RU2205443C2 - Optoelectronic system board for personal computer - Google Patents

Optoelectronic system board for personal computer Download PDF

Info

Publication number
RU2205443C2
RU2205443C2 RU2001118329/09A RU2001118329A RU2205443C2 RU 2205443 C2 RU2205443 C2 RU 2205443C2 RU 2001118329/09 A RU2001118329/09 A RU 2001118329/09A RU 2001118329 A RU2001118329 A RU 2001118329A RU 2205443 C2 RU2205443 C2 RU 2205443C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
optical
output
input
bus
Prior art date
Application number
RU2001118329/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001118329A (en
Inventor
А.А. Вербовецкий
Original Assignee
Вербовецкий Александр Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вербовецкий Александр Александрович filed Critical Вербовецкий Александр Александрович
Priority to RU2001118329/09A priority Critical patent/RU2205443C2/en
Publication of RU2001118329A publication Critical patent/RU2001118329A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205443C2 publication Critical patent/RU2205443C2/en

Links

Abstract

FIELD: computer engineering;. SUBSTANCE: proposed board can be used for computers built around optoelectronic elementary base which enables multiple increase in its capacity, noise immunity, and failure resistance at high-power electromagnetic fields due to use of optical methods for signal input/output and transmission and due to group bus architecture. EFFECT: enhanced speed, capacity, and noise immunity. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к компьютерной технике и может быть использовано для создания высокопроизводительных, отказоустойчивых, высоконадежных, обладающих большой живучестью, однопроцессорных и многопроцессорных оптоэлектронных и оптических персональных компьютеров, комплексов и систем. The invention relates to computer technology and can be used to create high-performance, fault-tolerant, highly reliable, highly survivable, single-processor and multiprocessor optoelectronic and optical personal computers, complexes and systems.

Известна оптоэлектронная вычислительная система [1], содержащая блоки памяти, оптические интерфейсы памяти, процессорный блок, оптические процессорные интерфейсы, процессорные блоки ввода-вывода, оптические интерфейсы ввода-вывода, узлы управления селекторными и мультиплексными блоками, оптические интерфейсы периферии, селекторные и мультиплексные периферийные блоки. Основными недостатками данной структуры является сложность ее применения в персональных компьютерах. Known optoelectronic computing system [1], containing memory blocks, optical memory interfaces, a processor unit, optical processor interfaces, input / output processor units, optical input / output interfaces, control units for selector and multiplex units, optical peripheral interfaces, selector and multiplex peripheral blocks. The main disadvantages of this structure is the complexity of its application in personal computers.

Наиболее близким устройством к предлагаемому является системная плата персонального компьютера типа IBM [2], содержащая процессор, системную шину, основную память, системный блок управления, кэш-память, коммутатор данных, шину периферии, мостовой блок согласования, блок тестирования и таблиц, шину стандартной архитектуры персонального компьютера. Основными недостатками данной системной платы являются: возможность по ее шинам вести обмен данными только между одной парой абонентов, невысокие тактовая частота и помехозащищенность - это ограничивает производительность, надежность и живучесть персональных компьютеров. The closest device to the proposed one is an IBM type personal computer board [2], which contains a processor, system bus, main memory, system control unit, cache memory, data switch, peripheral bus, bridge matching unit, test and table unit, standard bus personal computer architecture. The main disadvantages of this motherboard are: the ability to exchange data between only one pair of subscribers through its buses, low clock frequency and noise immunity - this limits the performance, reliability and survivability of personal computers.

Техническим результатом является повышение производительности, помехозащищенности, надежности и живучести персональных компьютеров, использующих оптоэлектронные системные платы. The technical result is to increase the performance, noise immunity, reliability and survivability of personal computers using optoelectronic motherboards.

Это достигается тем, что в оптоэлектронную системную плату для персонального компьютера, содержащую процессор, системную шину, основную память, системный блок управления, кэш-память, коммутатор данных, шину периферии, мостовой блок согласования, блок тестирования и таблиц, шину стандартной архитектуры персонального компьютера, введены дополнительные процессоры, блоки сопряжения процессоров, узлы оптической связи процессора с системной шиной, первый и второй блоки сопряжения кэш-памяти, узел оптической связи кэш-памяти с системной шиной, с первого по четвертый блоки сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока управления с системной шиной, узел оптической связи системного блока управления с кэш-памятью, первый и второй блоки сопряжения основной памяти, узел оптической связи системного блока управления с основной памятью, первый и второй блоки сопряжения коммутатора данных, узел оптической связи системного блока управления с коммутатором данных, узел оптической связи основной памяти с коммутатором данных, узел оптической связи коммутатора данных с системной шиной, узел оптической связи системного блока управления с шиной периферии, с первого по третий блоки сопряжения мостового блока согласования, узел оптической связи мостового блока согласования с шиной периферии, узел оптической связи мостового блока согласования с дисковой памятью, узел оптической связи мостового блока согласования с шиной стандартной архитектуры персонального компьютера, узел оптической связи шины стандартной архитектуры персонального компьютера с блоками внесистемной платы, блок сопряжения блока тестирования и таблиц, узел оптической связи блока тестирования и таблиц с шиной периферии, а системная шина, шина периферии и шина стандартной архитектуры персонального компьютера имеют оптическое выполнение, причем вход-выход каждого процессора через соответствующий блок сопряжения процессора оптически связан с одноименным оптическим входом-выходом системной шины, соответствующий оптический вход-выход которой через соответствующие последовательно расположенные и оптически связанные одноименные узел оптической связи кэш-памяти с системной шиной, блок сопряжения кэш-памяти подсоединен к первому входу-выходу кэш-памяти, второй вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи системного блока управления с кэш-памятью и блок сопряжения системного блока управления подключен к первому входу-выходу системного блока управления, второй вход-выход которого через соответствующие последовательно расположенные и оптически связанные блок сопряжения системного блока управления и узел оптической связи системного блока управления с системной шиной оптически связан с соответствующим оптическим входом-выходом системной шины, соответствующий оптический вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи и блок сопряжения коммутатора данных подключен к первому входу-выходу коммутатора данных, второй вход-выход которого через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения коммутатора данных, узел оптической связи системного блока управления с коммутатором данных и блок сопряжения системного блока управления подключен к системному блоку управления, третий вход-выход которого через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока с основной памятью и блок сопряжения основной памяти подключен к первому входу-выходу основной памяти, второй вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения основной памяти, узел оптической связи основной памяти с коммутатором данных и блок сопряжения коммутатора данных подключен к коммутатору данных, четвертый вход-выход системного блока управления через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока управления с шиной периферии оптически связан с соответствующим входом-выходом шины периферии, соответствующий вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи мостового блока согласования с шиной периферии и блок сопряжения мостового блока согласования подключен к первому входу-выходу мостового блока согласования, второй вход-выход которого через соответствующий блок сопряжения мостового блока согласования оптически связан с узлом оптической связи мостового блока согласования с дисковой памятью, третий вход-выход мостового блока согласования через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения мостового блока согласования и узел оптической связи мостового блока согласования с шиной стандартной архитектуры персонального компьютера оптически связан с соответствующим оптическим входом-выходом шины стандартной архитектуры персонального компьютера, соответствующий вход-выход которой оптически связан с соответствующим входом-выходом узла оптической связи шины стандартной архитектуры персонального компьютера с блоками внесистемной платы, вход-выход блока тестирования и таблиц через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел сопряжения блока тестирования и таблиц и узел оптической связи блока тестирования и таблиц с шиной периферии оптически связан с соответствующим входом-выходом шины периферии. This is achieved by the fact that in an optoelectronic motherboard for a personal computer containing a processor, a system bus, main memory, a system control unit, a cache memory, a data switch, a peripheral bus, a matching bridge unit, a test and table unit, a standard PC bus architecture , introduced additional processors, processor interface blocks, optical links between the processor and the system bus, the first and second cache interface blocks, the optical link between the cache and the system bus , the first to fourth interface blocks of the system control unit, the optical communication unit of the system control unit with the system bus, the optical communication unit of the system control unit with the cache, the first and second interface units of the main memory, the optical communication unit of the system control unit with the main memory, the first and second blocks of the interface of the data switch, the optical communication node of the system control unit with the data switch, the optical communication node of the main memory with the data switch, the optical communication node of the comm a data ator with a system bus, an optical connection unit of a system control unit with a peripheral bus, the first to third interface units of a bridge matching unit, an optical connection unit of a bridge matching unit with a peripheral bus, an optical connection unit of a matching bridge unit with disk memory, an optical communication unit of a bridge matching unit with the bus of the standard architecture of the personal computer, the optical communication node of the bus of the standard architecture of the personal computer with the blocks of the off-system board, the interface unit test unit and tables, the optical communication unit of the test unit and tables with the peripheral bus, and the system bus, peripheral bus, and standard PC bus architecture are optically executed, and the input-output of each processor through the corresponding processor interface unit is optically connected to the optical input of the same name - the output of the system bus, the corresponding optical input-output of which, through the corresponding sequentially located and optically connected homonymous optical communication node to w-memory with the system bus, the cache interface unit is connected to the first input-output of the cache memory, the second input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding optical communication unit of the system control unit with the cache and the interface unit of the system control unit connected to the first input-output of the system control unit, the second input-output of which through the corresponding sequentially located and optically connected interface unit of the system control unit and the optical unit The first communication link between the system control unit and the system bus is optically connected to the corresponding optical input / output of the system bus, the corresponding optical input / output of which is connected to the first input / output of the data switch through sequentially located and optically connected corresponding optical communication node and the interface unit of the data switch the input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding interface unit of the data switch, the optical communication system the control unit with the data switch and the interface unit of the system control unit is connected to the system control unit, the third input-output of which is connected in series through the optically connected corresponding interface unit of the system control unit, the optical communication unit of the system unit with the main memory and the interface unit of the main memory are connected to the first input-output of the main memory, the second input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding interface unit memory, the optical communication unit of the main memory with the data switch and the data switch interface unit are connected to the data switch, the fourth input-output of the system control unit through sequentially located and optically connected corresponding interface units of the system control unit, the optical connection unit of the system control unit with the peripheral bus optically connected to the corresponding input-output of the peripheral bus, the corresponding input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding corresponding optical communication unit of the bridge matching unit with the peripheral bus and the interface unit of the bridge matching unit is connected to the first input-output of the bridge matching unit, the second input-output of which through the corresponding interface unit of the bridge matching unit is optically connected to the optical communication unit of the bridge matching unit with the disk memory, the third input-output of the bridge matching unit through sequentially located and optically coupled corresponding bridge block interfacing unit the matching unit and the optical communication unit of the bridge matching unit with the standard bus architecture of the personal computer are optically connected to the corresponding optical input / output of the bus of the standard personal computer architecture, the corresponding input-output of which is optically connected to the corresponding input / output of the optical communication unit of the bus of the standard personal computer architecture with blocks of the off-system board, the input-output of the testing unit and tables through sequentially located and optically connected with The corresponding interface unit of the testing unit and tables and the optical communication unit of the testing unit and tables with the peripheral bus are optically connected to the corresponding input / output of the peripheral bus.

А также тем, что оптические шины системной платы могут содержать различное число М (где М=1, 2, 3, ...) оптических магистралей, выполненных в виде световода или свободного пространства. And also the fact that the optical buses of the system board may contain a different number M (where M = 1, 2, 3, ...) of optical lines made in the form of a fiber or free space.

А также тем, что оптические шины системной платы состоят из оптических разветвителей или спектральных мультиплексоров, которые могут содержать различное число М (где М=1, 2, 3, ...) оптических магистралей, выполненных в виде световодов или свободного пространства. As well as the fact that the optical buses of the motherboard consist of optical splitters or spectral multiplexers, which may contain a different number M (where M = 1, 2, 3, ...) of optical lines made in the form of optical fibers or free space.

А также тем, что узлы оптической связи системной платы могут содержать различное число М (где М=1, 2, 3, ...) оптических магистралей, выполненных в виде световодов или свободного пространства. And also the fact that the nodes of the optical communication of the motherboard may contain a different number M (where M = 1, 2, 3, ...) of the optical lines made in the form of optical fibers or free space.

Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить устройство, обладающее более чем в 100 раз большей производительностью, помехозащищенностью и надежностью. This set of essential features and the relationships between them allows you to get a device with more than 100 times more performance, noise immunity and reliability.

Сущность изобретения заключается в создании оптоэлектронной системной платы нового поколения. Она создана на основе использования оптических методов передачи сигналов, применения оригинальных схем оптического ввода-вывода сигналов в различные электронные, оптоэлектронные и оптические блоки системной платы персонального компьютера, а также применения групповой шинной архитектуры, использующих в качестве передающей среды свободное пространство и/или световоды (волоконные и/или интегральные). The essence of the invention is to create a new generation optoelectronic motherboard. It was created on the basis of the use of optical methods of signal transmission, the use of original optical input-output circuits of signals in various electronic, optoelectronic and optical units of the personal computer motherboard, as well as the use of group bus architecture using free space and / or optical fibers as a transmission medium ( fiber and / or integral).

Предлагаемая оптоэлектронная системная плата позволяет: вести обмен сигналами между любыми парами, группами или всеми абонентами блоков персонального компьютера параллельно и одновременно; сократить число магистралей в шинах вплоть до одной оптической; резко повысить собственную тактовую частоту - это приводит к повышению производительности, помехозащищенности, надежности и живучести персональных компьютеров и систем, построенных на их основе. The proposed optoelectronic motherboard allows: to exchange signals between any pairs, groups or all subscribers of personal computer blocks in parallel and simultaneously; reduce the number of highways in tires up to one optical; sharply increase its own clock frequency - this leads to increased performance, noise immunity, reliability and survivability of personal computers and systems based on them.

Таким образом, предложенная оптоэлектронная системная плата для персонального компьютера обладает свойствами, не присущими известным устройствам. Это объясняется новой совокупностью существенных признаков и новыми связями, изложенными выше. Thus, the proposed optoelectronic motherboard for a personal computer has properties that are not inherent in known devices. This is due to a new set of essential features and new relationships outlined above.

Сравнение предлагаемого устройства с известными свидетельствует о соответствии его критерию "новизна", а отсутствие в аналогах отличительных признаков предлагаемого устройства - о соответствии критерию "изобретательский уровень". Comparison of the proposed device with the known indicates that it meets the criterion of "novelty", and the absence of analogues of the distinctive features of the proposed device - the compliance with the criterion of "inventive step".

На чертеже приведена функциональная схема оптоэлектронной системной платы для персонального компьютера. The drawing shows a functional diagram of an optoelectronic motherboard for a personal computer.

Оптоэлектронная системная плата для персонального компьютера содержит блок процессоров 1, состоящий из процессоров 1-1, ..., 1-К, блоки сопряжения процессоров 2-1, ..., 2-К, узлы оптической связи 3-1, ..., 3-К процессора 1 с системной шиной 4, системную шину 4, состоящую из шины управления 4-1, адресной шины 4-2 и шины данных 4-3, узел оптической связи 5 кэш-памяти 7 с системной шиной 4, блок сопряжения 6 кэш-памяти 7, кэш-память 7, блок сопряжения 8 кэш-памяти 7, узел оптической связи 9 системного блока управления 11 с системной шиной 4, блок сопряжения 10 системного блока управления 11, системный блок управления 11, блоки сопряжения 12, 13, 14 системного блока управления 11, узел оптической связи 15, системный блок управления 11 с кэш-памятью 7, узел оптической связи 16 системного блока управления 11 с основной памятью 18, блок сопряжения 17 основной памяти 18, основную память 18, блок сопряжения 19 основной памяти 18, узел оптической связи 20 основной памяти 18 с коммутатором данных 24, узел оптической связи 21 коммутатора данных 24 с системной шиной 4, блоки сопряжения 22, 23 коммутатора данных 24, коммутатор данных 24, узел оптической связи 25 системного блока управления 11 с коммутатором данных 24, содержащий шину управления 25-1 и шину данных 25-2, узел оптической связи 26 системного блока управления 11 с шиной периферии 27, шину периферии 27, содержащую шину управления 27-1 и шину адрес/данные 27-2, узел оптической связи 28 мостового блока согласования 30 с шиной периферии 27, блок сопряжения 29 мостового блока согласования 30, мостовой блок согласования 30, блоки сопряжения 31, 32 мостового блока согласования 30, узел оптической связи 33 мостового блока согласования 30 с дисковой памятью, узел оптической связи 34 блока тестирования и таблиц 36 с шиной периферии 27, блок сопряжения 35 блока тестирования и таблиц 36, блок тестирования и таблиц 36, узел оптической связи 37 мостового блока согласования 30 с шиной стандартной архитектуры 38 персонального компьютера, шину стандартной архитектуры 38 персонального компьютера, узлы оптической связи 39-1, . .., 39-n шины стандартной архитектуры 38 персонального компьютера с блоками 41 внесистемной платы. Кроме того, персональный компьютер содержит блоки сопряжения 40-1, . .., 40-n блоков 41 внесистемной платы, а блок 41 внесистемной платы состоит из блоков 41-1, ..., 41-n внесистемной платы. The optoelectronic motherboard for a personal computer contains a processor unit 1, consisting of processors 1-1, ..., 1-K, interface units of processors 2-1, ..., 2-K, optical communication nodes 3-1, .. ., 3-K of processor 1 with system bus 4, system bus 4, consisting of control bus 4-1, address bus 4-2 and data bus 4-3, optical communication node 5 of cache 7 with system bus 4, block interface 6 cache 7, memory 7, interface unit 8 cache 7, optical communication node 9 of the system control unit 11 with the system bus 4, the interface unit 10 of the system unit control unit 11, system control unit 11, interface units 12, 13, 14 of the system control unit 11, optical communication unit 15, system control unit 11 with cache memory 7, optical communication unit 16 of the system control unit 11 with main memory 18, interface unit 17 of the main memory 18, the main memory 18, the interface unit 19 of the main memory 18, the optical communication node 20 of the main memory 18 with the data switch 24, the optical communication node 21 of the data switch 24 with the system bus 4, the interface blocks 22, 23 of the data switch 24, the switch data 24, optical node link 25 of the system control unit 11 with the data switch 24, comprising a control bus 25-1 and a data bus 25-2, an optical communication unit 26 of the system control unit 11 with a peripheral bus 27, a peripheral bus 27 containing a control bus 27-1 and an address bus / data 27-2, optical communication unit 28 of the bridge matching unit 30 with the peripheral bus 27, the interface unit 29 of the bridge matching unit 30, the bridge matching unit 30, the interface units 31, 32 of the bridge matching unit 30, the optical communication unit 33 of the matching bridge unit 30 with disk memory, node optical communication 34 of the testing unit and tables 36 with the peripheral bus 27, the interface unit 35 of the testing unit and tables 36, the testing unit and tables 36, the optical communication unit 37 of the bridge matching unit 30 with the standard architecture bus 38 of the personal computer, the standard architecture bus 38 of the personal computer , optical communication nodes 39-1,. .., 39-n buses of standard architecture 38 of a personal computer with blocks 41 of a non-system board. In addition, the personal computer contains interface units 40-1,. .., 40-n blocks of the off-board board, and block 41 of the off-board board consists of blocks 41-1, ..., 41-n of the off-board board.

Блок процессоров 1 может состоять, например, из группы процессоров 1-1, . . ., 1-К различного функционального назначения, например, центральных процессоров, скалярных процессоров, векторно-конвейерных процессоров, матричных процессоров, сервисных процессоров и т. д., которые могут иметь, например, различное физическое исполнение, например, электронное, оптоэлектронное или оптическое. The block of processors 1 may consist, for example, of a group of processors 1-1,. . ., 1-K for various functional purposes, for example, central processors, scalar processors, vector-conveyor processors, matrix processors, service processors, etc., which may have, for example, various physical designs, for example, electronic, optoelectronic or optical .

Блоки сопряжения 2-1, ..., 2-К, 6, 8, 10, 12, 13, 14, 17, 19, 22, 23, 29, 31, 32, 35, 40 предназначены для выделения определенной группы временных и/или спектральных оптических сигналов из множества групп временных и/или спектральных оптических сигналов, распространяющихся по оптическим шинам, и формирования входных-выходных электрических или оптических сигналов для соответствующих блоков в зависимости от их физического выполнения. Эти блоки могут быть выполнены, например, на основе световодной (волоконной и/или интегральной) оптики или свободного пространства с использованием дифракционных решеток или спектральных фильтров и линеек лазерных диодов и фотоприемников, временных и спектральных мультиплексоров, оптических конверторов. Interface blocks 2-1, ..., 2-K, 6, 8, 10, 12, 13, 14, 17, 19, 22, 23, 29, 31, 32, 35, 40 are designed to highlight a specific group of temporary and / or spectral optical signals from a plurality of groups of time and / or spectral optical signals propagating along the optical buses, and generating input-output electrical or optical signals for the respective blocks depending on their physical implementation. These blocks can be made, for example, on the basis of optical fiber (fiber and / or integral) optics or free space using diffraction gratings or spectral filters and lines of laser diodes and photodetectors, time and spectral multiplexers, optical converters.

Узлы оптической связи 3, 5, 9, 15, 16, 20, 21, 25, 26, 28, 33, 34, 37, 39 служат для передачи оптических сигналов и могут быть выполнены, например, на основе световодной техники: волоконных, интегральных световодов, свободного пространства, оптических разъемов. The optical communication nodes 3, 5, 9, 15, 16, 20, 21, 25, 26, 28, 33, 34, 37, 39 are used to transmit optical signals and can be made, for example, based on fiber-optic technology: fiber, integrated optical fibers, free space, optical connectors.

Оптические шины 4, 27 и 38 служат для передачи оптических сигналов между различными блоками оптоэлектронной системной платы, а также блоками персонального компьютера, расположенными вне платы, и могут содержать одну единственную или несколько оптических магистралей, выполненных в виде одного или нескольких световодов (волоконных и/или интегральных), разветвителей или свободного пространства. Optical buses 4, 27 and 38 are used to transmit optical signals between different blocks of the optoelectronic system board, as well as personal computer blocks located outside the board, and can contain one single or several optical lines made in the form of one or several optical fibers (fiber and / or integral), splitters or free space.

Кэш-память 7 является внешним уровнем кэш-памяти персонального компьютера и призвана выполнять роль дополнительной буферной памяти между основной памятью и процессорами. Она может иметь электронное, оптоэлектронное или оптическое выполнение, например, на быстрых регистрах или в виде сверхоперативной статической оперативной памяти с использованием тегов. Cache memory 7 is the external cache level of a personal computer and is designed to serve as an additional buffer memory between the main memory and processors. It can have electronic, optoelectronic or optical execution, for example, in fast registers or in the form of super-operative static random access memory using tags.

Системный блок управления 11 служит для управления работой всех блоков компьютера и может иметь электронное, оптоэлектронное или оптическое исполнение, в частности он может быть выполнен, например, в виде стандартного контроллера на соответствующей микросхеме чипсета платы. The system control unit 11 serves to control the operation of all blocks of the computer and can have electronic, optoelectronic or optical design, in particular, it can be made, for example, in the form of a standard controller on the corresponding chip of the board chipset.

Основная память 18 может состоять из групп памятей, имеющих различное функциональное назначение, например, групп оперативных памятей, постоянных памятей, массовых памятей, ассоциативных памятей, буферных памятей и т.д., которые могут иметь различное физическое исполнение, например, электронное, магнитное, оптоэлектронное или оптическое. The main memory 18 may consist of groups of memories having different functional purposes, for example, groups of operational memories, permanent memories, mass memories, associative memories, buffer memories, etc., which can have different physical designs, for example, electronic, magnetic, optoelectronic or optical.

Коммутатор данных 24 служит для перенаправления данных и может иметь электронное, оптоэлектронное или оптическое исполнение. В качестве коммутатора могут быть использованы электронные или оптические коммутаторы, управляемые фильтры, временные или спектральные мультиплексоры. The data switch 24 is used for data redirection and may be electronic, optoelectronic or optical. As a switch, electronic or optical switches, controllable filters, time or spectral multiplexers can be used.

Мостовой блок согласования 30 служит для согласования сигналов шины периферии, шины стандартной архитектуры персонального компьютера и дисковой памяти и может иметь электронное, оптоэлектронное или оптическое исполнение. В частности, в качестве мостового блока согласования может быть использована микросхема стандартного чипсета системной платы персонального компьютера. The bridge matching unit 30 is used for matching the signals of the peripheral bus, the bus of the standard architecture of a personal computer and disk memory and can have electronic, optoelectronic or optical design. In particular, a chip of a standard chipset of a personal computer system board can be used as a bridge matching unit.

Блок тестирования и таблиц 36 предназначен для хранения тестовых программ или таблиц, используемых при запуске компьютера, при расширении конфигурации компьютера, адаптирования нового неизвестного оборудования, хранения, например, программы BIOS. Он может иметь электронное, оптоэлектронное или оптическое выполнение, например, в виде стандартной микросхемы чипсета системной платы. The unit of testing and tables 36 is intended for storing test programs or tables used at computer startup, while expanding the computer configuration, adapting new unknown equipment, storing, for example, the BIOS program. It can have electronic, optoelectronic or optical design, for example, in the form of a standard microcircuit chipset motherboard.

Блок внесистемной платы 41 представляет компьютерное оборудование, находящееся в системном блоке, но не установленное на системной плате, например, блок питания, таймер и т. д. The off-system board unit 41 represents computer equipment located in the system unit but not installed on the system board, for example, a power supply, a timer, etc.

Оптоэлектронная системная плата работает следующим образом. Каждый из активных блоков 1, 7, 11, 18, 36, 40, передающих информацию, посылает ее, например, в виде электронных или оптических сигналов, которые в соответствующих блоках сопряжения преобразуются в оптические сигналы. Эти оптические сигналы поступают через соответствующие узлы оптической связи, коммутатор данных 24, мостовой блок согласования 32 в оптические шины 4, 27, 38, с временным и/или спектральным уплотнением. The optoelectronic motherboard operates as follows. Each of the active units 1, 7, 11, 18, 36, 40, transmitting information, sends it, for example, in the form of electronic or optical signals, which in the corresponding interface units are converted into optical signals. These optical signals are fed through the corresponding optical communication nodes, data switch 24, bridge matching unit 32 to the optical buses 4, 27, 38, with time and / or spectral multiplexing.

Вся переданная информация в виде оптических сигналов одновременно и независимо, с временным и/или со спектральным уплотнением распространяется по соответствующим оптическим шинам 4, 27, 38 и через соответствующие узлы оптической связи поступает на блоки сопряжения всех блоков, принимающих эти данные. All transmitted information in the form of optical signals simultaneously and independently, with a temporary and / or spectral multiplexing, is distributed through the corresponding optical buses 4, 27, 38 and through the corresponding optical communication nodes is fed to the interface blocks of all the blocks receiving this data.

Блоки сопряжения приемных устройств настраиваются управляющими сигналами на пропускание групп временных и/или спектральных оптических сигналов от определенных источников информации, с которыми они производят сеанс связи. Затем, выделенные группы сигналов блоками сопряжения преобразуются в тот родной вид сигнала, который обрабатывается в приемном блоке. The receiving device interface blocks are configured by control signals to pass through groups of time and / or spectral optical signals from certain sources of information with which they make a communication session. Then, the selected signal groups by the interface units are converted to the native form of the signal, which is processed in the receiving unit.

Следует отметить, что передача информации по всем оптическим трактам оптоэлектронной системной платы может осуществляться оптическими сигналами: с временным или со спектральным уплотнением; одновременно со спектральным и временным уплотнением; параллельным, параллельно-последовательным или последовательным кодом. При этом все сеансы связи всех блоков компьютерной системы могут осуществляться параллельно и одновременно, или между различными группами абонентов с разделением во времени. It should be noted that information can be transmitted along all the optical paths of the optoelectronic motherboard with optical signals: with temporary or spectral multiplexing; simultaneously with spectral and temporal multiplexing; parallel, parallel-serial or serial code. Moreover, all communication sessions of all blocks of a computer system can be carried out in parallel and simultaneously, or between different groups of subscribers with time division.

Использование изобретения позволит реализовать оптическими методами связь между блоками компьютера, увеличив более чем в 100 раз его производительность, помехозащищенность, надежность и живучесть. Такие оптоэлектронные компьютерные системы могут широко применяться в разнообразных радиолокационных, радионавигационных и других радиоэлектронных системах, а также в различной интеллектуальной аппаратуре и системах управления различного назначения, в том числе и бытовой как наземного, так и бортового базирования. Using the invention will allow optical methods to realize the connection between the blocks of a computer, increasing its performance, noise immunity, reliability and survivability by more than 100 times. Such optoelectronic computer systems can be widely used in a variety of radar, radio navigation and other electronic systems, as well as in various intelligent equipment and control systems for various purposes, including domestic both ground and airborne based.

Источники информации
1. Патент 2155367 (Россия), МКИ G 06 E 1/00, 3/00, G 06 J 3/00, 5.08.1999.
Sources of information
1. Patent 2155367 (Russia), MKI G 06 E 1/00, 3/00, G 06 J 3/00, 5.08.1999.

2. Гук. М. Аппаратные средства IBM PC. - С.-Петербург.: Питер, 1999 г., стр. 146. 2. Hook. M. Hardware IBM PC. - St. Petersburg .: Peter, 1999, p. 146.

Claims (4)

1. Оптоэлектронная системная плата для персонального компьютера, содержащая процессор, системную шину, основную память, системный блок управления, кэш-память, коммутатор данных, шину периферии, мостовой блок согласования, блок тестирования и таблиц, шину стандартной архитектуры персонального компьютера, введены дополнительные процессоры, блоки сопряжения процессоров, узлы оптической связи процессора с системной шиной, первый и второй блоки сопряжения кэш-памяти, узел оптической связи кэш-памяти с системной шиной, с первого по четвертый блоки сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока управления с системной шиной, узел оптической связи системного блока управления с кэш-памятью, первый и второй блоки сопряжения основной памяти, узел оптической связи системного блока управления с основной памятью, первый и второй блоки сопряжения коммутатора данных, узел оптической связи системного блока управления с коммутатором данных, узел оптической связи основной памяти с коммутатором данных, узел оптической связи коммутатора данных с системной шиной, узел оптической связи системного блока управления с шиной периферии, с первого по третий блоки сопряжения мостового блока согласования, узел оптической связи мостового блока согласования с шиной периферии, узел оптической связи мостового блока согласования с дисковой памятью, узел оптической связи мостового блока согласования с шиной стандартной архитектуры персонального компьютера, узел оптической связи шины стандартной архитектуры персонального компьютера с блоками вне системной платы, блок сопряжения блока тестирования и таблиц, узел оптической связи блока тестирования и таблиц с шиной периферии, а системная шина, шина периферии и шина стандартной архитектуры персонального компьютера имеют оптическое выполнение, причем вход-выход каждого процессора через соответствующий блок сопряжения процессора оптически связан с одноименным оптическим входом-выходом системной шины, соответствующий оптический вход-выход которой через соответствующие последовательно расположенные и оптически связанные одноименные узел оптической связи кэш-памяти с системной шиной, блок сопряжения кэш-памяти подсоединен к первому входу-выходу кэш-памяти, второй вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи системного блока управления с кэш-памятью и блок сопряжения системного блока управления подключен к первому входу-выходу системного блока управления, второй вход-выход которого через соответствующие последовательно расположенные и оптически связанные блок сопряжения системного блока управления и узел оптической связи системного блока управления с системной шиной оптически связан с соответствующим оптическим входом-выходом системной шины, соответствующий оптический вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи и блок сопряжения коммутатора данных подключен к первому входу-выходу коммутатора данных, второй вход-выход которого через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения коммутатора данных, узел оптической связи системного блока управления с коммутатором данных и блок сопряжения системного блока управления подключен к системному блоку управления, третий вход-выход которого через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока с основной памятью и блок сопряжения основной памяти подключен к первому входу-выходу основной памяти, второй вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения основной памяти, узел оптической связи основной памяти с коммутатором данных и блок сопряжения коммутатора данных подключен к коммутатору данных, четвертый вход-выход системного блока управления через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения системного блока управления, узел оптической связи системного блока управления с шиной периферии оптически связан с соответствующим входом-выходом шины периферии, соответствующий вход-выход которой через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел оптической связи мостового блока согласования с шиной периферии и блок сопряжения мостового блока согласования подключен к первому входу-выходу мостового блока согласования, второй вход-выход которого через соответствующий блок сопряжения мостового блока согласования оптически связан с узлом оптической связи мостового блока согласования с дисковой памятью, третий вход-выход мостового блока согласования через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие блок сопряжения мостового блока согласования и узел оптической связи мостового блока согласования с шиной стандартной архитектуры персонального компьютера оптически связан с соответствующим оптическим входом-выходом шины стандартной архитектуры персонального компьютера, соответствующий вход-выход которой оптически связан с соответствующим входом-выходом узла оптической связи шины стандартной архитектуры персонального компьютера с блоками вне системной платы, вход-выход блока тестирования и таблиц через последовательно расположенные и оптически связанные соответствующие узел сопряжения блока тестирования и таблиц и узел оптической связи блока тестирования и таблиц с шиной периферии оптически связан с соответствующим входом-выходом шины периферии. 1. Optoelectronic motherboard for a personal computer, comprising a processor, system bus, main memory, system control unit, cache memory, data switch, peripheral bus, bridge matching unit, test and table unit, standard personal computer architecture bus, additional processors are introduced , processor interface blocks, optical communication nodes of the processor with the system bus, the first and second cache interface blocks, optical communication node of the cache with the system bus, first to fourth the interface blocks of the system control unit, the optical connection unit of the system control unit with the system bus, the optical connection unit of the system control unit with the cache, the first and second interface units of the main memory, the optical connection unit of the system control unit with the main memory, the first and second interface units data switch, optical link node of the system control unit with the data switch, optical link node of the main memory with the data switch, optical link node of the data switch with the system the bus, the optical connection node of the system control unit with the peripheral bus, the first to third interface blocks of the bridge matching unit, the optical connection node of the bridge matching unit with the peripheral bus, the optical connection node of the bridge matching unit with disk memory, the optical connection unit of the bridge matching unit with the bus standard architecture of a personal computer, optical communication node of a bus, standard architecture of a personal computer with blocks outside the system board, interface unit for a testing block tables, the optical communication node of the test block and tables with the peripheral bus, and the system bus, peripheral bus, and standard PC bus architecture are optically configured, and the input-output of each processor through the corresponding processor interface unit is optically connected to the optical bus input-output of the same name , the corresponding optical input-output of which through the corresponding sequentially located and optically connected homonymous optical communication node of the cache memory with the system bus oh, the cache interface unit is connected to the first cache input / output, the second input / output of which through sequentially located and optically connected corresponding optical communication unit of the system control unit with the cache and the interface unit of the system control unit is connected to the first input the output of the system control unit, the second input-output of which through the corresponding sequentially located and optically connected interface unit of the system control unit and the optical communication unit of the system unit control with the system bus is optically connected to the corresponding optical input-output of the system bus, the corresponding optical input-output of which is connected through the sequentially located and optically connected corresponding optical communication node and the interface block of the data switch to the first input-output of the data switch, the second input-output of which through sequentially located and optically coupled corresponding data interface unit, the optical communication unit of the system control unit with comm by a data tester and the interface unit of the system control unit is connected to the system unit of control, the third input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding interface unit of the system unit, the optical communication unit of the system unit with the main memory and the interface unit of the main memory are connected to the first input the output of the main memory, the second input-output of which through sequentially located and optically connected corresponding interface unit of the main memory, the optical node communication channel of the main memory with the data switch and the interface unit of the data switch is connected to the data switch, the fourth input-output of the system control unit through sequentially located and optically connected corresponding interface unit of the system control unit, the optical communication unit of the system control unit with the peripheral bus is optically connected to peripheral bus input-output, the corresponding input-output of which through sequentially located and optically coupled corresponding nodes optical connection of the bridge matching unit with the peripheral bus and the interface unit of the bridge matching unit is connected to the first input-output of the bridge matching unit, the second input-output of which through the corresponding interface unit of the bridge matching unit is optically connected to the optical communication unit of the bridge matching unit with disk memory, the third input-output of the bridge matching unit through sequentially located and optically connected corresponding interface unit of the bridge matching unit and node optical connection of the bridge matching unit with the bus of the standard architecture of the personal computer is optically connected to the corresponding optical input / output of the bus of the standard architecture of the personal computer, the corresponding input-output of which is optically connected to the corresponding input / output of the optical communication node of the bus of the standard architecture of the personal computer with blocks outside the system board , the input-output of the testing unit and tables through sequentially located and optically connected corresponding node with maskers block testing and tables and node optical communication test unit to the bus and tables periphery is optically coupled to a corresponding input-output peripheral bus. 2. Системная плата по п. 1, отличающаяся тем, что ее оптические шины могут содержать различное число М (где М= 1,2,3, . . . ) оптических магистралей, выполненных в виде световода или свободного пространства. 2. The motherboard according to claim 1, characterized in that its optical buses may contain a different number M (where M = 1,2,3,...) Of optical arrays made in the form of a fiber or free space. 3. Системная плата по п. 1, отличающаяся тем, что ее оптические шины состоят из оптических разветвителей или спектральных мультиплексоров, которые могут содержать различное число М (где М= 1,2,3, . . . ) оптических магистралей, выполненных в виде световодов или свободного пространства. 3. The motherboard according to claim 1, characterized in that its optical buses consist of optical splitters or spectral multiplexers, which may contain a different number M (where M = 1,2,3, ... of optical lines, made in the form light guides or free space. 4. Системная плата по п. 1, отличающаяся тем, что ее узлы оптической связи могут содержать различное число М (где М= 1,2,3, . . . ) оптических магистралей, выполненных в виде световодов или свободного пространства. 4. The motherboard according to claim 1, characterized in that its optical communication nodes may contain a different number M (where M = 1,2,3,...) Of optical highways made in the form of optical fibers or free space.
RU2001118329/09A 2001-07-05 2001-07-05 Optoelectronic system board for personal computer RU2205443C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118329/09A RU2205443C2 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Optoelectronic system board for personal computer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001118329/09A RU2205443C2 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Optoelectronic system board for personal computer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001118329A RU2001118329A (en) 2001-12-10
RU2205443C2 true RU2205443C2 (en) 2003-05-27

Family

ID=20251367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001118329/09A RU2205443C2 (en) 2001-07-05 2001-07-05 Optoelectronic system board for personal computer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2205443C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7366368B2 (en) Optical add/drop interconnect bus for multiprocessor architecture
KR20160048886A (en) Method and apparatus to manage the direct interconnect switch wiring and growth in computer networks
Wang et al. CAMON: Low-cost silicon photonic chiplet for manycore processors
KR101413782B1 (en) Unified optical connector architecture
Guo et al. DACON: a reconfigurable application-centric optical network for disaggregated data center infrastructures
Hartmann et al. Design sketches for optical crossbar switches intended for large-scale parallel processing applications
RU2205443C2 (en) Optoelectronic system board for personal computer
Wang et al. MOCA: An inter/intra-chip optical network for memory
CN210466253U (en) Server with high-density GPU expansion capability
US6292851B1 (en) System for allowing a supervisory module to obtain alarm and status information from at least one supervised module without having to specify physical addresses
CN113434445B (en) Management system and server for I3C to access DIMM
KR100489807B1 (en) Gigabit Ethernet Line Interface Board
CN213276462U (en) Two-way server mainboard and two-way server
Feehrer et al. Design and implementation of a prototype optical deflection network
Zhou et al. Optical fiber interconnection for the scalable parallel computing system
Wang et al. HERO: Pbit high-radix optical switch based on integrated silicon photonics for data center
US20070226456A1 (en) System and method for employing multiple processors in a computer system
Gustavson Introduction to the Fastbus
RU2028675C1 (en) Optoelectronic commutator
RU2206117C2 (en) Optical interface network of computer periphery
CN220325749U (en) Circuit and system for realizing I2C access of multi-optical-port switch based on multiplexer
RU2263945C2 (en) Optical processor
RU2144206C1 (en) Optoelectronic computer with global system bus
RU2284050C2 (en) Optical digital computer "alex verb"
RU2263946C2 (en) Optical associative search processor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040706