RU2028675C1

RU2028675C1 - Optoelectronic commutator

Info

Publication number: RU2028675C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Вербовецкий; И.А. Шилов; А.В. Александров
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Ригель"
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: computer technology. SUBSTANCE: number of active and collapsible elements is reduced, as well as couplings and their lengths are reduced. EFFECT: improved speed of operation. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, для коммутации группы запоминающих устройств с группой центральных процессоров. The invention relates to the field of computer technology and can be used, for example, for switching a group of storage devices with a group of central processors.

Известен оптический коммутатор для ЗУ, наиболее близкий к предлагаемому устройству, содержащий группы излучателей, световодные разветвители, световодные объединители и группы фотоприемников. Основными недостатками этого устройства являются относительно небольшое количество соединяемых устройств, невысокое быстродействие и невозможность одновременной и независимой коммутации устройств. Known optical switch for memory, closest to the proposed device, containing a group of emitters, fiber optic splitters, fiber optic combiners and groups of photodetectors. The main disadvantages of this device are the relatively small number of connected devices, low speed and the impossibility of simultaneous and independent switching of devices.

Целью изобретения является повышение быстродействия оптронного коммутатора за счет сокращения количества активных и разъемных элементов и уменьшения связей. The aim of the invention is to increase the speed of the optocoupler by reducing the number of active and detachable elements and reduce communication.

Ввиду того, что предложенное техническое решение по сравнению с известными выполняет коммутацию, например, электронных или других типов устройств световодными методами, а по сравнению с прототипом обеспечивает компактность конструкции и уменьшает относительное число активных и разъемных элементов, а также число связей и их длины, значительно повышаются быстродействие, надежность, компактность и расширяются функциональные возможности устройств. Due to the fact that the proposed technical solution, in comparison with the known ones, performs switching, for example, of electronic or other types of devices using fiber-optic methods, and in comparison with the prototype provides a compact design and reduces the relative number of active and detachable elements, as well as the number of connections and their length, significantly Increased speed, reliability, compactness and expand the functionality of the devices.

На фиг. 1 приведена функциональная схема оптоэлектронного коммутатора; на фиг. 2 и 3 - схемы оптронного коммутационного блока. In FIG. 1 shows a functional diagram of an optoelectronic switch; in FIG. 2 and 3 are diagrams of an optocoupler switching unit.

Оптоэлектронный коммутатор содержит 1-1...1-N групп входных световодов, каждая из которых состоит из 2-1...2-S входных световодов, 3-1...3-S фотоэлектрических преобразователей, каждый из которых имеет N входов и К выходов, по 4-1...4-S мультиплексоров, подключенных к каждому из S фотоэлектрических преобразователей, 5-1...5-К источников излучения, 6-1...6-К фотоприемных узлов, 7-1...7-К групп выходных световодов по S световодов в каждой, адресную шину 8. Каждый из S фотоэлектрических преобразователей 3 содержит фотоприемный узел 9 или 11-1...11-К и 10-1...10-N оптических разветвителей. The optoelectronic switch contains 1-1 ... 1-N groups of input optical fibers, each of which consists of 2-1 ... 2-S input optical fibers, 3-1 ... 3-S photoelectric converters, each of which has N inputs and K outputs, 4-1 ... 4-S multiplexers connected to each of S photoelectric converters, 5-1 ... 5-K radiation sources, 6-1 ... 6-K photodetector nodes, 7 -1 ... 7-K groups of output optical fibers with S optical fibers in each, an address bus 8. Each of S photoelectric converters 3 contains a photodetector 9 or 11-1 ... 11-K and 10-1 ... 10- N optical branches Itel.

Оптоэлектронный коммутатор работает следующим образом. The optoelectronic switch operates as follows.

Предложим, что n (где n = 1, 2, 3...N) центральных процессоров необходимо одновременно и независимо коммутировать с К (где К = 1, 2, 3...К) запоминающими устройствами. We suggest that the n (where n = 1, 2, 3 ... N) central processors need to simultaneously and independently commute with K (where K = 1, 2, 3 ... K) memory devices.

При этом предполагается, что во всех n-ых центральных процессорах имеются группы источников излучения, каждая из которых содержит излучатели в количестве, например, равном S (где S = 1, 2, 3...) одновременно передаваемых разрядов слова, а каждое К-е запоминающее устройство содержит группу фотоприемников, состоящую из S фотоприемников. It is assumed that in all the n-th central processors there are groups of radiation sources, each of which contains emitters in an amount, for example, equal to S (where S = 1, 2, 3 ...) of simultaneously transmitted word bits, and each K The e-storage device contains a group of photodetectors, consisting of S photodetectors.

Учитывая, что такт работы центрального процессора обычно не меньше 4 нс, а частота работы лазерных диодов может достигать 2 ГГц, в каналах системы межпроцессорной связи и коммутации для уменьшения количества оборудования целесообразно применять временное уплотнение информации. При этом предположим, что для передачи полноразрядного информационного слова между процессором и запоминающим устройством используют (S-1) информационный световод + один световод для передачи синхросигналов (синхросветовод или световодная синхрошина) и, например, один световод для передачи адреса К-го запоминающего устройства, с которым необходимо установить связь (адресный световод или световодная адресная шина). Considering that the clock cycle of the central processor is usually not less than 4 ns, and the frequency of laser diodes can reach 2 GHz, it is advisable to use temporary information compression in the channels of the interprocess communication and switching system to reduce the amount of equipment. At the same time, suppose that for transmitting a full-sized information word between the processor and the storage device, use (S-1) an information fiber + one fiber for transmitting clock signals (a sync fiber or fiber-optic synchro) and, for example, one fiber for transmitting the address of the Kth storage device, with which it is necessary to establish a connection (address light guide or light guide address bus).

По информационным световодам передается информация, например, каждый такт без дополнительных временных интервалов, по световодной синхрошине - синхроимпульсы, а по световодной адресной шине - маркерный импульс (с необходимым упреждением), который обозначает начало информационного блока, за которым следует r (где r = 2, 3, 4...) импульсов, отображающих адрес запоминающего устройства, в которое должен передаваться данный информационный блок слов. Information fibers are transmitted through information fibers, for example, each clock cycle without additional time intervals, along the optical fiber clock — sync pulses, and along the optical fiber address bus — a marker pulse (with the necessary lead), which indicates the beginning of the information block, followed by r (where r = 2 , 3, 4 ...) pulses displaying the address of the storage device to which this information block of words should be transmitted.

Поэтому в оптоэлектронном коммутаторе каждый информационный канал состоит из S световодов, а всего на входе коммутатора имеется (S + N) входных световодов + адресная шина, а на выходе - S x K выходных световодов. Therefore, in an optoelectronic switch, each information channel consists of S optical fibers, and in total there are (S + N) input optical fibers + address bus at the input of the switch, and S x K output optical fibers at the output.

От каждого n-го процессора группа S оптических сигналов поступает на соответствующую n-ю группу входных световодов 1. При этом, одновременные p-ые (где p = 1,2,3,...S) оптические сигналы от всех n-ых групп входов 1 следуют по соответствующим входным световодам 2 на одноименный один p-й фотоэлектрический преобразователь 3. На этот же блок 3 через фотоприемные узлы 6 и мультиплексоры 4 поступают по адресной шине управляющие сигналы, в соответствии с которыми он коммутирует входные информационные сигналы. При этом одни и те же управляющие сигналы поступают на все блоки 3, так как все разряды каждого слова должны коммутироваться одинаково. Таким образом, одновременно на одноименных выходах всех коммутационных блоков появляются соответствующие разряды одного и того же информационного слова. Оптические сигналы, отображающие эти разряды, следуют по соответствующим выходным световодам 6, объединяются в единую группу, которая отображает на соответствующем К-м выходе 6 соответствующее информационное слово. Работа оптоэлектронных коммутационных блоков поясняется схемами, которые изображены на фиг. 2 и 3. From each n-th processor, the group S of optical signals is supplied to the corresponding n-th group of input optical fibers 1. Moreover, the simultaneous p-th (where p = 1,2,3, ... S) optical signals from all n-th groups of inputs 1 follow the corresponding input optical fibers 2 to the same p-th photoelectric converter 3. To the same block 3, through the photodetector nodes 6 and multiplexers 4, control signals are received via the address bus, according to which it switches the input information signals. At the same time, the same control signals are supplied to all blocks 3, since all bits of each word must be switched equally. Thus, simultaneously at the same outputs of all switching blocks, corresponding bits of the same information word appear. The optical signals displaying these discharges follow the corresponding output optical fibers 6, are combined into a single group, which displays the corresponding information word on the corresponding Kth output 6. The operation of the optoelectronic switching units is illustrated by the circuits shown in FIG. 2 and 3.

Отметим только, что один и тот же разряд слова подается одновременно на одноименные входы всех К мультиплексоров, и в зависимости от того, на каком К-м выходе устройства мы хотим получить данное слово, он снимается с соответствующего S-го мультиплексора 4. При этом, на фиг. 2 размножение входных разрядов слов производится электрически, а на фиг. 3 - оптически (оптическими разветвителями 11). We only note that the same word category is fed simultaneously to the same inputs of all K multiplexers, and depending on which K-th output of the device we want to receive this word, it is removed from the corresponding S-th multiplexer 4. In this case in FIG. 2, the input word bits are multiplied electrically, and in FIG. 3 - optically (by optical splitters 11).

Конструктивно оптоэлектронный коммутатор может быть смонтирован на плате, а световоды 2 и 4 оконцованы многоконтактными оптическими наконечниками для стыковки на соответствующих входах 1 и 5 с внешними схемами и внешними волоконно-оптическими кабелями межпроцессорной связи. Structurally, the optoelectronic switch can be mounted on the board, and the optical fibers 2 and 4 are terminated with multi-contact optical terminals for connecting at the corresponding inputs 1 and 5 with external circuits and external fiber-optic cables for interprocess communication.

Обратная передача информации из запоминающих устройств в центральные процессоры производится по второму каналу, который работает аналогично первому, описанному выше, но в обратном направлении. Отметим также, что для обеспечения двусторонней связи на платах центральных процессоров и запоминающих устройств (также, как и в оптоэлектронном коммутаторе) должны быть расположены как источники излучения, так и фотоприемники. The information is transferred back from the storage devices to the central processors via the second channel, which works similarly to the first described above, but in the opposite direction. We also note that in order to provide two-way communication, both radiation sources and photodetectors should be located on the boards of central processors and memory devices (as well as in the optoelectronic switch).

Использование предлагаемого оптоэлектронного коммутатора позволит в 10-100 раз повысить быстродействие, надежность и компактность такого рода устройств. Using the proposed optoelectronic switch will allow 10-100 times to increase the speed, reliability and compactness of such devices.

Claims

1. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР, содержащий адресные фотоприемные узлы, узлы источников излучения и группы входных световодов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены группы адресных и выходных световодов, первая - s-я группы по K электронных мультиплексоров (s - максимальная разрядность входного кодового слова, K - число групп выходов коммутаторов), первый - s-й блоки фотоэлектрических преобразователей, i-й вход (i = 1 - N, N - число групп входов коммутатора) j-го блока фотоэлектрических преобразователей (j = 1 - s) подключен к j-му входному световоду i-й группы, входы l-х адресных фотоприемных узлов (l = 1 - K) подключены к соответствующим световодам l-й группы адресных световодов, выходы l-го адресного фотоприемного узла соединены с соответствующими адресными входами l-го электронного мультиплексора каждой j-й группы, l-я группа выходов j-го блока фотоэлектрического преобразователя подключена к информационным входам l-го электронного мультиплексора j-й группы, выход которого соединен с входом l-го узла источника излучения j-й группы, выход которого через соответствующий световод подключен к j-му выходу световодов l-й группы. 1. Optoelectronic switch containing addressable photodetector nodes, nodes of radiation sources and groups of input optical fibers, characterized in that, in order to improve performance, groups of address and output optical fibers are introduced into it, the first is the s-th group of K electronic multiplexers (s - the maximum bit depth of the input code word, K is the number of groups of outputs of the switches), the first is the s-th block of photoelectric converters, the i-th input (i = 1 - N, N is the number of groups of inputs of the switch) of the j-th block of photoelectric converters (j = 1 - s) connected to the jth input fiber of the i-th group, the inputs of the l-th address photodetector nodes (l = 1 - K) are connected to the corresponding fibers of the l-th group of address light guides, the outputs of the l-th address photodetector are connected to the corresponding address inputs l- th electronic multiplexer of each j-th group, the l-th group of outputs of the j-th block of the photoelectric converter is connected to the information inputs of the l-th electronic multiplexer of the j-th group, the output of which is connected to the input of the l-th node of the radiation source of the j-th group, whose output through the corresponding s optical fiber connected to the j-th output waveguides l-th group.

2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что блок фотоэлектрических преобразователей выполнен в виде фотоприемного узла, первый - N-й входы которого являются одноименными входами блока, i-й выход фотоприемного узла подключен к i-му выходу каждой l-й группы выходов фотоэлектрического преобразователя. 2. The switch according to claim 1, characterized in that the block of photoelectric converters is made in the form of a photodetector assembly, the first - the Nth inputs of which are the inputs of the same name, the i-th output of the photodetector is connected to the i-th output of each l-th group photoelectric converter outputs.

3. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что блок фотоэлектрических преобразователей содержит первый - k-й фотоприемные узлы и первый - N-й оптические разветвители, входы которых являются соответствующими входами блока, j-й выход i-го оптического разветвителя соединен с i-м входом j-го фотоприемного узла, выходы которого являются j-й группой выходов блока. 3. The switch according to claim 1, characterized in that the block of photoelectric converters contains the first - k-th photodetector nodes and the first - N-th optical splitters, the inputs of which are the corresponding inputs of the block, the j-th output of the i-th optical splitter is connected to i-th input of the j-th photodetector, the outputs of which are the j-th group of outputs of the block.