JPH11212686A - 光信号伝送装置および信号処理装置 - Google Patents

光信号伝送装置および信号処理装置

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JPH11212686A
JPH11212686A JP10014085A JP1408598A JPH11212686A JP H11212686 A JPH11212686 A JP H11212686A JP 10014085 A JP10014085 A JP 10014085A JP 1408598 A JP1408598 A JP 1408598A JP H11212686 A JPH11212686 A JP H11212686A
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optical signal
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忍 小関
Tsutomu Hamada
勉 浜田
Masanori Hirota
匡紀 廣田
Kazuhiro Sakasai
一宏 逆井
Kenichi Kobayashi
健一 小林
Masao Funada
雅夫 舟田
Keiji Fujimagari
啓志 藤曲
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の端末(装置、回路基板等)間におけるC
PU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。 【解決手段】 光信号の伝送を担うシート状の光バス2
0、および、それぞれが、信号変換回路,発光素子,受
光素子からなる信号送受信部40_1,40_2,40
_3,40_4,40_5,40_6を備え、CPU6
0_1,60_2,60_3とメモリ70_1,70_
2,70_3間の信号の伝送にあたり、これら信号送受
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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、AL
U、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C
PU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CP
U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:Electromagneti
c Interference)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,eta
l.,”Packaging Technology
for Optical Interconnect
s”,IEEE Tokyo,No.33,pp.81
〜86、1994』、『和田修、エレクトロニクス19
93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_3,4
3_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、CPU6
0_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4
1_1,41_2,41_3,41_4,41_5,4
1_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4
2_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50
a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、C
PU60_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、CPU
60_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50
b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、5
0c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 :m 2 :…:mn-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7
0_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、C
PU60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41
a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41
c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41
a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7
0_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、C
PU60_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7
0_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7
0_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4
3_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7
0_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_2,7
0_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_2,6
0_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、C
PU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7
0_1にデータを書き込む場合について説明する。CP
U60_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5
1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、CP
U60_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、CPU6
0_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7
0_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、C
PU−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_2,6
0_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8
1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1
1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_3 CPU 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
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/12 (72)発明者 逆井 一宏 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 小林 健一 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 舟田 雅夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 藤曲 啓志 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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。
  2. 【請求項2】 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。
  3. 【請求項3】 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。
  4. 【請求項4】 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。
  5. 【請求項5】 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、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。
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