专利名称：用于匹配光学模块的总线接口的装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及总线协议，具体涉及用于为匹配光学模块而修改的总线接口的方法和装置。
在注重高速度和小型化的信息处理技术领域，存在一些特殊的复杂问题。首先，外围设备电路如存储器、高速缓冲存储器以及芯片组的处理速度不能跟上高速处理器的速度。这样就阻碍了处理器发挥其全部潜能。在处理速度中除了这个问题以外，还存在诸如噪声和电磁干扰(EMI)等问题。尽管在数字和模拟电路中产生的噪声和EMI的数量不一样，但是这些因素都在数字和模拟电路或系统的运行中引起了一些问题，也给用户和开发商带来了困难。
解决这些问题的一种方法是采用光介质来发送数据。这种方法不仅可以实现高速数据的发送，还能够解决噪声或EMI问题。最近，已经尝试采用光学装置来解决制作高速数据接口的问题。但是，由于经费和技术的问题，采用这种光学装置的数据接口的使用是受限制的。
在采用光学装置的数据发送中，在将光学数据转换为数字数据(O-D转换)以及反变换(D-O转换)时，必须要求有延迟时间。但是，延迟时间会对高速数据发送产生不利影响。例如，当计算机系统中总线的速度增加时，经总线发送的数据的发送速度，就会很大程度地受到数据转换所需的延迟时间的影响。
为了解决上述问题，本发明的目的是，提供一种用于匹配光学模块的总线装置及其方法、以及用于匹配光学模块的外围设备部件互连(PCI)总线接口。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了用于匹配光学模块的总线接口装置，包括总线匹配单元，该单元用于执行与总线接口的控制操作，将从总线发送的数字数据和部分控制信号接收到总线接口装置中，并且对应于数据和控制信号，将总线接口装置的数字数据和控制信号输出到总线；光学匹配模块，该模块包括用于将数字信号转换为光信号以输出光信号的发送端子，和用于将输入的光信号转换为数字信号的接收端子；以及匹配控制器，该控制器采用光学匹配模块中将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间，以及包括了用于总线操作的基本同步时钟信号的信号，将在总线匹配单元与光学匹配模块之间交换的信号延迟一个预定周期以驱动信号。
匹配控制器包括信号接收装置，该装置用于接收总线主控器的对应控制信号，该总线主控器将通过总线接口装置写入或读取数据；以及信号激活装置，用于当激活了控制信号中指明了总线主控器已准备进行读或写的信号时，激活一个信号，该信号指明了在至少经历在光学匹配模块将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间后，总线主控器能够读取或写入数据。
或者，匹配控制器包括信号接收装置，用于接收总线主控器的基本同步时钟信号和相应的控制信号，该总线主控器将通过总线接口装置写入或读取数据；以及信号激活装置，用于当激活了控制信号中指明了总线主控器已准备进行读取或写入的信号时，激活一个信号，该信号指明了经历了在经过光学匹配模块将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间后，总线主控器能够与基本同步时钟信号状态的变化同步地读取或写入数据。
本发明还提供了一种使用于将数字数据转换为光学数据或反变换的匹配光学模块与一总线匹配的方法，该总线与基本同步时钟信号同步操作，该方法包括下列步骤(a)通过光学匹配模块来接收控制信号，该信号是由有权使用总线读写数据的总线主控器来驱动的；以及(b)如果控制信号是用于写入数据的，那么将指明了总线主控器能够写入数据的信号延迟一个预定时间，从而通过总线发送信号。
为了实现本发明的另一个目的，提供了一种用于匹配光学模块的PCI总线接口，包括PCI总线匹配单元，该单元执行与PCI总线进行接口的控制操作，将由PCI总线发送的数字数据和部分控制信号接收到PCI总线接口装置，并且对应于数字数据和控制信号，将PCI总线接口装置的数字数据和控制信号输出到PCI总线；光学匹配模块，该模块包括用于将数字信号转换为光信号以输出光信号的发送端子、和用于将输入的光信号转换为数字信号的接收端子；以及匹配控制器，用于当有权使用PCI总线的总线主控器要通过接口装置写入数据时，采用在光学匹配模块中将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间，以及包含了用于PCI总线操作的基本同步时钟信号的信号，将用于指明PCI总线主控器能够写入数据的信号延迟一个预定时间来驱动。
通过参照附图以及下面的详细说明，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中
图1是表示基于外围设备部件互连(PCI)总线的计算机系统配置的方框图；图2是表示按照本发明的实施例与PCI总线连接的图形数据发送/接收卡的方框图，以及通过卡和光缆来发送/接收图形数据的监控单元的方框图；图3是表示在PCI总线中总线主控器进行读操作的时序图；图4是表示在PCI总线中总线主控器进行写操作的时序图；以及图5是表示除了图4所示的信号以外还包括TRDY_Ⅰ#信号的时序图。
图1是表示基于外围设备部件互连(PCI)总线的计算机系统配置的方框图，参照图1，处理器100是计算机系统的中央控制装置，它与高速缓冲存储器102相连，并且通过PCI桥接(bridge)/存储器装置控制器104与主存储器DRAM 106以及PCI局部总线108相连。用于监听声音的声卡110、用于显示运动图像的视频卡112、用于图形接口的图形卡114、用于通信的局域网(LAN)卡116、用于SCSI接口的小型计算机系统接口(SCSI)卡108以及用于扩展功能的扩展总线接口卡120都与PCI局部总线108相连。用于基本I/O功能的基本输入/输出(I/O)卡122可以与扩展总线接口卡120相连。
图2表示是按照本发明的实施例与PCI局部总线108相连的图形数据发送/接收卡200以及通过卡200和光缆240来发送和接收图形数据的监控单元250的方框图。参照图2，图形数据发送/接收卡200(后称“卡”)插在个人计算机(PC)的PCI槽中，并且该卡用于通过光缆240在PC的中央处理单元(CPU)和监控单元250之间交换图形数据。在实施例中采用光缆的情况下，监控器与卡200之间的距离可从现在的1-2米(m)扩展到几十或几百m。
PCI总线的标准详情请见PCI Special Interest Group的PCI局部总线规则版本2.2(1998年12月22日)。下面的PCI总线的操作是基于上述的文献。
卡200包括桥接单元210，用于对连接PCI总线和监控单元250的接口进行处理，该PCI总线是PC的系统总线；卡控制器220，用于控制桥接单元210与光信号转换卡模块230之间的数据传送；以及光信号转换卡模块230，用于将从卡控制器220发送的数字信号转换为光信号，从而将光信号发送给监控单元250，并且将从监控单元250发送的光信号转换为数字信号，从而将数字信号发送给卡控制器220。光信号的发送是单向的，因此必须有辅助的接收和发送端子。
监控单元250包括光信号转换监控模块260，用于将从光信号转换卡模块230发送的光信号转换为数字信号，从而将数字信号发送给监控控制器270，并且将从监控控制器270发送的数字信号转换为光信号，从而将光信号发送给卡200；监控控制器270，用于控制光信号转换监控模块260与屏幕控制器280之间的数据传送；以及屏幕控制器280，用于将从监控控制器270发送的数据显示在屏幕上。
每当信号经过其对应的单元时，都存在时间上的延迟。具体地说，用于在作为光学接口模块的光信号转换卡模块230或光信号转换监控模块260中将光信号转换为数字信号或反变换所需的延迟时间，比其他任何部件中所需的延迟时间都长。对于PCI总线的基本操作，与同步时钟信号(33或66MHz)相比，用于光学转换或恢复的延迟时间，即转换时间非常长，并且转换时间会对PCI总线操作产生重大影响。
现在将参照一示例来说明本发明。在该示例中，基于PCI-总线的计算机系统的CPU通过PCI总线读取监控单元250中的数据。图3是表示在PCI总线上总线主控器进行读操作的时序图。总线主控器是有权通过驱动总线控制信号来使用总线进行数据读取或写入的装置。CLK是用于PCI总线基本操作的同步时钟信号。AD是被复用的地址信号和数据。IRDY#是标志总线主控器(例如，计算机系统的CPU)能够读取数据的信号，TRDY#是指明数据被锁存的信号。当TRDY#信号被激活时，CPU在时钟信号CLK的上升沿读取数据。如果CPU执行读操作，那么就将CPU的读命令发送给桥接单元210，并且桥接单元220开始用于将读命令传送给监控单元250的PCI总线周期。检测到这些的卡控制器220控制光信号转换卡模块230，并在光信号转换卡模块230中将用于读命令的PCI信号转换为光信号，从而通过光缆240将光信号发送给光信号转换监控模块260。根据监控控制器270的控制，光信号转换监控模块260相应于起始于PCI总线的信号将光信号转换为数字信号，并将数字信号发送给监控控制器270，监控控制器270接下来将光信号发送给屏幕控制器280。
为CPU发送数据以进行读取的屏幕控制器280准备要发送的数据。准备数据的屏幕控制器280驱动TRDY#信号以发出数据现在要发送的通知。屏幕控制器280驱动TRDY#信号和CPU需要的数据，从而通过监控控制器270、光信号转换监控模块260、光缆240、光信号转换卡模块230以及卡控制器220，将信号和数据发送给桥接单元210。CPU通过桥接单元210检查PCI总线中驱动的TRDY#信号，并在时钟信号CLK(在图3中的CLK4点)的上升沿读取通过上述路径应用的数据。在这种情况下，由于数据和TRDY#信号是通过相同的路径同时发送的，所以在光信号转换监控模块260和光信号转换卡模块230中，以相同的时间量来延迟这些信号，这样在CPU读取数据时就不会产生问题，这意味着即使在现有的控制方法中加入光学接口也不会出现问题。
图4是表示在PCI总线上总线主控器的写操作的时序图。IRDY#信号表明用于CPU写入的数据是有效的，并且如果被写入数据的外围设备激活了TRDY#信号，则CPU在检测激活的TRDY#信号时检测到驱动的数据已写入。如果CPU需要继续写入数据，那么CPU继续激活IRDY#信号，并保持数据总线中的下一个数据，直到激活TRDY#信号。相反，如果CPU不需要再写入数据，那么它使IRDY#信号无效，并且不保持数据。
当CPU执行写操作时，同读操作一样将写操作发送给屏幕控制器280，屏幕控制器280在检测PCI总线写操作的状态时，检测到IRDY#信号被激活，并且如果能将数据写入屏幕控制器280，则屏幕控制器280激活TRDY#信号，从而在图4所示的标号Ⅰ点处锁存数据。在检测到TRDY#信号被激活之前，桥接单元210不驱动由CPU通过PCI总线驱动的写数据。由于在TRDY#信号经过光信号转换监控模块260和光信号转换卡模块230时，存在光信号转换和恢复所需的延迟时间，因此在屏幕控制器锁存数据之前，桥接单元210可能不接收TRDY#信号。即使在该点桥接单元21O接收到屏幕控制器280的TRDY#信号，但是，一旦通过上述路径将CPU要写入的数据发送给屏幕控制器280，就不能在该时间将数据提供给屏幕控制器280，这是因为由于光信号转换监控模块260和光信号转换卡模块230需要的光信号转换/恢复时间的存在，延迟了数据。在这种情况下，按照PCI协议，为了及时地将数据提供给屏幕控制器280，光信号转换/恢复时间即光学接口所需的延迟时间必须为0。在现有的技术中，这一点是没有的。
为了解决上述问题，可以修改PCI协议，但是不希望任意修改PCI协议，因为工业界已将其作为事实标准。因此，下面将结合图5来说明用以解决问题的图2装置的操作。
图5是表示在图4所示的信号中还包括TRDY_Ⅰ#信号的时序图。CPU执行写操作并且如图4所示来发送写操作。对于图4，存在着TRDY#信号发送到PCI总线太快而没有考虑光信号转换/恢复时间的问题。这样，在图5中，在CPU需要写入的数据被准确地发送给屏幕控制器280时，在该点生成对应于TRDY#信号的信号。因此，考虑到用于在光信号转换卡模块230和光信号转换监控模块260的光信号进行转换/恢复的所需时间，生成了对应于TRDY#的信号。更具体地说，为了将此应用于PCI总线，生成了将TRDY#信号延迟一个时钟周期的TRDY_Ⅰ#信号，并且当激活TRDY_Ⅰ#信号时，屏幕控制器280锁存CPU需要写入的数据。因此，在PCI总线中，一个时钟延迟时间足以将由CPU驱动的数据发送给屏幕控制器280。对于图5所示的TRDY#信号中指明的标号Ⅱ和标号Ⅱ’，在时间点Ⅱ处，不能象在图4中那样恰好在该点锁存数据，而当激活TRDY_Ⅰ#信号并且CLK信号处在上升状态时，在时间Ⅱ’点处的数据就能够精确锁存。
在图2所示的实施例中，监控控制器270能够产生TRDY_Ⅰ#信号。在输入并激活了PCI总线的IRDY#信号后，监控控制器270在经历最小时间后驱动TRDY_Ⅰ#信号，此处，最小时间是指在光信号转换卡模块230和光信号转换监控模块260中进行光信号转换/恢复所需的时间。或者，最好当在经过一定的时间后时钟信号CLK状态发生变化时的点，同步地驱动TRDY_Ⅰ#信号，例如，与时钟信号CLK的上升沿或下降沿同步。这是因为PCI总线中的数据读取操作或写入操作是在时钟信号CLK状态发生变化时执行的。
此外，因为光信号转换/恢复所需时间比一个CLK信号周期短，所以最好是比PCI总线的时钟信号CLK慢一个周期来驱动TRDY_Ⅰ#信号。为了实现这一点，当在输入了IRDY#信号后时钟信号CLK处于下降状态时，驱动TRDY_Ⅰ#信号。
基于实施例，光信号转换/恢复所需时间是变化的。如果还需要时间，那么对应于所需的时间通过延长周期来驱动TRDY_Ⅰ#信号。这一点可以在不违背PCI总线协议的情况下得到应用，因为TRDY_Ⅰ#信号不发送给PCI总线。
尽管在图2所示的实施例中在监控器中包括用于控制图形的屏幕控制器，但是，在PCI图形卡如视频图形阵列(VGA)卡中，仍然可能包括用于延迟TRDY_Ⅰ#信号的控制器和光学接口模块，如光信号转换卡模块230和光信号转换监控模块260。并且，本发明还能够以下面方式来实现可以将控制器和光学接口模块添加到图形卡中，该图形卡中是加载在当前广泛使用的加速图形端口(AGP)中，而不是加载在PCI总线中。
按照本发明，当通过光学模块接口将数据写入预定的总线时，将指明数据可以写入的信号延迟一个预定时间以进行驱动，从而解决了由于光学模块接口中数字和光信号之间转换传送时可能产生的时间延迟，而导致不能传送正确数据的不便。通过轻松地将光学模块与要使用的系统总线进行匹配，极大地提高了系统整体的方便性。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来图示描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。
权利要求
1．一种用于匹配光学模块的与总线相连的总线接口装置，所述总线接口装置包括总线匹配单元，用于执行与总线接口的控制操作，将从总线发送的数字数据和部分控制信号接收到总线接口装置中，并且对应于数据和控制信号，将总线接口装置的数字数据和控制信号输出到总线；光学匹配模块，包括用于将数字信号转换为光信号以输出光信号的发送端子，和用于将输入的光信号转换为数字信号的接收端子；以及匹配控制器，采用在光学匹配模块中将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间，以及包括了用于总线操作的基本同步时钟信号的信号，将在总线匹配单元与光学匹配模块之间交换的信号延迟一个预定周期，以驱动信号。
2．如权利要求1所述的总线接口装置，其中，所述匹配控制器包括信号接收装置，用于接收一总线主控器的对应控制信号，所述总线主控器要通过总线接口装置写入或读取数据；以及信号激活装置，当激活了控制信号中指明了总线主控器准备进行读取或写入的信号时，所述方法用于激活一个信号，该信号指明了在至少经历在光学匹配模块中将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间后，总线主控器能够读取或写入数据。
3．如权利要求1所述的总线接口装置，其中，所述匹配控制器包括信号接收装置，用于接收基本同步时钟信号和总线主控器的对应的控制信号，该总线主控器要通过总线接口装置写入或读取数据；以及信号激活装置，当激活了控制信号中指明了总线主控器准备进行读取或写入的信号时，所述方法用于激活一个信号，该信号指明了在经过了在光学匹配模块将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间后，总线主控器能够与基本同步时钟信号的状态变化同步地读取或写入数据。
4．如权利要求2或3所述的总线接口装置，其中，仅当总线主控器的控制信号指明了通过总线接口装置进行写数据的操作时，信号激活装置才激活指明了总线主控器能够写入数据的信号。
5．一种用于匹配将数字数据转换为光学数据或反变换的光学匹配模块与总线的方法，所述总线与基本同步时钟信号同步地操作，所述方法包括下列步骤(a)通过光学匹配模块接收控制信号，该信号是由有权使用总线读写数据的总线主控器来驱动的；以及(b)如果控制信号是用于写入数据的，那么将指明了总线主控器能够写入数据的信号延迟一个预定时间，从而通过总线发送信号。
6．如权利要求5所述的方法，其中，步骤(b)中的延迟时间取决于光学匹配模块中转换信号所需的时间。
7．如权利要求5所述的方法，其中，步骤(b)中的延迟时间取决于光学匹配模块中用于转换信号的时间以及总线的基本同步时钟信号。
8．一种与PCI总线相连的外围设备部件互连(PCI)总线接口装置，用于匹配光学模块，所述PCI总线接口装置包括PCI总线匹配单元，所述单元执行与PCI总线进行接口的控制，将由PCI总线发送的数字数据和部分控制信号接收到PCI总线接口装置中，并且对应于数字数据和控制信号，将PCI总线接口装置的数字数据和控制信号输出到PCI总线；光学匹配模块，所述模块包括用于将数字信号转换为光信号以输出光信号的发送端子，和用于将光信号转换为数字信号的接收端子；以及匹配控制器，用于当有权使用PCI总线的总线主控器要通过接口装置写入数据时，采用在光学匹配模块中将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间，以及包含了用于PCI总线操作的基本同步时钟信号的信号，延迟一个预定周期来驱动用于指明PCI总线主控器能够写入数据的信号。
9．如权利要求8所述的PCI总线接口装置，其中，所述匹配控制器包括信号接收装置，用于接收一总线主控器的对应的控制信号，所述总线主控器将通过基本操作同步时钟信号和PCI总线接口装置来进行写入或读取数据；以及信号激活装置，用于当激活了控制信号中指明了总线主控器准备写入数据的信号时，激活一个信号，该信号指明了在至少经历在光学匹配模块将数字信号转换为光信号或反变换所需的预定时间后的第一种情况下，总线主控器能够写入数据，并且在经历所述预定数据的第二种情况下，总线主控器能够与基本同步时钟信号状态的变化同步地写入数据。
全文摘要
一种用于匹配光学模块的总线接口装置和方法。该装置连接到总线,并包括:总线匹配单元,执行与总线接口的控制操作,将接口装置的数字数据和控制信号输出到总线;光学匹配模块,包括将数字信号转换为光信号的发送端子,和将输入的光信号转换为数字信号的接收端子;匹配控制器,将在总线匹配单元与光学匹配模块之间交换的信号延迟一个预定周期。其解决了由于信号转换时产生时间延迟而不能传送正确数据的不便,提高了系统整体性能。
文档编号G06F13/14GK1296226SQ00130940
公开日2001年5月23日 申请日期2000年11月14日 优先权日1999年11月15日
发明者林在敏 申请人:三星电子株式会社