專利名稱：光學(xué)多態(tài)計算機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及計算機系統(tǒng)，并且特別地涉及光學(xué)結(jié)構(gòu)(fabrics)。
背景技術(shù)：
刀片系統(tǒng)是容納被稱為服務(wù)器刀片或刀片的多個模塊化電子電路板的服務(wù)器機 架。能夠保持多個刀片的服務(wù)器機架或刀片機箱提供諸如供電、冷卻、聯(lián)網(wǎng)、各種互連和管 理的服務(wù)。每個刀片可以由不止一個處理器、存儲器、集成網(wǎng)絡(luò)控制器及其它輸入/輸出端 口組成，并且每個刀片還可以配置有本地驅(qū)動器，并且可以連接到由網(wǎng)絡(luò)連接存儲器、光纖 信道或iSCSI存儲區(qū)域網(wǎng)促進(jìn)的存儲池。圖1示出由安裝在刀片機箱或機架110中的八個刀片102 109組成的刀片系 統(tǒng)100。每個刀片可以被電耦合到提供刀片之間的輸入/輸出連接的一個或兩個交換結(jié) 構(gòu)112和114。然而，該交換結(jié)構(gòu)通常不支持一致存儲業(yè)務(wù)。例如，在諸如刀片系統(tǒng)的多處 理器系統(tǒng)中，可能存在需要同時處理同一組數(shù)據(jù)的兩個或更多處理器。如果沒有一個處理 器更新數(shù)據(jù)，則處理器可能不確定地共享數(shù)據(jù)。另一方面，一旦一個處理器更新了數(shù)據(jù)，其 它處理器將對過時的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作。結(jié)果，數(shù)據(jù)常常被存儲在存儲器分區(qū)中并局限于每次 由一個刀片來處理。這使得難以開發(fā)具有諸如計算、存儲、儲存、和輸入/輸出的不同和特 定能力的刀片并將其鏈接在一起以滿足客戶和應(yīng)用的特定需要。最近，已經(jīng)開發(fā)了具有設(shè) 置在刀片之間和刀片系統(tǒng)之間的一致存儲交換機的刀片系統(tǒng)。然而，所需的帶寬引起這些 一致交換機的成本的顯著增加，并且將刀片系統(tǒng)互連所需的線纜是大且笨重的。這些交換 機添加了刀片系統(tǒng)之間的多跳等待時間，并且線纜管理問題可能迫使二分帶寬(bisection bandwidth)減少，這影響性能。期望的是一種跨越在物理上相鄰的任何刀片組提供高速、高 帶寬、和低等待時間的通信的刀片系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例意在用于在節(jié)點之間進(jìn)行廣播的高帶寬、低等待時間的光學(xué)結(jié) 構(gòu)。在一個實施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)包括被光學(xué)地耦合到廣播節(jié)點并光學(xué)地耦合到一個或多個 廣播接收節(jié)點的光學(xué)通信路徑。該光學(xué)結(jié)構(gòu)還包括被光學(xué)地耦合到光學(xué)通信路徑且被配置 為將由廣播節(jié)點生成的光信號廣播到光學(xué)通信路徑上的第一光學(xué)元件、以及被光學(xué)地耦合 到光學(xué)通信路徑并被配置為將廣播光信號的一部分轉(zhuǎn)移到所述一個或多個接收節(jié)點中的 每一個的一個或多個光學(xué)元件。


圖1示出由安裝在刀片機箱中的八個刀片組成的刀片系統(tǒng)。圖2示出依照本發(fā)明的實施例的在服務(wù)器刀片被去除的情況下的刀片系統(tǒng)的等 距視圖。圖3A示出依照本發(fā)明的實施例配置的接收機的示意性表示。
圖;3B是依照本發(fā)明的實施例配置的驅(qū)動器的示意性表示。圖4示出依照本發(fā)明的實施例配置的多態(tài)計算機系統(tǒng)的示意性表示。圖5示出依照本發(fā)明的實施例配置的兩個光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一光學(xué)結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖6A示出依照本發(fā)明的實施例配置的光學(xué)接口的側(cè)視平面圖。圖6B示出依照本發(fā)明的實施例配置的圖6所示的光學(xué)接口的等距視圖。圖7示出依照本發(fā)明的實施例的設(shè)置在兩個相鄰光學(xué)接口之間的圖6所示的光學(xué) 接口的等距視圖。圖8示出用于依照本發(fā)明的實施例配置的兩個光學(xué)結(jié)構(gòu)的第二光學(xué)結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)。圖9示出用于依照本發(fā)明的實施例配置的兩個光學(xué)結(jié)構(gòu)的第三光學(xué)結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例意在用于在一個或多個刀片系統(tǒng)的服務(wù)器刀片之間廣播光信號 的高帶寬、低等待時間的光學(xué)結(jié)構(gòu)。光學(xué)結(jié)構(gòu)的實施例不包含會是單個故障點的中央交換 芯片。該光學(xué)結(jié)構(gòu)實施例通過在兩個或更多刀片系統(tǒng)的刀片之間提供無縫光學(xué)互連以便產(chǎn) 生多態(tài)計算機系統(tǒng)使得能夠使用不同種類的刀片并消除大多數(shù)計算機架構(gòu)中固有的機架 邊界。所述光學(xué)結(jié)構(gòu)實施例還使得任何數(shù)目的刀片能夠同時地廣播。下面參考服務(wù)器刀片和刀片系統(tǒng)來描述本發(fā)明的系統(tǒng)實施例。然而，本發(fā)明的實 施例并不意圖被這樣限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將立即認(rèn)識到，本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)實施例可 以用來提供許多不同種類的計算機系統(tǒng)的節(jié)點之間的光學(xué)通信。節(jié)點可以是處理器、存儲 器、多核處理單元中的核、電路板、服務(wù)器刀片、外部網(wǎng)絡(luò)連接或任何其它數(shù)據(jù)處理、存儲或 傳送設(shè)備。下面還參考部件的許多不同視圖來描述本發(fā)明的系統(tǒng)實施例。為了幫助讀者將這 些視圖聯(lián)系在一起，許多圖包括笛卡爾坐標(biāo)系以供參考，以便讀者能夠確定一個圖中的部 件的視圖如何與其它圖中的相同部件或不同部件的視圖相關(guān)。圖2示出依照本發(fā)明的實施例的包括八個服務(wù)器刀片202 209、光學(xué)結(jié)構(gòu)210 和交換結(jié)構(gòu)212的刀片系統(tǒng)200的等距視圖。七個刀片202 207和209被連接到光學(xué)結(jié) 構(gòu)210和交換結(jié)構(gòu)212。刀片208與刀片系統(tǒng)200斷開連接并繞著ζ軸旋轉(zhuǎn)約90°以暴露 標(biāo)準(zhǔn)夾層卡的通信端口 216和光學(xué)夾層卡220的光學(xué)通信端口 218。該標(biāo)準(zhǔn)夾層卡可以被 配置為提供刀片208與交換結(jié)構(gòu)212之間的標(biāo)準(zhǔn)電通信。光學(xué)夾層卡220被放大并從刀片 208去除以暴露包括光學(xué)通信端口 218的光學(xué)元件的布置。光學(xué)夾層卡220向刀片208提 供與光學(xué)結(jié)構(gòu)210的光學(xué)通信。這些光學(xué)元件包括設(shè)置在用字母“R”表示的一列光學(xué)接收 機的末端處的用字母“D”表示的單個光學(xué)驅(qū)動器222。刀片208采用驅(qū)動器222來向光學(xué) 結(jié)構(gòu)210發(fā)送光信號，光學(xué)結(jié)構(gòu)210又將該光信號廣播到其它刀片202 207和209。每個 接收機對應(yīng)于特定的刀片并被刀片208用來接收通過光學(xué)結(jié)構(gòu)210從相應(yīng)的刀片被廣播的 光信號。例如，刀片208采用接收機2 來接收由刀片202廣播到所有刀片203 209的 光信號，并采用接收機2 來接收由刀片207廣播到所有刀片202 206、208和209的光 信號。
每個刀片能夠?qū)⒐鈱W(xué)結(jié)構(gòu)上的光信號廣播到所有其它刀片。接收光信號的刀片稱 為“接收服務(wù)器刀片”或“接收刀片”且廣播光信號的刀片稱為“廣播服務(wù)器刀片”或“廣播 刀片”。術(shù)語“廣播刀片”和“接收刀片”是相對的術(shù)語。例如，在一個時間，第一刀片可以是 刀片，同時，第二刀片可以是由第一刀片廣播的光信號的接收刀片。在稍后的時間，該第二 刀片可以是廣播刀片，而第一刀片可以是由第二刀片廣播的光信號的接收刀片。廣播刀片可以以具有報頭的分組的形式通過光學(xué)結(jié)構(gòu)來廣播光信號。每個報頭將 特定接收刀片標(biāo)識為光信號所載送的數(shù)據(jù)的目的地。與光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)通信的所有刀片 接收光信號。然而，由于每個分組的報頭將特定接收刀片標(biāo)識為數(shù)據(jù)的目的地，所以只有被 報頭標(biāo)識的接收刀片才實際上接收光信號并對其進(jìn)行操作。未被報頭標(biāo)識的其它接收刀片 丟棄光信號。光學(xué)結(jié)構(gòu)210還使得廣播刀片能夠向多個接收刀片發(fā)送分組，從而提供真實功能 的廣播能力。這對某些高速緩存一致性協(xié)議是有用的。其還可以用來將目標(biāo)是不同接收刀 片的多個分組合并成單個多分組，其中，每個接收刀片將僅消耗對其適用的多分組部分。這 有助于在需要向若干個接收刀片中的每個發(fā)送諸如流量控制信息的少量信息的情況下節(jié) 省帶寬。沿著光學(xué)結(jié)構(gòu)210的光學(xué)通信路徑來傳送廣播光信號。術(shù)語“光學(xué)通信路徑”指 的是光學(xué)互連和通過自由空間傳送的光。光學(xué)互連可以是光學(xué)波導(dǎo)或空芯波導(dǎo)。光學(xué)波導(dǎo) 可以是實芯脊形波導(dǎo)?？招静▽?dǎo)由具有空氣芯的管組成。形成空芯波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)管可以具有 內(nèi)芯材料，該內(nèi)芯材料具有大于一或小于一的折射率。管道可以由適當(dāng)?shù)慕饘?、玻璃或塑?組成，并且可以在管道的內(nèi)表面上沉積金屬和電介質(zhì)膜。該空芯波導(dǎo)可以是在內(nèi)部具有高 反射率金屬涂層的空芯金屬波導(dǎo)。該空氣芯可以具有圓形、橢圓形、正方形、矩形或適合于 引導(dǎo)光的任何其它形狀的橫截面形狀。由于波導(dǎo)是空芯的，所以光信號可以以空氣或真空 中的光速沿著空芯波導(dǎo)的芯前進(jìn)。圖3A示出依照本發(fā)明的實施例配置的接收機300的示意性表示。接收機300可 以由一個或多個光電檢測器的陣列302、跨阻抗放大器304和透鏡306組成。光電檢測器 302可以是p-n或p-i-n結(jié)光電二極管，或者n-p-n或p-n-p光敏晶體管。如圖3A的示例 中所示，透鏡306被設(shè)置并配置為將入射的光信號聚焦到光電檢測器302的檢測器表面308 上。光電檢測器302將入射光信號轉(zhuǎn)換成被傳送到電耦合的跨阻抗放大器304的電信號， 跨阻抗放大器304將電信號放大并將其置于被電耦合到諸如處理器或存儲器(未示出)的另 一電子裝置的信號線上。除了將從光電檢測器302輸出的電信號放大之外，跨阻抗放大器 304還降低信噪比并提供比在光電檢測器302之后使用電阻器更快的響應(yīng)時間。圖:3B示出依照本發(fā)明的實施例配置的驅(qū)動器310的示意性表示。驅(qū)動器310包括 光源312、激光驅(qū)動器314以及透鏡316。光源312可以由垂直腔表面發(fā)射激光器、分布式 反饋激光器、量子阱激光器、多量子阱激光器、雙異構(gòu)激光器、發(fā)光二極管或用于發(fā)射光信 號的任何其它適當(dāng)器件的陣列組成。光源302被電耦合到光源驅(qū)動器304，光源驅(qū)動器304 接收來自諸如處理器或存儲器(未示出)的電子裝置的電信號。透鏡被布置和配置為對從光 源302輸出的光進(jìn)行聚焦和引導(dǎo)。透鏡還可以用來使光源312的光輸出準(zhǔn)直以便激勵光被 注入其中的空芯波導(dǎo)的低損耗模式。光源驅(qū)動器304可以是被配置為利用對應(yīng)于位“0”和 “1”的低和高電壓來驅(qū)動光源302的集成電路。電信號的變化產(chǎn)生用來生成載送與電信號相同的信息的光信號的不同的相應(yīng)低和高光強。與常規(guī)交換結(jié)構(gòu)相比，該光學(xué)結(jié)構(gòu)提供相對較低的功率和單個刀片系統(tǒng)的刀片之 間及兩個或更多分別的刀片系統(tǒng)的刀片之間的較低等待時間的通信。該光學(xué)結(jié)構(gòu)還使得每 次不止一個刀片能夠進(jìn)行廣播。圖4示出依照本發(fā)明的實施例配置的多態(tài)計算機系統(tǒng)400 的示意性表示。計算機系統(tǒng)400包括不同種類的刀片的組合，諸如計算刀片402、存儲器刀 片404以及輸入/輸出刀片406。計算刀片402包括兩個中央處理單元(“CPU”)，兩個中央 處理單元中的每個與諸如雙列直插式存儲器模塊(“DIMM”)的本地存儲器進(jìn)行電通信。存 儲器刀片404包括存儲器，該存儲器還可以是布置在DIMM中的附加動態(tài)隨機存取存儲器 (“DRAM”)。I/O刀片406包括可以用于存儲相對大量的數(shù)據(jù)的多個盤驅(qū)動器。刀片402和 406每個均配置有用于與交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行電通信的標(biāo)準(zhǔn)夾層卡，并且刀片402、404和406包括 用于與光學(xué)交換結(jié)構(gòu)410進(jìn)行光學(xué)通信的光學(xué)夾層卡。刀片402、404和406僅僅是將所選 數(shù)量的計算機資源(諸如處理器、存儲器、儲存器和I/O)分組的刀片的示例。具有其它資源 分組的刀片也可以得到本發(fā)明的支持。如圖4的示例所示，光學(xué)結(jié)構(gòu)提供刀片402、404和406之間的光學(xué)通信。換言之， 光學(xué)結(jié)構(gòu)410使得可以將具有特定支持功能的不同種類的刀片(諸如添加存儲和網(wǎng)絡(luò)容量 的I/O刀片406和存儲器刀片404)光學(xué)地互連。計算刀片通常被構(gòu)造為具有僅足以支持 當(dāng)時的特定應(yīng)用的存儲器，并且因此可能不具有足以支持要求在稍后時間添加的更大量存 儲器的應(yīng)用的存儲器。存儲器刀片404可以被用作用于與計算刀片402上可用的相比具有 更高存儲器需求的應(yīng)用的存儲器資源。例如，假設(shè)CPU 414的本地存儲器412是滿的且CPU 414需要存儲由運行在計算板402上的應(yīng)用程序生成的數(shù)據(jù)。則，CPU 414可以指示光學(xué) 夾層卡416將載送數(shù)據(jù)的分組形式的光信號廣播到與光學(xué)結(jié)構(gòu)410進(jìn)行光學(xué)通信的所有刀 片。每個光學(xué)信號分組包括將存儲器刀片404標(biāo)識為目的地的報頭。與光學(xué)結(jié)構(gòu)410進(jìn)行 光學(xué)通信的所有刀片接收光信號。然而，由于每個分組的報頭將存儲器刀片404標(biāo)識為目 的地，因此只有存儲器刀片404對光信號進(jìn)行操作并存儲數(shù)據(jù)。光學(xué)結(jié)構(gòu)410無縫地跨越刀片機架邊界，這使得不同種類的刀片能夠被互連以實 現(xiàn)多態(tài)計算機。例如，光學(xué)結(jié)構(gòu)410消除刀片系統(tǒng)400的機架邊界，因為光學(xué)結(jié)構(gòu)410被配 置為具有光學(xué)通信互連418和420，光學(xué)通信互連418和420使得光學(xué)結(jié)構(gòu)能夠被光學(xué)地耦 合到其它刀片系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)果，光學(xué)結(jié)構(gòu)410提供多態(tài)計算，因為不僅可以將專用刀 片添加到采用光學(xué)結(jié)構(gòu)410的任何一個刀片系統(tǒng)，而且可以經(jīng)由光學(xué)通信互連將刀片系統(tǒng) 無縫地光學(xué)耦合在一起。請注意，光學(xué)結(jié)構(gòu)410和相關(guān)聯(lián)的光學(xué)夾層卡提供非多態(tài)配置的 小增量成本，因為可以去除光學(xué)結(jié)構(gòu)，并且還可以去除光學(xué)夾層卡，并且可以使用刀片中的 相應(yīng)插槽來支持標(biāo)準(zhǔn)夾層卡。圖5示出了依照本發(fā)明的實施例配置的兩個光學(xué)結(jié)構(gòu)502和504的光學(xué)結(jié)構(gòu)拓?fù)?結(jié)構(gòu)的示意性表示。光學(xué)結(jié)構(gòu)502和504每個被設(shè)置在兩個不同的刀片系統(tǒng)(未示出)的不 同機架內(nèi)。第一光學(xué)結(jié)構(gòu)502支持八個刀片，每個刀片具有光學(xué)通信端口，并且第二光學(xué)結(jié) 構(gòu)504支持八個刀片，每個刀片具有光學(xué)通信端口。如圖5的示例所示，刀片被標(biāo)記為1 16，并且光學(xué)通信端口跨越所有刀片是相同的。每個光學(xué)通信端口由14個接收機和單個驅(qū) 動器組成，其中，驅(qū)動器位于兩組接收機(每組七個接收機)之間，其中，接收機和驅(qū)動器被 布置在與ζ軸平行的單個列中。
光學(xué)通信端口的每個接收機從其它光學(xué)通信端口中的僅一個光學(xué)通信端口的驅(qū) 動器接收廣播光信號，如下所述。圖5包括位于光學(xué)結(jié)構(gòu)502和504的yz平面內(nèi)的羅盤圖 (compass rose)506,羅盤圖506用來描述光信號在光結(jié)構(gòu)502和504內(nèi)和它們之間沿著光 學(xué)通信路徑行進(jìn)的方向。光學(xué)結(jié)構(gòu)502和504被配置為將從每個驅(qū)動器輸出的光信號分離 成沿著相反的方向被廣播的兩個基本上相同的光信號。光信號中的一個被沿著NE (東北) 方向廣播到光學(xué)通信端口的一部分，并且另一光信號被沿著SW(西南)方向廣播到光學(xué)通信 端口的其余部分。諸如線508的從NE行進(jìn)到SW的線表示在光信號通過每個光學(xué)通信端口 的一個接收機時光信號所遵循的光學(xué)通信路徑。例如，光學(xué)結(jié)構(gòu)504將從光學(xué)通信端口 11 的驅(qū)動器輸出的光信號分離成兩個基本上相同的光信號，每個具有近似相等的光功率。第 一光信號在由諸如方向箭頭512的方向箭頭所指示的NE方向上沿著光學(xué)通信路徑508被 廣播到光學(xué)通信端口 12 16和1 2中的每一個中的一個接收機。第二光信號在由諸如 方向箭頭514的方向箭頭所指示的SW方向上沿著光學(xué)通信路徑508被廣播到光學(xué)通信端 口 4 10的每一個中的一個接收機。通常，沿著光學(xué)通信路徑定位的每個接收機從廣播光 信號接收大約相同量的光功率并且沒有一個接收機從不止一個驅(qū)動器接收光信號。請注意，光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)的光學(xué)通信路徑可以由諸如光學(xué)波導(dǎo)和空芯波導(dǎo)的光學(xué)互連 組成，或者光學(xué)通信路徑可以是在自由空間中傳播的光信號。然而，為了光信號在分別沿著 機架502和504的相鄰邊緣5M和5 被定位的接收機之間通過，需要光學(xué)互連。例如， 需要光學(xué)互連來在沿著機架504的邊緣5 定位的接收機517到沿著機架502的邊緣5M 定位的接收機518之間載送SW約束的光信號。需要相對較長的光學(xué)互連來使信號在沿著 非相鄰邊緣5 和530定位的接收機之間通過。圖5包括沿著邊緣5 和530的帶圓圈號 碼，其表示NE約束的光信號在通過沿著邊緣530定位的接收機之后所遵循以到達(dá)沿著邊緣 5 定位的接收機的光學(xué)通信路徑。例如，帶圓圈號碼5表示從接收機532向接收機534載 送光信號的光學(xué)互連，其中，光信號沿著NE方向繼續(xù)至光學(xué)通信端口 1 3中的每一個的 一個接收機。同樣地，沿著邊緣5 和530定位的三角形的號碼表示SW約束的光信號在通 過沿著邊緣5 定位的接收機之后所遵循以到達(dá)沿著邊緣530定位的接收機的光學(xué)通信路 徑。請注意，光學(xué)通信路徑508使得與光學(xué)通信端口 11相關(guān)聯(lián)的刀片能夠與光學(xué)通信 端口中的14光學(xué)地通信。特別地，光學(xué)通信端口 11沿著SW方向與光學(xué)通信端口 4 10 光學(xué)地通信并沿著NE方向與光學(xué)通信端口 12 16和1 2光學(xué)地通信。諸如光學(xué)通信 端口 3的位于更遠(yuǎn)處的光學(xué)通信端口不能直接與光學(xué)通信端口 11通信。因此，需要從光學(xué) 通信端口 2或4到光學(xué)通信端口 3的跳以完成廣播。通常，光學(xué)通信端口可以沿著光學(xué)通信路徑在一個方向上直接與N個光學(xué)通信端 口光學(xué)地通信，并沿著同一光學(xué)通信路徑在相反方向上與N個其它光學(xué)通信端口直接光學(xué) 地通信。然而，位于比N更遠(yuǎn)處的光學(xué)通信端口不能進(jìn)行通信或要求通過中間刀片的一跳 或多跳。這將用于具有M個刀片的系統(tǒng)的光學(xué)接收機的數(shù)目從M2-M減少至2XMXN。在某些實施例中，可以沿著光學(xué)通信路徑或在邊緣附近的光學(xué)通信路徑的末端處 設(shè)置光學(xué)轉(zhuǎn)發(fā)器，以使得可以將光信號傳送到諸如相鄰的光學(xué)結(jié)構(gòu)502和504的相鄰光學(xué) 結(jié)構(gòu)的光學(xué)通信路徑上的其它光學(xué)通信端口。轉(zhuǎn)發(fā)器是接收光信號、將光信號放大、并隨后 沿著同一光學(xué)通信路徑或在相鄰光學(xué)結(jié)構(gòu)的不同光學(xué)通信路徑上重傳光信號的設(shè)備。轉(zhuǎn)發(fā)器克服了由自由空間或光學(xué)互連損耗引起的衰減。一系列的轉(zhuǎn)發(fā)器使得光信號在相對長的 光學(xué)通信路徑上的延伸成為可能。除增強光信號之外，轉(zhuǎn)發(fā)器還可以沿著光學(xué)通信路徑設(shè) 置以去除光信號的噪聲或其它不想要的方面。光學(xué)結(jié)構(gòu)的相鄰邊緣之間的光學(xué)互連和用來將非相鄰邊緣的光學(xué)通信路徑鏈接 的光學(xué)互連周圍的環(huán)路有效地消除物理機架邊界。結(jié)果，可以以類似的方式將任何數(shù)目的 刀片系統(tǒng)的光學(xué)通信路徑無縫地鏈接在一起。分區(qū)可以由彼此在N的距離內(nèi)的刀片的任何 組形成，即使其跨越了物理機架邊界。由于可以將多個機架中的各種類型的服務(wù)器刀片動 態(tài)地分組以形成計算機分區(qū)，所以結(jié)果得到的計算機系統(tǒng)是多態(tài)的。光學(xué)結(jié)構(gòu)被配置為具有諸如分束器和反射鏡的光學(xué)元件，這些光學(xué)元件與每個光 學(xué)通信端口的接收機和驅(qū)動器對準(zhǔn)。圖6A示出了光學(xué)接口 600的側(cè)視平面圖，并且圖6B 示出了依照本發(fā)明的實施例配置的同一光學(xué)接口 600的等距視圖。在圖6的示例中，以及 在隨后的圖中，接收機、分束器、驅(qū)動器和反射鏡是分別用標(biāo)記為“R”、“S”、“D”和“M”的框 表示的光學(xué)元件。圖6顯示了與光學(xué)通信端口 604的接收機和驅(qū)動器相對地定位的分束器 和反射鏡的一種可能布置。光學(xué)接口 600將光學(xué)夾層卡的光學(xué)通信端口 604與光學(xué)結(jié)構(gòu)的 光學(xué)背板606的光學(xué)元件的一部分光學(xué)地耦合。光學(xué)通信端口 604包括四個接收機607 610和驅(qū)動器611，并且光學(xué)背板606包括五個分束器612 616和反射鏡617。通過將端 口 604的接收機607 610和驅(qū)動器611與基本上位于同一 xz平面中的光學(xué)結(jié)構(gòu)606的 相應(yīng)分束器612 616和反射鏡617光學(xué)地耦合而形成光學(xué)接口 600。分束器612 615 從位于光學(xué)結(jié)構(gòu)的不同平面(未示出)中的其它分束器接收光信號并分別如方向箭頭620 623所指示的那樣將光信號的一部分分離到接收機607 610中。驅(qū)動器611將光信號輸 出到分束器616，分束器616又將第一部分朝著位于第一平面(未示出)中的分束器分離，并 將第二部分朝著將該第二部分引導(dǎo)到第二平面(未示出)的反射鏡617分離。圖7示出依照本發(fā)明的實施例的設(shè)置在兩個相鄰光學(xué)接口 702和704之間的光學(xué) 接口 600的等距視圖。在圖7中，方向箭頭表示由驅(qū)動器611、704和706通過交換結(jié)構(gòu)生成 的廣播光信號的光學(xué)通信路徑。如上文參考圖5所述的，分束器和反射鏡被配置和定向為 沿著NE和SW方向引導(dǎo)光信號。例如，驅(qū)動器611將光信號輸出到分束器616，分束器616 將光信號分離成被發(fā)送到分束器708的第一部分和被發(fā)送到反射鏡617的第二部分。分束 器708將光信號的一部分朝著接收機710分離并且光的另一部分傳遞到相鄰光學(xué)接口(未 示出)中的分束器上。反射鏡617被定位為將從驅(qū)動器611輸出的光學(xué)信號的第二部分引 導(dǎo)到分束器712，分束器712又分離出被引導(dǎo)到接收機714的一部分和被引導(dǎo)到相鄰光學(xué)接 口(未示出)的分束器的另一部分。通常，沿著光學(xué)通信路徑設(shè)置的分束器被配置為將光信號的一部分分離到沿著光 學(xué)通信路徑定位的每個接收機，使得每個接收機接收約相同量的光功率。換言之，分束器被 配置為沿著一個廣播方向轉(zhuǎn)移從光學(xué)通信路徑上的驅(qū)動器輸出的光信號的總光功率的1/ n，其中，η是在一個廣播方向上沿著光學(xué)通信路徑定位的接收機的數(shù)目。由于每個分束器 減少光信號中的光功率的量，所以分束器不是全部被配置為轉(zhuǎn)移相同部分的光功率。作為 替代，每個分束器可以被配置為依照以下等式來轉(zhuǎn)移光信號功率的一部分
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)通信路徑(508)，其被光學(xué)地耦合到廣播節(jié)點并光學(xué)地耦合到一個或多個接收節(jié)點第一光學(xué)元件(616)，其被光學(xué)地耦合到所述光學(xué)通信路徑并被配置為將由廣播節(jié)點 生成的光信號廣播到所述光學(xué)通信路徑上；以及被光學(xué)地耦合到所述光學(xué)通信路徑并被配置為將廣播光信號的一部分轉(zhuǎn)移到所述一 個或多個接收節(jié)點中的每一個上的一個或多個光學(xué)元件(612 615)。
2.權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，所述光學(xué)通信路徑還包括以下各項中的一個 光學(xué)波導(dǎo)；空芯波導(dǎo)；以及 在自由空間中傳播的光。
3.權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，所述第一光學(xué)元件還包括分束器(616)，其被配置為將廣播光信號分離成基本上相同的第一和第二光信號，所述 第一光信號沿著第一方向在所述光學(xué)通信路徑上行進(jìn)；以及反射鏡(617)，其被配置為引導(dǎo)所述第二光信號沿著與第一方向相反的第二方向在所 述光學(xué)通信路徑上行進(jìn)。
4.權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，所述一個或多個光學(xué)元件(612 615)還包括被配 置為將光信號的一部分轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的接收節(jié)點以使得每個接收節(jié)點從光信號接收到大約 相同量的光功率的一個或多個分束器。
5.權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，還包括光學(xué)互連，所述光學(xué)互連將光學(xué)通信路徑光學(xué)地耦 合到光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二光學(xué)通信路徑以使得廣播光信號由光學(xué)地耦合到第二光學(xué)通信路 徑的一個或多個接收節(jié)點接收。
6.權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，所述節(jié)點還包括以下各項中的一個或多個處理器、 存儲器控制器、刀片系統(tǒng)的服務(wù)器刀片、多核處理單元中的核、電路板、外部網(wǎng)絡(luò)連接。
7.一種光學(xué)結(jié)構(gòu)接口，包括光學(xué)夾層卡的光學(xué)通信端口(604)；以及光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)背板(606)，所述光學(xué)背板被配置為將在第一光學(xué)通信路徑上廣播的 第一光信號的一部分轉(zhuǎn)移到所述光學(xué)通信端口，并且所述光學(xué)背板被配置為將由所述光學(xué) 通信端口生成的第二光信號弓I導(dǎo)到第二光學(xué)通信路徑上。
8.權(quán)利要求7的接口，其中，所述光學(xué)通信端口還包括至少一個接收機(607)，其被配置為接收所述第一光信號的所述部分；以及 驅(qū)動器(611)，其被配置為生成所述第二光信號。
9.權(quán)利要求7的接口，其中，所述光學(xué)背板還包括被配置為將第一光信號轉(zhuǎn)移到光學(xué) 通信端口(604)的分束器(612)。
10.權(quán)利要求7的接口，其中，所述光學(xué)背板還包括被配置為將所述第二光信號引導(dǎo) 到所述第二光學(xué)通信路徑上的反射鏡(617 )。
11.權(quán)利要求7的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中，所述光學(xué)通信路徑還包括光學(xué)波導(dǎo)、空芯波導(dǎo)或在 自由空間中傳播的光。
12.—種計算機系統(tǒng)(400)，包括N個節(jié)點(402、404、406)，其中，N是整數(shù)；以及光學(xué)結(jié)構(gòu)(410、502、504)，其具有多個光學(xué)通信路徑，其中，每個節(jié)點通過所述光學(xué)通 信路徑之一向在發(fā)送節(jié)點的指定距離內(nèi)的η個節(jié)點發(fā)送光信號，其中，η ( N。
13.權(quán)利要求12的計算機系統(tǒng)，其中，所述光信號還包括被用來通過光結(jié)構(gòu)在節(jié)點之 間發(fā)送數(shù)據(jù)的分組。
14.權(quán)利要求12的計算機系統(tǒng)，其中，所述光信號還包括目的地是所述N個節(jié)點中的 一個或多個的分組。
15.權(quán)利要求12的計算機系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)使得每個節(jié)點能夠通過由η個節(jié) 點驅(qū)動的所述光學(xué)通信路徑從具有指定距離的所述η個節(jié)點接收分組，每個節(jié)點被配置為 丟棄目的地不是該節(jié)點的分組。
全文摘要
本發(fā)明的實施例意在用于在節(jié)點之間進(jìn)行廣播的高帶寬、低等待時間的光學(xué)結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，光學(xué)結(jié)構(gòu)包括被光學(xué)地耦合到廣播節(jié)點且被光學(xué)地耦合到一個或多個廣播接收節(jié)點的光學(xué)通信路徑(508)。該光學(xué)結(jié)構(gòu)還包括被光學(xué)地耦合到光學(xué)通信路徑并被配置為將由廣播節(jié)點生成的光信號廣播到光學(xué)通信路徑上的第一光學(xué)元件(616、617)、和被光學(xué)地耦合到光學(xué)通信路徑并被配置為將廣播光信號的一部分轉(zhuǎn)移到所述一個或多個接收節(jié)點中的每一個上的一個或多個光學(xué)元件(612～615)。
文檔編號H04B10/22GK102090002SQ200880130267
公開日2011年6月8日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
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