은 입력들(통상적으로 n의 노드들 또는 엔드포인트들)로부터 출력들(통상적으로, 동일한 n의 노드들 또는 엔드포인트들)로의 완전히 접속된, n x n의 인터커넥트를 도시한다.
방송 분배 모듈(100)(직접-방송, 광 인터커넥트(direct-broadcast, optical interconnect)에 대해 "DBOI"으로 표기됨)은 광(바람직한 실시예에서) 또는 n의 입력들(110)의 각각으로부터 다른 데이터 캐리어 수단으로 인코딩된 정보를 분배한다. 이러한 방송 분배는 115로 표기된 복수의 팬-아웃 및 팬-인 라인들에 의해 표시된다. 바람직한 실시예에서, 이러한 라인들(115)은 개략적으로 입력들(110)의 각각으로부터 방송되는 광의 방송 분배 및 출력 라인들(120)의 각각으로의 수집을 개략적으로 나타낸다. 본 설명에서의 "광(light)"의 사용은, 도 1의 콘텍스트에서 유효하고, 도 1에서 표시되는 방식으로 조종될 수 있는 정보의 임의의 캐리어로서 광 수단으로 제한되는 것을 의미하지 않는다. 상기에서 참조된 특허에 의해 서술되는 광학 버전에서, 여러 입력들로부터의 광 방송은, 렌즈들에 의해 수집되고 출력들(120) 상으로 포커싱되며, 출력들(120)은 광학적인 케이스에서는 다중-모드 섬유들이고, 전기적인 케이스에서는 전송 선로들 또는 케이블이다. 4개의 수집 포인트들(화살표들(120)의 말미)의 각각은 n의 입력들(110)의 입력 데이터 스트림의 4개의 복제들로서 n의 신호들을 포함한다. DBOI 인터커넥트의 원래의 구현에서, n은 32였고, 각 입력 스트림은 32개의 데이터 스트림들 각각의 광학 팬-아웃 디바이스 복제에 의해 4개의 방식들로 분할된다. 이후, 이러한 광학 신호들은 4개의 검출 어레이들 또는 광섬유 번들들로 결합되고, 검출 어레이들 또는 광섬유 번들들 각각은 원래의 32개의 입력 데이터 스트림들의 카피를 포함한다. 따라서, 방송 분배 모듈(100)을 빠져나오는 4 데이터 스트림들(120)이 도시된다.
상기 수 n=32이고, 4개의 광학 팬-아웃은 단지 편리함을 위해 선택되었음을 유의해야 한다. 예를 들어, 128-웨이 인터커넥트는 도 1에서 도시된 4개 대신에 120으로 표기된 16개의 출력 번들들을 초래하는 16-폴드(fold) 광학 또는 전기 팬-아웃들을 가질 수 있다. 파티션들(135)은 이러한 특정 실시예의 4-폴드 모듈형 구조를 나타내는 것을 의미한다.
도 1을 계속 참조하면, 모듈(130)(전자-광 노드 인터페이스 제어기에 대해 "EONIC"으로 표기됨)은 광학 신호들(120)을 수신하고(바람직한 실시예) 그리고 광학 신호들을 전기 신호들로 변환하며, 화살표(120)에 의해 표시된 4개의 번들들 각각에서 n의 신호들의 각각은 8웨이들로 팬 아웃되고, 각 원래 입력 신호(110)의 8카피들을 전달하며, 따라서 각 파티션에서 총수가 n=32의 신호들을 제공한다. 모듈(130)에서 라인들(135)에 의해 분리된 파티션들 각각은 n/4 출력들 또는 엔드포인트들(140)을 포함한다. 예를 들어, 모듈(130)에서의 톱 파티션은 n=32에 대해 노드들 1 내지 8에 대한 출력들을 포함하고, 제2 파티션은 노드들 9 내지 16에 대한 출력들을 포함한다. 따라서, 각 입력 스트림(110)이 출력 스트림(140)으로 표시됨을 이해하는 것은 용이하다.
특히 모듈(100) 또는 모듈(130) 중 하나 내부에 스위치들 또는 라우팅 메커니즘들이 존재하지 않음을 특히 유의해야한다. 즉, 데이터는 어떠한 방해물없이 임의의 n의 입력들(110)로부터 임의의 n의 출력들(140)로 자유롭게 흘러간다. 그에 따른 즉각적인 결과는, 도 1에서 도시된 인터커넥트 내에서 어떤 데이터 혼잡도 존재할 수 없다는 것이다.
실제로, 모듈(130)은 출력 노드들(140)에서 경합(contention)을 방지하기 위해 요구되는 흐름 제어 회로와 함께 인코딩된 목적지들에 따라 여러 디지털 데이터 스트림들을 수집하고, 저장하고 그리고 게이트(gate)하도록 추가적인 소프트웨어 그리고/또는 하드웨어를 포함한다. 팬-아웃 및 팬-인 회로들에 대한 이러한 추가적인 기능들은 상기에서 참조된 미국 특허 번호 7,970,279 호에서 서술된다.
도 2(종래 기술)를 참조하면, 4개의 n의 노드들의 세트들을 개별적으로 인터커넥트하는 방법을 나타내고, 각 세트는 그 자신 내에서 완전히 인터커넥트된다. 상기 초래된 4n은 물론 완전히 인터커넥트되지 않는다.
4개의 모듈들(200) 각각은 n의 채널들 각각의 독립적인 입력들(210)을 갖는다. 상기에서 서술된 것처럼, 각 세트는 광학적으로 분배되고(바람직한 실시예), 각 인터커넥트 열에서 4개의 광학 출력들(220)의 세트들에 제시된다. 4개의 EONIC들(230)은 4개의 광학 입력들의 세트를 수신하고, 상기에서 서술된 것처럼, 4개의 출력들(240)의 세트들에 4개의 광학 입력들의 세트를 분배하고 결합시킨다. 4n의 독립적인 입력들(210)은, 상위 모듈(200)에 제시되는 데이터 스트림이, 예를 들어, 3개의 하위 모듈들(230) 중 임의의 것 상에 존재할 수 없도록 4개의 그룹들로 처리된다. 표시자들(200, 210, 220, 230 및 240)의 순서에 의해 표시된 4개의 섹션들은 동일한 n x n의 인터커넥트의 카피들이기 때문에 구별되지 않는다.
데이터 센터들, 클라우드 컴퓨팅 및 슈퍼컴퓨터 애플리케이션들에 대해 구상되는 현재의 컴퓨팅 클러스터들은, 단일 스위칭된 인터커넥트에 의해 숨겨지는 수십개보다 많은 노드들 또는 엔드포인트들를 제공하도록 의도된다. 인터커넥트 확장들의 통상적인 방법들은, 많은 노드 시스템에서의 각 노드가 임의의 다른 노드에 접속될 수 있는 것을 확실하게 하도록 여러 문제 있는 디바이스들을 사용한다. 임의의 특정 노드-대-노드 접속의 확률은 반드시 영구적으로 설립되지도 않고 요구될 때 그와 같은 접속이 설립될 수 없음을 유의해야 한다. 예를 들어, 스위치들, 하드웨어 내부의 관련된 라우팅들 및 소프트웨어 제어들을 갖는 이러한 스위칭된 네트워크들은 경쟁하는 데이터 경로들에서 메시지 트래픽에 의해 내부적으로 차단될 수 있다. 스위치 네트워크에서의 데이터 혼잡에 더하여, 데이터는 때로는 개별 홉들(discrete hops)의 형태로 스위치에서 스위치로 전달되어야하고, 노드-대-노드 통신은 일련의 스테이지들에서 발생하며, 지연 및 차단은 각 단계들에서 발생될 수 있다. 추가로, 그와 같은 스위치들의 스위칭된 구조에서 다른 종류의 하드웨어 요소들이 갖는 이질적인 특성은 데이터 센터, 컴퓨팅 또는 저장 클라우드 또는 슈퍼컴퓨터 클러스터를 구축하고 유지하기 위해 추가적인 복잡성과 비용들을 추가한다.
현재까지, 상기 논의된 결점들을 제거하는 인터커넥팅 노드들에 대한 접근이 존재하지 않았다. 인터커넥트 노드들에 대한 개선된 기술에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 하기의 양상들에 대한 필요성이 존재한다. 물론, 본 발명은 이러한 양상들에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따라, 장치는 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조를 구비하는 모듈형 인터커넥트를 포함하고, 상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는 논-블로킹이고 혼잡이 없으며, 그리고 m은 2 이상인 정수이고 n은 2 이상인 정수이다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 방법은 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조를 구비하는 모듈형 인터커넥트를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는 논-블로킹이고 혼잡이 없으며, 그리고 m은 2 이상인 정수이고 n은 2 이상인 정수이며, 동작시키는 단계는 mn의 입력들 각각을 mn의 출력들 각각에 그리고 출력들 모두에 분배하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 실시예들은 하기의 설명 및 첨부된 도면들과 결합하여 고려될 때 더 잘 인식되고 이해될 것이다. 하지만, 본 발명의 여러 실시예들과 많은 특정 세부사항들을 나타내는 하기의 설명들은 예시의 목적으로 주어진고, 제한을 암시하지 않는다. 많은 대체들, 수정들, 부가들 그리고/또는 재배열들은 본 발명의 실시예들의 범위 내에서 행해질 수 있고, 본 발명의 실시예들은 모든 그와 같은 대체들, 수정들, 부가들 그리고/또는 재배열들을 포함한다.
본 명세서의 부분을 첨부하고 형성하는 도면들은 본 발명의 특정 실시예들을 도시하기 위해 포함된다. 본 출원에서 서술된 실시예들의 더 명확한 개념은, 예시적이고 그 결과 비제한적인 도면들에서 나타난 실시예들을 참조함으로써 용이하게 파악될 수 있다(동일한 참조 번호들(하나 보다 많은 도면에서 발생한다면)은 동일한 요소들을 나타낸다). 서술된 실시예들은 여기에서 제시된 하기의 설명과 결합하여 하나 이상의 이러한 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다. 도면들에서 나타난 피처들은 반드시 비례적으로 도시되지 않는다.
도 1은 종래 기술로서 n의 노드들을 완전히 인터커넥트하는 직접 방송, 광학 인터커넥트를 도시한다.
도 2는 또한 종래 기술로서 도 1에 도시된 4개의 독립적인 직접 방송, 광학 인터커넥트들을 포함하는 그룹을 나타낸다. 여기에서, n의 노드들의 4개의 세트들의 각각은 4개의 n의 완전히 접속된 노드들의 독립적인 세트들로서 접속된다.
도 3은 모든 4n의 노드들이 본 발명의 실시예를 나타내는 모듈형 인터커넥트에 완전히 인터커넥트되도록 도 2에서 도시되는 그룹 내의 모든 노드들을 인터커넥팅하는 추가적인 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예를 나타내는 4n+n의 노드들이 완전히 인터커넥트되도록 도 3의 복합 (모듈형) 인터커넥트를 확대한 추가 구조를 나타낸다. 따라서, 확장 또는 확대된 복합 인터커넥트가 도시된다.
본 발명에 제시된 실시예들 및 본 발명의 여러 피처들 및 유리한 세부사항들은 다음의 설명의 첨부된 도면들 및 세부사항들에서 나타난 비제한적인 실시예들을 참조하여 더 충분하게 설명될 것이다. 잘 알려진 기술들, 컴포넌트들 및 장비의 설명들은 본 발명의 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략된다. 하지만, 상세한 설명 및 특정 예시들은 단지 예로서 주어지고, 제한의 수단으로 주어지지 않음이 이해되어야 한다. 근본적인 발명의 개념의 범위 내의 여러 대체들, 수정들, 추가들 그리고/또는 재배열들은 본 발명으로부터 통상의 기술자들에게 명확해질 것이다.
아래에서 참조된 U.S. 특허들은 의도된 목적들을 만족하는 실시예들을 개시한다. U.S. 특허 번호 7,450,857, 7,630,648, 7,796,885, 7,970,279 및 8,081,876의 전체 내용들은 이로써 모든 목적들을 위해 여기에서 참조로서 명확하게 포함된다.
본 발명은 인터커넥트 구조 내의 이질적인 하드웨어 요소들에 대한 필요성을 회피하고 인터커넥트 구조 내의 스위치들에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명으로부터 발생한 인터커넥트 구조는, 엄격히 논-블록킹이고 혼잡이 없는 직접-방송 인터커넥트(모듈)의 동일한 카피들을 사용할 수 있다. 기본적인 개념은, 중간 스위치들 또는 데이터의 리-라우팅 없이 임의의 확장된 입력들과 임의의 확장된 출력들(노드들) 사이의 직접적인 접속들을 허용하는 구성에서 다중 직접-방송 인터커넥트 모듈들을 접속하는 것이다. 즉, 확장된 시스템에서의 모든 입력들(모듈형 인터커넥트)은 영구적으로 모든 출력들을 완전히 접속시키고, 이는 임의의 입력 노드와 임의의 출력 노드 사이의 계속적이고 연속적인 흐름을 허용한다.
따라서, 본 발명은 일반적으로 네트워크들 그리고/또는 네트워크들의 서브시스템들과 함께 컴퓨터 시스템들 그리고/또는 컴퓨터 시스템들의 서브시스템들에 대한 인터커넥트들의 필드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 일정한 다수에 대한 단일 직접-방송 인터커넥트에 의해 커버되고 그리고/또는 어드레스되는 노드들의 수를 확장하는 것에 관한 것이다.
일반적으로, 본 발명의 콘텍스트는, 순전히 전기(디지털) 신호들과 함께 광학 신호들, 광 및 전기(디지털) 신호들의 혼합에 의한 데이터의 분배 및 수집을 포함할 수 있다. 본 발명의 콘텍스트는 또한 인코히어런트 광 그리고/또는 코히어런트 광 전송들에 의해 데이터의 전달을 포함할 수 있다. 본 발명의 콘텍스트는 심지어 음향 전송에 의한 데이터의 전달을 포함할 수 있다. 본 발명의 물리적 콘텍스트는 네트워크(들), 컴퓨터 시스템(들), 노드(들), 회로 보드(들) 그리고 모뎀들을 포함할 수 있고, 이들은 특히 복수의 엔드포인트들, 컴퓨터들, 컴퓨팅 디바이스들 그리고/또는 저장 디바이스들 사이에서 고속의 그리고 다량의 데이터 전달들을 위한 것이다.
본 발명은 매우 고속의 전달을 구현하기 위해 정확한 타이밍을 사용하는 펄스-폭 변조 그리고/또는 복조를 포함할 수 있다. 본 발명은 자유 공간 전송들 또는 RF 및 자유-공간 전송들을 위한 동축 케이블 또는 데이터 버스 또는 배선들 또는 광 파이프들 또는 광을 위한 광 섬유들을 포함할 수 있다.
본 발명은 비트 스트림에 의한 캐리어의 고속 변조를 포함할 수 있고, 상기 변조는 선택적으로 모든 디지털 프로세스에서 발생한다. 본 발명은 비트 스트림을 복구하기 위해 캐리어의 고속 복조를 포함할 수 있고, 상기 복조는 선택적으로 모든 디지털 프로세스에서 선택적으로 발생한다.
본 발명은 상기에서 서술된 것처럼, 인코딩된 캐리어를 변조하고 검출하기 위한 모든 디지털 프로세스를 포함할 수 있다. 존재하면, 변조기 및 복조기의 아날로그 부분은 통상의 기술자들에게 잘 알려진 전형적인 위상, 주파수 및 진폭 디바이스들일 수 있다.
예들
특정의 예시적인 실시예들은 이제 일정한 세부적인 다양한 피처들을 나타내기 위해 제공될 다음의 비제한적인 예시들에 의해 더 서술될 것이다. 다음의 예시들은, 본 발명의 실시예들이 실행될 수 있는 방법들의 이해를 용이하게 하도록 포함된다. 하지만, 많은 변경들이 개시되는 예시적인 실시예들에서 행해지지만 본 발명의 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 동일한 또는 유사한 결과들을 계속 얻을 수 있다. 따라서, 상기 예시들은 본 발명의 범위를 제한하도록 해석되지 않아야 한다.
예 1
도 3(모듈형 인터커넥트)은 도 2에서 도시된 4개의 인터커넥터들의 동일한 세트를 도시하지만, 4개의 직접 방송 인터커넥트들의 각각은, 4n의 입력들 각각이 4n의 출력들 각각에 그리고 출력들 모든 것에 존재하도록 서로 완전히 접속되는 중요한 개선(improvement)을 갖는다. 도 3은 중심 개념: 특정 방송 분배 모듈들의 복제에 기초한 인터커넥트 확장 또는 스케일링의 방법을 나타내는, 더 작은 모듈들로 구성되는 확장되어진 완전히 접속된 시스템을 나타낸다.
도 3을 계속 참조하면, 광 입력 신호들의 방송 분배를 나타내는 4개의 방송 분배 모듈은 서로 완전히 접속되고, 라벨들(300, 302, 304 및 306)로 식별된다. 이것은 도 2와 중요한 차이로서, 격리된 모듈들의 각각은 동일한 라벨(200)에 의해 식별되는 것처럼 식별되었다. 도 3의 제1 열에서, 모듈(300)에 대한 입력들(310)은 복합 (모듈형) 인터커넥트로의 제1 n의 입력들을 나타내고, 복합 인터커넥트는 도 3에서 도시된 예이고, 본 발명의 실시예이다. 다음 세트에서 입력들(312)은 방송 분배 모듈(302)로의 입력들 n+1 내지 2n을 나타낸다. 제3 세트에서의 입력들(314)은 방송 분배 모듈(304)로의 입력들 2n+1 내지 3n을 나타낸다. 최종적으로, 방송 분배 모듈(306)로의 입력들(316)은 입력들 3n+1 내지 4n을 나타낸다. 도면에서 도시된 복합 인터커넥트에 대한 입력들의 총수는 그때 4n이고, 각 입력은 (바람직한 실시예에서) 구별될 수 있거나 접속 하드웨어 및 말단 하드웨어에서 중복의 목적으로 복제될 수 있다.
분배 모듈(300)은, 도 2의 모듈(200)에서처럼, 4개의 출력 채널들을 갖고, 4개의 출력 채널들 각각이 그러한 모듈로의 n의 입력들(310)의 카피를 포함한다(또한, "4"는 일반적인 입력들의 특정 구현을 나타낸다). 제1 세트의 출력들(320)은 노드 인터페이스 제어기(330)로의 제1 그룹의 입력들로서 역할을 한다. 모듈(300)로부터의 제2 세트의 출력들(321)은 제2 열에서 노드 인터페이스 제어기(332)로의 제1 그룹의 입력들로서 역할을 하는 반면에, 모듈(300)로부터의 제3 세트의 출력들(322)은 제3 열에서 노드 인터페이스 제어기(334)로의 제1 그룹의 입력들로서 역할을 한다. 최종적으로, 모듈(300)로부터의 출력들의 세트(323)는 이러한 예의 제4 및 최종 열에서 노드 인터페이스 제어기(336)로의 제1 그룹의 입력들로서 역할을 한다.
이 패턴은, 각 방송 분배 모듈이 각 노드 인터페이스 제어기에 접속되고 각 노드 인터페이스 제어기가 각 방송 분배 모듈로부터의 접속들을 수신하도록 나머지 방송 분배 모듈들(302, 304 및 306) 사이의 접속들에 의해 도시된 것처럼 후속 모듈들의 각각에서 반복된다. 이러한 방식으로, 임의의 선택된 입력(310, 312, 314 및 316으로 표기된 n의 입력들의 세트를 구비)으로 표시된 정보는 상기 출력들(출력 세트들 340, 342, 344 및 346의 각각에서의 n의 출력들을 구비)중 일부에서 수신될 수 있다. 이러한 방식으로, 도 3에서 표시된 교차-접속된 복합(모듈형) 인터커넥트는, 4n x 4n 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트(4n-by-4n fully connected, direct broadcast, point-to-point, all-to-all interconnect)를 도시하고, 이러한 인터커넥트는 엄격히 논-블록킹(non-blocking)이고 혼잡(congesiton)이 없다.
도 3의 노드 인터페이스 제어기들의 기능은 도면에서 도시되거나 참조되지 않는다. 이것은 상기에서 참조된 미국 특허 번호 7,970,279("엔-웨이 직렬 채널 인터커넥트")에서 상세히 서술된다. 하지만, 도 1의 인터커넥트의 노드인터페이스 제어기들과 도 3에서 표시된 인터커넥트들에 대해 요구된 노드 인터페이스 제어기들 사이의 중요한 차이점들이 존재한다. 이러한 차이들은 주로 멀티플리시티(multiplicity) 중 하나이고, 여기에서 기술될 것이다. 상기에서 언급된 팬-아웃 기능은 노드 인터페이스 제어기들(330, 332, 334 및 336)에 요구된다. 하지만, 이러한 팬-아웃들은 도 1 및 도 2의 디바이스들에서처럼 1 x 8 대신에 1 x n이 되어야 한다. 1 x n의 팬-아웃에 대한 이유는, 각 노드 인터페이스 제어기에 대한 n의 입력들의 4개의 번들 각각이 반드시 서로의 카피들이지 않다는 점이다. 노드 인터페이스 제어기들의 출구 측에 대해, 각 노드 인터페이스 제어기에 대해 서로 다른 4n의 입력들의 각각은 4n의 출력 라인들의 각각에 존재할 수 있도록 4n x 1 팬-인이 되어야 한다(도 1 및 도 2의 인터커넥트들에서 이러한 팬-인들은 n x 1이다). 다시, 이러한 팬-아웃 및 팬-인 디바이스들은 디지털 전자 회로의 기술과 유사하다고 통상의 기술자에게 알려져 있고, 표준 또는 알려진 설계의 집적 회로 디바이들 또는 회로 표시들 중 하나로서 디지털 설계자들에게 이용가능하다. 중간 및 일시적인 저장 장치를 포함하는 추가 회로, 특정 경로 결정들을 위한 로직, 및 플로우 제어를 위한 로직은 본 발명의 범위 또는 목적을 변경하지 않고 임의의 실제적인 구현에 포함될 수 있다.
예 2
도 4(확장된 인터커넥트)는 제5 세트의 모듈들에 대한 다른 직접 방송 n x n의 인터커넥트를 추가함으로써 도 3의 인터커넥트에 대한 확장을 나타낸다. 이 도면은 본 발명의 개별적인 혁신: 상기에서 참조된 특허들에서 충분하게 개시된 도 1에서 도시한 원래 개념의 완전히 접속된 방송 특성을 유지하는 동안에 하나의 모듈에서 모듈형 인터커넥트를 증분적으로 증가시키는 방법을 도시한다.
도 4를 참조하면, 첫 번째 4개의 열들은 전체(노드 인터페이스 제어기 모듈들의 각각에 대해 추가적인 입력들의 중요한 추가를 가짐)로서 도 3의 복제를 나타낸다. 상기 인터커넥트의 점차적인 확장은 도면의 하부 열에 포함된다. 입력들(410, 412, 414 및 416)은 도 3의 입력들(310, 312, 314 및 316)에 대응한다. 마찬가지로, 방송 분배 모듈들(400, 402, 404 및 406)은 도 3의 방송 분배 모듈들(300, 302, 304 및 306)에 대응하고 노드 인터페이스 제어기 모듈들(430, 432, 434 및 436)은 도 3의 노드 인터페이스 제어기 모듈들(330, 332, 334 및 336)에 대응한다. 방송 분배 모듈들(400, 402, 404 및 406)과 노드 인터페이스 모듈들(예시적으로 420로 표기됨) 사이의 인터커넥트들을 나타내는 속이찬 헤드들을 갖는 굵은 화살표들의 세트는 도 3에서 표시된 것의 복제이다.
도 3 및 도 4 사이의 차이점들은, 입력들(418), 방송 분배 모듈(408), 노드 인터페이스 제어기(438) 및 인터커넥트 출력들(448)을 포함하는 제5 열을 추가로 가지고 시작하고, 하드웨어 및 기능성에 관한 한, 접속들을 제외하곤 다른 열들 중 임의의 것의 단순한 카피들일 수 있다. 방송 분배 모듈(408)의 n의 입력들의 4개의 카피들은 450, 452, 454 및 456으로 표기된 속이 빈 헤드들을 갖는 얇은 화살표들로서 상기 모듈의 출구 상에 도시된다. 각 노드 인터페이스 제어기인 430, 432, 434, 436 (그리고 지금) 438은 (굵은 글씨의 속이 찬 헤드 화살표들에 의해 표시된 다른 입력 라인들과 함께) n의 데이터 라인들을 포함하는 제5 입력 번들을 가진다. n의 데이터 라인들(450)은 제5 입력상에서 방송 분배 모듈(408)을 노드 인터페이스 제어기(430)에 접속시킨다. 마찬가지로, n의 데이터 라인들(452)은 제5 입력상에서 방송 분배 모듈(408)을 노드 인터페이스 제어기(432)에 접속시키고, n의 데이터 라인들(454)은 제5 입력상에서 노드 인터페이스 제어기(434)에 접속시키고, n의 데이터 라인들(458)은 디바이스(460)에 의한 제어 후 제5 입력상에서 방송 분배 모듈(408)을 노드 인터페이스 제어기(436)에 접속시킨다.
각 방송 분배 모듈은 단지 4개의 출력 번들들(예를 들어, 라인 420)을 가지고 각 노드 인터페이스 제어기는 지금 5개의 입력 번들들(여러 개의 속이 빈 헤드들을 갖는 화살표로 표시됨)가지기 때문에, 각 방송 분배 모듈들 중 하나로부터 출력 번들들 중 적어도 하나(도 4의 예) 상에서 복제에 대한 구조가 제공되어야 한다. 방송 분배 모듈(408)이 고려된다. 방송 분배 모듈에 대응하는 복제 또는 클로닝 디바이스는 흰색 원(460)에 의해 표시되고, 상기 흰색 원(460)은 단순히 번들(456)에 표시된 n의 신호들의 각각의 카피를 제공한다. 복제 구조는, 신호 전파(signal propagation)의 기술의 상태에 익숙한 기술자에게 잘 알려져 있기 때문에 표시되지 않는다(예를 들어, 전기에 관련된 경우에서는 간단한 전기 팬-아웃 또는 광에 관련된 경우에서는 광 팬-아웃). 복제 디바이스(460)는, n의 입력들(418)의 카피가 모듈(408)의 내부에서의 신호의 분배 및 수집에 후속하는 라인(456)에 존재하는 이러한 복제 또는 팬-아웃을 제공한다.
디바이스(460)의 출력들은 디바이스의 입력들의 카피들이다. 하나의 카피는, 상기에서 언급한 것처럼, 제5 입력을 노드 인터페이스 제어기(436)에 제공하는 라인(458)에 존재하고; 제2 카피는 제5 입력을 제5 노드 인터페이스 제어기(438)에 제공하는 라인(459)에 존재한다. 유사한 방식으로, 다른 4개의 노드 인터페이스 제어기들 각각의 하나의 출력 번들은 도 4의 다른 4개의 흰색 원들에 의해 표시되는 복제 디바이스에 표시된다. 구체적으로, 방송 분배 모듈(400)의 출력은 2개의 카피들로 복제되고, 제1 카피는 제1 입력을 노드 인터페이스 제어기(436)에 제공하는 반면, 제2 카피는 라인(451)에 존재하고, 제1 입력을 노드 인터페이스 제어기(438)에 제공한다. 마찬가지로, 방송 분배 모듈(402)의 출력은 2개의 카피들로 복제되고, 제1 카피는 제2 입력을 노드 인터페이스 제어기(436)에 제공하는 반면, 제2 카피는 라인(453)에 존재하고, 제2 입력을 노드 인터페이스 제어기(438)에 제공하며; 방송 분배 모듈(404)의 출력은 2개의 카피들로 복제되고, 제1 카피는 제3 입력을 노드 인터페이스 제어기(436)에 제공하는 반면, 제2 카피는 라인(455) 상에 존재하고 제3 입력을 노드 인터페이스 제어기(438)에 제공하며; 그리고 최종적으로, 방송 분배 모듈(406)의 출력은 2개의 카피들로 복제되고, 제1 카피는 제4 입력을 노드 인터페이스 제어기(436)에 제공하는 반면, 제2 카피는 라인(457) 상에 존재하고 제4 입력을 노드 인터페이스 제어기(438)에 제공한다.
이러한 방식으로, 입력들의 전체 세트(410, 412, 414, 416 및 418) 상에 제시되는 모든 신호들은 5개의 노드 인터페이스 제어기들(430, 432, 434, 436 및 438) 각각에 제시되도록 5개의 노드 인터페이스 제어기들(430, 432, 434, 436 및 438) 각각은 방송 분배 모듈들(400, 402, 404 및 408) 각각으로부터 입력들을 수신한다. 상기에서 설명한 것처럼, 노드 인터페이스 제어기들의 기능들은, 5n의 출력 라인들(440, 442, 444, 446 및 448) 각각이 5n의 입력 라인들(410, 412, 414, 416 및 418) 각각에 직접 접속됨을 확실하게 한다. 따라서, 도 4에서 도시된 확장된 인터커넥트는, 엄격히 논-블록킹이고 혼잡(congesiton)이 없으며, 전체 데이터 채널 레이트들로 전부-대-전부 접속성(all-to-all connectivity) 지원하는 완전한 5n x 5n의 방송 인터커넥트를 형성한다. 각 전기 광학 노드 인터페이스 제어기의 출구 접속들에서의 경합(contention)의 처리는, 상기에서 언급된 미국 특허 번호 7,970,279("엔-웨이 직렬 채널 인터커넥트")에서 상세히 논의된 것처럼, 본 발명의 대상이 아니다.
도 3 내지 4에서 도시된 이러한 실시예들을 넘어서 확장된 인터커넥트들과 함께 가능한 중간 인터커넥트들이 존재한다. 특히, 도 1에서 도시된 타입의 다중 n x n의 직접 방송 인터커넥트들에 기초한 발명은, 직접- 방송, 단일 층의 타입 mn x mn의 완전히 접속된 인터커넥트들을 형성하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 n은 단일 컴퍼넌트에서의 노드들의 수이고, m은 0보다 큰 임의의 정수이다. 일 예로서, (상기에서 논의된 것처럼) n=32라면, 그때, 32, 64, 96, 128, 160 등을 제공하는 인터커넥트들은, 단지, (필요에 따라, n입력들 각각의) 더 많은 입력 번들들을 부가하기 위해 노드 인터페이스 제어기 모듈들을 변경시키고, 각 추가 입력에 대한 팬-아웃 회로들의 세트를 부가하고, 인터커넥트 출력들로 이어지는 팬-인 회로들의 멀티플리시티를 증가시키고, 그리고 적절한 내부 접속들을 형성함으로써 달성될 수 있다.
정의들
구절 프로그램 요소들(program elements)은 컴퓨터 시스템 상에서의 실행을 위해 설계된 명령어들의 시퀀스를 의미하도록 의도된다(예를 들어, 프로그램 그리고/또는 컴퓨터 프로그램은 서브루틴, 함수, 절차, 객체 방법, 객체 구현, 실행가능한 애플리케이션, 애플릿, 서블릿, 소스 코드, 객체 코드, 공유된 라이브러리/동적 로드 라이브러리 그리고/또는 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템 상에서 실행하도록 설계된 명령어들의 다른 시퀀스).
상기 용어 실질적으로는 넓게 의미하도록 의도되지만, 반드시 전부가 지정되는 것은 아니다. 상기 용어 대략은 적어도 특정 값(예를 들어, ~의 10% 이내)에 가까운 것을 의미하도록 의도된다. 상기 용어 일반적으로는 적어도 특정 상태에 접근하는 것을 의미하도록 의도된다. 상기 용어 결합된은, 반드시 직접적이고, 그리고 반드시 기계적이지 않지만, 접속된을 의미하도록 의도된다.
용어들 제1 또는 하나, 그리고 구절들 적어도 제1 또는 적어도 하나는, 다르게 의미하는 것이 본 문서의 고유한 텍스트로부터 명확해지지 않으면 단수 또는 복수를 의미하도록 의도된다. 용어들 제2 또는 다른, 그리고 구절들 적어도 제2 또는 적어도 다른은, 다르게 의미하는 것이 본 문서의 고유한 텍스트로부터 명확해지지 않으면 단수 또는 복수를 의미하도록 의도된다. 본 문서의 고유한 텍스트에서 반대로 명시적으로 언급되지 않으면, 용어 또는은 포함적 또는을 의미하고 배타적 또는을 의미하도록 의도되지 않는다. 구체적으로, 조건 A 또는 B는 다음의 것: A는 참(또는 존재함) 그리고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음) 그리고 B는 참(또는 존재함), 그리고 A 및 B 모두 참(또는 존재함) 중 임의의 하나에 의해 만족된다. 단수를 나타내는 용어(a 그리고/또는 an)은 문법적인 스타일이고 단순히 편의를 위해 이용된다.
용어 복수는 2개 또는 2개보다 많은 것을 의미하도록 의도된다. 용어 임의의는 세트의 모든 적용가능한 멤버들 또는 세트의 모든 적용가능한 멤버들의 적어도 서브세트를 의미하도록 의도된다. 구절 유도가능한 임의의 정수는 본 명세서에서 서술된 대응하는 수들 사이의 정수를 의미하도록 의도된다. 구절 유도가능한 임의의 범위는 그와 같은 대응하는 수들 내의 임의의 범위를 의미하도록 의도된다. 용어 "~ 하는"에 뒤따르는 용어 수단은, 결과를 달성하기 위한 하드웨어, 펌웨어 그리고/또는 소트프웨어를 의미하도록 의도된다. 용어 "~ 하는"에 뒤따르는 용어 단계는, 서술된 결과를 달성하기 위한 (서브)방법, (서브)프로세스 그리고/또는 (서브)루틴을 의미하도록 의도된다. 다르게 정의되지 않으면, 여기에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 동일한 의미를 갖는다. 충돌되는 경우, 정의들을 포함하는 본 명세서는 조정할 것이다.
서술되는 실시예들 및 예시들은 단지 예시적이고, 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 실시예들이 개별적으로 구현될 수 있지만, 본 발명의 실시예들은 그것들이 관련되는 시스템(들)에 통합될 수 있다. 여기에서 개시된 본 발명의 모든 실시예들은 본 발명의 관점에서 과도한 실험없이 행해지고 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 여기에서 서술된 이론적인 설명들(만일 존재하면)에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예들의 개별적인 단계들은, 개시된 방식으로 수행되거나 개시된 시퀀스들로 결합되어 수행될 필요가 없지만, 임의의 그리고 모든 방식으로 수행되거나 그리고/또는 임의의 그리고 모든 시퀀스들로 결합될 수 있다. 본 발명의 실시예들의 개별적인 컴포넌트들은 개시된 형태들로 형성되거나 개시된 구성들로 결합될 필요가 없지만, 임의의 그리고 모든 형태들로 제공될 수 있고 그리고/또는 임의의 그리고 모든 구성들로 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 모든 피처들의 여러 대체들, 수정들, 부가들 그리고/또는 재배열들은 근본적인 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 모든 개시된 요소들 및 각 개시된 실시예의 피처들은, 그와 같은 요소들 또는 피처들이 상호적으로 배타적인 것을 제외한 매(every) 다른 개시된 실시예의 개시된 요소들 그리고 피처들과 결합될 수 있거나 대체될 수 있다. 첨부된 청구범위들 및 그것의 동등범위들에 의해 정의된 근본적인 발명의 개념들의 범위는 모든 그와 같은 대체들, 수정들, 부가들 그리고/또는 재배열들을 커버한다.
첨부된 청구범위들은, 그와 같은 한정이 구절(들) "~ 하는 수단", "~ 하는 매커니즘" 그리고/또는 "~ 하는 단계"를 사용하여 특정 청구범위에 명시적으로 서술되지 않으면, 기능식 청구항 한정들을 포함하는 것으로 해석되지 않아야한다. 본 발명의 하위 범위의 실시예들은 첨부된 독립청구범위들 및 그것의 동등범위들에 의해 기술된다. 본 발명의 특정 실시예들은 첨부된 종속 청구범위들 및 그것들의 동등범위들에 의해 구별된다.

Claims (17)

  1. 장치에 있어서,
    mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조(mn-by-mn fully connected, direct broadcast, point-to-point, all-to-all interconnect fabric)를 구비하는 모듈형 인터커넥트(modular interconnect)를 포함하고,
    상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는 논-블로킹(non-blocking)이고 혼잡이 없으며(congestion free), 그리고 m은 2 이상인 정수이고 n은 2 이상인 정수인 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인터커넥트 구조는 어떤 스위치들 및 어떤 라우터들도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는, m의 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트들(300, 302, 304, 306, 400, 402, 404, 406)을 포함하고, 이들 각각은 논-블로킹이고 혼잡이 없는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는, m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들(330, 332, 334, 336, 430, 432, 434, 436)을 포함하고, 상기 m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들의 각각은 상기 m의 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트들 각각에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 m의 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트들 및 상기 m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들 모두에 결합되는 mn의 노드들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    i) 상기 m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들의 각각에 결합되는 다른 직접 방송 n x n의 인터커넥트(408) 그리고 ii) 다른 전자-광 노드 인터페이스 제어기(438)를 더 포함하고, 상기 다른 전자-광 노드 인터페이스 제어기(438)는 상기 다른 직접 방송 n x n의 인터커넥트 및 상기 m의 직접-방송 n x n의 인터커넥트들 각각 모두에 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다른 직접 방송 n x n의 인터커넥트는, 복제 팬-아웃 디바이스(460)를 통해 상기 m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들 중 하나 및 상기 다른 전자-광 노드 인터페이스 제어기 모두에 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    a) 상기 m의 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트들과 b) 상기 다른 직접 방송 n x n의 인터커넥트 그리고 a) 상기 m의 전자-광 노드 인터페이스 제어기들과 b) 상기 다른 전자-광 노드 인터페이스 제어기 모두에 결합되는 (m+1)n의 노드들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항의 장치를 포함하는 광 네트워크.
  10. 제1항의 장치를 포함하는 컴퓨터 시스템.
  11. 방법에 있어서,
    mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조를 구비하는 모듈형 인터커넥트를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 mn x mn의 완전히 접속된, 직접 방송, 점-대-점, 전부-대-전부 인터커넥트 구조는 논-블로킹이고 혼잡이 없으며, 그리고 m은 2 이상인 정수이고 n은 2 이상인 정수이며, 동작시키는 단계는 mn의 입력들 각각을 mn의 출력들 각각에 그리고 mn의 출력들 모두에 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동작시키는 단계는, n의 입력들을 제1 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트(300, 302, 304, 306, 400, 402, 404, 406)에 입력시키는 단계 및 n+1 내지 2n의 입력들을 제2 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트에 입력시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동작시키는 단계는,
    상기 n의 입력들의 제1 카피를 상기 제1 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 제1 노드 인터페이스 제어기(330, 332, 334, 336, 430, 432, 434, 436)에 분배시키는 단계와, 상기 n의 입력들의 제2 카피를 상기 제1 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 제2 노드 인터페이스 제어기에 분배시키는 단계와, 상기 n +1 내지 2n의 입력들의 제1 카피를 상기 제2 직접-방송, 점-대-점 n x n 인터커넥트로부터 제1 노드 인터페이스 제어기에 분배시키는 단계와, 그리고 상기 n +1 내지 2n의 입력들의 제2 카피를 상기 제2 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 제2 노드 인터페이스 제어기에 분배시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 모듈형 인터커넥트를 연장시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 동작시키는 단계는,
    다른 n의 입력들을 다른 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트(408)에 입력하는 단계와,
    상기 다른 n의 입력들의 제1 카피를 상기 다른 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 상기 제1 노드 인터페이스 제어기로 분배하는 단계와,
    상기 다른 n의 입력들의 제2 카피를 상기 다른 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 상기 제2 노드 인터페이스 제어기로 분배하는 단계와,
    제1 n의 입력들의 다른 카피를 제1 복제 팬-아웃 디바이스를 통해 상기 제1 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 다른 노드 인터페이스 제어기(438)로 분배하는 단계와,
    제2 n의 입력들의 다른 카피를 제2 복제 팬-아웃 디바이스를 통해 상기 제2 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 상기 다른 노드 인터페이스 제어기로 분배하는 단계와, 그리고
    상기 다른 n의 입력들의 다른 카피를 다른 복제 팬-아웃 디바이스(460)를 통해 상기 다른 직접-방송, 점-대-점의 n x n의 인터커넥트로부터 상기 다른 노드 인터페이스 제어기로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    비트 스트림에 의한 광 캐리어의 펄스-폭 변조 및 상기 펄스-폭 변조된 광 캐리어의 펄스-폭 복조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항의 방법을 구현하기 위해 변환(translation)가능한 컴퓨터 또는 기계 판독가능한 프로그램 요소들을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
  17. 실질적으로 여기에서 서술되는 디바이스/방법.
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