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，能夠通過門控電路屏蔽不需要通信的通信節(jié)點，從而降低在數(shù)據(jù)通信時的電路負載，降低數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)時所需的充放電流，實現(xiàn)低功耗目的。
【專利說明】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)部沒有帶寬的瓶頸，不會因為帶寬資源不夠而產(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)實現(xiàn)了無阻塞交換。Crossbar交換網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)平面沒有任何瓶頸。這正是因為Crossbar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)的擴展能力非常強，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)前和未來幾年網(wǎng)絡(luò)對交換容量的需求，并且隨著硬件集成技術(shù)的進步，單顆Crossbar芯片支持的容量會更大。
[0003]每一條輸入線路 與每個輸出線路都有一個交叉點。在交叉點處由一個半導(dǎo)體開關(guān)連接輸入線路與輸出線路。當(dāng)來自某個接口的輸入線路需要交換到另一個接口的輸出點時，在CPU或交換矩陣控制器的控制下，將交叉點的開關(guān)連接，數(shù)據(jù)就發(fā)送到另一個接口。
[0004]但是，當(dāng)Crossbar總線上的節(jié)點數(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載都會急劇增加。
[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二輸入與門，四輸入譯碼器有兩種實現(xiàn)方式，一種是采用二輸入與門級聯(lián)而成，另一種方法是采用一個四輸入與門。
[0006]結(jié)合常見采用二輸入與門級聯(lián)的四輸入與門結(jié)構(gòu)來看，需要三個二輸入與門，級數(shù)從一級增加到二級。但是為了達到和原先二輸入與門相同的延時時間，則每一級二輸入與門的延時時間必須為原先二輸入與門延時時間的一半，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，晶體管之間會有寄生電容，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，由公式(I)可知，動態(tài)功耗P除了和工作頻率f相關(guān)，還和負載Q相關(guān)。當(dāng)節(jié)點數(shù)增加后，負載將會大幅增加，繼而總線消耗的功耗也會急劇增加。
[0010]P = aVlfC,( I )
[0011]上式中，O為比例因子，Vdd為電源電壓。[0012]為了解決上述問題，有必要設(shè)計一種低功耗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)中存在的上述問題，提供一種一種門控開關(guān)
裝直。
[0014]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(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個同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個同構(gòu)矩陣使能端，η個同構(gòu)矩陣列使能端，η個子矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端，m*n個門控開關(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)輸出端分別與門控數(shù)據(jù)輸出信號I~m相連；
[0018]所述的同構(gòu)矩陣列使能模塊由η個門控開關(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個門控開關(guān)模塊組成，并按照m*n矩陣排列，令第I行η個門控開關(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，所述門控數(shù)據(jù)輸入信號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，門控數(shù)據(jù)輸入信號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，門控數(shù)據(jù)輸入信號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)矩陣門控數(shù)據(jù)輸入信號I~Mmax相連；
[0023]所述的異構(gòu)矩陣列使能模塊由Nmax個門控開關(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)矩陣門控數(shù)據(jù)輸入信號I~Mmax分成M組，每組的信號線數(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個同構(gòu)矩陣數(shù)據(jù)輸入端，m個同構(gòu)矩陣使能端，η個同構(gòu)矩陣列使能端，η個子矩陣數(shù)據(jù)緩沖輸出端，m*n個門控開關(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)輸出端分別與門控數(shù)據(jù)輸出信號I~m相連； 所述的同構(gòu)矩陣列使能模塊由η個門控開關(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個門控開關(guān)模塊組成，并按照m*n矩陣排列，令第I行η個門控開關(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，所述門控數(shù)據(jù)輸入信號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，門控數(shù)據(jù)輸入信號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，門控數(shù)據(jù)輸入信號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)矩陣門控數(shù)據(jù)輸入信號I~Mmax相連； 所述的異構(gòu)矩陣列使能模塊由Nmax個門控開關(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)矩陣門控數(shù)據(jù)輸入信號I~Mmax分成M組，每組的信號線數(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)矩陣門控數(shù)




K-M據(jù)輸入信號I~Nmax分成N組，每組的信號線數(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】H04L12/933GK103746942SQ201310606760
【公開日】2014年4月23日 申請日期: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 申請人:蘇州愛思索電子科技有限公司