JP3442237B2 - 間隙結合式バスシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報処理装置の機能
部品間で高速データ転送を行う間隙結合式バスシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の間隙結合式バスシステムには、特
開平７−１４１０７９号公報に記載の非接触バス配線に
示される間隙結合式バスシステムがある。

【０００３】この特開平７−１４１０７９号公報に記載
の非接触バス配線では、バスシステムには唯一のバスマ
スタと多数のバススレーブが存在する。この公開公報に
示されたバスシステムのそれぞれの伝送線路は、直接に
接続されることなく、一定の間隙を置いて誘導性と容量
性の結合をもって、一方の伝送線路を通過する信号に起
因する、いわゆるクロストークノイズの発生メカニズム
による信号を他方の伝送線路に起電し、その信号（この
実体はクロストークノイズである）を復調する事でデー
タの転送を実現している。よって、唯一のバスマスタか
ら延びた伝送線路は遠端の終端抵抗により終端され、多
数のバススレーブに接続された伝送線路が先の伝送線路
に一定距離併走する布線となっている。

【０００４】バスマスタから出力された信号は、いずれ
のバススレーブに接続された伝送線路にもいわゆるクロ
ストークノイズの発生メカニズムにより起電された信号
を生じ、バススレーブに同一のデータを供給する。

【０００５】一方、バススレーブがバススレーブに接続
された伝送線路に出力された信号は、同様にバスマスタ
に接続された伝送線路にクロストークノイズの発生メカ
ニズムにより起電された信号を生じ、バスマスタはこの
信号を復調しデータ転送が完結する。

【０００６】以上示したとおり、特開平７−１４１０７
９号公報に記載の非接触バス配線では、バスマスタと多
数あるバススレーブとの間でのデータ転送が可能であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在バス上
の全てのモジュール間での相互のデータ転送が一般的と
なり、先の特開平７−１４１０７９号公報に記載の非接
触バス配線になぞらえるなら、１つのバススレーブから
他のバススレーブへのデータ転送が情報処理装置搭載の
要件である。

【０００８】しかし、複数のバススレーブの伝送線路同
士はバスマスタの伝送線路を介して間接的に結合する構
成となっているので、バススレーブ同士の間での直接の
データ転送は困難であった。すなわち、バススレーブか
ら出力された信号により、バスマスタに接続された伝送
線路に起電されたいわゆるクロストークノイズである信
号は振幅が小さく、この信号から、改めて、別のバスス
レーブが接続された伝送線路上に、クロストークノイズ
の発生メカニズムにより信号を生じさせても、信号振幅
は極小となる。この信号は、これを復調するには、電源
電位の揺れや不要輻射ノイズよりも信号振幅が小さす
ぎ、また、バススレーブやバスマスタに搭載する復調回
路で所要の感度の実現が困難である。よって、バススレ
ーブ間のデータ転送、言い換えれば今日のバスシステム
に接続された全てのモジュール間でのデータ転送の実現
には不向きである。

【０００９】また、従来の、例えばＴＴＬを用いたバス
トポロジーでのクロック分配は十数ＭＨｚが限界であっ
た。

【００１０】したがって、本発明の目的は、バスに接続
された全てのモジュール間での相互のデータ転送を可能
とする間隙結合式バスシステムを提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、バストポロジーでの
クロック分配を高速化することができる間隙結合式バス
システムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による間隙結合式
バスシステムは、おのおの、信号を送受信する少なくと
も１つの送受信回路を具備した少なくとも３個のモジュ
ールに対して、それぞれ接続される少なくとも３つの信
号配線と、各信号配線の他端に接続された、前記信号配
線の特性インピーダンスとほぼ同値の終端抵抗とを備
え、前記少なくとも３つの信号配線は、前記少なくとも
３個のモジュールのうち異なる２つのモジュールの組み
合わせ毎に、それらの信号配線同士が所定の間隙をもっ
て並行に布線される部位を有することを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、少なくとも３個のモジ
ュールのうち異なる２つのモジュールの組み合わせ毎に
間隙結合する部位を有するため、いずれがマスターとい
うことなく、任意のモジュール間で相互にデータ転送を
行うことが可能になる。

【００１４】この構成において、前記少なくとも３つの
信号配線は、例えば、互いに立体交差することにより、
ほぼ網目状に布線される。その際、前記信号配線は立体
交差する部位で並行に布線されることが好ましい。これ
により、その部位において良好な間隙結合が実現され
る。

【００１５】例えば、前記少なくとも３個のモジュール
は一列に配置されると共に、これらに対応する前記終端
抵抗は当該モジュールから離間した位置において前記モ
ジュールの列に並列に配置され、各信号配線は対応する
モジュールと終端抵抗との間で蛇行して布線される。

【００１６】このような構成により、個々のモジュール
は、データ到着時間の違いにより、データを出力したモ
ジュールを特定することができる。

【００１７】一つの実施の形態では、全てのバスモジュ
ールを一列（仮に縦方向とする）に並べ、各モジュール
に接続された信号配線を横方向に引き出す。この引き出
された信号配線は、たとえばバスモジュールが４つあれ
ば、引き出してすぐ１番目と２番目，３番目と４番目を
まず間隙結合させる。次に横方向に引き出す前に縦方向
において、その序列を２番目，１番目，４番目，３番目
に入れ換え、引き出した後、１番目と４番目を間隙結合
させる。引き続き横方向に引き出す前に縦方向におい
て、その序列を４番目，２番目，３番目，１番目に入れ
換え、引き出した後、２番目と３番目を間隙結合させ
る。以上の間隙結合の後、各信号配線は終端抵抗に接続
され、信号配線は網目状になる。

【００１８】この様に信号配線を網目状にすることで、
いずれの信号配線も残りの全ての信号配線に間隙結合す
ることが出来、各バスモジュール間でのデータ転送が実
現される。

【００１９】前述のように、信号配線は立体交差する部
位で並行に布線されるが、前記信号配線は立体交差する
部位の一部において、信号配線同士が直角に交差して布
線されるようにしてもよい。これにより、信号配線間の
間隙結合に係る布線長は最小となり、クロストークノイ
ズの発生メカニズムにより起電される信号は微小とな
る。このような間隙結合を伴わない立体交差が可能とな
ることにより、配線の柔軟性が得られる。

【００２０】本発明による他の間隙結合式バスシステム
は、各信号配線の両端に位置する各モジュールとこれに
対応する各終端抵抗とは隣接配置され、前記少なくとも
３つの信号配線の各々は、当該モジュールから対応する
終端抵抗まで環状ないし折り返し構造で布線されること
を特徴とする。

【００２１】例えば、前記少なくとも３個のモジュール
はほぼ一列に配置され、各モジュールの信号配線は、自
己の送受信回路から対応する終端抵抗まで環状ないし折
り返し構造で布線される途上において、順次、他の信号
配線と並行に近接して布線される部位を有する。

【００２２】このような構成において、好ましくは、前
記環状ないし折り返し構造をとる各信号配線の総延長
は、いずれの前記モジュールにおいてもほぼ等長であ
り、かつ、１つのモジュールの送受信回路から前記並行
に近接して布線される部位を経由して他のモジュールの
送受信回路へ到達するまでの総延長は、いずれもほぼ等
長である。

【００２３】これにより、どのモジュールから出力され
てもデータは等時間で相手のモジュールへ同時に到着
（同着）する。これにより、データ転送サイクルは、信
号の出力開始時点から到着までの遅延時間と、データの
繰り返しサイクル数から規定できる。よって、従来のバ
ス同様に簡略なバスプロトコルの実現が容易となる。

【００２４】本発明による更に他の間隙結合式バスシス
テムは、おのおの、信号を送受信する少なくとも１つの
送受信回路を具備した少なくとも３個のモジュールに対
して、それぞれ接続される少なくとも３つの信号配線
と、各信号配線の他端に接続された、前記信号配線の特
性インピーダンスとほぼ同値の終端抵抗とを備え、前記
少なくとも３つの信号配線の１つを基幹の信号配線と
し、該基幹の信号配線には順次別のモジュールの信号配
線が所定の間隙をもって並行に布線されスタブを構成
し、前記基幹の信号配線を有するモジュールから、前記
並行に布線される部位を経て、前記スタブを構成する別
の信号配線をたどり前記別のモジュールに至る総延長
が、いずれの前記別のモジュールにおいても、ほぼ等長
であることを特徴とする。

【００２５】本発明のこの構成により、真性のバストポ
ロジーでかつ高速、信号の伝搬遅延時間一定の布線が可
能となる。特に、バストポロジーでのクロック分配を高
速化することができる。

【００２６】本発明による別の間隙バスシステムでは、
上記のバスシステムにおいて、前記送受信回路が接続さ
れる信号配線は２本の配線導体を有し、前記送受信回路
の送信回路は、その入力の論理値に応じて、前記２本の
配線導体の一方には同値、他方には反転した値を出力
し、前記送受信回路の受信回路は、前記２本の配線導体
の一方の前記同値と、他方の前記反転した値を入力と
し、前記論理値を復調し出力する差動回路の構成をとる
ことを特徴とする。

【００２７】このように、信号配線として配線導体を２
本で一組として用い、一方の極性を反転させ差動回路を
構成することで、受信側のモジュールの差動回路の入力
振幅は、元の２倍にまで拡大され、差動回路の設計感度
の緩和が図れる。また、差動回路に入力される信号につ
いて、振幅の中心即ち、グランド電位が何らかの要因で
揺れた場合であっても、差動回路はグランド電位に依存
せずに信号を復調でき、対ノイズ性に優れる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の間隙結合式バスシステム
の第１の実施の形態を図１〜７を用いて説明する。図
中、１１〜１６は本発明の間隙結合式バスシステムに接
続されるＬＳＩ、２１〜２６は前記ＬＳＩが個々に接続
される印刷回路基板の配線導体、３１〜３６は２１〜２
６の印刷回路基板の配線導体の他端に接続される終端抵
抗、４１ｐ，ｎ，４３はバスマスタのＬＳＩが出力した
信号、４１０ｐ，ｎ，４１２，４１３，４１４，４１
５，４１６，４３１，４３２，４３４，４３５，４３６
はシンクのＬＳＩで受信される信号、２００ａ，ｂは印
刷回路基板の信号層、２００ｇ１，ｇ２は印刷回路基板
のグランド層、２００ｖは印刷回路基板の電源層、２３
ａ，２５ａ，２５ｂ，２６ｂは印刷回路基板の信号層中
の配線導体，２００ａｇ，２００ｂｇは印刷回路基板の
信号層中の電位をグランド電位にした配線導体である。

【００２９】図１に間隙結合式バスシステムの布線を示
す。間隙結合式バスシステムに接続されるＬＳＩ１１に
信号配線で印刷回路基板の配線導体２１は接続され図右
下の終端抵抗３１に接続される。ＬＳＩ１２〜１６には
同様に印刷回路基板の配線導体２２〜２６が接続され、
それぞれ右端の終端抵抗３２〜３６に接続される。ＬＳ
Ｉ１１を出発した信号は印刷回路基板の配線導体２１を
伝搬し、１−２で示す間隙を介して、いわゆるクロスト
ークノイズの発生メカニズムにより、印刷回路基板の配
線導体２２に信号を起電する。同様に１−４において印
刷回路基板の配線導体２４、１−６において印刷回路基
板の配線導体２６、５−1において印刷回路基板の配線
導体２５、１−３において印刷回路基板の配線導体２３
にそれぞれ信号を起電し、最後に終端抵抗３１に達し消
滅する。起電された信号の内、いわゆる後方クロストー
クに相当する信号はそれぞれ、印刷回路基板の配線導体
２２〜２６をＬＳＩ１２〜１６の方向に伝搬し、ＬＳＩ
１２〜１６で復調されデータ転送が完結する。

【００３０】図１に示した布線においては、ＬＳＩ１１
と同様に、ＬＳＩ１２〜１６のいずれから出力された信
号も、残りのＬＳＩに後方クロストークとして到着し、
復調されデータ転送が完結する。すなわち、この網目状
の布線により、全てのＬＳＩ間でのデータ転送を可能と
している。

【００３１】図２にＬＳＩから出力される信号と、受信
され復調される後方クロストークノイズを示す。本発明
の第１の実施の形態において、出力される信号は”Ｈ”
がほぼ５Ｖ、”Ｌ”がほぼ４Ｖで、いわゆるＰ−ＥＣＬ
に互換の出力レベルである。この信号４１ｐが印刷回路
基板の配線導体間の間隙結合を介してクロストークとし
てＧＮＤレベルを中心として６０〜７０ｍＶの振幅４１
０ｐを起電する。図に示すとおり４１ｐからは４１０ｐ
が、４１ｎからは４１０ｎの様な信号波形が生じる。

【００３２】図２のメカニズムに従い生じた波形の伝搬
を図３に示す。図３において、横軸は時系列、縦方向は
上から順にＬＳＩ１１〜１６の順である。

【００３３】まずＬＳＩ１１が出力した信号４１は、１
−２を介して起電され４１２としてＬＳＩ１２に到着
し、次に１−４を介して起電され４１４としてＬＳＩ１
４に到着し、次に１−６を介して起電され４１６として
ＬＳＩ１６に到着し、次に５−１を介して起電され４１
５としてＬＳＩ１５に到着し、次に１−３を介して起電
され４１３としてＬＳＩ１３に到着することを示してい
る。

【００３４】ＬＳＩ１３が出力した信号４３は３−４を
介して起電され４３４としてＬＳＩ１４に到着し、次に
３−６を介して起電され４３６としてＬＳＩ１６に到着
し、次に３−５を介して起電され４３５としてＬＳＩ１
５に到着し、次に１−３を介して起電され４３１として
ＬＳＩ１１に到着し、次に２−３を介して起電され４３
２としてＬＳＩ１２に到着することを示している。

【００３５】図４は連続パケットを出力したときの伝搬
を示している。ＬＳＩ１１，１３のそれぞれの出力４
１，４３は連続パケットから構成されるが、４１２〜４
１６，４３１，４３２，４３４〜４３６として、４１，
４３の連続パケットと等しい周期（連続パケットのかた
まり単位の周期、および連続パケットの個々のパケット
の周期ともに）で到着している。

【００３６】図５に図３，４で示したデータの到着時間
について、データを受信するＬＳＩ毎に整理して示して
いる。ＬＳＩ１１では、データ転送サイクルが開始され
て、δＴ１後にはＬＳＩ１２の、δＴ２後にはＬＳＩ１
４の、δＴ３後にはＬＳＩ１６の、δＴ４後にはＬＳＩ
１５の、δＴ５後にはＬＳＩ１３のデータが到着する特
徴を持つ。この特徴により、データ到着時間がδＴ１〜
δＴ５のいずれの時間であるかによって、ＬＳＩ１１は
データを出力したＬＳＩを特定する。ＬＳＩ１２〜１６
においても同様に、データ転送サイクルが開始されてか
ら、δＴ１〜δＴ６の間にデータが到着する特徴を持
つ。この特徴により、個々のＬＳＩは、データ到着時間
がδＴ１〜δＴ６のいずれの時間であるかによって、デ
ータを出力したＬＳＩを特定する。このように、送信元
のＩＤ（アドレス）の識別に遅延時間差を用いることに
より、送信元のＩＤの送付が不要となる。

【００３７】図６，７を用いて本発明の第１の実施形態
に用いられる印刷回路基板の構造を示す。本発明間隙結
合式バスシステムの第１の実施の形態に於いて、配線導
体２１〜２６は印刷回路基板の配線導体である。印刷回
路基板を用いると配線導体間のインピーダンスや結合係
数の管理が容易で、また所要の信号線を配線する上で高
密度の実装が可能となる。本発明の間隙結合式バスシス
テムを実現する配線導体として、印刷回路基板の他にフ
ラットケーブルやフレキシブル基板と云った構造上、曲
げることが容易なものもある。

【００３８】図６に、本発明間隙結合式バスシステムの
印刷回路基板の基本断面構造を示す。印刷回路基板は図
のような多層構造となっており、ガラスエポキシ等を材
料とするフィルム上に配線導体はエッチング等で印刷さ
れ、このフィルムを積層・固着することで実現されてい
る。本発明の積層以外に、ビルドアップ手法で構成され
た基板でも、本発明の間隙結合式バスシステムは実現で
きる。

【００３９】積層された印刷回路基板の導体は、上層か
ら電源のグランドに接地されたグランド層２００ｇ１、
信号層２００ａ，２００ｂ、電源層２００ｖ、電源のグ
ランドに接地されたグランド層２００ｇ２の順である。
信号層２００ａ，２００ｂはグランド層２００ｇ１、電
源層２００ｖにいわゆるサンドイッチ上に覆われてい
る。こうすることで、信号層２００ａ，２００ｂのイン
ピーダンスはグランド層２００ｇ１、電源層２００ｖと
の間隙と、信号層２００ａ，２００ｂの寸法により決定
する。

【００４０】電源層２００ｖの下層に電源のグランドに
接地されたグランド層２００ｇ２が配されることで、電
源層２００ｖのいわゆる給電系インピーダンスを下げて
いる。こうすることで、信号層２００ａ，２００ｂを伝
搬する高速な信号、言い換えれば電流変化に起因する不
要電磁界放射ないし輻射を抑制している。また、グラン
ド層２００ｇ1も、信号層２００ａ，２００ｂを伝搬す
る高速な信号、言い換えれば電流変化に起因する不要電
磁界放射ないし輻射を抑制している。これら電源層２０
０ｖ、グランド層２００ｇ1，２００ｇ２は、不要電磁
界放射ないし輻射の抑制の他に、印刷回路基板の外環境
からの電磁界の飛び込みを抑制、即ちシールドしてい
る。

【００４１】本発明の間隙結合式バスシステムは、間隙
に於いて起電された電位が微弱であるため、電源層２０
０ｖ、グランド層２００ｇ1，２００ｇ２によりシール
ドされ、伝搬する信号の破壊、この破壊に起因するシス
テム全体の誤動作を防いでいる。

【００４２】図７に本発明の間隙結合式バスシステムの
印刷回路基板の配線導体の配線パターンの一部を示す。

【００４３】印刷回路基板の配線導体２３ａは図の左上
に於いて配線導体２６ｂと間隙を置いて結合している。
この間隙は図１における３−６であり、配線導体２３ａ
を伝搬してきた信号が配線導体２６ｂに、もしくは配線
導体２６ｂを伝搬してきた信号が配線導体２３ａに起電
し、信号の伝達を図る。

【００４４】配線導体２６ｂはこれより右上に向かって
斜行し、配線導体２３ａは右下に向かって斜行する。

【００４５】印刷回路基板の配線導体２５ａは図の左下
に於いてビアホールを介して配線導体２５ｂに接続され
る。配線導体２５ａは、実際は図７の外の左側から布線
されており、左上から斜行して図のビアホールに至る。
さて、配線導体２５ｂはビアホールより右上に向かって
斜行し、先に右下に向かって斜行してきた配線導体２３
ａと間隙において結合する。この間隙は図１における３
−５である。２３ａ，２５ａ，２６ｂ，２５ｂはそれぞ
れ信号層２００ａ，２００ｂに布線されるが、２３ａ，
２５ａを取り巻く様に２００ａｇが、２６ｂ，２５ｂを
取り巻く様に２００ｂｇが並行して布線される。この、
２００ａｇ，２００ｂｇが立体交差する箇所にはビアホ
ールが配され、ビアホールにより２００ｇ１，２００ｇ
２，２００ａｇ，２００ｂｇが接続され、その電位はグ
ランド電位に接地されている。この接地はいわゆるガー
ドパターンと呼ばれ、ガードパターンにより、例えば２
３ａと２５ａの間が電磁界の遮蔽がなされ、同一信号層
内での結合を排除している。

【００４６】本発明の間隙結合式バスシステムの第２の
形態を図８，９を用いて説明する。図中、１０１〜１０
４は本発明の間隙結合式バスシステムに接続されるＬＳ
Ｉ，２０１〜２０４は前記ＬＳＩが個々に接続される印
刷回路基板の配線導体、３０１〜３０４は２０１〜２０
４の印刷回路基板の配線導体の他端に接続される終端抵
抗である。

【００４７】図８に本発明の第２の実施の形態の間隙結
合式バスシステムの布線を示す。図中、間隙結合式バス
システムに接続されるＬＳＩ１０１は、信号配線で印刷
回路基板の配線導体２０１に接続され、配線導体２０１
は図右下に向かい斜行する。途中、配線導体２０２，２
０３，２０４との間隙を経て、ＬＳＩ１０１の近傍まで
返ってくる。そしてその端部は終端抵抗３０１に接続さ
れる。

【００４８】同様に、ＬＳＩ１０２は印刷回路基板の配
線導体２０２に接続され、配線導体２０２は図右下に向
かい斜行する。途中、配線導体２０３，２０４との間隙
を経て、環状に折り返し、図右上に向かい斜行し、配線
導体２０４との間隙を経てＬＳＩ１０２の近傍まで返っ
てくる。そして端部は終端抵抗３０２に接続される。

【００４９】ＬＳＩ１０３は、印刷回路基板の配線導体
２０３に接続され、図右下に向かい斜行する。途中、配
線導体２０４との間隙を経て、環状に折り返し、図右上
に向かい斜行し、配線導体２０１，２０２との間隙を経
てＬＳＩ１０３の近傍まで返ってくる。そして端部は終
端抵抗３０３に接続される。配線導体２０２と２０３の
布線は、線対称の関係にある。

【００５０】ＬＳＩ１０４は、信号配線で印刷回路基板
の配線導体２０４に接続され、配線導体２０４は環状に
大周りした後、図右上に向かい斜行する。途中、配線導
体２０１，２０２，２０３との間隙を経て、ＬＳＩ１０
４の近傍まで返ってくる。そして端部は終端抵抗３０４
に接続される。配線導体２０１と２０４の布線は、線対
称の関係にある。

【００５１】このような布線により、線対称の関係にあ
る配線導体２０２と２０３、配線導体２０１と２０４の
布線長はそれぞれ等しくなる。また、本発明の第２の実
施の形態では配線導体２０１と２０２の布線長も相等し
くなるよう布線している。即ち、配線導体２０１〜２０
４の布線長は相等しい。

【００５２】ＬＳＩ１０１が信号を送信すると、先ず１
−２に示す間隙で導体配線２０２に信号を起電する。起
電された信号のバックワードクロストークに相当する信
号はＬＳＩ１０２に向かって伝搬を始める。配線導体２
０２上を伝搬する信号の振幅は小さいので、途中の２−
４及び２−３の間隙で配線導体２０４，２０３に信号を
起電することなくＬＳＩ１０２に到着し受信される。

【００５３】本発明の第２の実施の形態（図８）に於い
て、この配線導体２０１から配線導体２０２を経由し、
ＬＳＩ１０２に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０１から１
−２の間隙迄の距離と終端抵抗３０２から１−２の間隙
のまでの距離が等しいことから、配線導体２０１の総延
長と等しい。

【００５４】ＬＳＩ１０１が送信した信号は、次に１−
３の間隙で導体配線２０３に信号を起電する。起電され
た信号のバックワードクロストークに相当する信号はＬ
ＳＩ１０３に向かって伝搬を始める。配線導体２０３上
を伝搬する信号の振幅は小さいので、途中の３−４の間
隙で配線導体２０４に信号を起電することなくＬＳＩ１
０３に到着し受信される。

【００５５】配線導体２０１から配線導体２０３を経由
し、ＬＳＩ１０３に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０１か
ら１ー３の間隙迄の距離と終端抵抗３０３から１−３の
間隙のまでの距離が等しいことから、配線導体２０１の
総延長と等しい。

【００５６】ＬＳＩ１０１が送信した信号は、次に１−
４の間隙で導体配線２０４に信号を起電する。起電され
た信号のバックワードクロストークに相当する信号はＬ
ＳＩ１０４に向かって伝搬を始める。配線導体２０３上
を伝搬する信号はＬＳＩ１０３に到着し受信される。

【００５７】配線導体２０１から配線導体２０４を経由
し、ＬＳＩ１０４に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０１か
ら１ー４の間隙迄の距離と終端抵抗３０４から１−４の
間隙のまでの距離が等しいことから、配線導体２０１の
総延長と等しい。

【００５８】以上、各配線導体２０２〜２０４に起電さ
れた信号はＬＳＩ１０１を起点に配線導体２０１の総延
長と等距離を伝搬し各ＬＳＩ１０２〜１０４に到着す
る。即ち、ＬＳＩ１０１から出力された信号は、ＬＳＩ
１０２〜１０４に同着することとなる。

【００５９】以上の説明は線対称の関係にある配線導体
２０４の経路にも当てはまる。よって、ＬＳＩ１０４が
送信した信号は、ＬＳＩ１０１〜１０３に同着する。

【００６０】ＬＳＩ１０２が信号を送信すると、先ず２
−３に示す間隙で導体配線２０３に信号が起電され、起
電された信号のバックワードクロストークに相当する信
号はＬＳＩ１０３に到着し受信される。

【００６１】配線導体２０２から配線導体２０３を経由
し、ＬＳＩ１０３に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０２か
ら２ー３の間隙迄の距離と終端抵抗３０３から２−３の
間隙のまでの距離が等しいことから、配線導体２０２の
総延長と等しい。

【００６２】ＬＳＩ１０２が送信した信号は、次に２−
４に示す間隙で導体配線２０４に信号が起電され、起電
された信号のバックワードクロストークに相当する信号
はＬＳＩ１０４に到着し受信される。

【００６３】配線導体２０２から配線導体２０４を経由
し、ＬＳＩ１０４に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０２か
ら２ー４の間隙迄の距離と終端抵抗３０４から２−４の
間隙のまでの距離が等しいことから、配線導体２０２の
総延長と等しい。

【００６４】ＬＳＩ１０２が送信した信号は、最後に１
−２に示す間隙で導体配線２０１に信号が起電され、起
電された信号のバックワードクロストークに相当する信
号はＬＳＩ１０１に到着し受信される。

【００６５】配線導体２０２から配線導体２０１を経由
し、ＬＳＩ１０１に至る経路の長さは、ＬＳＩ１０２か
ら１−２の間隙迄の距離と終端抵抗３０１から１−２の
間隙のまでの距離が等しいことから、配線導体２０２の
総延長と等しい。

【００６６】以上、各配線導体２０１，２０３，２０４
に起電された信号はＬＳＩ１０２を起点に配線導体２０
２の総延長と等距離を伝搬し各ＬＳＩ１０１，１０３，
１０４に到着する。即ち、ＬＳＩ１０１から出力された
信号は、ＬＳＩ１０，１０３，１０４に同着することと
なる。

【００６７】以上の説明は線対称の関係にある配線導体
２０３の経路にも当てはまる。よって、ＬＳＩ１０３が
送信した信号は、ＬＳＩ１０１，１０２，１０４に同着
する。

【００６８】配線導体２０１の総延長は配線導体２０２
の総延長と等しいので、どのＬＳＩが出力しようと、信
号を受信する信号は全ＬＳＩで同着する。

【００６９】図９に同着の様子を示す。ＬＳＩ１０１の
出力した４１は４１２〜４１４を起電するが、ＬＳＩ１
０２〜１０４では同着する。ＬＳＩ１０２〜１０４にお
いても同様である。

【００７０】本発明の第２の実施の形態に示したように
どのＬＳＩから出力してもデータは等時隔で同着する。
これにより、データ転送サイクルは信号の出力開始時点
から到着までの遅延時間と、データの繰り返しサイクル
数から規定できる。よって、従来のバス同様に簡略なバ
スプロトコルの実現が容易である。

【００７１】なお、第２の実施の形態において、送信元
のＩＤの識別は、一般的なバス方式と同様、バス権調停
の際に要求データに付加する形で行われる。

【００７２】本発明の間隙結合式バスシステムの第３の
実施の形態を図１０，１１を用いて説明する。図中、１
１０はクリスタルオシレータ、１１１はバスマスタのＬ
ＳＩ、１１２〜１１６はバススレーブのＬＳＩ、２１１
はバスマスタの接続された印刷回路基板の配線導体、２
１２〜２１６は前記ＬＳＩが個々に接続される印刷回路
基板の配線導体、５１はスレーブのＬＳＩで受信される
信号である。

【００７３】導体配線２１１は、配線導体２１６，２１
５，２１４，２１３，２１２と間隙を持って結合し、端
部で終端抵抗３１１に接続される。配線導体２１１には
クリスタルオシレータ１１０ないしバスマスタのＬＳＩ
１１１が接続される。

【００７４】配線導体２１２は端部に終端抵抗３１２を
接続しもう一端にスレーブＬＳＩ１１２が接続される。

【００７５】配線導体２１３は端部に終端抵抗３１３を
接続しもう一端にスレーブＬＳＩ１１３が接続される。
配線導体２１３には途中、マスタＬＳＩ１１１の位置を
起点とした、スレーブＬＳＩ１１２と１１３の経路差を
補うだけの折り返しを設けている。

【００７６】配線導体２１４〜２１６にも同様にマスタ
ＬＳＩ１１１の位置を起点とした、スレーブＬＳＩ１１
２との経路差を補うだけの折り返しを設けている。

【００７７】これにより、クリスタルオシレータ１１０
を接続した系では、同一位相のクロックがスレーブＬＳ
Ｉ１１２から１１６に到着する。これにより、スレーブ
ＬＳＩ間におけるクロックスキューが低減される。

【００７８】また、マスタＬＳＩ１１１が接続された系
では、マスタＬＳＩ１１１から送信された信号は、スレ
ーブＬＳＩ１１２〜１１６に同着し、データ転送サイク
ルは信号の出力開始時点から到着までの遅延時間と、デ
ータの繰り返しサイクル数から規定できる。よって、従
来のバス同様に簡略なバスプロトコルの実現が容易であ
る。

【００７９】また、どのスレーブＬＳＩから送信された
信号も、マスタＬＳＩ１１１には同一遅延時間で到着す
る。マスタＬＳＩでは着信する信号の有効時間即ちバリ
ッド・ウィンドウから、ラッチクロックの設定が容易と
なり、クロック同期転送が簡単に実現される。これによ
り、交換機やネットワークラウタ等で一般的なフレーム
同期がバストポロジーで容易に実現できる。

【００８０】本発明の間隙結合式バスシステムでは、バ
スマスタに接続された配線導体２１１をメインラインと
し、複数のスタブである配線導体２１２から２１６が接
続される、真のバストポロジーを実現している。

【００８１】従来の交換機やネットワークラウタでは、
各々のインタフェース間では１対１接続としたディージ
ーチェインで、プロトコルによりバスシステムとして振
る舞わせている。よって、プロトコルオーバヘッドが大
きく、転送される情報の速報性を犠牲にしている。

【００８２】バスシステム接続できなかった理由は、接
続点での波形歪みにより信号電位の確定時間が長く、信
号の繰り返し周波数の短縮を阻んでいたからである。

【００８３】本発明の間隙結合式バスシステムを用いれ
ば、スレーブＬＳＩからメインラインに相当する２１１
までの距離に関わらず、配線導体２１２〜２１６を伝搬
する信号波形に歪みはなく、一様な立ち上がりと降下、
台地と窪地を保存したままの伝搬が実現される。メイン
ラインに相当する配線導体２１１にはこの波形から信号
が起電されるので、歪み無く良質な信号がマスタＬＳＩ
１１１に到着する。

【００８４】なお、図１０の構成はクロックの伝搬につ
いて説明したが、図１０と同じ構成のバス配線をデータ
用に用いることもできる。

【００８５】本発明の第３の実施の形態により、真性の
バストポロジーでかつ高速、信号の伝搬遅延時間一定の
布線が可能となった。第２の実施の形態では、スレーブ
間の転送と、データの到着時間が同じであるということ
を実現したが、第３の実施の形態は、このデータの到着
時間が同じであるということを、従来のバス形態で実現
したものである。

【００８６】図１１にクロックオシレータを用いた場合
の信号で特にクロックの伝搬を示す。クロックオシレー
タの出力４１は一定の遅延時間を持ってスレーブＬＳＩ
１１２〜１１６に到着し、クロックとして復調され、各
スレーブＬＳＩのクロックとして用いられる。従来の例
えばＴＴＬを用いた、バストポロジーでのクロック分配
は十数ＭＨｚが限界であった。しかし、本発明の間隙結
合式バスシステムによりクロックオシレータの上限発振
周波数ないし、スレーブＬＳＩのインバータ等内部回路
の最大動作周波数までクロックの分配が可能となる。こ
れにより、従来、スレーブＬＳＩの中で逓倍したクロッ
クを得るために多用されたＰＬＬ（Phase Lock Loop）
の高逓倍の出力が不要、もしくはＰＬＬ自身の搭載が不
要となる。特に高周波動作や高帯域・高精度・安定発振
や高逓倍出力を実現するＰＬＬの設計は困難で、また実
装制限が厳しく、設計工数、デバッグ工数がかかるた
め、ＰＬＬの機能単純化や排除は製品開発の短縮化、コ
スト低減に寄与する。

【００８７】本発明の間隙結合式バスシステムの第４の
実施の形態を図１２〜１５を用いて説明する。図中１２
１〜１２４は本発明の間隙結合式バスシステムに接続さ
れるＬＳＩ、２２１ｐ，ｎ〜２２４ｐ，ｎは前記ＬＳＩ
が個々に接続される印刷回路基板の配線導体、３２１
ｐ，ｎ〜３２４ｐ，ｎは２２１ｐ，ｎ〜２２４ｐ，ｎの
印刷回路基板の配線導体の他端に接続される終端抵抗、
４１０ｐ，４１０ｎ，４１ｐ，４１ｎはバスマスタのＬ
ＳＩが出力した信号、５１はシンクのＬＳＩで受信され
る信号、２２３ｐａ，２２３ｐｂ，２２３ｎａ，２２３
ｎｂ，２２４ｎａ，２２４ｐｂ，２２１ｎａ，２２１ｐ
ａは印刷回路基板の信号層中の配線導体である。

【００８８】図１２に間隙結合式バスシステムの布線を
示す。間隙結合式バスシステムに接続されるＬＳＩ１２
１に信号配線で印刷回路基板の配線導体２２１ｎ，２２
１ｐは接続されそれぞれ図右下の終端抵抗３２１ｎ，３
２１ｐに接続される。

【００８９】配線導体２２１ｎ，２２１ｐには同一のデ
ータで互いのデータの極性が反転している、いわゆる差
動の信号が出力される。

【００９０】ＬＳＩ１２２〜１２４には同様に印刷回路
基板の配線導体２２２ｎ，２２４ｐ〜２２４ｎ，２２４
ｐが接続され、それぞれ右端の終端抵抗３２２ｎ，３２
２ｐ〜３２４ｎ，３２４ｐに接続される。ＬＳＩ１２１
を出発した信号は印刷回路基板の配線導体２２１ｎ，２
２１ｐを伝搬し、１−２で示す間隙を介して、いわゆる
クロストークノイズの発生メカニズムにより、印刷回路
基板の配線導体２２２ｎ，２２２ｐに信号を起電する。
同様に１−４において印刷回路基板の配線導体２２４
ｎ，２２４ｐ、１−３において印刷回路基板の配線導体
２２３ｎ，２２３ｐにそれぞれ信号を起電し、最後に終
端抵抗３２１ｎ，３２１ｐに達し消滅する。起電された
信号の内、いわゆる後方クロストークに相当する信号は
それぞれ、印刷回路基板の配線導体２２２ｎ，２２２ｐ
〜２２４ｎ，２２４ｐをＬＳＩ１２２〜１２４の方向に
伝搬し、ＬＳＩ１２２〜１２４で復調されデータ転送が
完結する。

【００９１】配線導体２２２ｎ，２２２ｐ〜２２４ｎ，
２２４ｐには差動の信号から起電された差動の信号が伝
搬し、ＬＳＩ１２２〜１２４では、差動コンパレータに
より復調されいてる。

【００９２】図１２に示した布線においては、ＬＳＩ１
２１と同様に、ＬＳＩ１２２〜１２４のいずれから出力
された信号も、残りのＬＳＩに後方クロストークとして
到着し、復調されデータ転送が完結する。すなわち、こ
の網目状の布線により、全てのＬＳＩ間でのデータ転送
を可能としている。

【００９３】図１３にＬＳＩから出力される信号と、受
信され復調される後方クロストークノイズを示す。本発
明の第４の実施の形態において、出力される信号は”
Ｈ”がほぼ５Ｖ、”Ｌ”がほぼ４Ｖで、いわゆるＰ−Ｅ
ＣＬに互換の出力レベルである。ＬＳＩから出力される
信号は例えばＬＳＩ１２１であれば、２２１ｐ，２２１
ｎの順に”Ｈ””Ｌ”ないし”Ｌ””Ｈ”の組み合わせ
となる。この信号が印刷回路基板の配線導体間の間隙結
合を介してクロストークとしてＧＮＤレベルを中心とし
て６０〜７０ｍＶの振幅の信号を起電する。例えば、２
２１ｐ，２２１ｎの順に”Ｈ””Ｌ”であれば、４１０
ｐ，４１０ｎを起電する。

【００９４】図１３に示すコンパレータ５は入力側に５
１ｐ，５１ｎを、その出力として５２を有する。ＬＳＩ
１２２を例にすれば、５１ｐは２２２ｐに、５１ｎは２
２２ｎに接続され、２２２ｐ，２２２ｎに４１０ｐ，４
１０ｎの組み合わせの信号が伝搬し、ＬＳＩ１２２の差
動コンパレータ５に受信されて、復調されて”Ｈ”の信
号５１を得る。

【００９５】本発明の第４の実施の形態において配線導
体に起電される振幅は、本発明の第１〜３の実施形態で
起電される振幅と変わりない。しかし、配線導体を２本
で一組とし、一方の極性を反転させ差動回路を構成する
ことで、受信するＬＳＩの差動コンパレータの入力振幅
は、元の２倍の１２０〜１４０ｍＶまで拡大され、差動
コンパレータの設計感度の緩和が図れる。

【００９６】また、差動コンパレータに入力される信号
について、振幅の中心即ち、グランド電位が何らかの要
因で揺れた場合には、差動コンパレータはグランド電位
に依存せずに信号を復調でき、対ノイズ性に優れる。特
に、本発明の間隙結合式バスシステムが搭載される情報
処理装置では、印刷回路基板や電源回路は給電系インピ
ーダンスを持つが、装置内で急峻な負荷変動が生じる
と、印刷回路基板や電源回路が供給する電流に急峻な変
化が生じ、結果としてグラウンドバウンスというグラン
ド電位の”浮き上がり”のノイズが生じる。この負荷変
動の要因として、ＣＰＵのアイドル状態やスリープ状態
から動作状態への移行時、メモリ素子のパワーダウンモ
ードから動作状態への移行時があげられる。この時の電
流変化はＣＰＵやメモリ素子の動作周波数を反映した急
峻なもので、ＣＰＵやメモリ素子の動作周波数と、本発
明の間隙結合式バスシステムの動作周波数が帯域的に近
いため、ノイズの影響は大きい。

【００９７】図１３のメカニズムに従い生じた波形の伝
搬を図１４に示す。図１４において、横軸は時系列、縦
方向は上から順にＬＳＩ１２１〜１２４の順である。

【００９８】まずＬＳＩ１２１が出力した信号４１ｎ，
４１ｐは１−２を介して起電され４１２ｎ，４１２ｐと
してＬＳＩ１２２に到着し、次に１−４を介して起電さ
れ４１４ｎ，４１４ｐとしてＬＳＩ１２４に到着し、次
に次に１−３を介して起電され４１３ｎ，４１３ｐとし
てＬＳＩ１２３に到着することを示している。

【００９９】ＬＳＩ１２３が出力した信号４３ｎ，４３
ｐは３−４を介して起電され４３４ｎ，４３４ｐとして
ＬＳＩ１２４に到着し、次に１−３を介して起電され４
３１ｎ，４３１ｐとしてＬＳＩ１２１に到着し、次に２
−３を介して起電され４３２ｎ，４３２ｐとしてＬＳＩ
１２２に到着することを示している。

【０１００】図１５（ａ）に本発明の間隙結合式バスシ
ステムの印刷回路基板の配線導体の配線パターンの一部
を示す。

【０１０１】印刷回路基板の配線導体２２１ｐａは図の
左上に於いて配線導体２２４ｐｂと間隙を保って結合し
ている。この間隙は図１２におけるｐ極性側の１−４で
あり、配線導体２２３ｐａを伝搬してきた信号が配線導
体２２４ｐｂに、もしくは配線導体２２４ｐｂを伝搬し
てきた信号が配線導体２２１ｐａに起電し、信号の伝達
を図る。

【０１０２】配線導体２２４ｐｂはこれより右上に向か
って斜行する。配線導体２２１ｐａは右下に向かって斜
行し、右上に向かう配線導体２２４ｎｂと立体交差の
後、続いて右下に向かって斜行し配線導体２２３ｐｂと
間隙において結合する。

【０１０３】印刷回路基板の配線導体２２３ｐａは図の
左下に於いてビアホールを介して配線導体２２３ｐｂに
接続される。配線導体２２３ｐａは実際は図１５の外の
左側から布線されており、左上から斜行して図のビアホ
ールに至る。これより、配線導体２２３ｐｂはビアホー
ルより右上に向かって斜行し、右上より斜行して降りて
くる２２１ｎａと立体交差し、続いて、右下に向かって
斜行してきた配線導体２２１ｐａと間隙において結合す
る。この間隙は図１２におけるｐ極性側の１−３であ
る。

【０１０４】左中程では、配線導体２２１ｎａと配線導
体２２３ｎａが間隙において結合している。この間隙は
図１２におけるｎ極性側の１−４である。配線導体２２
４ｎｂは図１５の外の左側から布線されており、左下か
ら斜行して間隙に至る。配線導体２２４ｎｂは引き続き
右上に向かって斜行し配線導体２２１ｐａと立体交差し
た後、引き続き右上に向かって斜行し２２２ｎａと間隙
において結合する。

【０１０５】２２１ｐａ，２２１ｎａ，２２２ｎａ，２
２３ｐａは信号層２００ａ，２２４ｐｂ，２２４ｎｂ，
２２３ｎｂ，２２３ｐｂは２００ｂ層に布線される。２
２１ｐａ，２２１ｎａ，２２３ｎａ，２２３ｐａ等の信
号線を取り巻く様にグランド層ビアホールを介して接地
されたパターンが設けられている。

【０１０６】この接地はいわゆるガードパターンと呼ば
れ、ガードパターンにより、例えば２２１ｐａと２２３
ｐａの間が電磁界の遮蔽がなされ、同一信号層内での結
合を排除している。

【０１０７】このガードパターンを図１５（ｂ）のよう
に構成してもよい。すなわち、同一信号である信号線２
２１ｐａと２２１ｎａ間にはガードパターンは設けず、
隣接信号間である２２１ｎａと２２３ｐａあるいは、２
２２ｎａと２２１ｐａ間にはガードパターンを設ける。
このように同一信号のｐチャンネルとｎチャンネルの配
線間にはガードパターンを設けず、同一層にある隣接信
号間にはガードパターンを設けるように構成する。この
ように構成することで、同一信号のｐチャンネルとｎチ
ャンネルの配線間は電磁結合が強く、印ピーダンスの乱
れが少ない。かつ、クロストークを生成するための間隙
に於いて、図１５（ａ）に対し４信号線間で電磁結合し
ているが、それぞれの間でクロストークを生じるので所
望の信号を起電できる。

【０１０８】また、本発明の間隙結合式バスシステムを
実現する図１５の基板において、導体配線の交差する箇
所ではクロストークノイズの発生メカニズムにより信号
が起電される。先に示した間隙において、起電される信
号のパルス幅は、配線導体の並行布線長に従っている。
本発明の実施の形態においてこの並行布線長は２ｃｍ〜
５ｃｍ程度である。この並行布線長はＬＳＩの入力回路
である差動コンパレータのパルス幅に対する感度に基づ
き決定されている。ＬＳＩのプロセス即ち０．３５μｍ
と言った加工精度が今後より微細化されることで、差動
コンパレータのパルス幅に対する感度も向上し、並行布
線長は短くできる。

【０１０９】図１５中、信号層間で配線導体が立体交差
する部位、例えば２２１ｐａと２２４ｎｂ、あるいは２
２１ｎａと２２３ｐｂにおいて、導体配線の交差角度は
いずれも直角である。このように直角に立体交差させる
ことで導体配線間の間隙結合に係る布線長は最小とな
り、クロストークノイズの発生メカニズムにより起電さ
れる信号は微小となり、差動コンパレータの感度よりも
短いパルス幅となり、差動コンパレータでは無視され
る。

【０１１０】よって、図１５に示した本発明の間隙結合
式バスシステムの印刷回路基板の配線導体の配線パター
ンにより、図１２で意図したとおり、結合すべき配線導
体の立体交差と、結合してはいけない配線導体の立体交
差の布線を可能とした。

【０１１１】本発明の第４の実施の形態に示した１ビッ
トの信号を差動出力し２本１対の配線導体を介し差動コ
ンパレータで復調させることでデータ転送を行う、いわ
ゆる差動回路方式は、本発明の第２，第３の実施の形態
においても適用が可能である。また、その印刷回路基板
のパターンも図１５に示した通り、間隙を直角、並行に
立体交差させることで容易に実現できる。

【０１１２】本発明の間隙結合式バスシステムを搭載し
た情報処理装置を、図１６〜１８を用いて説明する。図
中、１は本発明の間隙結合式バスシステムシステムに接
続されるＬＳＩ，２はバスシステムを構成するケーブ
ル、２０はバスシステムを構成する印刷回路基板の導体
及びその印刷回路基板、３は終端抵抗（群）、６０はネ
ットワークラウタないし電子交換機の着信側処理ＬＳＩ
ないし回路群、６１はネットワークラウタないし電子交
換機の送信側処理ＬＳＩないし回路群、７はネットワー
クラウタないし電子交換機のネットワーク側インターフ
ェースＬＳＩないしインターフェース回路群、８はマル
チプロセッサを構成するＣＰＵ、９０はキャッシュメモ
リないしローカルメモリおよびそのコントローラ、９１
は主記憶を構成するメモリモジュール、９２はＬＡＮイ
ンタフェースのＬＳＩないし回路群、９３はディスクコ
ントローラＬＳＩないし回路群、９４はＨＤＤである。

【０１１３】図１６，１７はネットワークラウタないし
電子交換機の内部構成を示している。

【０１１４】図１６を用いて、間隙結合式バスシステム
を実装したケーブルをバックプレーンとしたネットワー
クラウタないし電子交換機の内部構成を説明する。図１
６において、ＬＳＩ１とバスシステムを構成するケーブ
ル２と終端抵抗（群）３により本発明の間隙結合式バス
システムは構成される。ＬＳＩ１はスシステムを構成す
るケーブル２に複数個（図１６においては４個）接続さ
れているが、１個ずつ別々の印刷回路基板に登載されて
いる。この印刷回路基板にはＬＳＩ１の他に、ネットワ
ークラウタないし電子交換機の着信側処理ＬＳＩないし
回路群６０と、ネットワークラウタないし電子交換機の
送信側処理ＬＳＩないし回路群６１と、ネットワークラ
ウタないし電子交換機のネットワーク側インターフェー
スＬＳＩないしインターフェース回路群７が登載され
る。

【０１１５】ネットワークラウタないし電子交換機のネ
ットワーク側インターフェースＬＳＩないしインターフ
ェース回路群７の左側には外、即ちネットワークラウタ
でにおけるＬＡＮやＷＡＮや、ＩＳＤＮ等の一般の公衆
電話回線や、専用線、フレームリレー等のディジタル回
線の光ファイバーケーブルや同軸、より対線等の金属ケ
ーブルが接続され、各ネットワーク、回線間のパケット
処理を行う。電子交換機なら、加入者回線や電話局内の
他の電子交換機との回線、交換局間の基幹回線の光ファ
イバーケーブルや同軸、より対線等の金属ケーブルが接
続され、回線間のパケット処理を行うことで、加入者回
線、基幹回線と言った複数のレイヤー間での交換を行っ
ている。

【０１１６】具体的な動作を説明する。ネットワークラ
ウタないし電子交換機のネットワーク側インターフェー
スＬＳＩないしインターフェース回路群７で受信された
パケットは、ネットワークラウタないし電子交換機の着
信側処理ＬＳＩないし回路群６０で、パケットのヘッダ
とデータに分離され、ヘッダに示されたアドレスが解析
された後、パケットの転送先が決定される。

【０１１７】転送先が同一基板上の、ネットワークラウ
タないし電子交換機のネットワーク側インターフェース
ＬＳＩないしインターフェース回路群７に接続された回
線やネットワークならば、パケットはネットワークラウ
タないし電子交換機の着信側処理ＬＳＩないし回路群６
０から、ネットワークラウタないし電子交換機の送信側
処理ＬＳＩないし回路群６１に受け渡されヘッダを新た
なヘッダに交換された後、該当する回線ないしネットワ
ークが接続されたネットワークラウタないし電子交換機
のネットワーク側インターフェースＬＳＩないしインタ
ーフェース回路群７には受け渡され、送信される。

【０１１８】転送先が別の基板上の、ネットワークラウ
タないし電子交換機のネットワーク側インターフェース
ＬＳＩないしインターフェース回路群７に接続された回
線やネットワークならば、ＬＳＩ１にパケットは受け渡
され、ＬＳＩ１より、バスシステムを構成するケーブル
２を介して他の基板上のＬＳＩ１に転送される。ＬＳＩ
１より、バスシステムを構成するケーブル２に出力され
るパケットには新たなヘッダに相当するアドレスが付さ
れており、このアドレスが割り当てられている別の印刷
回路基板上のＬＳＩ１は、受信したパケットを同一印刷
回路基板上の、ネットワークラウタないし電子交換機の
送信側処理ＬＳＩないし回路群６１に受け渡し、ヘッダ
を新たなヘッダに交換された後、該当する回線ないしネ
ットワークが接続されたネットワークラウタないし電子
交換機のネットワーク側インターフェースＬＳＩないし
インターフェース回路群７には受け渡し、送信する。

【０１１９】図１６において、バスシステムを構成する
ケーブル２は、本発明の第３の実施の形態に示した間隙
結合式バスシステムにより、クロックスキューの微小な
クロックの給電を実現している。また、本発明の第１も
しくは４の実施の形態に示した間隙結合式バスシステム
により、ＬＳＩ１間でのＬＳＩ１を指し示すアドレス
と、交換されるパケットをケーブル２により伝搬する。
ケーブル２は、クロック、データパケットおよびアドレ
スの伝送線路を含む。

【０１２０】図１６において、バスシステムを構成する
ケーブル２はいわゆるバックプレーンを実現している。
ここで、「バックプレーン」とは、双方向にデータ伝送
を行うことのできるバックプレーンバスを可撓性のある
ケーブルで構成したものである。ケーブル２は例えばＦ
ＰＣ(Flexible Printed Circuit)で構成することができ
る。

【０１２１】図１７を用いて、間隙結合式バスシステム
を実装した印刷回路基板をバックプレーンとしたネット
ワークラウタないし電子交換機の内部構成を説明する。
簡単のため図１６に重複する説明は省略する。

【０１２２】図１７において、ＬＳＩ１は、バスシステ
ムを構成する印刷回路基板の導体及びその印刷回路基板
２０に機械的・電気的に接続され、ＬＳＩ１に接続され
た導体配線がＬＳＩ１の近傍の終端抵抗（群）３で終端
されて、間隙結合式バスシステムを実現している。バス
システムを構成する印刷回路基板の導体及びその印刷回
路基板２０の配線は、本発明の第３の実施の形態に示し
た間隙結合式バスシステムにより、クロックスキューの
微小なクロックの給電を実現している。また、本発明の
第２の実施の形態に示した間隙結合式バスシステムによ
り、ＬＳＩ１間でのＬＳＩ１を指し示すアドレスと、交
換されるパケットを伝搬する。

【０１２３】本発明の第２の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムを適用したことで、１つのＬＳＩ１から残り
のＬＳＩ１に転送されたパケットは、残りのＬＳＩ１に
おいて同着する。この同着により、次にパケットを出力
する権利いわゆるバス権を持つＬＳＩは容易に、先のＬ
ＳＩ１の転送サイクルの終了を認知できる。これによ
り、パケットを出力するＬＳＩ１の切換時間は短縮さ
れ、よりデータ転送効率が向上する。

【０１２４】図１８を用いて、間隙結合式バスシステム
を実装したコンピュータの内部構成を示す。

【０１２５】図１８において、ＬＳＩ１は、バスシステ
ムを構成する印刷回路基板の導体及びその印刷回路基板
２０に機械的・電気的に接続され、ＬＳＩ１に接続され
た導体配線がＬＳＩ１の近傍の終端抵抗（群）３で終端
されて、間隙結合式バスシステムを実現している。バス
システムを構成する印刷回路基板の導体及びその印刷回
路基板２０の配線は、本発明の第３の実施の形態に示し
た間隙結合式バスシステムにより、クロックスキューの
微小なクロックの給電を実現している。また、本発明の
第２の実施の形態に示した間隙結合式バスシステムによ
り、ＬＳＩ１間でのＬＳＩ１を指し示すアドレスと、デ
ータを伝搬する。

【０１２６】ＬＳＩ１が登載されている基板は、図中上
から順に、上２枚がマルチプロセッサを実現するプロセ
ッサエレメント、その下が、メモリモジュールを登載す
るメモリライザカード、一番したがＬＡＮ等のネットワ
ークインタフェース、ＳＣＳＩやファイバーチャネル等
を介してＨＤＤを接続するディスクコントローラを登載
したＩ／Ｏカードである。

【０１２７】プロセッサエレメントには８のＣＰＵとＬ
ＳＩ１とキャッシュメモリ９０が登載され、ＣＰＵバス
により接続されている。ＬＳＩ１はプロセッサエレメン
ト上では、キャッシュコントローラとして、キャッシュ
メモリ９０を制御している。

【０１２８】メモリライザカードには、ＬＳＩ１と主記
憶を構成するメモリモジュール９１が登載され、ＬＳＩ
１はメモリコントローラとして主記憶を構成するメモリ
モジュール９１の読み出し、書き込みを制御している。

【０１２９】Ｉ／Ｏカードには、ＬＳＩ１とＬＡＮイン
タフェースのＬＳＩ９２とディスクコントローラＬＳＩ
ないし回路群９３が登載され、ＬＳＩ１とＬＡＮインタ
フェースのＬＳＩ９２、ディスクコントローラＬＳＩな
いし回路群９３はＩ／Ｏバスにより接続されている。ま
た、ディスクコントローラＬＳＩないし回路群９３はＳ
ＣＳＩやファイバーチャネル等を介してＨＤＤ９４を接
続する。

【０１３０】バスシステムを構成する印刷回路基板の導
体及びその印刷回路基板２０のバスは、プロセッサエレ
メントと主記憶を登載したメモリライザカードとＩ／Ｏ
カードに対して、クロックスキューの微小なクロックの
給電を実現している。また、本発明の第２の実施の形態
に示した間隙結合式バスシステムにより、ＬＳＩ１間で
のＬＳＩ１を指し示すアドレスと、交換されるパケット
を伝搬する。

【０１３１】また、キャッシュのコヒーレンシ情報等、
プロセッサエレメント、メモリライザカード、Ｉ／Ｏカ
ード間で同着する必要のある信号線が、本発明の第２の
実施の形態に示した間隙結合式バスシステムにより実現
されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムを示す図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムの信号起電メカニズムを示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムにおける信号の伝搬を示す図である。

【図４】 本発明の第１の実施の形態の同間隙結合式バ
スシステムにおける連続した信号の伝搬を示す図であ
る。

【図５】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムを構成するＬＳＩでのデータの着信時点を示す
図である。

【図６】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムを構成する印刷回路基板の層構成を示す図であ
る。

【図７】 本発明の第１の実施の形態の間隙結合式バス
システムを構成する印刷回路基板の配線を示す図であ
る。

【図８】 本発明の第２の実施の形態の間隙結合式バス
システムを示す図である。

【図９】 本発明の第２の実施の形態の間隙結合式バス
システムにおける信号の伝搬を示す図である。

【図１０】 本発明の第３の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムを示す図である。

【図１１】 本発明の第３の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムにおける信号の伝搬を示す図である。

【図１２】 本発明の第４の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムを示す図である。

【図１３】 本発明の第４の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムの信号を復調する差動コンパレータの入力と
出力の関係を示す図である。

【図１４】 本発明の第４の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムにおける信号の伝搬を示す図である。

【図１５】 本発明の第４の実施の形態の間隙結合式バ
スシステムを構成する印刷回路基板の配線を示す図であ
る。

【図１６】 本発明の実施の形態の間隙結合式バスシス
テムを登載したケーブルをバックプレーンとしたネット
ワークラウタないし電子交換機の内部構成を示す図であ
る。

【図１７】 本発明の実施の形態の間隙結合式バスシス
テムを登載した印刷回路基板をバックプレーンとしたネ
ットワークラウタないし電子交換機の内部構成を示す図
である。

【図１８】 本発明の実施の形態の間隙結合式バスシス
テムを登載したコンピュータの内部構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１〜１６…本発明の間隙結合式バスシステムに接続さ
れるＬＳＩ ２１〜２６…前記ＬＳＩが個々に接続される印刷回路基
板の配線導体 ３１〜３６…２１〜２６の印刷回路基板の配線導体の他
端に接続される終端抵抗 ４１ｐ，ｎ，４３…バスマスタのＬＳＩが出力した信号 ４１０ｐ，ｎ，４１２，４１３，４１４，４１５，４１
６，４３１，４３２，４３４，４３５，４３６…シンク
のＬＳＩで受信される信号 ２００ａ，ｂ…印刷回路基板の信号層 ２００ｇ１，ｇ２…印刷回路基板のグランド層 ２００ｖ…印刷回路基板の電源層 ２３ａ，２５ａ，２５ｂ，２６ｂ…印刷回路基板の信号
層中の配線導体 ２００ａｇ，２００ｂｇ…印刷回路基板の信号層中の電
位をグランド電位にした配線導体 １０１〜１０４…本発明の間隙結合式バスシステムに接
続されるＬＳＩ ２０１〜２０４…前記ＬＳＩが個々に接続される印刷回
路基板の配線導体 ３０１〜３０４…２０１〜２０４の印刷回路基板の配線
導体の他端に接続される終端抵抗 １１０…クリスタルオシレータ １１１…バスマスタのＬＳＩ １１２〜１１６…バススレーブのＬＳＩ ２１１…バスマスタの接続された印刷回路基板の配線導
体 ２１２〜２１６…前記ＬＳＩが個々に接続される印刷回
路基板の配線導体 ５１…スレーブのＬＳＩで受信される信号 １２１〜１２４…本発明の間隙結合式バスシステムに接
続されるＬＳＩ ２２１ｐ，ｎ〜２２４ｐ，ｎ…前記ＬＳＩが個々に接続
される印刷回路基板の配線導体 ３２１ｐ，ｎ〜３２４ｐ，ｎ…２２１ｐ，ｎ〜２２４
ｐ，ｎの印刷回路基板の配線導体の他端に接続される終
端抵抗 ４１０ｐ，４１０ｎ，４１ｐ，４１ｎ…バスマスタのＬ
ＳＩが出力した信号 ２２３ｐａ，２２３ｐｂ，２２３ｎａ，２２３ｎｂ，２
２４ｎａ，２２４ｐｂ，２２１ｎａ，２２１ｐａ…印刷
回路基板の信号層中の配線導体 １…本発明の間隙結合式バスシステムシステムに接続さ
れるＬＳＩ ２…バスシステムを構成するケーブル ２０…バスシステムを構成する印刷回路基板の導体及び
その印刷回路基板 ３…終端抵抗（群） ６０…ネットワークラウタないし電子交換機の着信側処
理ＬＳＩないし回路群 ６１…ネットワークラウタないし電子交換機の送信側処
理ＬＳＩないし回路群 ７…ネットワークラウタないし電子交換機のネットワー
ク側インターフェースＬ ＳＩないしインターフェース回路群 ９０…キャッシュメモリないしローカルメモリおよびそ
のコントローラ ８…マルチプロセッサを構成するＣＰＵ ９１…主記憶を構成するメモリモジュール ９２…ＬＡＮインタフェースのＬＳＩないし回路群 ９３…ディスクコントローラＬＳＩないし回路群 ９４…ＨＤＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−141079（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−66292（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−181416（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−156608（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−19003（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250766（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−161972（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−35845（ＪＰ，Ｂ１) 欧州特許出願公開727747（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 3/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】おのおの、信号を送受信する少なくとも１
   つの送受信回路を具備した少なくとも３個のモジュール
   に対して、それぞれ接続される少なくとも３つの信号配
   線と、 各信号配線の他端に接続された、前記信号配線の特性イ
   ンピーダンスとほぼ同値の終端抵抗とを備え、 前記少なくとも３つの信号配線は、前記少なくとも３個
   のモジュールのうち異なる２つのモジュールの組み合わ
   せ毎に、それらの信号配線同士が所定の間隙をもって並
   行に布線される部位を有し、前記少なくとも３個のモジ
   ュールのうちの１つの信号配線が他のモジュールの信号
   配線との前記部位を介して前記他のモジュールに信号を
   伝達することを特徴とする間隙結合式バスシステム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記少なくとも３つの
   信号配線は、互いに立体交差することにより、ほぼ網目
   状に布線されることを特徴とする間隙結合式バスシステ
   ム。
3. 【請求項３】請求項２において、前記信号配線は立体交
   差する部位で並行に布線されることを特徴とした間隙結
   合式バスシステム。
4. 【請求項４】請求項１、２または３において、前記少な
   くとも３個のモジュールは一列に配置されると共に、こ
   れらに対応する前記終端抵抗は当該モジュールから離間
   した位置において前記モジュールの列に並列に配置さ
   れ、各信号配線は対応するモジュールと終端抵抗との間
   で蛇行して布線されることを特徴とする間隙結合式バス
   システム。
5. 【請求項５】請求項２または３において、前記信号配線
   は立体交差する部位の一部において、信号配線同士が直
   角に交差して布線されることを特徴とする間隙結合式バ
   スシステム。
6. 【請求項６】請求項１において、各信号配線の両端に位
   置する各モジュールとこれに対応する各終端抵抗とは隣
   接配置され、前記少なくとも３つの信号配線の各々は、
   当該モジュールから対応する終端抵抗まで環状ないし折
   り返し構造で布線されることを特徴とする間隙結合式バ
   スシステム。
7. 【請求項７】請求項６において、前記少なくとも３個の
   モジュールはほぼ一列に配置され、各モジュールの信号
   配線は、自己の送受信回路から対応する終端抵抗まで環
   状ないし折り返し構造で布線される途上において、順
   次、他の信号配線と並行に近接して布線される部位を有
   することを特徴とする間隙結合式バスシステム。
8. 【請求項８】請求項６または７において、前記環状ない
   し折り返し構造をとる各信号配線の総延長は、いずれの
   前記モジュールにおいてもほぼ等長であり、かつ、１つ
   のモジュールの送受信回路から前記並行に近接して布線
   される部位を経由して他のモジュールの送受信回路へ到
   達するまでの総延長は、いずれもほぼ等長であることを
   特徴とする間隙結合式バスシステム。
9. 【請求項９】請求項１または６において、 前記送受信回路が接続される信号配線は２本の配線導体
   を有し、 前記送受信回路の送信回路は、その入力の論理値に応じ
   て、前記２本の配線導体の一方には同値、他方には反転
   した値を出力し、 前記送受信回路の受信回路は、前記２本の配線導体の一
   方の前記同値と、他方の前記反転した値を入力とし、前
   記論理値を復調し出力する差動回路の構成をとることを
   特徴とする間隙結合式バスシステム。