專利名稱：故意偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及光學(xué)信號(hào)，并且更特別地涉及分發(fā)光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的方法和系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在諸如計(jì)算機(jī)芯片之類的同步數(shù)字系統(tǒng)中，采用時(shí)鐘信號(hào)來提供用于在所述系統(tǒng) 內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的參考時(shí)間。系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生穩(wěn)定高頻信號(hào)形式的電子時(shí)鐘信號(hào)，所述電子時(shí)鐘 信號(hào)使系統(tǒng)部件的操作同步。時(shí)鐘信號(hào)在明顯不同的(distinctive)高狀態(tài)和低狀態(tài)之間 振蕩。高狀態(tài)與低狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生上升和下降時(shí)鐘沿。時(shí)鐘循環(huán)是時(shí)鐘信號(hào)從上升時(shí) 鐘沿經(jīng)過下降時(shí)鐘沿直到下一上升沿開始的單次完整遍歷。時(shí)鐘信號(hào)被分發(fā)到每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)結(jié)束鎖存器并且被每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)結(jié)束鎖存器使 用和需要，而且在同步系統(tǒng)中有其它用途。舉例來說，在理想情況下，按照電子方式在計(jì)算 機(jī)芯片上把時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)到所有芯片部件，使得利用關(guān)于任何其它時(shí)鐘沿都最小程度地偏 斜(skew)或相移的時(shí)鐘沿來操作所有部件。因此，同步系統(tǒng)采用諸如H樹網(wǎng)絡(luò)之類的時(shí)鐘 分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，這些時(shí)鐘分發(fā)網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)成將來自系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)到使用該時(shí)鐘信號(hào) 的所有部件。由于部件參照時(shí)鐘沿來傳輸及處理數(shù)據(jù)信號(hào)，所以時(shí)鐘沿必須特別整齊且尖銳。 但是時(shí)鐘信號(hào)易于受到技術(shù)擴(kuò)展的影響。舉例來說，相對(duì)長(zhǎng)的全局互連線路的電阻會(huì)隨著 線路尺寸的減小而顯著變得更大。因此，時(shí)鐘信號(hào)可隨著用來分發(fā)時(shí)鐘信號(hào)的線路尺寸減 小而惡化，并且時(shí)鐘沿可變得較不分明(distinct)。時(shí)鐘分發(fā)網(wǎng)絡(luò)還占用所述同步系統(tǒng)所 消耗的總功率的大部分。為了應(yīng)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)在芯片上的全局分發(fā)，當(dāng)前有兩種替換方案。應(yīng)對(duì)上述問題的 一種方式是相隔比數(shù)據(jù)信號(hào)在一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)行進(jìn)的距離更短的間隔把數(shù)據(jù)信號(hào)鎖存到 時(shí)鐘信號(hào)，使得數(shù)據(jù)信號(hào)總是與時(shí)鐘保持同時(shí)。可替換地，可以把數(shù)據(jù)信號(hào)與前向時(shí)鐘一起 發(fā)送，在每個(gè)目的地處通過把數(shù)據(jù)饋送經(jīng)過異步先入先出(“FIFO”)設(shè)備來對(duì)所述前向時(shí)鐘 進(jìn)行重定時(shí)，所述異步先入先出設(shè)備在一端由所述前向時(shí)鐘來定時(shí)并且在另一端由所述目 的地的時(shí)鐘來定時(shí)。但是這兩種解決方案都會(huì)增加傳輸?shù)却龝r(shí)間，要求額外的功率并且使 用相對(duì)大的芯片表面積。工程師們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，需要有可以補(bǔ)償時(shí)鐘偏斜并且可以提供比當(dāng)前可用的解決 方案更短的等待時(shí)間和更少的功率消耗的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于向源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分發(fā)故意(intentionally) 偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施例中，源同步系統(tǒng)包括波導(dǎo)、光學(xué)耦合 到波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘以及光學(xué)耦合到波導(dǎo)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。所述光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘生成主光學(xué)時(shí) 鐘信號(hào)并將所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到波導(dǎo)中。所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在節(jié)點(diǎn)之間傳遞時(shí)招
4致(acquire)偏斜。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都提取出所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分，并且利用主光學(xué)時(shí)鐘 信號(hào)的對(duì)于相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有不同偏斜的該部分來處理光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)。在一個(gè)方法實(shí)施例中，在源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中利用經(jīng)過偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)來處 理光學(xué)信號(hào)。所述方法包括生成主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)并且把所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到波導(dǎo) 中。所述方法還包括在光學(xué)耦合到波導(dǎo)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處提取出所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分， 主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的該部分在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處具有不同的偏斜；以及利用主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)于 相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有不同偏斜的所述部分來處理光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的利用主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的第一源同步系統(tǒng) 的示意性表示，所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在所述系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間傳遞時(shí)招致偏斜。圖2A示出了光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的曲線圖。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖IA中所示的)源同步系統(tǒng)的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào) 和光學(xué)信號(hào)的時(shí)序圖。圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的第二源同步系統(tǒng)的示意性表示。圖:3B示出了光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在經(jīng)過(圖3A中所示的)源同步系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的實(shí) 例時(shí)序圖。圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的第三源同步系統(tǒng)的示意性表示。圖4B示出了光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖4A中所示的)源同步 系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的實(shí)例時(shí)序圖。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的第四源同步系統(tǒng)的示意性表示。圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖5A中所示的)源同步系統(tǒng)的重定時(shí)器的示 意性表示。圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的第一重定時(shí)器的示意性表示。圖6B示出了存儲(chǔ)在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的FIFO存儲(chǔ)系統(tǒng)的隊(duì)列中的數(shù)據(jù)的示意 性表示。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輸入到(圖6中所示的)電光轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生光學(xué) 時(shí)鐘信號(hào)的電子時(shí)鐘信號(hào)和光的曲線圖。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的第二重定時(shí)器的示意性表示。圖9A示出了信息在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖5A中所示的)源同步系統(tǒng)的波導(dǎo)上 的第一實(shí)例傳輸。圖9B示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖9A中所示的)源同步系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間行 進(jìn)的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)和光學(xué)信號(hào)的時(shí)序圖。圖IOA示出了信息在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖5A中所示的)源同步系統(tǒng)的波導(dǎo) 上的第二實(shí)例傳輸。圖IOB示出了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的(圖IOA中所示的)源同步系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間 行進(jìn)的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)和光學(xué)信號(hào)的時(shí)序圖。圖IlA示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種用于在源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中利用經(jīng)過 偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)來處理光學(xué)信號(hào)的方法的控制流程圖。
圖IlB示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一種用于對(duì)源同步系統(tǒng)的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行重 定時(shí)的方法的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于向源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)分發(fā)經(jīng)過故意偏斜的光學(xué) 時(shí)鐘信號(hào)的系統(tǒng)和方法。為了簡(jiǎn)明起見，下面參照光學(xué)耦合到波導(dǎo)的四個(gè)節(jié)點(diǎn)來描述系統(tǒng) 和方法實(shí)施例。但是本發(fā)明的實(shí)施例并不意圖被如此限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員將立即認(rèn)識(shí)到， 這些系統(tǒng)和方法可以很容易被擴(kuò)展成在包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)內(nèi)提供光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)。I.分發(fā)經(jīng)過故意偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的示意性表示。系統(tǒng) 100包括波導(dǎo)102和通過轉(zhuǎn)換器104 - 107光學(xué)耦合到波導(dǎo)102的被標(biāo)記為A — D的四個(gè) 節(jié)點(diǎn)。所述節(jié)點(diǎn)可以是處理器、存儲(chǔ)控制器、服務(wù)器、多核處理單元集群、電路板、外部網(wǎng)絡(luò) 連接或者任何其它數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)或傳送設(shè)備的任意組合。系統(tǒng)100可以被實(shí)施在諸如多 核芯片之類的單個(gè)芯片上，或者這些節(jié)點(diǎn)可以是同步網(wǎng)絡(luò)的分開的部件。所述波導(dǎo)可以是 被實(shí)施在單個(gè)基板上的光纖或脊形波導(dǎo)。在圖1中所圖示的實(shí)例中，波導(dǎo)段109和110的 長(zhǎng)度近似相等，并且波導(dǎo)段111的長(zhǎng)度是段109和110的三倍。在圖1中，沿著波導(dǎo)102的 節(jié)點(diǎn)之間的距離是為了便于描述本發(fā)明的實(shí)施例而選擇的。在實(shí)踐中，節(jié)點(diǎn)之間的距離可 以不受限制地改變。節(jié)點(diǎn)A包括生成主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘112，通過在有向箭頭114所代表 的方向上把所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到波導(dǎo)102中而將所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)廣播到節(jié)點(diǎn)B -D。圖2A示出了光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的曲線圖。水平軸202代表時(shí)間，垂直軸204 代表幅度，并且方波206代表光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)時(shí)鐘循環(huán)。光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206在明顯不 同的高幅度和低幅度之間振蕩，并且具有方波脈沖串的形式。高幅度與低幅度之間的轉(zhuǎn)變 對(duì)應(yīng)于分明的上升時(shí)鐘沿208和下降時(shí)鐘沿210。一個(gè)完整的時(shí)鐘循環(huán)是所述光學(xué)時(shí)鐘信 號(hào)從上升時(shí)鐘沿208經(jīng)過下降時(shí)鐘沿210直到后繼時(shí)鐘循環(huán)的下一上升時(shí)鐘沿開始的完整 遍歷。時(shí)鐘循環(huán)的周期是完成一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)所需的時(shí)間?？梢栽诜较?14上在波導(dǎo)102上同時(shí)傳輸由節(jié)點(diǎn)生成的光學(xué)信號(hào)和所述光學(xué)時(shí)鐘 信號(hào)。轉(zhuǎn)換器104 — 107中的每個(gè)都包括光電(“0E”)轉(zhuǎn)換器(未示出)，該光電(“0E”)轉(zhuǎn) 換器提取出經(jīng)過每個(gè)節(jié)點(diǎn)的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分、提取出指定用于特定節(jié)點(diǎn)的光學(xué)信號(hào)、 把所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以由每個(gè)節(jié)點(diǎn)用來使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部操作同步的電子時(shí)鐘 信號(hào)并且把所述光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以由節(jié)點(diǎn)A — D處理的電子信號(hào)。轉(zhuǎn)換器104 — 107還 可以包括電光(“E0”)轉(zhuǎn)換器(未示出)。EO轉(zhuǎn)換器把編碼在由節(jié)點(diǎn)A — D生成的電子信號(hào) 中的信息轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)，其中所述光學(xué)信號(hào)被注入到波導(dǎo)102中，使得節(jié)點(diǎn)A — D還可以 使用波導(dǎo)102來向彼此傳送信息。在其它實(shí)施例中，可以采用與波導(dǎo)102遵循基本上相同 路徑的分開的波導(dǎo)來僅僅傳送光學(xué)信號(hào)，同時(shí)在波導(dǎo)102上傳送光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)。在其它實(shí) 施例中，所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)可以包括多個(gè)波長(zhǎng)，其中每個(gè)波長(zhǎng)都被分配給特定節(jié)點(diǎn)。舉例來 說，系統(tǒng)100所利用的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)可以包括四個(gè)不同波長(zhǎng)，并且轉(zhuǎn)換器104 - 107中的每 個(gè)都可以被配置來從波導(dǎo)102中提取出所述四個(gè)波長(zhǎng)的其中一個(gè)?？紤]光學(xué)信號(hào)在波導(dǎo)102上從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)D的實(shí)例傳輸。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206和由節(jié)點(diǎn)A生成的攜帶數(shù)據(jù)的光學(xué)信號(hào)212的時(shí)序圖。 時(shí)鐘循環(huán)214的上升時(shí)鐘沿208由點(diǎn)線段表示，并且被用作標(biāo)識(shí)出光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206在節(jié) 點(diǎn)之間傳遞時(shí)所招致的相移或偏斜的參考點(diǎn)。有向箭頭216 - 218對(duì)應(yīng)于節(jié)點(diǎn)A — D之間 的段109、111和110。假設(shè)上升時(shí)鐘沿208需要花費(fèi)1/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)來行進(jìn)段109的長(zhǎng)度， 所述時(shí)序圖表明時(shí)鐘沿208在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處招致與光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206相同的偏斜。具體來 說，光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206和光學(xué)信號(hào)212在從節(jié)點(diǎn)A行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)B時(shí)分別招致1/8個(gè)時(shí)鐘循 環(huán)的偏斜220和222，在從節(jié)點(diǎn)B行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)C時(shí)分別招致3/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的偏斜2M和 226，并且在從節(jié)點(diǎn)C行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)D時(shí)分別招致1/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的偏斜2 和230。所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)充當(dāng)主時(shí)鐘信號(hào)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過時(shí)提取出 所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分，并且生成低偏斜的本地(local)電子時(shí)鐘信號(hào)以供內(nèi)部使用。每 個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部電子時(shí)鐘和邏輯操作與主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的所提取出的時(shí)鐘循環(huán)的上升沿和/ 或下降沿獨(dú)立同步。結(jié)果，節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部操作相對(duì)于彼此被偏斜了由在波導(dǎo)102上行進(jìn)的光 學(xué)時(shí)鐘信號(hào)所招致的偏斜量。舉例來說，節(jié)點(diǎn)C的邏輯操作獨(dú)立于節(jié)點(diǎn)B的邏輯操作而發(fā) 生，并且如圖2B中所示的那樣，因?yàn)闀r(shí)鐘循環(huán)在到達(dá)節(jié)點(diǎn)B之后的3/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)才到達(dá) 節(jié)點(diǎn)C，所以節(jié)點(diǎn)C的電子時(shí)鐘被設(shè)置在節(jié)點(diǎn)B之后的近似3/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)并且邏輯操作也 在此時(shí)發(fā)生。當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要向另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送光學(xué)信號(hào)時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)可以利用其自身的時(shí)鐘跨 越波導(dǎo)102傳送光學(xué)信號(hào)，或者在其它實(shí)施例中，可以使用遵循與波導(dǎo)102相同的路徑的第 二波導(dǎo)來載送光學(xué)信號(hào)并且具有等效延遲。由于光學(xué)信號(hào)的路徑長(zhǎng)度與光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的路 徑長(zhǎng)度基本上相同，所以光學(xué)信號(hào)被偏斜了與光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)相同的量，并且接收節(jié)點(diǎn)可以 在無需重定時(shí)的情況下接收光學(xué)信號(hào)和光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)。II.出現(xiàn)在閉環(huán)波導(dǎo)中的異步
雖然系統(tǒng)100的節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立于光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)操作，但是節(jié)點(diǎn)僅向位于光學(xué)信號(hào)在波 導(dǎo)102上行進(jìn)的方向114的下游的其它節(jié)點(diǎn)傳送信息，并且節(jié)點(diǎn)只能從位于光學(xué)信號(hào)在波 導(dǎo)102上行進(jìn)的方向114的上游的節(jié)點(diǎn)接收光學(xué)信號(hào)。舉例來說，節(jié)點(diǎn)A可以向節(jié)點(diǎn)C - D 發(fā)送光學(xué)信號(hào)，但是節(jié)點(diǎn)C-D不能向節(jié)點(diǎn)A發(fā)送光學(xué)信號(hào)。這一點(diǎn)可以通過把波導(dǎo)重新 配置成環(huán)路形式來校正，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與波導(dǎo)上的另一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。下面的例子 圖解說明了閉環(huán)，但是其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與另一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的其它環(huán)路配置也是合適 的。圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例配置的源同步系統(tǒng)300的示意性表示。系統(tǒng)300 包括閉環(huán)波導(dǎo)302以及通過轉(zhuǎn)換器104 - 107光學(xué)耦合到波導(dǎo)302的節(jié)點(diǎn)A — D。在這種 情況下，波導(dǎo)段304 - 306的長(zhǎng)度是波導(dǎo)302的總長(zhǎng)度的近似1/6，而波導(dǎo)段307的長(zhǎng)度是 波導(dǎo)段304 - 306的三倍，并且是波導(dǎo)302的總長(zhǎng)度的近似1/2。在順時(shí)針方向308上傳送 光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)和光學(xué)信號(hào)。圍繞波導(dǎo)302的節(jié)點(diǎn)之間的距離是為了便于描述本發(fā)明的實(shí)施 例而選擇的。在實(shí)踐中，節(jié)點(diǎn)之間的距離可以不受限制地改變。但是，任意長(zhǎng)度的閉環(huán)波導(dǎo) 都可如下所述在節(jié)點(diǎn)處引入多個(gè)時(shí)序問題。圖;3B示出了光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206在經(jīng)過沿著波導(dǎo)302的節(jié)點(diǎn)A — D中的每個(gè)節(jié)點(diǎn) 的實(shí)例時(shí)序圖。有向箭頭309 - 312對(duì)應(yīng)于光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)206圍繞波導(dǎo)302從節(jié)點(diǎn)A開始 最終返回到節(jié)點(diǎn)A所采取的路徑。所述時(shí)序圖表明時(shí)鐘沿208在1/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)從節(jié) 點(diǎn)A行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)B，在3/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)從節(jié)點(diǎn)B行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)C，在1/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)從節(jié)點(diǎn)C行進(jìn)到節(jié)點(diǎn)D，并且在1/8個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)從節(jié)點(diǎn)D回到節(jié)點(diǎn)A。所述時(shí)序圖還表明時(shí) 鐘沿208完成圍繞波導(dǎo)302的一趟所花費(fèi)的總時(shí)間是3/4個(gè)完整時(shí)鐘循環(huán)，并且后繼時(shí)鐘 循環(huán)316的時(shí)鐘沿314在時(shí)鐘沿208返回到節(jié)點(diǎn)A之后的1/4個(gè)時(shí)鐘循環(huán)處到達(dá)節(jié)點(diǎn)A。 當(dāng)在前時(shí)鐘循環(huán)正好在新時(shí)鐘循環(huán)到達(dá)節(jié)點(diǎn)之后到達(dá)節(jié)點(diǎn)時(shí)，出現(xiàn)第二類同步問題。在任一種情況下，節(jié)點(diǎn)A — D都不能與每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的到達(dá)鎖步運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn) 從波導(dǎo)中提取第一時(shí)鐘循環(huán)時(shí)，該同一節(jié)點(diǎn)可在完成對(duì)第一時(shí)鐘循環(huán)的提取之前就開始提 取仍然在波導(dǎo)302上行進(jìn)的第二異相時(shí)鐘循環(huán)。因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)的觸發(fā)器操作和鎖存器開合 與每個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的上升沿和/或下降沿的到達(dá)有關(guān)，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯操作與主光學(xué)時(shí) 鐘信號(hào)的相對(duì)應(yīng)的偏斜不同步。結(jié)果，在波導(dǎo)302上(或者在分開的波導(dǎo)中)傳送的光學(xué)信 號(hào)并不是由節(jié)點(diǎn)根據(jù)經(jīng)過所述節(jié)點(diǎn)的主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)來處理的。III.配置波導(dǎo)的長(zhǎng)度
在理想情況下，可以通過如下把波導(dǎo)的長(zhǎng)度配置成時(shí)鐘循環(huán)周期的整數(shù)倍來應(yīng)對(duì)同步 問題
權(quán)利要求
1.一種源同步系統(tǒng)，其包括 波導(dǎo)；光學(xué)耦合到波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘，所述光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘生成主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)并將所述主 光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到所述波導(dǎo)中；以及光學(xué)耦合到波導(dǎo)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在節(jié)點(diǎn)之間傳遞時(shí)招致偏斜，并且 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都提取出所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分，而且利用主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)相應(yīng)的提 取節(jié)點(diǎn)具有相應(yīng)偏斜的所提取的部分來處理光學(xué)信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述波導(dǎo)的長(zhǎng)度被配置成所述時(shí)鐘循環(huán)的周期的整數(shù)倍。
3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述波導(dǎo)還包括長(zhǎng)度基本上等于下式的環(huán)路配置其中，L是波導(dǎo)長(zhǎng)度，m是整數(shù)，c是光在自由空間中的速度，η是波導(dǎo)的折射率，而Tm 是完成所述光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)所需的周期或時(shí)間。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)利用主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具 有相應(yīng)偏斜的所提取的部分來處理光學(xué)信號(hào)還包括所述相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)生成與主光學(xué)時(shí) 鐘信號(hào)的經(jīng)過偏斜的所提取的部分同步的本地電子時(shí)鐘，并且節(jié)點(diǎn)利用本地生成的時(shí)鐘讀 取在光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)上接收到的數(shù)據(jù)并且把數(shù)據(jù)傳送到光學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)上。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包括以與所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)相同的偏斜在節(jié)點(diǎn)之間發(fā) 送光學(xué)信號(hào)。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包括布置在所述波導(dǎo)的兩端之間以用于對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行 重定時(shí)的重定時(shí)器，其中，所述重定時(shí)器確定返回到所述重定時(shí)器的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘 循環(huán)與所述重定時(shí)器的電子系統(tǒng)時(shí)鐘所生成的電子時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘循環(huán)之間的相位差，并 且所述重定時(shí)器利用所述相位差來確定對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行重定時(shí)所需的時(shí)間延遲，使得光學(xué) 信號(hào)具有與所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)相同的偏斜地經(jīng)過每個(gè)節(jié)點(diǎn)。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中，所述重定時(shí)器還包括光電轉(zhuǎn)換器，所述光電轉(zhuǎn)換器被配置來把光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子時(shí)鐘信號(hào)，并且把 節(jié)點(diǎn)所生成的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)；被配置來延遲電子時(shí)鐘信號(hào)和電子信號(hào)的異步設(shè)備；以及電耦合到所述異步設(shè)備的電光轉(zhuǎn)換器，并且所述電光轉(zhuǎn)換器被配置來把電子時(shí)鐘信號(hào) 轉(zhuǎn)換成光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)以及把電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中，所述異步設(shè)備還包括下列裝置之一用于延遲電子信號(hào)的延遲鎖定環(huán)；被配置來通過以先入先出方式存儲(chǔ)和取還電子信號(hào)來對(duì)所述電子信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲 的存儲(chǔ)器；以及電子可調(diào)諧晶體，所述電子可調(diào)諧晶體由具有如下折射率的材料構(gòu)成所述折射率能 根據(jù)延遲光學(xué)信號(hào)的所施加的電壓的適當(dāng)數(shù)量而發(fā)生改變。
9.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其還包括與波導(dǎo)具有基本上相同的路徑并且光學(xué)耦合到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的第二波導(dǎo)，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)能利用所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)提取出的部分來向 光學(xué)耦合到第二波導(dǎo)的其它節(jié)點(diǎn)傳送光學(xué)信號(hào)。
10.一種用于在源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中利用經(jīng)過偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)來處理光學(xué)信號(hào) 的方法，所述方法包括生成主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)；把所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到波導(dǎo)中；在光學(xué)耦合到波導(dǎo)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處提取出所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分，所述主光學(xué)時(shí)鐘 信號(hào)的所述部分在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處具有不同的偏斜；以及在提取節(jié)點(diǎn)處利用所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)提取節(jié)點(diǎn)具有相應(yīng)偏斜的所述部分來 處理光學(xué)信號(hào)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中，利用所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有 不同偏斜的所述部分來處理光學(xué)信號(hào)還包括基于所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有相應(yīng)偏斜的所提取的部分來讀 取所接收到的光學(xué)信號(hào)中的數(shù)據(jù)；以及基于所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有相應(yīng)偏斜的所提取的部分通過 相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)傳送到波導(dǎo)中的光學(xué)信號(hào)上，其中，所傳送的光學(xué)信號(hào)具有由所述 主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的所提取的部分中的針對(duì)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)偏斜所代表的等效時(shí)間延遲。
12.權(quán)利要求10的方法，其中，在提取節(jié)點(diǎn)處利用所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的針對(duì)提取節(jié) 點(diǎn)具有相應(yīng)偏斜的所述部分來處理光學(xué)信號(hào)還包括相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)生成與所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的經(jīng)過偏斜的所提取的部分同步的本地 電子時(shí)鐘；節(jié)點(diǎn)利用本地生成的時(shí)鐘讀取在光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)上接收到的數(shù)據(jù)；以及相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)利用本地生成的電子時(shí)鐘把數(shù)據(jù)傳送到光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)上。
13.權(quán)利要求10的方法，其還包括在沿著波導(dǎo)的單個(gè)點(diǎn)處對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行重定時(shí)， 使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)以與所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)相同的偏斜接收經(jīng)過重定時(shí)的光學(xué)信號(hào)。
14.權(quán)利要求13的方法，其中，對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行重定時(shí)還包括從波導(dǎo)中提取出光學(xué)信號(hào)；利用光電轉(zhuǎn)換器把光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)；對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲；以及利用電光轉(zhuǎn)換器把經(jīng)過時(shí)間延遲的電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成經(jīng)過重定時(shí)的光學(xué)信號(hào)，所述經(jīng)過 重定時(shí)的光學(xué)信號(hào)被注入到波導(dǎo)中。
15.權(quán)利要求14的方法，其中，對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲還包括根據(jù)下式確定要延遲 光學(xué)信號(hào)的時(shí)間量Tdelay:其中，Tm是一個(gè)完整時(shí)鐘循環(huán)的周期，TMturn是一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)完成圍繞波導(dǎo)的一趟并 返回到該時(shí)鐘循環(huán)被注入的點(diǎn)所花的時(shí)間，而η是滿足以下條件的整數(shù)
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于把故意偏斜的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)分發(fā)到源同步計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施例中，源同步系統(tǒng)包括波導(dǎo)、光學(xué)耦合到波導(dǎo)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘以及光學(xué)耦合到波導(dǎo)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。所述光學(xué)系統(tǒng)時(shí)鐘生成主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)并將所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)注入到波導(dǎo)中。所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)在經(jīng)過節(jié)點(diǎn)之間時(shí)招致偏斜。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都提取所述主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的部分，并且利用主光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)的對(duì)于相應(yīng)的提取節(jié)點(diǎn)具有不同偏斜的所述部分來處理光學(xué)信號(hào)。
文檔編號(hào)G02B6/10GK102077493SQ200880130148
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者L. 賓克特 N., P. 朱皮 N., S. 施賴伯 R., 安廷鎬 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司