JP3671646B2

JP3671646B2 - Optical signal transmission apparatus and signal processing apparatus

Info

Publication number: JP3671646B2
Application number: JP01408598A
Authority: JP
Inventors: 忍小関; 勉浜田; 匡紀廣田; 一宏逆井; 健一小林; 雅夫舟田; 啓志藤曲
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JPH11212686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう光信号伝送装置、および異なる複数の光信号の送受信を含む信号処理を行なう信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路（ＬＳＩ）の集積度の向上によりＬＳＩのデータ処理速度が飛躍的に速くなってきている。これに伴い、半導体集積回路が実装される配線基板に対して、信号伝送能力の向上が求められている。通常、情報装置内または情報装置間の信号伝送手段としては、チャネルを複数持ったバスを用いた並列アーキテクチャの構成が一般的であり、近年パーソナルコンピュータやワークステーションにおいても、ＡＬＵ、レジスタ、タイマ／カウンタ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の多くの機能ブロックを１６〜６４チャネルのバスを用いて結合することが一般的に行なわれている。しかし、並列アーキテクチャでは、多数の接続コネクタと配線が必要とされるため、回路規模が大きくなり、これに伴いバスの伝送能力も制限される。そこで、配線の多層化と微細化により更なる並列化が進められ、これによりバスの伝送能力の向上が図られている。
【０００３】
また、高速演算処理を行うために、複数のプロセッサ（ＣＰＵ）を並列に動作させる並列処理装置も種々提案されている。例えば、共有バスシステムに接続されたメモリ群を、やはり共有バスシステムに接続された複数のＣＰＵで共有する方式を採用した並列処理装置が提案されている。この共有バスシステムは、共有バスと、その共有バスに接続された機器から出力される共有バスへのアクセス要求を調停してアクセスする許可を与えるアービタ回路と、メモリ群（共有メモリ）に対してデータの入出力を行なう機器等とを適宜含んで構成されている。このような、共有バスシステムに接続された共有メモリを有するタイプの並列処理装置では、複数のＣＰＵからの大量の読出しサイクルや書込みサイクルが共有バスシステム上で複雑に競合する可能性がある。大量の読出しサイクルや書込みサイクルによるアクセス競合を調停するために共有バスシステム側では無駄な時間が発生し、それに伴ってスループットが低下する。また、これに連動してＣＰＵ側の待機時間が長くなり、処理系全体のオーバーヘッドが増加するなどの問題も生じる。そこで、バスサイクルの遊休時間を減らしてＣＰＵを効率よく使用する方式がいくつか提案されている。例えば、特開平９−６２６４０号公報には、すでに他のＣＰＵによりアクセスされている共有メモリにアクセスしようとしたＣＰＵを、その共有メモリのアクセスが終了するまで別の非共有メモリにアクセスさせることでＣＰＵの遊休状態を減らすことが提案されている。また、特開平８−３３９３５３号公報には、複数の共通バスが複数のバッファを介して共有メモリに接続され、ＣＰＵが空いているバッファに対してアクセスし、そのバッファが共有メモリにアクセスすることで、ＣＰＵ自身が共有メモリへのアクセスを待つことが防止された技術も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した、チャネルを複数持ったバスを用いた並列アーキテクチャでは、配線間容量や配線抵抗に起因する信号遅延および伝送波形の歪みにより、バスの伝送能力をより向上させることは限界に達しつつある。また、動作速度の向上により電磁ノイズ（ＥＭＩ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）も大きな問題となる。一方、複数のＣＰＵを並列に動作させる並列処理装置においても、１つの電気バスを用いて構成している場合、ある時間内でデータ伝送を行なうことができるのは１対の装置のみであり、時間分割等の手法を用いても、上述した配線間容量や配線抵抗に起因する電気的な伝送の限界によりデータ処理の高速化は制限される。
【０００５】
そこで、光インターコネクションと呼ばれる、システム内光接続技術を用いることが検討されている。光インターコネクション技術の概要は、『内田禎二、第９回回路実装学術講演大会、１５Ｃ０１，ｐｐ．２０１〜２０２』や『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏ，ｅｔａｌ．，”ＰａｃｋａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ”，ＩＥＥＥＴｏｋｙｏ，Ｎｏ．３３，ｐｐ．８１〜８６、１９９４』、『和田修、エレクトロニクス１９９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５』に記載されている様に、システムの構成内容により様々な形態が提案されている。この光インターコネクション技術では、光信号を用いるバスシステムを用いてデータを多重化し、高速アクセスにより高速処理を実現する方法が考えられる。光の多重化では波長多重方式が知られている。例えば、特開平９−９８１３７号公報に開示されているように、複数の信号伝送の波長を変えて送れば一つの伝送路で多重通信が可能になる。しかし波長多重通信においては、複数の波長を受発信するための装置、具体的には複数の発信素子と特定の波長を通過させる複数の波長フィルタを用意するか、あるいはそれらの素子を波長可変のものにすることが必要であり、装置のサイズが大きくなってしまう。さらに波長の精度を上げたり、異なる波長間で出力強度のばらつきを抑えたりすることでコストが上昇してしまう。ＣＰＵの数が増え、必要な波長の種類が多くなるにつれてコストの上昇はより顕著になる。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、複数の端末（装、回路基板等）間におけるＣＰＵの遊休時間が削減され、かつコストアップの防止が図られた光信号伝送装置および信号処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の光信号伝送装置のうちの第１の光信号伝送装置は、
光信号の伝送を担う光伝送媒体、および
上記光伝送媒体に光学的に結合された、電気信号を光信号に変換してその光伝送媒体に入射する光信号送信部とその光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する複数の信号送受信部であって、異なる複数の光信号の送受信を同時に上記光伝送媒体に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう信号送受信部を備え、
上記複数の信号送受信部のなかから、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、それら２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明の光信号伝送装置のうちの第２の光信号伝送装置は、
光信号の伝送を担う光伝送媒体、および
上記光伝送媒体に光学的に結合された、電気信号を光信号に変換してその光伝送媒体に入射する光信号送信部とその光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する複数の信号送受信部であって、異なる複数の光信号の送受信を同時に上記光伝送媒体に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう信号送受信部を備え、
上記複数の信号送受信部のなかから、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、それら２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記目的を達成する本発明の信号処理装置のうちの第１の信号処理装置は、
光信号の伝送を担う光伝送媒体、
電気信号を光信号に変換してその光伝送媒体に入射する光信号送信部とその光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する信号送受信部と、光信号に変換される電気信号を生成する信号生成部と、光信号の受信により得られた電気信号に基づく信号処理を行なう信号処理部とが搭載された複数の回路基板、および
上記複数の回路基板それぞれをその回路基板の信号送受信部が上記光伝送媒体に光学的に結合された状態にそれら複数の回路基板を支持する基板支持部を備え、
上記複数の回路基板に搭載された複数の信号処理部が、異なる複数の光信号の送受信を同時に上記光伝送媒体に担わせる場合に、これら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なうものであって、
上記複数の信号送受信部のなかから、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、それら２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明の信号処理装置のうちの第２の信号処理装置は、
光信号の伝送を担う光伝送媒体、
電気信号を光信号に変換してその光伝送媒体に入射する光信号送信部とその光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する信号送受信部と、光信号に変換される電気信号を生成する信号生成部と、光信号の受信により得られた電気信号に基づく信号処理を行なう信号処理部とが搭載された複数の回路基板、および
上記複数の回路基板それぞれをその回路基板の信号送受信部が上記光伝送媒体に光学的に結合された状態にそれら複数の回路基板を支持する基板支持部を備え、
上記複数の回路基板に搭載された複数の信号処理部が、異なる複数の光信号の送受信を同時に上記光伝送媒体に担わせる場合に、これら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なうものであって、
上記複数の信号送受信部のなかから、上記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、それら２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
図１に示す光信号伝送装置１００には、光信号の伝送を担うシート状の光バス２０、およびその光バス２０に光学的に結合された６つの信号送受信部４０＿１，４０＿２，４０＿３，４０＿４，４０＿５，４０＿６が備えられている。
【００１２】
信号送受信部４０＿１；４０＿２；４０＿３；４０＿４；４０＿５；４０＿６は、それぞれ、信号変換回路４１＿１，発光素子４２＿１，受光素子４３＿１；信号変換回路４１＿２，発光素子４２＿２，受光素子４３＿２；信号変換回路４１＿３，発光素子４２＿３，受光素子４３＿３；信号変換回路４１＿４，発光素子４２＿４，受光素子４３＿４；信号変換回路４１＿５，発光素子４２＿５，受光素子４３＿５；信号変換回路４１＿６，発光素子４２＿６，受光素子４３＿６から構成されている。発光素子（本発明にいう光信号送信部の一例）４２＿１，４２＿２，４２＿３，４２＿４，，４２＿５，４２＿６は、電気信号を光信号に変換して光バス２０に入射する。また、受光素子（本発明にいう光信号受信部の一例）４３＿１，４３＿２，４３＿３，４３＿４，，４３＿５，４３＿６は、光バス２０内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する。信号変換回路４１＿１，４１＿２，４１＿３には、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３が接続され、信号変換回路４１＿４，４１＿５，４１＿６には、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３が接続されている。信号変換回路４１＿１，４１＿２，４１＿３，４１＿４，４１＿５，４１＿６の詳細については後述する。信号送受信部４０＿１，４０＿２，４０＿３，４０＿４，４０＿５，４０＿６は、異なる複数の光信号の送受信を同時に光バス２０に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、光バス２０を介在させた光信号の送受信を行なう。
【００１３】
本実施形態の光信号伝送装置１００では、どのＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３もメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３とデータをやり取りすることができる。また、光バス２０の、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側において入出力される光信号の強度は、それぞれのＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３に対して異なった強度レベルに決められている。こうすることで、複数のＣＰＵ−メモリ間の多重伝送において、通信に用いる光強度レベルが互いに重ならないような調停を行なう必要はなく、その分、伝送処理が速くなるという特徴がある。本実施形態の光信号伝送装置１００では、ＣＰＵやメモリの数（ノード数）が少ない場合、好適である。
【００１４】
以下、本実施形態の光信号伝送装置１００の動作について説明する。先ず、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１にデータを書き込む場合について説明する。ＣＰＵ６０＿１から出力された２値の電気信号は、信号変換回路４１＿１によって、光信号５０ａを出射するために必要な駆動信号に変換される。ここで、上述したように、発光素子４２＿１の、ＣＰＵ６０＿１からの信号に対応する光信号５０ａの強度レベルはあらかじめ決められている。信号変換回路４１＿１は、発光素子４２＿１に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ７０＿１のアドレス信号と送信元のＣＰＵ６０＿１の識別信号を、メモリ７０＿１側の信号変換回路４１＿４に送る動作を開始する。発光素子４２＿１は、信号変換回路４１＿１からの駆動信号により光信号５０ａを光バス２０内に出射する。光信号５０ａは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿１側の、アドレス指定された信号変換回路４１＿４は、受光素子４３＿４に入射された光信号５０ａを受け取り、ＣＰＵ６０＿１の識別信号からその光信号５０ａの強度を識別し、識別された光信号５０ａの強度に対応する信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿１に送る。ここでは、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３は、従来の２値メモリを前提としているが、多値記憶が可能なメモリを用いた場合は、その多値レベルに合わせて変換すればよい。
【００１５】
また、同時に他のＣＰＵ６０＿２，６０＿３とメモリ７０１，７０＿２，７０＿３の間でもデータ通信が可能である。ここでは、前述した、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１へのデータの書込みと同時に、ＣＰＵ６０＿２からメモリ７０＿３にデータを書き込む場合について説明する。信号変換回路４１＿２は、ＣＰＵ６０＿２から受け取った電気信号を、光信号５０ｂを出射するために必要な駆動信号に変換する。ここで、発光素子４２＿２の、ＣＰＵ６０＿２からの信号に対応する光信号５０ｂの強度レベルも、前述したようにあらかじめ決められている。信号変換回路４１＿２は、発光素子４２＿２に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ７０＿３のアドレス信号と送信元のＣＰＵ６０＿２の識別信号を、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に送る動作を開始する。発光素子４２＿２は、信号変換回路４１＿２からの駆動信号に基づいた光信号５０ｂを、光バス２０内に出射する。光信号５０ｂは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿３側の、アドレス指定された信号変換回路４１＿６は、受光素子４３＿６に入射された光信号５０ｂを受け取り、ＣＰＵ６０＿２の識別信号からその光信号５０ｂの強度を識別し、識別された光信号５０ｂの強度に対応する信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿３に送る。
【００１６】
ここで、二つの光信号５０ａ，５０ｂは、光バス２０内で重畳されることになるが、光の特性により、各ＣＰＵ６０＿１，６０＿２側から出射された各光信号５０ａ，５０ｂの光強度は単純加算される。従って、２つのＣＰＵ６０＿１，６０＿２側から出射される光信号５０ａ，５０ｂの強度比を適切な値、例えば１：２に設定すれば、受信側でそれぞれ送信側の信号を分離・抽出することが可能となる。
【００１７】
図２は、図１に示す光信号伝送装置における光信号の分離・抽出を説明する図である。
図２に示すように、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側からの３種類の光信号５０ａ、５０ｂ、５０ｃのオン，オフにより定まる合成信号（５０ａ＋５０ｂ＋５０ｃ）の強度の組み合わせは８種類ある。光信号５０ａ、５０ｂ、５０ｃの強度比を例えば１：２：４にすることで、どの組み合わせの合計（合成信号の値）も重なることなく一意的に決定する。一般的には、光バス２０の、ｎ個の出射部から独立に光信号が出射されるものとし、それらの強度比をｍ⁰ ：ｍ¹ ：ｍ² ：…：ｍ^n-1 （ｍは２以上の整数）とすれば、ｎ個の出射部がそれぞれ独立にオン，オフされても、その加算和からそれぞれの出射部から出射された信号を一意的に認識することができる。すなわち、これまで説明してきたような信号伝達を行なうことで、異なる種類の光信号を同時に同方向に送ることができる。
【００１８】
次に、ＣＰＵがメモリからデータを読み出す場合について、図１を参照して説明する。ここでは、ＣＰＵ６０＿１がメモリ７０＿３に書き込まれているデータを読み出す場合について説明する。ＣＰＵ６０＿１側の信号変換回路４１＿１は、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に対して、読み出す対象メモリ７０＿３のアドレス信号とデータを要求するＣＰＵ６０＿１の識別信号を、アドレス・制御信号線５１を経由して、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に送る。信号変換回路４１＿６は、そのアドレス信号に従ってメモリ７０＿３のデータを読み出し、そのデータがＣＰＵ６０＿１に対して決められた光強度レベルで出射されるような駆動信号に変換する。変換された駆動信号に基づいて発光素子４２＿６から光信号が出射され、その光信号が光バス２０中を拡散して伝播し、受光素子４３＿１に到達する。さらに信号変換回路４１＿１で、ＣＰＵ６０＿１用に決められた光強度レベルにしたがって、適切な信号が分離・抽出される。同様にして、例えばデータを要求するＣＰＵ６０＿２の光強度レベルに合わせて、送信側であるメモリ７０＿２で強度変調してデータを送ることで、他のメモリ７０＿２から他のＣＰＵ６０＿２へのデータ転送も可能である。このようにして、同時同方向通信を行なうことができる。
【００１９】
また、あるＣＰＵが通信を行なう際には、あらかじめそのＣＰＵの入出力用として決められた強度レベルをもつ光信号を用いるように、ＣＰＵの識別信号を通信先の信号変換回路に送るようにする。このようにすることで、あるＣＰＵがメモリからデータを読み出すのと同時に他のＣＰＵが他のメモリにデータを送ることができ、従って同時双方向通信が実現される。
【００２０】
次に、信号変換回路の機能について、図３を参照して詳細に説明する。
図３は、図１に示す信号変換回路のブロック図である。
点線で囲まれた部分が信号変換回路４１であり、内部がいくつかの機能を持った部分に分けられている。信号変換回路４１の外部には、ＣＰＵ６０もしくはメモリ７０と、受光素子（光−電気変換素子）４３および発光素子（電気−光変換素子）４２が接続される。ＣＰＵ６０から出力された２値のデータとそのデータを書き込むためのアドレスは、先ず、光伝送の強度レベルが互いに重ならないように調停するための強度調停回路４１ａに入力される。強度調停回路４１ａは、現在の光信号の使用状況を考慮して、実際に出力する光信号の強度レベルの種類を決定し、その情報を他の複数の装置（信号変換回路）の強度調停回路に送信（ブロードキャストと称する）する。また、強度調停回路４１ａで決められた強度レベルはレベル選択回路４１ｃに蓄えられ、その情報にしたがってＣＰＵ６０からの２値データが、レベル変換回路４１ｂで、その２値データに対応するレベルに変換され、さらに発光素子４２へ送られ光信号に変換される。一方、受光素子４３から出力される電気信号は、光バス２０中で他の光信号と重畳されている値なので、先ずその中から必要なものを分離・抽出回路４１ｄにて抽出する。その時に参照するのは送られた光信号の強度レベル情報であり、そのレベル情報は他の装置からブロードキャストされた情報を考慮し、強度調停回路４１ａからレベル選択回路４１ｃを経由して分離・抽出回路４１ｄに供給される。分離・抽出回路４１ｄで抽出された電気多値信号は、レベル変換回路４１ｂにてメモリ７０の扱う２値データに変換され、そのメモリ７０に送られる。このときアドレス情報があればそれも同時に送られる。ここでは強度調停回路４１ａの役割は、二つの装置間を伝送する光強度レベルを決定し、それが他の通信と重ならないように調停するものである。この例では信号変換回路４１内部に強度調停回路４１ａが含まれる例を示したが、信号変換回路４１の外部に共通の強度調停回路を設置し、それぞれの信号変換回路から参照できるように構成してもよい。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の光信号伝送装置１００では、ＣＰＵ−メモリ間の通信において、異なる種類の光信号を同時同方向や同時双方向に送ることができるため、従来の電気バスで見られるような遊休時間が大幅に削減される。従って、ＣＰＵの利用効率がよい光信号伝送装置を提供することができる。また、信号変換回路ならびに発光素子，受光素子は、例えば駆動電圧を調節すれば光強度の変調を実現できるので、光信号の波長を変える波長多重通信を用いた装置と比べ、より簡易に構成することができコストアップを抑えることができる。
【００２２】
尚、本実施形態の光信号伝送装置１００では、ＣＰＵ−メモリ間における通信例で説明したが、メモリの一部が他の入出力装置に置き換わったもので通信を行なってもよい。
図４は、本発明の第１の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
第２実施形態の光信号伝送装置２００では、光バス２０の、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側において入出力される光信号の強度は、それぞれのメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３に対して異なった強度レベルに決められている。こうすることで、複数のメモリ−ＣＰＵ間の多重伝送において、通信に用いる光強度レベルが互いに重ならないような調停を行なう必要はなく、その分伝送処理が速くなるという特徴がある。第２実施形態の光信号伝送装置２００では、ＣＰＵやメモリの数（ノード数）が少ない場合、好適である。
【００２３】
以下、本実施形態の光信号伝送装置２００の動作について説明する。先ず、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１にデータを書き込む場合について説明する。書き込む対象のメモリ７０＿１が決定されると、ＣＰＵ６０＿１から出力された２値の電気信号は、信号変換回路４１＿１によって、光信号５０ａを出射するために必要な駆動信号に変換される。ここで、メモリ７０＿１側に入力される光信号として、発光素子４２＿１の、ＣＰＵ６０＿１からの信号に基づく光信号５０ａの強度レベルがあらかじめ決められている。信号変換回路４１＿１は、発光素子４２＿１に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ７０＿１のアドレス信号を、そのメモリ７０＿１側の信号変換回路４１＿４に送る動作を開始する。発光素子４２＿１は、信号変換回路４１＿１からの駆動信号に基づいた光信号５０ａを光バス２０内に出射する。光信号５０ａは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿１側の、アドレス指定された信号変換回路４１＿４は、受光素子４３＿４に入射された光信号５０ａを受け取り、メモリ７０＿１に対してあらかじめ決められた光強度レベルから、その光信号５０ａの強度を識別し、識別された光信号５０ａの強度に対応する信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿１に送る。ここでは、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３は、従来の２値メモリを前提としているが、多値記憶が可能なメモリを用いた場合は、その多値レベルに合わせて変換すればよい。
【００２４】
また、同時に他のＣＰＵ６０＿２，６０＿３とメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３の間でもデータ通信が可能である。ここでは、前述した、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１へのデータの書込みと同時に、ＣＰＵ６０＿２からメモリ７０＿３にデータを書き込む場合について説明する。書き込む対象のメモリ７０＿３が決定されると、信号変換回路４１＿２は、ＣＰＵ６０＿２から受け取った電気信号を、光信号５０ｃを出射するために必要な駆動信号に変換する。ここで、メモリ７０＿３側に入力される光信号として、発光素子４２＿２の、ＣＰＵ６０＿２からの信号に基づく光信号５０ｃの強度レベルもあらかじめ決められている。信号変換回路４１＿２は、発光素子４２＿２に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ７０＿３のアドレス信号を、そのメモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に送る動作を開始する。発光素子４２＿２は、信号変換回路４１＿２からの駆動信号に基づいた光信号５０ｃを光バス２０内に出射する。光信号５０ｃは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿３側の、アドレス指定された信号変換回路４１＿６は、受光素子４３＿６に入射された光信号を受け取り、メモリ７０＿３に対してあらかじめ決められた光強度レベルから、光信号５０ｃの強度を識別し、識別された光信号５０ｃの強度に対応する信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿３に送る。
【００２５】
ここで、二つの光信号５０ａ，５０ｃは、光バス２０内で重畳されることになるが、光の特性により、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２側から出射された光信号５０ａ，５０ｃの光強度は単純加算される。従って、２つのＣＰＵ６０＿１，６０＿２側から出射される光信号の強度比を適切な値、例えば１：２に設定すれば、受信側でそれぞれ送信側の信号を分離・抽出することが可能となる。尚、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側からの３種類の光信号のオン，オフにより定まる合成信号の強度の組み合わせは８種類（図２参照）あり、光信号の強度比を例えば１：２：４にすることで、どの組み合わせの合計（合成信号の値）も重なることなく一意的に決定する。従って、光バス２０の、出射部それぞれから出力された信号を一意的に認識することができ、異なる種類の光信号を同時に同方向に送ることができる。
【００２６】
次に、ＣＰＵがメモリからデータを読み出す場合について説明する。例えば、ＣＰＵ６０＿１がメモリ７０＿３に書き込まれているデータを読み出す場合、ＣＰＵ６０＿１側の信号変換回路４１＿１は、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に対して、アドレス・制御信号線５１を経由して、アドレス信号をメモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に送る。信号変換回路４１＿６は、そのアドレス信号にしたがってメモリ７０＿３のデータを読み出し、そのデータを、メモリ７０＿３に対してあらかじめ決められた光強度レベルで出射されるような駆動信号に変換する。変換された駆動信号により発光素子４２＿６から光信号が出射され、その光信号が光バス２０中を拡散して伝播し、受光素子４３＿１に到達する。さらに、信号変換回路４１＿１で、メモリ７０＿３に対してあらかじめ決められた光強度レベルにしたがって、適切な信号が分離・抽出される。同様にして、例えばデータが要求されるメモリ７０＿２の光強度レベルに合わせて、受信側であるＣＰＵ６０＿２で強度を認識してデータを受け取ることで、他のメモリから他のＣＰＵへのデータ転送も可能である。このようにして、同時同方向通信を行なうことができる。
【００２７】
また、あるＣＰＵがあるメモリとの通信を行なう際には、あらかじめそのメモリの入出力用として決められた光強度レベルをもつ光信号を用いるように、そのメモリの識別信号を信号変換回路に送るようにする。このようにすることで、あるＣＰＵがそのメモリからデータを読み出すのと同時に他のＣＰＵが他のメモリにデータを送ることができ、従って同時双方向通信が実現される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の光信号伝送装置２００では、ＣＰＵ−メモリ間の通信において、異なる種類の光信号を同時同方向や同時双方向に送ることができるため、従来の電気バスで見られるような遊休時間が大幅に削減される。従って、ＣＰＵの利用効率がよい光信号伝送装置を提供することができる。また、信号変換回路ならびに発光素子，受光素子は、例えば駆動電圧を調節すれば光強度の変調を実現できるので、光信号の波長を変える波長多重通信を用いた装置と比べ、より簡易に構成することができコストアップを抑えることができる。さらに、本実施形態の光信号伝送装置２００では、ＣＰＵ−メモリ間における通信例で説明したが、メモリの一部が他の入出力装置に置き換わったもので通信を行なってもよい。
【００２９】
尚、第１実施形態の光信号伝送装置１００では、光バス２０の、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側において入出力される光信号の強度は、それぞれのＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３に対して異なった強度レベルに決められた例で説明し、第２実施形態の光信号伝送装置２００では、光バス２０の、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側において入出力される光信号の強度は、それぞれのメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３に対して異なった強度レベルに決められた例で説明したが、これらに限られるものではなく、信号送受信部４０＿１，４０＿２，４０＿３，４０＿４，４０＿５，４０＿６のなかから、光バス２０を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたときの２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものであればよい。
【００３０】
次に、本発明の第２の光信号伝送装置の一実施形態について説明する。尚、図面自体は、前述した光信号伝送装置２００で参照した図面をそのまま用いることができ、以下に説明する実施形態においても同じ図面を参照して説明する。
本実施形態の光信号伝送装置では、図４に示す光バス２０の、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側およびメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側において入出力する光信号の強度レベルは、いずれも固定されておらず、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３およびメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３間の通信に用いる光強度レベルが互いに重ならないように調停が行なわれる。本実施形態の光信号伝送装置では、多くの種類の光強度レベルを用意する必要がないため、ＣＰＵやメモリの数（ノード数）が多い場合、好適である。
【００３１】
以下、本実施形態の光信号伝送装置の動作について説明する。先ず、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１にデータを書き込む場合について説明する。ＣＰＵ６０＿１から出力された２値の電気信号は、信号変換回路４１＿１によって、発光素子４２＿１が、ある強度レベルの光信号５０ａを出射するために必要な駆動信号に変換される。信号変換回路４１＿１は、発光素子４２＿１に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ７０＿１のアドレス信号を、メモリ７０＿１側の信号変換回路４１＿４に送る動作を開始する。また、出射する光信号５０ａの強度レベルの識別信号を、他のすべての信号変換回路４１＿２，４１＿３，４１＿５，４１＿６に送る動作も開始する。発光素子４２＿１は、信号変換回路４１＿１からの駆動信号により光信号５０ａを光バス２０内に出射する。光信号５０ａは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿１側の信号変換回路４１＿４は、ＣＰＵ６０＿１側の信号変換回路４１＿１から受け取った制御信号を参照し、また受光素子４３＿４に入射された光信号５０ａを受け取り、適正な信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿１に送る。ここでは、メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３は、従来の２値メモリを前提としているが、多値記憶が可能なメモリを用いた場合は、その多値レベルに合わせて変換すればよい。
また、同時に他のＣＰＵ６０＿２，６０＿３とメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３の間でもデータ通信が可能である。ここでは、前述した、ＣＰＵ６０＿１からメモリ７０＿１へのデータの書込みと同時に、ＣＰＵ６０＿２からメモリ７０＿３にデータを書き込む場合について説明する。信号変換回路４１＿２は、ＣＰＵ６０＿２から受け取った電気信号を駆動信号に変換するにあたり、ＣＰＵ６０＿１側の信号変換回路４１＿１から送られた光強度レベルの識別信号を参照し、すでに他の通信（ここでは、ＣＰＵ６０＿１とメモリ７０＿１間の通信）で使われている光強度レベルとは異なる光強度レベルを持つ光信号５０ｃを出射するような駆動信号に変換する。信号変換回路４１＿２は、発光素子４２＿２に信号を送るのと同時に、アドレス・制御信号線５１を経由して、書き込む対象メモリ６０＿３のアドレス信号を、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に送る動作を開始する。また、出射する光信号５０ｃの強度レベルの識別信号を、他のすべての信号変換回路４１＿１，４１＿３，４１＿４，４１＿５に送る動作も開始する。発光素子４２＿２は、信号変換回路４１＿２からの駆動信号に基づいた光信号５０ｃを光バス２０内に出射する。光信号５０ｃは、光バス２０内を拡散して伝播し、各メモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側の、各受光素子４３＿４，４３＿５，４３＿６に入射される。メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６は、ＣＰＵ７０＿２側の信号変換回路４１＿２から受け取った制御信号を参照し、また受光素子４３＿６に入射された光信号を受け取り、適正な信号を抽出して２値の電気信号に戻し、アドレス情報とともにメモリ７０＿３に送る。
【００３２】
ここで、前述したように、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側からの３種類の光信号のオン，オフにより定まる合成信号の強度の組み合わせは８種類（図２参照）あり、光信号の強度比を例えば１：２：４にすることで、どの組み合わせの合計（合成信号の値）も重なることなく一意的に決定する。従って、光バス２０の、出射部それぞれから出力された信号を一意的に認識することができ、異なる種類の光信号を同時に同方向に送ることができる。
【００３３】
次に、ＣＰＵがメモリからデータを読み出す場合について説明する。例えば、ＣＰＵ６０＿１がメモリ７０＿３に書き込まれているデータを読み出す場合、ＣＰＵ６０＿１側の信号変換回路４１＿１は、メモリ７０＿３側の信号変換回路４１＿６に対して、アドレス・制御信号線５１を経由して、アドレス信号と、使うべき光強度レベルの識別信号を送る。また他のすべての信号変換回路４１＿２，４１＿３，４１＿４，４１＿５に対しても光強度レベルの識別信号を送る。信号変換回路４１＿６は、そのアドレス信号にしたがってメモリ７０＿３のデータを読み出し、そのデータを、光強度レベルの識別信号にしたがった光強度レベルの光信号で出射されるような駆動信号に変換する。変換された駆動信号により発光素子４２＿６から光信号が出射され、その光信号が光バス２０中を拡散して伝播し、受光素子４３＿１に到達する。さらに、信号変換回路４１＿１で、光強度レベルの識別信号が参照され適切な信号が分離・抽出される。同様にして、すでに使われている光強度レベルとは異なる光強度レベルで通信するようにして、他のメモリから他のＣＰＵへのデータ転送も可能であり、これにより同時同方向通信を行なうことができる。
【００３４】
また、ＣＰＵとメモリ間で通信を複数行なう際には、あらかじめ常に同じ光強度レベルの信号を用いることを避けるように、使用する光強度レベルの識別信号を他の信号変換回路に送るようにする。このようにすることで、あるＣＰＵがあるメモリからデータを読み出すのと同時に他のＣＰＵが他のメモリにデータを送ることができ、従って同時双方向通信が実現される。
【００３５】
尚、本実施形態の光信号伝送装置では、ＣＰＵ−メモリ間における通信例で説明したが、メモリの一部が他の入出力装置に置き換わったもので通信を行なってもよい。また、一般に、ｎ個のＣＰＵに対して必ずしもｎ種類の光強度レベルを必要とせず、ｎ種類の光強度レベルよりも少ないｍ種類の強度レベルで通信することも可能である。また高い光強度レベルを発生するために消費される電力は大きいが、この方式であれば常に低い強度レベルから順番に使うことができるので、低消費電力にも効果がある。
【００３６】
さらに、本実施形態の光信号伝送装置における信号変換回路ならびに発光素子，受光素子は、例えば駆動電圧を調節すれば光強度の変調を実現できるので、光信号の波長を変える波長多重通信を用いた信号処理装置と比べ、より簡易に構成することができコストアップを抑えることができる。
尚、本実施形態の光信号伝送装置では、光バス２０の、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３側およびメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３側において入出力する光信号の強度レベルは、いずれも固定されておらず、ＣＰＵ６０＿１，６０＿２，６０＿３およびメモリ７０＿１，７０＿２，７０＿３間の通信に用いる光強度レベルが互いに重ならないように調停が行なわれた例で説明したが、これに限られるものではなく、信号送受信部４０＿１，４０＿２，４０＿３，４０＿４，４０＿５，４０＿６のなかから、光バス２０を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたときの２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであればよい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態の光信号伝送装置では、ＣＰＵ−メモリ間の通信において、異なる種類の光信号を同時同方向や同時双方向に送ることができるため、従来の電気バスで見られるような遊休時間が大幅に削減される。従って、ＣＰＵの利用効率がよい光信号伝送装置を提供することができる。
図５は、本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【００３８】
この信号処理装置４００は、基体１０、光信号の伝送を担うシート状の光バス２０、電気信号を光信号に変換して光バス２０に入射する光信号受信部と光バス２０内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号送信部を有する信号送受信部８１と、電気信号を生成する信号生成部８２と、受信により得られた電気信号に基づく信号処理を行なう信号処理部８３とが搭載された複数の回路基板８０、および複数の回路基板８０それぞれをその回路基板８０の信号送受信部８１が光バス２０に光学的に結合された状態に複数の回路基板８０を支持する基板支持部（コネクタ）３０を備えている。各回路基板８０への信号は基体１０上の配線１１を通して送られる。シート状の光バス２０には少なくとも光入射部に光を拡散させる処理がされているため、入射した光はシート内を拡散しながら伝播する。したがって、拡散した光は複数の光出射部において、外部に取り出される。
【００３９】
この信号処理装置４００は、複数の回路基板８０に搭載された複数の信号処理部８２が、異なる複数の光信号の送受信を同時に光バス２０に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、光バス２０を介在させた光信号の送受信を行なうものであって、複数の信号送受信部８１のなかから、光バス２０を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたときのそれら２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものである。
【００４０】
ここでは、光伝送媒体の一種である、矩形のシート形状を有する光バス２０を挟んだ複数の回路基板８０の例を示したが、円盤形状を有する光バスの周囲に回路基板が配置されたものでもよい。一般に、光伝送媒体としては光バスを用いた方が光が拡散されるため、バスとしては有利であるが、比較的長距離の信号伝送を行なう場合、光伝送媒体として光ファイバを用い、それぞれの回路基板間を相互に光ファイバで結ぶ構成にしてもよい。
【００４１】
さらに、複数の信号送受信部のなかから、光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたときの２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の端末（装置、回路基板等）間におけるＣＰＵの遊休時間が削減され、かつコストアップの防止が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の光信号伝送装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す光信号伝送装置における光信号の分離・抽出を説明する図である。
【図３】図１に示す信号変換回路のブロック図である。
【図４】本発明の第１の光信号伝送装置の第２実施形態を示す模式図である。
【図５】本発明の信号処理装置の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０基体
１１配線
２０光バス
３０基板支持部
４０＿１，４０＿２，４０＿３，４０＿４，４０＿５，４０＿６，８１信号送受信部
４１，４１＿１，４１＿２，４１＿３，４１＿４，４１＿５，４１＿６信号変換回路
４１ａ強度調停回路
４１ｂレベル変換回路
４１ｃレベル選択回路
４１ｄ分離・抽出回路
４２，４２＿１，４２＿２，４２＿３，４２＿４，４２＿５，４２＿６発光素子
４３，４３＿１，４３＿２，４３＿３，４３＿４，４３＿５，４３＿６受光素子
５１アドレス・制御信号線
６０＿１，６０＿２，６０＿３ＣＰＵ
７０＿１，７０＿２，７０＿３メモリ
８２信号生成部
８３信号処理部
１００，２００光信号伝送装置
４００信号処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal transmission device that transmits and receives an optical signal through an optical transmission medium, and a signal processing device that performs signal processing including transmission and reception of a plurality of different optical signals.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the data processing speed of an LSI has been dramatically increased due to the improvement in the degree of integration of a semiconductor integrated circuit (LSI). Along with this, improvement in signal transmission capability is required for a wiring board on which a semiconductor integrated circuit is mounted. In general, as a signal transmission means within an information apparatus or between information apparatuses, a parallel architecture configuration using a bus having a plurality of channels is generally used. In recent years, ALUs, registers, timers / timers are also used in personal computers and workstations. In general, many functional blocks such as a counter, a ROM, and a RAM are combined using a bus of 16 to 64 channels. However, in the parallel architecture, a large number of connection connectors and wirings are required, so that the circuit scale becomes large and the transmission capability of the bus is limited accordingly. Therefore, further parallelization has been promoted by multilayering and miniaturization of wiring, thereby improving the transmission capability of the bus.
[0003]
Various parallel processing apparatuses that operate a plurality of processors (CPUs) in parallel to perform high-speed arithmetic processing have been proposed. For example, there has been proposed a parallel processing device that employs a system in which a memory group connected to a shared bus system is shared by a plurality of CPUs also connected to the shared bus system. In this shared bus system, a shared bus, an arbiter circuit that grants access by arbitrating an access request to the shared bus output from a device connected to the shared bus, and a memory group (shared memory) It includes a device for inputting and outputting data as appropriate. In such a type of parallel processing device having a shared memory connected to a shared bus system, a large number of read cycles and write cycles from a plurality of CPUs may compete in a complicated manner on the shared bus system. In order to mediate access contention due to a large number of read cycles and write cycles, useless time is generated on the shared bus system side, and throughput is reduced accordingly. In conjunction with this, there is a problem that the waiting time on the CPU side becomes longer and the overhead of the entire processing system increases. In view of this, several methods for efficiently using the CPU by reducing the idle time of the bus cycle have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-62640 discloses that a CPU that has attempted to access a shared memory that has already been accessed by another CPU accesses another non-shared memory until the access to the shared memory is completed. It has been proposed to reduce the idle state of the CPU. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-339353 discloses that a plurality of common buses are connected to a shared memory via a plurality of buffers, and the CPU accesses a free buffer, and the buffer accesses the shared memory. Thus, a technique that prevents the CPU itself from waiting for access to the shared memory has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the parallel architecture using a bus having a plurality of channels as described above, it is reaching the limit to further improve the bus transmission capability due to signal delay and transmission waveform distortion caused by inter-wire capacitance and wiring resistance. is there. In addition, electromagnetic noise (EMI: Electromagnetic Interference) becomes a serious problem due to the improvement of the operation speed. On the other hand, even in a parallel processing device that operates a plurality of CPUs in parallel, when configured using one electric bus, only a pair of devices can perform data transmission within a certain period of time. Even if a method such as time division is used, the speeding up of data processing is limited due to the limitations of electrical transmission caused by the inter-wiring capacitance and wiring resistance described above.
[0005]
Therefore, use of an in-system optical connection technique called optical interconnection has been studied. The outline of the optical interconnection technology is described in “Koji Uchida, 9th Circuit Packaging Conference, 15C01, pp. 201-202 "and" H. Tomimura, et al. "Packaging Technology for Optical Interconnects", IEEE Tokyo, No. 33, pp. 81-86, 1994 ", Osamu Wada, Electronics April 1993, pp. 52-55 ”, various forms have been proposed depending on the contents of the system configuration. In this optical interconnection technology, a method of multiplexing data using a bus system using optical signals and realizing high-speed processing by high-speed access can be considered. A wavelength multiplexing method is known for optical multiplexing. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-98137, if a plurality of signal transmission wavelengths are changed and sent, multiplex communication can be performed on one transmission path. However, in wavelength division multiplexing communication, a device for receiving and transmitting a plurality of wavelengths, specifically, a plurality of transmitting elements and a plurality of wavelength filters that pass a specific wavelength are prepared, or these elements are made variable in wavelength. It is necessary to make it a thing, and the size of an apparatus will become large. Further, the cost increases by increasing the accuracy of the wavelength or suppressing variations in output intensity between different wavelengths. As the number of CPUs increases and the number of required wavelengths increases, the increase in cost becomes more remarkable.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an optical signal transmission in which an idle time of a CPU among a plurality of terminals (devices, circuit boards, etc.) is reduced and an increase in cost is prevented. An object is to provide an apparatus and a signal processing apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Of the optical signal transmission devices of the present invention that achieve the above object, the first optical signal transmission device comprises:
An optical transmission medium for transmitting optical signals, and
An optical signal transmitting unit optically coupled to the optical transmission medium for converting an electrical signal into an optical signal and entering the optical transmission medium and an optical signal transmitted through the optical transmission medium for receiving the electrical signal A plurality of signal transmission / reception units each having an optical signal receiving unit for converting signals into a plurality of different optical signals when the optical transmission medium is simultaneously responsible for transmission / reception of different optical signals. A signal transmission / reception unit that transmits / receives an optical signal through the optical transmission medium using an optical signal with high intensity,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The unit transmits and receives an optical signal having a light intensity fixed in advance for each signal transmitting / receiving unit.
[0008]
The second optical signal transmission device of the present invention that achieves the above-mentioned object is:
An optical transmission medium for transmitting optical signals, and
An optical signal transmitting unit optically coupled to the optical transmission medium for converting an electrical signal into an optical signal and entering the optical transmission medium and an optical signal transmitted through the optical transmission medium for receiving the electrical signal A plurality of signal transmission / reception units each having an optical signal receiving unit for converting signals into a plurality of different optical signals when the optical transmission medium is simultaneously responsible for transmission / reception of different optical signals. A signal transmission / reception unit that transmits / receives an optical signal through the optical transmission medium using an optical signal with high intensity,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The unit selects one light intensity level from among a plurality of light intensity levels, and transmits and receives an optical signal having the selected light intensity.
[0009]
Furthermore, the first signal processing apparatus of the signal processing apparatus of the present invention that achieves the above-described object,
An optical transmission medium responsible for transmitting optical signals,
A signal having an optical signal transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and enters the optical transmission medium, and an optical signal receiver that receives the optical signal transmitted through the optical transmission medium and converts it into an electrical signal A plurality of circuit boards on which a transmission / reception unit, a signal generation unit that generates an electrical signal converted into an optical signal, and a signal processing unit that performs signal processing based on the electrical signal obtained by receiving the optical signal; and
Each of the plurality of circuit boards includes a substrate support unit that supports the plurality of circuit boards in a state where a signal transmission / reception unit of the circuit board is optically coupled to the optical transmission medium,
When the plurality of signal processing units mounted on the plurality of circuit boards cause the optical transmission medium to simultaneously transmit and receive a plurality of different optical signals, light having a plurality of different light intensities with respect to the plurality of different optical signals. A signal is used to transmit / receive an optical signal through the optical transmission medium,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The unit transmits and receives an optical signal having a light intensity fixed in advance for each signal transmitting / receiving unit.
[0010]
The second signal processing apparatus of the signal processing apparatus of the present invention that achieves the above-described object is
An optical transmission medium responsible for transmitting optical signals,
A signal having an optical signal transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and enters the optical transmission medium, and an optical signal receiver that receives the optical signal transmitted through the optical transmission medium and converts it into an electrical signal A plurality of circuit boards on which a transmission / reception unit, a signal generation unit that generates an electrical signal converted into an optical signal, and a signal processing unit that performs signal processing based on the electrical signal obtained by receiving the optical signal; and
Each of the plurality of circuit boards includes a substrate support unit that supports the plurality of circuit boards in a state where a signal transmission / reception unit of the circuit board is optically coupled to the optical transmission medium,
When the plurality of signal processing units mounted on the plurality of circuit boards cause the optical transmission medium to simultaneously transmit and receive a plurality of different optical signals, light having a plurality of different light intensities with respect to the plurality of different optical signals. A signal is used to transmit / receive an optical signal through the optical transmission medium,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The unit selects one light intensity level from among a plurality of light intensity levels, and transmits and receives an optical signal having the selected light intensity.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the first optical signal transmission apparatus of the present invention.
The optical signal transmission apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a sheet-like optical bus 20 that is responsible for transmitting optical signals, and six signal transmission / reception units 40_1, 40_2, 40_3, 40_4 optically coupled to the optical bus 20. 40_5 and 40_6 are provided.
[0012]
40_2; 40_3; 40_4; 40_5; 40_6 are respectively a signal conversion circuit 41_1, a light emitting element 42_1, a light receiving element 43_1; a signal converting circuit 41_2, a light emitting element 42_2, a light receiving element 43_2; a signal converting circuit 41_3, and a light emitting element. Element 42_3, light receiving element 43_3; signal converting circuit 41_4, light emitting element 42_4, light receiving element 43_4; signal converting circuit 41_5, light emitting element 42_5, light receiving element 43_5; signal converting circuit 41_6, light emitting element 42_6, light receiving element 43_6. . Light emitting elements (an example of an optical signal transmission unit referred to in the present invention) 42_1, 42_2, 42_3, 42_4, 42_5, 42_6 convert an electrical signal into an optical signal and enter the optical bus 20. In addition, the light receiving elements (an example of the optical signal receiving unit referred to in the present invention) 43_1, 43_2, 43_3, 43_4, 43_5, and 43_6 receive the optical signals transmitted through the optical bus 20 and convert them into electrical signals. . CPUs 60_1, 60_2, and 60_3 are connected to the signal conversion circuits 41_1, 41_2, and 41_3, and memories 70_1, 70_2, and 70_3 are connected to the signal conversion circuits 41_4, 41_5, and 41_6. Details of the signal conversion circuits 41_1, 41_2, 41_3, 41_4, 41_5, and 41_6 will be described later. When the signal transmission / reception units 40_1, 40_2, 40_3, 40_4, 40_5, 40_6 simultaneously handle transmission / reception of a plurality of different optical signals on the optical bus 20, the signal transmission / reception units 40_1, 40_2, 40_4, 40_5, 40_6 The optical signal is transmitted and received through the optical bus 20.
[0013]
In the optical signal transmission device 100 of the present embodiment, any of the CPUs 60_1, 60_2, and 60_3 can exchange data with the memories 70_1, 70_2, and 70_3. Further, the intensity of the optical signal input / output on the CPU 60_1, 60_2, 60_3 side of the optical bus 20 is determined to have a different intensity level for each of the CPUs 60_1, 60_2, 60_3. In this way, in multiplex transmission between a plurality of CPUs and memories, it is not necessary to perform arbitration so that the light intensity levels used for communication do not overlap with each other, and the transmission processing is correspondingly faster. In the optical signal transmission device 100 of the present embodiment, it is preferable when the number of CPUs and memories (number of nodes) is small.
[0014]
Hereinafter, the operation of the optical signal transmission device 100 of the present embodiment will be described. First, a case where data is written from the CPU 60_1 to the memory 70_1 will be described. The binary electrical signal output from the CPU 60_1 is converted into a drive signal necessary for emitting the optical signal 50a by the signal conversion circuit 41_1. Here, as described above, the intensity level of the optical signal 50a corresponding to the signal from the CPU 60_1 of the light emitting element 42_1 is determined in advance. The signal conversion circuit 41_1 sends a signal to the light emitting element 42_1, and simultaneously sends the address signal of the target memory 70_1 to be written and the identification signal of the CPU 60_1 of the transmission source to the signal on the memory 70_1 side via the address / control signal line 51. The operation of sending to the conversion circuit 41_4 is started. The light emitting element 42_1 emits the optical signal 50a into the optical bus 20 by the drive signal from the signal conversion circuit 41_1. The optical signal 50a is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The addressed signal conversion circuit 41_4 on the memory 70_1 side receives the optical signal 50a incident on the light receiving element 43_4, identifies the intensity of the optical signal 50a from the identification signal of the CPU 60_1, and determines the identified optical signal 50a. A signal corresponding to the intensity is extracted, returned to a binary electric signal, and sent to the memory 70_1 together with the address information. Here, the memories 70_1, 70_2, and 70_3 are premised on conventional binary memories, but when a memory capable of multi-value storage is used, conversion may be performed in accordance with the multi-value level.
[0015]
At the same time, data communication is possible between the other CPUs 60_2 and 60_3 and the memories 701, 70_2 and 70_3. Here, the case where data is written from the CPU 60_2 to the memory 70_3 at the same time as the data writing from the CPU 60_1 to the memory 70_1 is described. The signal conversion circuit 41_2 converts the electrical signal received from the CPU 60_2 into a drive signal necessary for emitting the optical signal 50b. Here, the intensity level of the optical signal 50b corresponding to the signal from the CPU 60_2 of the light emitting element 42_2 is also determined in advance as described above. The signal conversion circuit 41_2 sends the signal to the light emitting element 42_2, and simultaneously sends the address signal of the target memory 70_3 to be written and the identification signal of the CPU 60_2 of the transmission source to the signal on the memory 70_3 side via the address / control signal line 51. The operation of sending to the conversion circuit 41_6 is started. The light emitting element 42_2 emits the optical signal 50b based on the drive signal from the signal conversion circuit 41_2 into the optical bus 20. The optical signal 50b is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The addressed signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side receives the optical signal 50b incident on the light receiving element 43_6, identifies the intensity of the optical signal 50b from the identification signal of the CPU 60_2, and determines the optical signal 50b of the identified optical signal 50b. A signal corresponding to the intensity is extracted, returned to a binary electric signal, and sent to the memory 70_3 together with the address information.
[0016]
Here, the two optical signals 50a and 50b are superimposed in the optical bus 20, but the light intensity of each of the optical signals 50a and 50b emitted from the CPUs 60_1 and 60_2 is simple due to the characteristics of the light. Is added. Therefore, if the intensity ratio between the optical signals 50a and 50b emitted from the two CPUs 60_1 and 60_2 is set to an appropriate value, for example, 1: 2, it is possible to separate and extract the signals on the transmitting side on the receiving side. It becomes.
[0017]
FIG. 2 is a diagram for explaining optical signal separation / extraction in the optical signal transmission apparatus shown in FIG.
As shown in FIG. 2, there are eight kinds of combinations of the intensities of the combined signals (50a + 50b + 50c) determined by turning on and off the three types of optical signals 50a, 50b, and 50c from the CPUs 60_1, 60_2, and 60_3. By setting the intensity ratio of the optical signals 50a, 50b, and 50c to, for example, 1: 2: 4, the sum of all combinations (the value of the combined signal) is uniquely determined without overlapping. In general, it is assumed that an optical signal is emitted independently from the n emission parts of the optical bus 20, and the intensity ratio thereof is m. ⁰ : M ¹ : M ² : ...: m ^n-1 If m is an integer of 2 or more, even if n emission units are turned on and off independently, the signal emitted from each emission unit can be uniquely recognized from the addition sum. . That is, by performing signal transmission as described above, different types of optical signals can be simultaneously sent in the same direction.
[0018]
Next, a case where the CPU reads data from the memory will be described with reference to FIG. Here, a case where the CPU 60_1 reads data written in the memory 70_3 will be described. The signal conversion circuit 41_1 on the CPU 60_1 side sends the address signal of the target memory 70_3 to be read and the identification signal of the CPU 60_1 requesting data to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 via the address / control signal line 51. The data is sent to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side. The signal conversion circuit 41_6 reads the data in the memory 70_3 in accordance with the address signal and converts the data into a drive signal that is emitted at a light intensity level determined for the CPU 60_1. Based on the converted drive signal, an optical signal is emitted from the light emitting element 42_6, and the optical signal diffuses and propagates in the optical bus 20 and reaches the light receiving element 43_1. Furthermore, an appropriate signal is separated and extracted by the signal conversion circuit 41_1 according to the light intensity level determined for the CPU 60_1. Similarly, for example, data can be transferred from another memory 70_2 to another CPU 60_2 by modulating the intensity in the memory 70_2 on the transmission side in accordance with the light intensity level of the CPU 60_2 that requests data, and transmitting the data. is there. In this way, simultaneous simultaneous communication can be performed.
[0019]
When a certain CPU performs communication, an identification signal of the CPU is sent to the signal conversion circuit of the communication destination so that an optical signal having an intensity level determined in advance for input / output of the CPU is used. . In this way, at the same time that one CPU reads data from the memory, another CPU can send data to the other memory, and thus simultaneous bidirectional communication is realized.
[0020]
Next, the function of the signal conversion circuit will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram of the signal conversion circuit shown in FIG.
A portion surrounded by a dotted line is a signal conversion circuit 41, and the inside is divided into portions having several functions. A CPU 60 or memory 70, a light receiving element (light-electric conversion element) 43, and a light emitting element (electric-light conversion element) 42 are connected to the outside of the signal conversion circuit 41. The binary data output from the CPU 60 and the address for writing the data are first input to the intensity arbitration circuit 41a for arbitrating so that the optical transmission intensity levels do not overlap each other. The intensity arbitration circuit 41a determines the type of the intensity level of the optical signal that is actually output in consideration of the current use status of the optical signal, and uses the information as the intensity arbitration circuit of other devices (signal conversion circuits). (Referred to as broadcast). The intensity level determined by the intensity arbitration circuit 41a is stored in the level selection circuit 41c, and the binary data from the CPU 60 is converted into a level corresponding to the binary data by the level conversion circuit 41b according to the information. Further, it is sent to the light emitting element 42 and converted into an optical signal. On the other hand, since the electrical signal output from the light receiving element 43 is a value superimposed on other optical signals in the optical bus 20, first, necessary ones are extracted by the separation / extraction circuit 41d. At that time, the intensity level information of the transmitted optical signal is referred to, and the level information is separated / extracted from the intensity arbitration circuit 41a via the level selection circuit 41c in consideration of information broadcast from other devices. It is supplied to the circuit 41d. The electrical multilevel signal extracted by the separation / extraction circuit 41 d is converted into binary data handled by the memory 70 by the level conversion circuit 41 b and sent to the memory 70. At this time, if there is address information, it is also sent at the same time. Here, the role of the intensity arbitration circuit 41a is to determine the light intensity level to be transmitted between the two devices and arbitrate so that it does not overlap with other communications. In this example, the signal adjusting circuit 41 includes the intensity adjusting circuit 41a. However, a common intensity adjusting circuit is installed outside the signal converting circuit 41 so that the signal converting circuit 41 can refer to the signal adjusting circuit 41a. May be.
[0021]
As described above, in the optical signal transmission apparatus 100 according to the present embodiment, different types of optical signals can be sent simultaneously in the same direction or in both directions in the communication between the CPU and the memory. The idle time as seen can be greatly reduced. Therefore, it is possible to provide an optical signal transmission device with high CPU utilization efficiency. In addition, the signal conversion circuit, the light emitting element, and the light receiving element can realize light intensity modulation by adjusting the driving voltage, for example, so that the signal conversion circuit and the light emitting element and the light receiving element are configured more simply than an apparatus using wavelength multiplexing communication that changes the wavelength of an optical signal. Cost increase can be suppressed.
[0022]
In the optical signal transmission device 100 of the present embodiment, the example of communication between the CPU and the memory has been described. However, communication may be performed with a part of the memory replaced with another input / output device.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the first optical signal transmission device of the present invention.
In the optical signal transmission device 200 of the second embodiment, the intensity of the optical signal input / output on the memory 70_1, 70_2, and 70_3 side of the optical bus 20 is different from that of the memories 70_1, 70_2, and 70_3. It is decided to. In this way, in multiplex transmission between a plurality of memories and CPUs, it is not necessary to perform arbitration so that the light intensity levels used for communication do not overlap with each other, and transmission processing is speeded up accordingly. The optical signal transmission device 200 according to the second embodiment is suitable when the number of CPUs and memories (number of nodes) is small.
[0023]
Hereinafter, the operation of the optical signal transmission device 200 of the present embodiment will be described. First, a case where data is written from the CPU 60_1 to the memory 70_1 will be described. When the memory 70_1 to be written is determined, the binary electric signal output from the CPU 60_1 is converted into a drive signal necessary for emitting the optical signal 50a by the signal conversion circuit 41_1. Here, as the optical signal input to the memory 70_1, the intensity level of the optical signal 50a of the light emitting element 42_1 based on the signal from the CPU 60_1 is determined in advance. The signal conversion circuit 41_1 transmits the signal to the light emitting element 42_1 and simultaneously sends the address signal of the target memory 70_1 to be written to the signal conversion circuit 41_4 on the memory 70_1 via the address / control signal line 51. Start. The light emitting element 42_1 emits an optical signal 50a based on the drive signal from the signal conversion circuit 41_1 into the optical bus 20. The optical signal 50a is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The addressed signal conversion circuit 41_4 on the memory 70_1 side receives the optical signal 50a incident on the light receiving element 43_4, and identifies the intensity of the optical signal 50a from a predetermined light intensity level with respect to the memory 70_1. Then, a signal corresponding to the intensity of the identified optical signal 50a is extracted, returned to a binary electric signal, and sent to the memory 70_1 together with the address information. Here, the memories 70_1, 70_2, and 70_3 are premised on conventional binary memories, but when a memory capable of multi-value storage is used, conversion may be performed in accordance with the multi-value level.
[0024]
At the same time, data communication is possible between the other CPUs 60_2 and 60_3 and the memories 70_1, 70_2, and 70_3. Here, the case where data is written from the CPU 60_2 to the memory 70_3 at the same time as the data writing from the CPU 60_1 to the memory 70_1 is described. When the memory 70_3 to be written is determined, the signal conversion circuit 41_2 converts the electric signal received from the CPU 60_2 into a drive signal necessary for emitting the optical signal 50c. Here, as the optical signal input to the memory 70_3, the intensity level of the optical signal 50c of the light emitting element 42_2 based on the signal from the CPU 60_2 is also determined in advance. The signal conversion circuit 41_2 transmits the signal to the light emitting element 42_2 and simultaneously sends the address signal of the target memory 70_3 to be written to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side via the address / control signal line 51. Start. The light emitting element 42_2 emits an optical signal 50c based on the drive signal from the signal conversion circuit 41_2 into the optical bus 20. The optical signal 50c is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The addressed signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side receives the optical signal incident on the light receiving element 43_6, identifies the intensity of the optical signal 50c from the predetermined light intensity level for the memory 70_3, and A signal corresponding to the intensity of the identified optical signal 50c is extracted, returned to a binary electric signal, and sent to the memory 70_3 together with the address information.
[0025]
Here, the two optical signals 50a and 50c are superimposed in the optical bus 20, but the optical intensities of the optical signals 50a and 50c emitted from the CPUs 60_1 and 60_2 are simply added depending on the characteristics of the light. The Therefore, if the intensity ratio of the optical signals emitted from the two CPUs 60_1 and 60_2 is set to an appropriate value, for example, 1: 2, it is possible to separate and extract the signals on the transmitting side on the receiving side. There are 8 types of combinations of the intensities of the composite signals determined by turning on and off the three types of optical signals from the CPUs 60_1, 60_2, and 60_3 (see FIG. 2), and the optical signal intensity ratio is set to 1: 2: 4, for example. By doing so, the sum of all combinations (the value of the combined signal) is uniquely determined without overlapping. Therefore, it is possible to uniquely recognize the signals output from the respective emission units of the optical bus 20, and to send different types of optical signals simultaneously in the same direction.
[0026]
Next, a case where the CPU reads data from the memory will be described. For example, when the CPU 60_1 reads out data written in the memory 70_3, the signal conversion circuit 41_1 on the CPU 60_1 side sends an address signal to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side via the address / control signal line 51. Is sent to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side. The signal conversion circuit 41_6 reads data in the memory 70_3 in accordance with the address signal, and converts the data into a drive signal that is emitted to the memory 70_3 at a predetermined light intensity level. An optical signal is emitted from the light emitting element 42_6 by the converted drive signal, and the optical signal is diffused and propagated in the optical bus 20, and reaches the light receiving element 43_1. Further, an appropriate signal is separated and extracted by the signal conversion circuit 41_1 according to the light intensity level determined in advance for the memory 70_3. Similarly, data can be transferred from another memory to another CPU by receiving the data by recognizing the intensity by the CPU 60_2 on the receiving side, for example, in accordance with the light intensity level of the memory 70_2 for which data is required. It is. In this way, simultaneous simultaneous communication can be performed.
[0027]
When a certain CPU communicates with a certain memory, an identification signal of the memory is sent to the signal conversion circuit so that an optical signal having a light intensity level determined in advance for input / output of the memory is used. Like that. In this way, at the same time that a certain CPU reads data from the memory, another CPU can send data to the other memory, and thus simultaneous bidirectional communication is realized.
[0028]
As described above, in the optical signal transmission device 200 according to the present embodiment, different types of optical signals can be sent simultaneously in the same direction or in both directions in the communication between the CPU and the memory. The idle time as seen can be greatly reduced. Therefore, it is possible to provide an optical signal transmission device with high CPU utilization efficiency. In addition, the signal conversion circuit, the light emitting element, and the light receiving element can realize light intensity modulation by adjusting the driving voltage, for example, so that the signal conversion circuit and the light emitting element and the light receiving element are configured more simply than an apparatus using wavelength multiplexing communication that changes the wavelength of an optical signal. Cost increase can be suppressed. Furthermore, in the optical signal transmission apparatus 200 of the present embodiment, the communication example between the CPU and the memory has been described. However, communication may be performed with a part of the memory replaced with another input / output device.
[0029]
In the optical signal transmission device 100 according to the first embodiment, the intensity of the optical signal input / output on the CPU 60_1, 60_2, 60_3 side of the optical bus 20 is different from that of the CPU 60_1, 60_2, 60_3. In the optical signal transmission device 200 according to the second embodiment, the intensity of the optical signal input / output on the memory 70_1, 70_2, 70_3 side of the optical bus 20 is determined by the respective memories 70_1, 70_2. , 70_3 has been described with an example in which different intensity levels are determined, but is not limited thereto, and the optical bus 20 is interposed from the signal transmitting / receiving units 40_1, 40_2, 40_3, 40_4, 40_5, 40_6. Out of two signal transmission / reception units when capturing any two signal transmission / reception units that transmit / receive the transmitted optical signal At least one of the signal transmitting and receiving unit, as long as it transmits an advance optical signal of fixed intensity for each signal transmitting and receiving unit, and receives.
[0030]
Next, an embodiment of the second optical signal transmission apparatus of the present invention will be described. Note that the drawings referred to in the optical signal transmission apparatus 200 described above can be used as they are, and the embodiments described below will be described with reference to the same drawings.
In the optical signal transmission device of this embodiment, the intensity levels of the optical signals input and output on the CPU 60_1, 60_2, 60_3 side and the memory 70_1, 70_2, 70_3 side of the optical bus 20 shown in FIG. 4 are not fixed. First, arbitration is performed so that the light intensity levels used for communication between the CPUs 60_1, 60_2, 60_3 and the memories 70_1, 70_2, 70_3 do not overlap each other. In the optical signal transmission device of this embodiment, since it is not necessary to prepare many kinds of light intensity levels, it is preferable when the number of CPUs and memories (number of nodes) is large.
[0031]
Hereinafter, the operation of the optical signal transmission apparatus of this embodiment will be described. First, a case where data is written from the CPU 60_1 to the memory 70_1 will be described. The binary electric signal output from the CPU 60_1 is converted into a drive signal necessary for the light emitting element 42_1 to emit an optical signal 50a having a certain intensity level by the signal conversion circuit 41_1. The signal conversion circuit 41_1 starts to send an address signal of the target memory 70_1 to be written to the signal conversion circuit 41_4 on the memory 70_1 via the address / control signal line 51 at the same time as sending a signal to the light emitting element 42_1. To do. In addition, the operation of sending the identification signal of the intensity level of the emitted optical signal 50a to all the other signal conversion circuits 41_2, 41_3, 41_5, 41_6 is also started. The light emitting element 42_1 emits the optical signal 50a into the optical bus 20 by the drive signal from the signal conversion circuit 41_1. The optical signal 50a is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The signal conversion circuit 41_4 on the memory 70_1 side refers to the control signal received from the signal conversion circuit 41_1 on the CPU 60_1 side, receives the optical signal 50a incident on the light receiving element 43_4, extracts an appropriate signal, and outputs a binary signal. It returns to the electrical signal and is sent to the memory 70_1 together with the address information. Here, the memories 70_1, 70_2, and 70_3 are premised on conventional binary memories, but when a memory capable of multi-value storage is used, conversion may be performed in accordance with the multi-value level.
At the same time, data communication is possible between the other CPUs 60_2 and 60_3 and the memories 70_1, 70_2, and 70_3. Here, the case where data is written from the CPU 60_2 to the memory 70_3 at the same time as the data writing from the CPU 60_1 to the memory 70_1 is described. When converting the electrical signal received from the CPU 60_2 into a drive signal, the signal conversion circuit 41_2 refers to the light intensity level identification signal sent from the signal conversion circuit 41_1 on the CPU 60_1 side, and already performs another communication (here, the CPU 60_1). And a communication signal between the memory 70_1 and the optical signal 50c having a light intensity level different from the light intensity level used in the communication). The signal conversion circuit 41_2 starts to send the address signal of the target memory 60_3 to be written to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side via the address / control signal line 51 at the same time as sending the signal to the light emitting element 42_2. To do. Also, the operation of sending the identification signal of the intensity level of the emitted optical signal 50c to all the other signal conversion circuits 41_1, 41_3, 41_4, 41_5 is started. The light emitting element 42_2 emits an optical signal 50c based on the drive signal from the signal conversion circuit 41_2 into the optical bus 20. The optical signal 50c is diffused and propagated in the optical bus 20, and is incident on the light receiving elements 43_4, 43_5, and 43_6 on the memories 70_1, 70_2, and 70_3 side. The signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side refers to the control signal received from the signal conversion circuit 41_2 on the CPU 70_2 side, receives the optical signal incident on the light receiving element 43_6, extracts an appropriate signal, and extracts a binary electric signal. The signal is returned to the memory 70_3 together with the address information.
[0032]
Here, as described above, there are eight combinations (see FIG. 2) of combined signal intensities determined by turning on and off the three types of optical signals from the CPUs 60_1, 60_2, and 60_3, and the intensity ratio of the optical signals is, for example, By setting the ratio to 1: 2: 4, the sum of all combinations (the value of the combined signal) is uniquely determined without overlapping. Therefore, it is possible to uniquely recognize the signals output from the respective emission units of the optical bus 20, and to send different types of optical signals simultaneously in the same direction.
[0033]
Next, a case where the CPU reads data from the memory will be described. For example, when the CPU 60_1 reads out data written in the memory 70_3, the signal conversion circuit 41_1 on the CPU 60_1 side sends an address signal to the signal conversion circuit 41_6 on the memory 70_3 side via the address / control signal line 51. Then, an identification signal of the light intensity level to be used is sent. Further, an identification signal of the light intensity level is also sent to all the other signal conversion circuits 41_2, 41_3, 41_4, 41_5. The signal conversion circuit 41_6 reads the data in the memory 70_3 in accordance with the address signal, and converts the data into a drive signal that is emitted as an optical signal having a light intensity level according to the light intensity level identification signal. An optical signal is emitted from the light emitting element 42_6 by the converted drive signal, and the optical signal is diffused and propagated in the optical bus 20, and reaches the light receiving element 43_1. Further, the signal conversion circuit 41_1 refers to the light intensity level identification signal and separates and extracts an appropriate signal. Similarly, it is possible to transfer data from another memory to another CPU by communicating at a light intensity level different from the light intensity level already used, thereby performing simultaneous unidirectional communication. Can do.
[0034]
Further, when a plurality of communications are performed between the CPU and the memory, an identification signal having a light intensity level to be used is sent to another signal conversion circuit so as to avoid using a signal having the same light intensity level in advance. . In this way, at the same time that a certain CPU reads data from a certain memory, another CPU can send the data to the other memory, and thus simultaneous bidirectional communication is realized.
[0035]
In the optical signal transmission apparatus according to the present embodiment, the example of communication between the CPU and the memory has been described. However, communication may be performed using a part of the memory replaced with another input / output device. In general, n kinds of light intensity levels are not necessarily required for n CPUs, and it is possible to communicate with m kinds of intensity levels which are smaller than n kinds of light intensity levels. In addition, the power consumed to generate a high light intensity level is large, but with this method, it can always be used in order from the lowest intensity level, so it is also effective for low power consumption.
[0036]
Furthermore, since the signal conversion circuit, the light emitting element, and the light receiving element in the optical signal transmission device of the present embodiment can realize modulation of light intensity by adjusting the driving voltage, for example, wavelength multiplexing communication that changes the wavelength of the optical signal is used. Compared with the signal processing apparatus, it can be configured more simply and cost increase can be suppressed.
In the optical signal transmission device of this embodiment, the intensity levels of the optical signals input and output on the CPU 60_1, 60_2, 60_3 side and the memories 70_1, 70_2, 70_3 side of the optical bus 20 are not fixed, Although the description has been given of the example in which arbitration is performed so that the light intensity levels used for communication between the CPUs 60_1, 60_2, and 60_3 and the memories 70_1, 70_2, and 70_3 do not overlap each other, the present invention is not limited to this. 40_2, 40_3, 40_4, 40_5, 40_6, at least one signal of two signal transmission / reception units when capturing any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of optical signals via the optical bus 20 Light selected by the transmitter / receiver by selecting one light intensity level from a plurality of light intensity levels It sends every optical signals, and as long as it receives.
[0037]
As described above, in the optical signal transmission device according to the present embodiment, different types of optical signals can be sent simultaneously in the same direction or in both directions in the communication between the CPU and the memory. The idle time is greatly reduced. Therefore, it is possible to provide an optical signal transmission device with high CPU utilization efficiency.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment of the signal processing apparatus of the present invention.
[0038]
The signal processing device 400 is transmitted through the base 10, the sheet-like optical bus 20 that is responsible for transmitting optical signals, an optical signal receiving unit that converts an electrical signal into an optical signal and enters the optical bus 20, and the optical bus 20. A signal transmission / reception unit 81 having an optical signal transmission unit that receives an optical signal received and converts it into an electrical signal, a signal generation unit 82 that generates an electrical signal, and a signal that performs signal processing based on the electrical signal obtained by reception The plurality of circuit boards 80 on which the processing unit 83 is mounted, and the plurality of circuit boards 80 are arranged in a state where the signal transmitting / receiving unit 81 of the circuit board 80 is optically coupled to the optical bus 20. A substrate support part (connector) 30 is provided for support. A signal to each circuit board 80 is sent through the wiring 11 on the substrate 10. Since the sheet-like optical bus 20 is processed to diffuse light at least in the light incident portion, the incident light propagates while diffusing in the sheet. Therefore, the diffused light is extracted outside at the plurality of light emitting portions.
[0039]
The signal processing device 400 is different for a plurality of different optical signals when a plurality of signal processing units 82 mounted on a plurality of circuit boards 80 simultaneously transmit and receive a plurality of different optical signals to the optical bus 20. An optical signal is transmitted / received through the optical bus 20 using optical signals having a plurality of light intensities, and is transmitted / received from the plurality of signal transmitting / receiving units 81 through the optical bus 20. At least one of the two signal transmission / reception units when capturing any two signal transmission / reception units for transmitting the optical signal having a light intensity fixed in advance for each signal transmission / reception unit, and To receive.
[0040]
Here, an example of a plurality of circuit boards 80 sandwiching an optical bus 20 having a rectangular sheet shape, which is a kind of optical transmission medium, is shown, but circuit boards are arranged around an optical bus having a disk shape. It may be a thing. In general, using an optical bus as an optical transmission medium is advantageous as a bus because light is diffused. However, when performing signal transmission over a relatively long distance, an optical fiber is used as the optical transmission medium. The circuit boards may be connected to each other by an optical fiber.
[0041]
Furthermore, at least one signal transmission / reception unit of two signal transmission / reception units when capturing any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through an optical transmission medium from among a plurality of signal transmission / reception units However, the optical signal of the selected light intensity may be transmitted and received by selecting one light intensity level from among a plurality of light intensity levels.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the idle time of the CPU among a plurality of terminals (devices, circuit boards, etc.) can be reduced and the cost can be prevented from increasing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a first optical signal transmission device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating optical signal separation / extraction in the optical signal transmission device shown in FIG. 1;
3 is a block diagram of the signal conversion circuit shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the first optical signal transmission device of the invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment of a signal processing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Substrate
11 Wiring
20 Hikari Bus
30 Substrate support
40_1, 40_2, 40_3, 40_4, 40_5, 40_6, 81 Signal transmission / reception unit
41, 41_1, 41_2, 41_3, 41_4, 41_5, 41_6 Signal conversion circuit
41a Strength arbitration circuit
41b Level conversion circuit
41c level selection circuit
41d Separation / extraction circuit
42,42_1,42_2,42_3,42_4,42_5,42_6 Light-emitting element
43, 43_1, 43_2, 43_3, 43_4, 43_5, 43_6
51 Address / control signal line
60_1, 60_2, 60_3 CPU
70_1, 70_2, 70_3 memory
82 Signal generator
83 Signal processor
100, 200 Optical signal transmission device
400 Signal processor

Claims

光信号の伝送を担う光伝送媒体、および
前記光伝送媒体に光学的に結合された、電気信号を光信号に変換して該光伝送媒体に入射する光信号送信部と該光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する複数の信号送受信部であって、異なる複数の光信号の送受信を同時に前記光伝送媒体に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう信号送受信部を備え、
前記複数の信号送受信部のなかから、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、該２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする光信号伝送装置。An optical transmission medium for transmitting an optical signal, and an optical signal transmission unit optically coupled to the optical transmission medium for converting an electrical signal into an optical signal and entering the optical transmission medium, and the optical transmission medium A plurality of signal transmission / reception units each having an optical signal reception unit that receives transmitted optical signals and converts them into electrical signals, when these optical transmission media simultaneously handle transmission / reception of a plurality of different optical signals. A signal transmission / reception unit that transmits / receives an optical signal through the optical transmission medium using optical signals having different optical intensities for different optical signals,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units An optical signal transmission device, wherein the unit transmits and receives an optical signal having a light intensity fixed in advance for each signal transmitting / receiving unit.

光信号の伝送を担う光伝送媒体、および
前記光伝送媒体に光学的に結合された、電気信号を光信号に変換して該光伝送媒体に入射する光信号送信部と該光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する複数の信号送受信部であって、異なる複数の光信号の送受信を同時に前記光伝送媒体に担わせる場合にこれら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう信号送受信部を備え、
前記複数の信号送受信部のなかから、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、該２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする光信号伝送装置。An optical transmission medium for transmitting an optical signal, and an optical signal transmission unit optically coupled to the optical transmission medium for converting an electrical signal into an optical signal and entering the optical transmission medium, and the optical transmission medium A plurality of signal transmission / reception units each having an optical signal reception unit that receives transmitted optical signals and converts them into electrical signals, when these optical transmission media simultaneously handle transmission / reception of a plurality of different optical signals. A signal transmission / reception unit that transmits / receives an optical signal through the optical transmission medium using optical signals having different optical intensities for different optical signals,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units An optical signal transmission device characterized in that the unit selects one light intensity level from among a plurality of light intensity levels, and transmits and receives an optical signal having the selected light intensity.

前記光伝送媒体が、シート状の光伝送媒体であることを特徴とする請求項１又は２記載の光信号伝送装置。The optical signal transmission device according to claim 1, wherein the optical transmission medium is a sheet-like optical transmission medium.

前記光伝送媒体に入射した光信号は拡散して前記光信号受信部へと伝送されることを特徴とする請求項１または２記載の光信号伝送装置。3. The optical signal transmission device according to claim 1, wherein the optical signal incident on the optical transmission medium is diffused and transmitted to the optical signal receiving unit.

光信号の伝送を担う光伝送媒体、
電気信号を光信号に変換して該光伝送媒体に入射する光信号送信部と該光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する信号送受信部と、光信号に変換される電気信号を生成する信号生成部と、光信号の受信により得られた電気信号に基づく信号処理を行なう信号処理部とが搭載された複数の回路基板、および
前記複数の回路基板それぞれを該回路基板の信号送受信部が前記光伝送媒体に光学的に結合された状態に該複数の回路基板を支持する基板支持部を備え、
前記複数の回路基板に搭載された複数の信号処理部が、異なる複数の光信号の送受信を同時に前記光伝送媒体に担わせる場合に、これら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なうものであって、
前記複数の信号送受信部のなかから、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、該２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、信号送受信部ごとにあらかじめ固定された光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする信号処理装置。 An optical transmission medium responsible for transmitting optical signals,
A signal having an optical signal transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and enters the optical transmission medium, and an optical signal receiver that receives the optical signal transmitted through the optical transmission medium and converts the optical signal into an electrical signal A plurality of circuit boards on which a transmission / reception unit, a signal generation unit that generates an electrical signal converted into an optical signal, and a signal processing unit that performs signal processing based on the electrical signal obtained by receiving the optical signal; and
Each of the plurality of circuit boards includes a substrate support unit that supports the plurality of circuit boards in a state where a signal transmission / reception unit of the circuit board is optically coupled to the optical transmission medium;
When a plurality of signal processing units mounted on the plurality of circuit boards cause the optical transmission medium to simultaneously transmit and receive a plurality of different optical signals, light of a plurality of different light intensities for the different optical signals. Using a signal to transmit and receive an optical signal through the optical transmission medium,
When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The signal processing apparatus, wherein the unit transmits and receives an optical signal having a light intensity fixed in advance for each signal transmitting / receiving unit .

光信号の伝送を担う光伝送媒体、An optical transmission medium responsible for transmitting optical signals,
電気信号を光信号に変換して該光伝送媒体に入射する光信号送信部と該光伝送媒体内を伝送されてきた光信号を受信して電気信号に変換する光信号受信部とを有する信号送受信部と、光信号に変換される電気信号を生成する信号生成部と、光信号の受信により得られた電気信号に基づく信号処理を行なう信号処理部とが搭載された複数の回路基板、およびA signal having an optical signal transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and enters the optical transmission medium, and an optical signal receiver that receives an optical signal transmitted through the optical transmission medium and converts the optical signal into an electrical signal A plurality of circuit boards mounted with a transmission / reception unit, a signal generation unit that generates an electrical signal converted into an optical signal, and a signal processing unit that performs signal processing based on the electrical signal obtained by receiving the optical signal; and
前記複数の回路基板それぞれを該回路基板の信号送受信部が前記光伝送媒体に光学的に結合された状態に該複数の回路基板を支持する基板支持部を備え、Each of the plurality of circuit boards includes a substrate support unit that supports the plurality of circuit boards in a state where a signal transmission / reception unit of the circuit board is optically coupled to the optical transmission medium;
前記複数の回路基板に搭載された複数の信号処理部が、異なる複数の光信号の送受信を同時に前記光伝送媒体に担わせる場合に、これら異なる複数の光信号について互いに異なる複数の光強度の光信号を用いて、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なうものであって、When the plurality of signal processing units mounted on the plurality of circuit boards cause the optical transmission medium to simultaneously transmit and receive a plurality of different optical signals, light having a plurality of different light intensities with respect to the plurality of different optical signals. Using a signal to transmit and receive an optical signal through the optical transmission medium,
前記複数の信号送受信部のなかから、前記光伝送媒体を介在させた光信号の送受信を行なう任意の２つの信号送受信部を捉えたとき、該２つの信号送受信部のうちの少なくとも一方の信号送受信部が、複数の光強度レベルの中から１つの光強度レベルを選択して選択した光強度の光信号を送信し、および受信するものであることを特徴とする信号処理装置。When any two signal transmission / reception units that perform transmission / reception of an optical signal through the optical transmission medium are captured from among the plurality of signal transmission / reception units, signal transmission / reception of at least one of the two signal transmission / reception units The signal processing apparatus is characterized in that the unit selects one light intensity level from among a plurality of light intensity levels, and transmits and receives an optical signal having the selected light intensity.