一種門控開關(guān)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種門控開關(guān)裝置，其特點(diǎn)是：采用門控開關(guān)模塊，門控開關(guān)模塊至少設(shè)有數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端構(gòu)成的輸入端口，以及數(shù)據(jù)輸出端構(gòu)成的輸出端口，當(dāng)開關(guān)使能端為使能狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和數(shù)據(jù)輸出端一致，當(dāng)開關(guān)使能端為無(wú)效狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和輸出端之間為高阻狀態(tài)，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)，或是，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)。這樣，能夠通過(guò)門控電路屏蔽不需要通信的通信節(jié)點(diǎn)，從而降低在數(shù)據(jù)通信時(shí)的電路負(fù)載，降低數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)時(shí)所需的充放電流，實(shí)現(xiàn)低功耗目的。
【專利說(shuō)明】一種門控開關(guān)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開關(guān)裝置，尤其涉及一種一種門控開關(guān)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]Crossbar (即CrossPoint)被稱為交叉開關(guān)矩陣或縱橫式交換矩陣,它是業(yè)界公認(rèn)的用于構(gòu)建大容量系統(tǒng)的首選交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？偩€交換、環(huán)形交換和共享內(nèi)存交換結(jié)構(gòu)都是某種程度上的共享帶寬，而Crossbar結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)完全突破了這種限制，在交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部沒(méi)有帶寬的瓶頸，不會(huì)因?yàn)閹捹Y源不夠而產(chǎn)生阻塞。Crossbar結(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)采用了一種矩陣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無(wú)阻塞交換。Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)平面沒(méi)有任何瓶頸。這正是因?yàn)镃rossbar引入了交換矩陣這種新的交換方式，摒棄了共享帶寬的交換方式，在數(shù)據(jù)交換方式上是一種革命性的變化。Crossbar交換網(wǎng)的擴(kuò)展能力非常強(qiáng)，交換容量可以做的很大，基本不受硬件條件限制，目前單顆芯片交換容量在256G - 700G之間，多顆芯片可以構(gòu)建T級(jí)乃至幾T容量的大型交換網(wǎng)絡(luò)，足以滿足當(dāng)前和未來(lái)幾年網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換容量的需求，并且隨著硬件集成技術(shù)的進(jìn)步，單顆Crossbar芯片支持的容量會(huì)更大。
[0003]每一條輸入線路 與每個(gè)輸出線路都有一個(gè)交叉點(diǎn)。在交叉點(diǎn)處由一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)連接輸入線路與輸出線路。當(dāng)來(lái)自某個(gè)接口的輸入線路需要交換到另一個(gè)接口的輸出點(diǎn)時(shí)，在CPU或交換矩陣控制器的控制下，將交叉點(diǎn)的開關(guān)連接，數(shù)據(jù)就發(fā)送到另一個(gè)接口。
[0004]但是，當(dāng)Crossbar總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)目急劇增加后，總線上的地址譯碼器電路和數(shù)據(jù)通路上的選擇器電路面積和負(fù)載都會(huì)急劇增加。
[0005]以二輸入譯碼器和四輸入譯碼器為例，二輸入譯碼器只需要一個(gè)二輸入與門，四輸入譯碼器有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是采用二輸入與門級(jí)聯(lián)而成，另一種方法是采用一個(gè)四輸入與門。
[0006]結(jié)合常見采用二輸入與門級(jí)聯(lián)的四輸入與門結(jié)構(gòu)來(lái)看，需要三個(gè)二輸入與門，級(jí)數(shù)從一級(jí)增加到二級(jí)。但是為了達(dá)到和原先二輸入與門相同的延時(shí)時(shí)間，則每一級(jí)二輸入與門的延時(shí)時(shí)間必須為原先二輸入與門延時(shí)時(shí)間的一半，則意味著目前二輸入與門的尺寸必須是原先二輸入與門尺寸的兩倍，功耗也是原先二輸入與門功耗的兩倍。由于四輸入與門共有三個(gè)二輸入與門，因此四輸入與門功耗是原先二輸入與門功耗的6倍。
[0007]在相同速度下，四輸入與門的PMOS管尺寸是原先二輸入與門PMOS管尺寸的2倍，NMOS管的尺寸是二輸入與門的4倍。因此很容易推導(dǎo)出，對(duì)于i輸入的譯碼器，其面積相當(dāng)于二輸入與門的i2/4。同時(shí)，晶體管之間會(huì)有寄生電容，從而增加電路功耗。
[0008]選擇器電路和譯碼器電路一樣，隨著輸入口數(shù)目的增加，面積和功耗也在不斷增加。
[0009]同時(shí)，由公式(I)可知，動(dòng)態(tài)功耗P除了和工作頻率f相關(guān)，還和負(fù)載Q相關(guān)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加后，負(fù)載將會(huì)大幅增加，繼而總線消耗的功耗也會(huì)急劇增加。
[0010]P = aVlfC,( I )
[0011]上式中，O為比例因子，Vdd為電源電壓。[0012]為了解決上述問(wèn)題，有必要設(shè)計(jì)一種低功耗Crossbar總線結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種一種門控開關(guān)
裝直。
[0014]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0015]一種門控開關(guān)裝置，其中:采用門控開關(guān)模塊，所述的門控開關(guān)模塊至少設(shè)有數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端構(gòu)成的輸入端口，以及數(shù)據(jù)輸出端構(gòu)成的輸出端口，當(dāng)開關(guān)使能端為使能狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和數(shù)據(jù)輸出端一致，當(dāng)開關(guān)使能端為無(wú)效狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和輸出端之間為高阻狀態(tài)，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)，或是，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)。
[0016]上述的一種門控開關(guān)裝置，其中:所述的同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)設(shè)有m個(gè)同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個(gè)同構(gòu)矩陣使能端，η個(gè)同構(gòu)矩陣列使能端，η個(gè)子矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端，m*n個(gè)門控開關(guān)使能端，所述的同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)采用同構(gòu)矩陣行使能模塊，同構(gòu)矩陣列使能模塊和同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊相連組成，所述m為正整數(shù)，l，n為正整數(shù)，η≥I。
[0017]進(jìn)一步地，上述的一種門控開關(guān)裝置，其中:所述的同構(gòu)矩陣行使能模塊由m個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl,所述門控開關(guān)模塊G10~門控開關(guān)模塊Gmtl的數(shù)據(jù)輸入端分別和m個(gè)同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端相連，所述門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl的開關(guān)使能端分別和m個(gè)同構(gòu)矩陣行使能端相連，所述門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl的數(shù)據(jù)輸出端分別與門控?cái)?shù)據(jù)輸出信號(hào)I~m相連；
[0018]所述的同構(gòu)矩陣列使能模塊由η個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊G01~門控開關(guān)模塊Gtln，所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的數(shù)據(jù)輸入端分別與同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I~η相連，所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的開關(guān)使能端分別與同構(gòu)矩陣列使能端I~η相連，所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的數(shù)據(jù)輸出端分別為同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端I~η相連；
[0019]所述的同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊由m*n個(gè)門控開關(guān)模塊組成，并按照m*n矩陣排列，令第I行η個(gè)門控開關(guān)模塊分別命名為門控開關(guān)模塊G11,門控開關(guān)模塊G12至門控開關(guān)模塊Gln，則第2行η個(gè)門控開關(guān)模塊分別命名為門控開關(guān)模塊G21,門控開關(guān)模塊G22至門控開關(guān)模塊G2n，第m行η個(gè)門控開關(guān)模塊分別命名為門控開關(guān)模塊Gml，門控開關(guān)模塊Gm2至門控開關(guān)模塊Gmn，所述門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I與第I行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)2與第2行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)m與第m行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I與第I列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)2與第2列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)η與第η列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起。
[0020]更進(jìn)一步地，上述的一種門控開關(guān)裝置，其中:所述的異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)，其總線結(jié)構(gòu)由異構(gòu)矩陣行使能模塊，異構(gòu)矩陣列使能模塊和異構(gòu)矩陣開關(guān)模塊組成。
[0021]更進(jìn)一步地，上述的一種門控開關(guān)裝置，其中:所述的異構(gòu)矩陣開關(guān)模塊由Μ*Ν個(gè)同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊組成，并按照Μ*Ν矩陣排列，設(shè)第一行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AG11,門控矩陣模塊AG12至門控矩陣模塊AG1N，第二行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AG21，門控矩陣模塊AG22至門控矩陣模塊AG2N，第M行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AGM1，門控矩陣模塊AGm2至門控矩陣模塊AGmn，不同同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊中門控開關(guān)模塊規(guī)模完全一致或是不一致，對(duì)于門控矩陣模塊AGia，其門控開關(guān)模塊矩陣排布關(guān)系定義為mK*nL，所述M，N為正整數(shù)，M≥1,N≥l,mK, nL為正整數(shù)，mK≥l,nL ≥ I ；
[0022]所述的異構(gòu)矩陣行使能模塊由Mmax個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AG.,所述門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AGu的數(shù)據(jù)輸入端分別和異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端Mmax相連，門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AG *4 的開關(guān)使能端根據(jù)排序，分別和異構(gòu)矩陣行使能端I~異構(gòu)矩陣行
使能端M相連，所述門控開關(guān)模塊AG10~門控開關(guān)模塊AGawi的數(shù)據(jù)輸出端分別與異構(gòu)矩陣門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I~Mmax相連；
[0023]所述的異構(gòu)矩陣列使能模塊由Nmax個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊AGtll~門控開關(guān)模塊AGW_，門控開關(guān)模塊AGtll~門控開關(guān)模塊AG 的數(shù)據(jù)輸入端
分別與異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I~Nmax相連，門控開關(guān)模塊AGtll門控開關(guān)模塊~AG,:、..的開關(guān)使能端根據(jù)排序，分別與矩陣列使能端I~N相連。
[0024]更進(jìn)一步地，上述的一種門控開關(guān)裝置，其中:所述的異構(gòu)矩陣門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I~Mmax分成M組，每組的信號(hào)線數(shù)目是
【權(quán)利要求】
1.一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:采用門控開關(guān)模塊，所述的門控開關(guān)模塊至少設(shè)有數(shù)據(jù)輸入端、開關(guān)使能端構(gòu)成的輸入端口，以及數(shù)據(jù)輸出端構(gòu)成的輸出端口，當(dāng)開關(guān)使能端為使能狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和數(shù)據(jù)輸出端一致，當(dāng)開關(guān)使能端為無(wú)效狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入端和輸出端之間為高阻狀態(tài)，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)，或是，所述的門控開關(guān)模塊相互之間構(gòu)成異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)設(shè)有m個(gè)同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個(gè)同構(gòu)矩陣使能端，η個(gè)同構(gòu)矩陣列使能端，η個(gè)子矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端，m*n個(gè)門控開關(guān)使能端，所述的同構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)采用同構(gòu)矩陣行使能模塊，同構(gòu)矩陣列使能模塊和同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊相連組成，所述m為正整數(shù)，I, η為正整數(shù)，η≥I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的同構(gòu)矩陣行使能模塊由m個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl,所述門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl的數(shù)據(jù)輸入端分別和m個(gè)同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端相連，所述門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl的開關(guān)使能端分別和m個(gè)同構(gòu)矩陣行使能端相連，所述門控開關(guān)模塊Gltl~門控開關(guān)模塊Gmtl的數(shù)據(jù)輸出端分別與門控?cái)?shù)據(jù)輸出信號(hào)I~m相連； 所述的同構(gòu)矩陣列使能模塊由η個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln,所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的數(shù)據(jù)輸入端分別與同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I~η相連，所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的開關(guān)使能端分別與同構(gòu)矩陣列使能端I~η相連，所述門控開關(guān)模塊Gtll~門控開關(guān)模塊Gtln的數(shù)據(jù)輸出端分別為同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端I~η相連； 所述的同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊由m*n個(gè)門控開關(guān)模塊組成，并按照m*n矩陣排列，令第I行η個(gè)門控開關(guān)模塊分別命名為門控開關(guān)模塊G11,門控開關(guān)模塊G12至門控開關(guān)模塊Gln，則第2行η個(gè)門控開關(guān)模塊分別命名為門控開關(guān)模塊G21,門控開關(guān)模塊G22至門控開關(guān)模塊G2n，第m行η個(gè)門控開關(guān)模 塊分別命名為門控開關(guān)模塊Gml，門控開關(guān)模塊Gm2至門控開關(guān)模塊Gnm，所述門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I與第I行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)2與第2行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)m與第m行門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸入端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I與第I列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)2與第2列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起，同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)η與第η列門控開關(guān)模塊的數(shù)據(jù)輸出端均連在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)，其總線結(jié)構(gòu)由異構(gòu)矩陣行使能模塊，異構(gòu)矩陣列使能模塊和異構(gòu)矩陣開關(guān)模塊組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)矩陣開關(guān)模塊由Μ*Ν個(gè)同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊組成，并按照Μ*Ν矩陣排列，設(shè)第一行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AG11,門控矩陣模塊AG12至門控矩陣模塊AG1N，第二行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AG21,門控矩陣模塊AG22至門控矩陣模塊AG2N，第M行N個(gè)門控矩陣模塊分別命名為門控矩陣模塊AGM1，門控矩陣模塊AGm2至門控矩陣模塊AGmn，不同同構(gòu)矩陣開關(guān)模塊中門控開關(guān)模塊規(guī)模完全一致或是不一致，對(duì)于門控矩陣模塊AGia，其門控開關(guān)模塊矩陣排布關(guān)系定義為1%*?，所述M，N為正整數(shù)，M≥1，1為正整數(shù)， 1，nL ^ I ;所述的異構(gòu)矩陣行使能模塊由Mmax個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AG，所述門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AGw,,.,ft的數(shù)據(jù)輸入端分別和異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端I~異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端Mmax相連，門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AG.*的開關(guān)使能端根據(jù)排序，分別和異構(gòu)矩陣行使能端I~異構(gòu)矩陣行使能端M相連，所述門控開關(guān)模塊AGltl~門控開關(guān)模塊AGm_#的數(shù)據(jù)輸出端分別與異構(gòu)矩陣門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I~Mmax相連； 所述的異構(gòu)矩陣列使能模塊由Nmax個(gè)門控開關(guān)模塊組成，分別命名為門控開關(guān)模塊AG01~門控開關(guān)模塊AGmw *門控開關(guān)模塊AGcu~門控開關(guān)模塊AG.....κ的數(shù)據(jù)輸入端分別與異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸出信號(hào)I~Nmax相連，門控開關(guān)模塊AGtll門控開關(guān)模塊~Λ(.的開關(guān)使能端根據(jù)排序，分別與矩陣列使能端I~N相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)矩陣門控?cái)?shù)據(jù)輸入信號(hào)I~Mmax分成M組，每組的信號(hào)線數(shù)目是
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)矩陣門控?cái)?shù)




K-M據(jù)輸入信號(hào)I~Nmax分成N組，每組的信號(hào)線數(shù)目是
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種門控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的異構(gòu)矩陣總線結(jié)構(gòu)的異構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端共有
【文檔編號(hào)】H04L12/933GK103746942SQ201310606760
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】吳迪, 陳鑫, 張珂 申請(qǐng)人:蘇州愛(ài)思索電子科技有限公司