JP3018437B2 - 電磁結合コンピュータモデュール装置およびそれを用いたコンピュータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、コンピュータを構成する各要素の基本素子
をモデュール化し、これらを相互に電磁的に結合してシ
ステムを構成できるようにした、新しい発想の電磁結合
コンピュータモデュール装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来のコンピュータの構成素子は、多ピンのLSIに代
表されるように多くの情報を、多ビットのデータ，アド
レス，制御信号を制御すると共に、多数のLSIを互いに
結合させて構成しており、各構成素子間を物理的な信号
線により相互接続しながらコンピュータ・システム等を
構築するものであった。

＜発明が解決しようとする課題＞ この様なシステムの構築の仕方は、多くの論理素子を
並列的に動作させて、高速処理を行なう考え方から出発
したものであるが、以下のような課題を持っていた。

（ａ）多数の論理素子を搭載した多数のプリント板が必
要。

（ｂ）プリント板上の構成を変更できないので、情報処
理量の増減に対応しにくい。

一方、近年ローカルエリアネットワーク（LAN）で接
続されたワークステーションやサーバ等は、独立したコ
ンピュータシステムであり、これらのシステムは、負荷
に応じてネットワークに新しいコンピュータシステムを
追加するなどできるようになっており、変動する負荷に
対して柔軟に対応できるように構成されている。

しかしながら、これらのシステムにおいては、規模が
大きく互いに重複した資源も多く、これを有効に活用し
ているとは言えないし、また、簡単な用途には応用でき
なかった。

本発明は、これらの点に鑑みてなされたもので、コン
ピュータシステムを構成する簡単かつ明確なモジュール
を用意し、これらを互いに電磁結合させて積み上げるこ
とで、所望の機能を有するコンピュータシステムを簡単
に構築できる、電磁結合コンピュータモデュール装置を
提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 第１図は、本発明に基づく電磁結合コンピュータモデ
ュール装置の原理ブロック図である。

図において、１はマイクロプロセッサ、２はこのマイ
クロプロセッサ１に対してバスBSを介して接続されたメ
モリ、３はバスに接続された少なくとも６系統の電磁結
合が可能の通信用媒体、４はマイクロプロセッサ1,メモ
リ２及び電磁結合通信用媒体３を動作させるための電池
である。

マイクロプロセッサ１、メモリ２、電磁結合通信用媒
体３及び電池４は、いずれも６面体の容器５に収容さ
れ、前記電磁結合通信用媒体３につながる６個の電磁結
合部31〜36が６面体容器の各面にそれぞれ設置してあ
る。

＜作用＞ 容器に収容された各素子は、最少のコンピュータ・モ
ジュールとしての機能を行うものであって、これらのモ
ジュールを複数個隙間なく積み重ね、お互いの接する面
において、隣り合うコンピュータ・モジュールとの通信
を電磁結合通信媒体を用いて行う。

これにより、一つのコンピュータモジュールで必要な
情報処理を行うと共に、処理量に応じてコンピュータ・
モジュールを必要数追加重ね、お互いを電磁的に結合す
ることにより、必要なコンピューテング・パワーを得
る。

＜実施例＞ 以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例を示す構成概念図であ
る。図において、第１図の各部分に対応するものには同
一符号を付して示す。

10はプリント板、11はこのプリント板上に搭載された
マイクロプロセッサ，メモリ，シリアルI/Oポート６系
統を集積したLSI、20は電磁結合通信媒体３の一部にな
る電磁結合部を構成するところの微小アンテナモジュー
ルのドライバ／レシーバ,30はLSIに与えるクロックの発
振器である。４はこれらの各素子を駆動する電源供給用
の電池である。電磁結合部31〜36は、８の字形状に形成
させた２つのアンテナコイルa,bを90゜角度をなすよう
に重ねて構成したもので、電磁 結合通信媒体３に接続されている。ここで、一方のアン
テナコイルａは送信を担当し、他方のアンテナコイルｂ
は受信を担当する。

第３図は、第１図に示す各部分が収容される６面体容
器５の外観を示す斜視図である。

この例では、容器はほぼ立方体になっていて、各面体
側に電磁結合部（アンテナコイル）31〜36が設置されて
いる。

このように構成される電磁結合コンピュータモデュー
ル装置は、電磁結合部を介して外部の装置とのデータの
入出力を行うことにより、全体として一つのコンピュー
タ装置として機能するように構成されている。

第４図は２つのアンテナコイルa,bで構成される送受
信電磁結合部のドライバ／レシーバ20への接続状態を示
す図である。

これらのアンテナコイルa,bは、アンテナ切替えスイ
ッチ回路21を経てドライバ／レシーバに接続されてお
り、スイッチ回路21により、第５図（ａ）〜（ｃ）に示
すように、ドライバ／レシーバとアンテナコイルa,bの
間の接続を自由に切替えることができるようにしてあ
り、他のモジュールとの信号の送受信を行えるようにな
っている。

第６図は、この様なコンピュータモデュール装置を用
いて大きなコンピュータ装置CDを構築する場合の構成概
念図である。

６面体容器５に収容された１つの電磁結合コンピュー
タモデュール装置CMを、図示するように複数個隙間なく
積み重ね、お互いの接面において隣り合う電磁結合コン
ピュータモデュール装置相互間の通信を、電磁結合部を
用いて行うようにしてある。

第７図は、この様に構成したコンピュータ装置の外部
との接続状態を説明するための図である。

コンピュータ装置CDに対して、一つのコンピュータモ
ジュールCMの一つの面に接するシリアルI/Oアダプタ6,1
列に並ぶ複数のモジュールの各面に接するパラレルI/O
アダプタ7,縦横方向に並ぶ複数のモジュールの各面に接
するイメージ表示（入力）アダプタ８が用意してある。

I/Oアダプタ６は、CRTやキーボードを備えたデータ入
出力端末装置TTY,プリンターPRT,システムコントロール
アダプタ60などに接続する場合に用いられる。ここで、
システムコントロールアダプタ60は、ここを介してシス
テムリセット信号を入力させたり、パワーのオン信号を
入力させたり、あるいはディスクなどの外部記憶装置等
に接続する場合に設けられる。

これらの各I/Oアダプタは、個々のコンピュータモジ
ュールCM間の通信に用いる方式と同じ方式により情報の
授受を行なうようになっている。

システムリセット信号やパワーのオン／オフなどの重
要な情報は、システムコントロールアダプタ60を経て入
力され、必要に応じて各コンピュータモジュール郡全体
にブロードキャストされる。

システム・コンフィグレーションを変更する場合、す
なわち、各コンピュータモジュールの配置，個数,I/Oア
ダプタの変更等の場合にのみ各コンピュータモジュール
間の接続が再構築される。

この様に構成されるコンピュータ装置において、各コ
ンピュータモジュールは、６系統の通信チャネルを６面
体の各面に有している。各通信チャネルは、隣り合うコ
ンピュータモジュール間で、ポイント・ツウ・ポイント
にて接続され、２本のアンテナにて電磁結合によるキャ
リア付調歩同期全２重の通信を行う。

ポイント・ツウ・ポイントの通信リンクは、マルチ・
プロセッサ・バスに比べて次のような利点を有してい
る。すなわち、システム内のコンピュータモジュールの
数に関係なく、通信メカニズムに対するコンテンション
が存在しないこと。コンピュータモジュールがシステム
に追加されても、容量性負荷による損失が生じないこ
と。通信帯域幅が、システムのサイズが大きくなっても
飽和しないこと等である。

そして、ポイント・ツウ・ポイントの通信プロトコル
は、INMOSリンクとして公知の１バイト送信，アクノウ
レッジ（Acknowledge）コード受信によるハンドシェー
クとし、通信バッファは持たない。

このINMOSリンクは、入力方向と出力方向の２つのチ
ャネルで構成されており、バイト毎に通信の同期をとる
ので、スピードの違うコンピュータモジュール間でのデ
ータやリンク・コントロール情報を、高い信頼性を維持
しながら伝送することができる。

次にシステムの構築について説明する。

システムのブートアップ（Boot up）は、例えばシリ
アルI/Oアダプタ６を介して接続されたシステム・コン
トロールアダプタ60などから行う。

まず、システム・コントロールアダプタ60は、内部
に記憶されたブートアップ・シーケンスに従い、全ての
コンピュータモジュールを初期化させるメッセージをブ
ロードキャストして、コンピュータモジュールを初期化
する。

システム・コントロールアダプタ60に接続している
コンピュータモジュールは、ブートアップ用プログラム
をシステム・コントローラアダプタ60から読み出して、
他のコンピュータモジュールに宛て先付で送付してスタ
ンバイさせる。

システム・コントローラアダプタ60は、全てのプロ
グラムをロード終了後、起動メッセージをブロードキャ
ストする。

各コンピュータモジュールは、システムリセット受
信後、全てのアンテナコイルを第５図（ｃ）に示すよう
に受信側にして、送受アンテナの決定情報が上流から知
らされるのを待ち、これにより送受の組合わせを決定
し、更に指示された通り下流側にこれを伝える。

なお、前記の手順は、各コンピュータモジュールが
完全に対称なために、配置が変わるとアンテナコイルの
配向が変わるので、初期化，分解時には必ず必要とな
る。

第８図は、コンピュータ装置CDがマンマシンインター
フェイスとしての端末装置TTYからの指示で、指定の演
算を行い、指定のI/O装置に信号を出力するコンピュー
タとしての動作を行う場合の信号の流れを示す動作概念
図である。

端末装置TTYからの指示は、先ずシリアルI/Oアダプタ
６を介してコンピュータモジュールCM1に伝えられる。
この指示を受けたコンピュータモジュールCM1は、指定
の演算をコンピュータモジュール郡CMmに対して並列処
理するように指示する。コンピュータモジュール郡CMm
は、ここでは３段×３のパイプラインと並列処理を行
い、結果をコンピュータモジュールCM3に送る。このコ
ンピュータモジュールCM3は、シリアルI/Oアダプタ６を
経てI/O装置に処理結果を出力する。

以上の説明は、通常のコンピュータの動作を想定した
ものであるが、いずれのコンピュータモジュールも同じ
構造をとっているという均一性を用いて、ニューラルネ
ットワークなどを実装するようにしてもよい。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、プリン
ト板のような制約物がないために、ハード構成を自由に
変えられ、目的によりI/Oの種類，数の増減が容易に対
応することができる。また、データの処理量の増減に対
しては、コンピュータモジュールの数の増減で対応する
ことができる。また、専用の装置の構築が容易に行え
る。

さらに、機構や接点を持たないので、信頼性が高い上
に、同一規格のコンピュータモジュールを生産すればよ
いので大量生産が可能で、コストを低減できるなど、顕
著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく電磁結合コンピュータモデュー
ル装置の原理ブロック図、 第２図は本発明の一実施例を示す構成概念図、 第３図は第１図に示す各部分が収容される６面体容器５
の外観を示す斜視図、 第４図は２つのアンテナコイルで構成される送受信電磁
結合部のドライバ／レシーバへの接続状態を示す図、 第５図はスイッチ回路の駆動により、ドライバ／レシー
バとアンテナコイルの間の接続関係を示す図、 第６図は本発明に係わるコンピュータモデュール装置を
用いて大きなコンピュータ装置を構築する場合の構成概
念図、 第７図は第６図に示すように構成したコンピュータ装置
の外部との接続状態を説明するための図、 第８図は第７図に示すコンピュータ装置がコンピュータ
としての動作を行う場合の信号の流れを示す動作概念図
である。 １……マイクロプロセッサ ２……メモリ ３……通信用媒体 ４……電池 ５……６面体容器 31〜36……電磁結合部（アンテナコイル） ６……シリアルI/Oアダプタ 60……システム・コントロールアダプタ ７……パラレルI/Oアダプタ ８……イメージ表示アダプタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロプロセッサと、 このマイクロプロセッサに対してバスを介して接続され
   たメモリと、 前記バスに接続された少なくとも６系統の電磁結合が可
   能の通信用媒体と、 前記マイクロプロセッサ，メモリ及び電磁結合通信用媒
   体を動作させるための電池と を備え、 前記マイクロプロセッサ、メモリ、電磁結合通信用媒体
   及び電池をいずれも６面体の容器に収容し、前記電磁結
   合通信用媒体につながる６組の電磁結合部を６面体容器
   の各面にそれぞれ設置したことを特徴とする電磁結合コ
   ンピュータモデュール装置。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の電磁結合コンピュータ
   モデュール装置を複数個隙間なく積み重ね、お互いの接
   面において隣り合う電磁結合コンピュータモデュール装
   置相互間の通信を電磁結合部を用いて行うようにしたこ
   とを特徴とするコンピュータ装置。