[发明专利]光纤总线

说明书

本发明涉及一种光纤总线，属计算机领域。

当前计算机部件均以导线相连，主板的各种插槽、插口均使用铜线、铜箔，随计算机性能的日益提高，总线越来越宽，速度越来越高，插槽、插口越来越大，越来越复杂，电磁辐射、分布电容、分布电感等影响越来越大。众多的PCI、AGP、ISA及CPU插槽、插口及各接口使主板成为一块插座，不但成本高，板卡插拔磨损大，故障率高，体积庞大。计算机的高速发展使CPU、显示芯片、存储器等带宽、速率剧增，虽半导体工艺日进，但芯片体积因引脚的增加而增大，生产成本愈来愈高，引脚间的相互影响日益增大。光纤技术已有多年的发展，传输速率可有数GHZ，早有在音响、声卡等场合作传输用，技术比较成熟。

本发明的目的是提供一种光纤总线，把计算机的CPU、I/O设备、存储器等的连接用光纤来代替，部分或完全取代现有的三类总线，使计算机各部件间、计算机与其他设备的数据传输更快、更安全，所有部件使用统一接口，整机布局容易，设计更合理。

本发明的技术方案是用光纤代替现有计算机的各类总线，可将三类总线全部使用光纤，进而在芯片内置光电转换器，使数据在芯片外完全以光来传输。现有的计算机结构示意图见图1，各部件都有较复杂的接口，就连最原始的ISA插槽也有98线，PCI、AGP等在一百线以上，CPU插脚更是数百线，大都利用板卡上的铜箔经插槽插口或经各排线电缆连接。给各部件加入光电转换器，使数据转变为光信号，使用光纤与其他部件通讯，见图2，使用一条或及条光纤就可代替复杂的电气总线，使信息传递用光纤来完成。当然，供电及部分控制线等还是使用传统的电气导线。具体到芯片来讲，芯片总线不过是各芯片的连线，内总线和外总线基础结构也是芯片总线，光纤总线也就是芯片使用光来通讯，芯片内置光电转换器件可使其中环节更简化。

由于采用上述技术方案，光纤总线不但可完成数据传输的功能，而且使计算机取消了大量电气插槽、插口、接口，完全以光线进行数据交换，不存在硬件接口的匹配问题，任何一个部件可插入任何一个插口使用，整机设计方便合理，电磁辐射更小。芯片内置光电转换器件后，芯片引脚大大减少，从而使生产成本下降，板卡生产工艺简化、体积锐减。

现结合附图对本发明进一步阐述：

图1为现有计算机以总线为中心的结构示意图。

图2为光纤总线计算机示意图。

图3、图4、图5为总线的芯片级阐述图。

图中平行线示意电导线排线，单线示意光纤。

现有计算机的总线和接口较多，传输速度大不相同，现以微机为例：ISA为8.33MB/s,PCI为133MB/s,AGP为266MB/s,AGP倍速为533MB/s，USB为12Mbps,IEEE1394为100Mbps,200Mbps或400Mbps，串并等接口速度则更低。当今光纤传输速度可达数GHZ，完全超过以上各类总线、接口的要求，不存在技术问题。但当速度较高时，高速光电转换器件过于复杂，造价高。我们从芯片级的角度来看，各类计算机总线、接口只是芯片与芯片间的连线，见图3，这里忽略芯片供电及外围元件，两部件通讯就是两芯片间导线传输电流或改变电压，加入光电转换单元后，这些电信号先行转变为光信号，传输后再转变为电信号，见图4。若将光电转换器件也集成到芯片中，如虚线所示部分为一芯片，从而使芯片的引脚大大减少，只需输出或输入光电管的电信号，也可集成光电管。当总线速度较高时，单光纤传输会使电路复杂化，我们采用多光纤的方式，见图5，将总线等分，由多个光电转换器件来并行处理，经多光纤传输后再转换为电信号。在分流时，我们可按地址线、控制线、数据线分类，也可视具体情况分流，也可以单向传输以提高速度与并行处理能力。