專利名稱：基于通用串行總線的網(wǎng)絡(luò)和輸入/輸出集線器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，更具體地涉及網(wǎng)絡(luò)化個人計算機系統(tǒng)。再具體地，本申請涉及計算機網(wǎng)絡(luò)使用基于通用串行總線的通信。
計算機聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)中是，并且多年來已經(jīng)是，常見的。連接網(wǎng)絡(luò)中的許多計算機系統(tǒng)的能力，不論是服務(wù)器/客戶或點對點，已經(jīng)成為商業(yè)中不可缺少的工具，并且近來已開始進入用戶家庭。為了盡可能多的人可以使用計算機網(wǎng)絡(luò)，希望盡可能簡單地建立和操作網(wǎng)絡(luò)。
當前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般包括網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)，它被安裝到每個計算機系統(tǒng)上，之后連接至其它計算機系統(tǒng)。即使是安裝NIC也是大多數(shù)計算機用戶所不能完成的，因為這需要打開計算機機箱并將NIC親自安裝到系統(tǒng)板上。
之后，每個NIC必須連接至網(wǎng)絡(luò)集線器或直接連接至串級鏈結(jié)構(gòu)中的一個或多個其它系統(tǒng)，其中網(wǎng)絡(luò)集線器允許多個系統(tǒng)在一個“集線器和通話”(hub and spoke)裝置中聯(lián)網(wǎng)。之后，每個系統(tǒng)必須被配置以使用適合的操作系統(tǒng)驅(qū)動程序進行相互通信。例如打印機的其它設(shè)備可以連接到網(wǎng)絡(luò)上，并在網(wǎng)絡(luò)上的計算機系統(tǒng)間進行共享。
由于計算機網(wǎng)絡(luò)的建立相對復雜，它超出了大多數(shù)個人或小企業(yè)的能力，除非他們愿意并能夠負擔雇用技術(shù)人員以進行安裝。因此希望有一種盡可能簡單的聯(lián)網(wǎng)計算機系統(tǒng)的方法和設(shè)備。
通用串行總線(USB)標準描述了一種電纜總線，它支持在主計算機與多種可同時訪問的外設(shè)間進行數(shù)據(jù)交換。這種總線允許外設(shè)被連接，配置，使用，和分離而同時主機與其它外設(shè)正在運行，即，外設(shè)是“可熱交換”的。由于多數(shù)個人計算機現(xiàn)在有一個已安裝的USB端口，用戶可以簡單的插入任何數(shù)量的外設(shè)到主計算機系統(tǒng)上，使得多種設(shè)備方便地連接和斷開。
主計算機系統(tǒng)是安裝了USB主機控制器的系統(tǒng)。它包括主機硬件平臺(CPU，總線，等)和使用的操作系統(tǒng)；它一般是實際計算機系統(tǒng)，帶有所有其它連接的USB設(shè)備，USB設(shè)備可以是USB集線器或計算機系統(tǒng)的其它外設(shè)。應(yīng)注意，USB標準要求在任何USB系統(tǒng)中只能有一個主機，USB標準可以從http//www.usb.org得到并在此作為參考。
USB系統(tǒng)有3種基本類型，USB主機，上文已描述；一個或多個USB設(shè)備，例如打印機，掃描儀，和調(diào)制解調(diào)器；和USB互聯(lián)，它是USB設(shè)備連接至主機并與其通信的方式。該互聯(lián)包括總線拓撲，層間關(guān)系，數(shù)據(jù)流模型，和USB時間表?；ヂ?lián)的細節(jié)和設(shè)備及主機的要求可以在USB標準中找到，并且不是一般用戶所關(guān)心的。
由于對于一般用戶來說，USB連接和設(shè)備的使用的很容易的，它是實現(xiàn)計算機系統(tǒng)與設(shè)備之間的通信的優(yōu)選方式。由于USB標準要求在任何系統(tǒng)中只能有一個USB主機，但是，USB還不能用于多個計算機系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。因此，希望提供一種方法，它將USB系統(tǒng)的易用性結(jié)合入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以提供對于大多數(shù)用戶在技術(shù)上是可用的改進的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
本發(fā)明一個目的是提供改進的計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的另一個目的是個人計算機系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的改進的系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的進一步目的是提供使用基于通用串行總線的通信的個人計算機聯(lián)網(wǎng)的改進的系統(tǒng)和方法。
因此，提供了使用USB通信在個人計算機系統(tǒng)間進行網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng)和方法。公開的USB網(wǎng)絡(luò)集線器允許多個主機存在于一個基于USB的網(wǎng)絡(luò)中。該網(wǎng)絡(luò)集線器包括一個集成虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，它提供多個主機間的通信。
本發(fā)明的上述和其它目的，特征，和優(yōu)點在以下的詳細描述中變得更清楚。
在權(quán)利要求書中闡明了本發(fā)明的新穎性特征。但是，參考以下結(jié)合附圖的對示意性實施例的詳細描述可以更好的理解本發(fā)明本身，最佳使用方式，進一步的目的和它的優(yōu)點，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖2A描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的網(wǎng)絡(luò)集線器的方框圖；圖2B描述根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的網(wǎng)絡(luò)集線器的方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器更詳細的方框圖；圖4描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器初始化過程的流程圖；和圖5是根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的數(shù)據(jù)傳輸例程的流程圖。
以下描述具體化本發(fā)明的一些最佳實施例的操作和特征，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的范圍的定義是由權(quán)利要求所限定而不是由這里的描述限定。
現(xiàn)在參考這些附圖，特別是圖1，描述了根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以是，例如，一個臺式個人計算機，它可以由紐約州Armonk的國際商業(yè)機器公司提供。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100包括處理器101和102，在這個示意性實施例中，每個處理器分別連接至第二級(L2)高速緩存103和104，它們依次連接至系統(tǒng)總線106。
連接至系統(tǒng)總線106的還有系統(tǒng)存儲器108和基本主機橋(PHB)122。PHB122將I/O總線連接至系統(tǒng)總線106，從一個總線向另一個轉(zhuǎn)發(fā)和/或發(fā)送數(shù)據(jù)交易。在一個示意性實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100包括連接至I/O總線112的圖形適配器118，接收顯示器120的用戶接口信息。外圍設(shè)備，如可以是硬盤驅(qū)動器的非易失型存儲器114，和可以是傳統(tǒng)鼠標，跟蹤球，或其他的鍵盤/指示設(shè)備116，通過一個工業(yè)標準結(jié)構(gòu)(ISA)橋連接至I/O總線112。PHB122還通過I/O總線112連接至PCI槽124和USB控制器126。
圖1示出的示意性實施例只是用于說明本發(fā)明的目的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在形式和功能上都可以有多種變化。例如，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以還包括一個光盤只讀存儲器(CD-ROM)或數(shù)字視頻盤(DVD)驅(qū)動器，聲卡和音頻揚聲器，和多個其他可選部件。所有這些變化都被認為是在本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)。以下的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100和示意性網(wǎng)絡(luò)集線器只是用于說明目的，并不用于限制本發(fā)明。
現(xiàn)在參考圖2A，網(wǎng)絡(luò)集線器200包括多個子集線器202，204，206，它們每一個都分別有相關(guān)的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器(VNA)210，212，214。每個子集線器被連接至主機連接器220，222，224的單一上游主機，并被連接至端口230，232，234上的一個或多個USB設(shè)備。應(yīng)注意，USB標準將USB外設(shè)稱為“功能”，而術(shù)語“設(shè)備”和“功能”將在此互換使用。每個子集線器允許以傳統(tǒng)方式在它各自的上游主機和連接至其端口的設(shè)備之間進行通信。雖然在這個示意性方框圖中只有一個端口連接至每個子集線器，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解每個子集線器可以支持多個端口。
每個子集線器的各個VNA210，212，214通過邏輯互聯(lián)器而互聯(lián)，以提供每個子集線器間的通信。通過VNA系統(tǒng)的通信，提供了多個主機間的通信。每個子集線器能夠容納一個單一上游連接器，一個單一VNA，和一個或多個下游連接器。應(yīng)注意，上游連接器220，222，224不需要直接連接至主機，但可以，例如，通過一系列互聯(lián)的USB集線器而連接。
提供VNA系統(tǒng)是為了克服USB標準的一個限制，這種限制要求每個USB系統(tǒng)只可以連接一個主機。在最佳實施例中，VNA210，212，214對于每個主機作為連接在各自子集線器202，204，206的以太網(wǎng)適配器而出現(xiàn)。這樣，每個主機能夠通過各自子集線器的VNA上的通信而進行與每個其它子集線器進行通信，并與連接到其它子集線器的節(jié)點和設(shè)備進行通信。
現(xiàn)參考圖2B，提供了另一種網(wǎng)絡(luò)集線器250，其中一個單一的VNA控制器260管理每個子集線器252，254，256間的通信。在本實施例中，主機和USB設(shè)備與圖2A中的在功能上是相同的，本實施例通過將多個VNA控制器210，212，214的功能結(jié)合到一個單一的VNA控制器260中而減少不必要的重復邏輯。單一的VNA對每個子集線器作為它自己的專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而出現(xiàn)。
這個系統(tǒng)的運行如上，允許上游附件270，272，274上的主機分別通過子集線器252，254，256與端口280，282，284上的USB設(shè)備進行通信。VNA250允許子集線器間的通信，使得每個主機能夠與其它主機有效地通信。VNA間模塊286和集線器間VNA連接器288允許多個網(wǎng)絡(luò)集線器能夠互聯(lián)。
現(xiàn)參考圖3，示出了一個示意性VNA300更詳細的方框圖。VNA300是如圖2A所示的帶有多個子集線器的輸入端的單一的VNA。USB I/F塊330，340，350是VNA互聯(lián)的USB子集線器的USB接口連接器。它們被連接至微控制器310，微控制器310管理VNA的通信。VNA固件370最好存儲于非易失型閃存中。隨機存儲器360用作緩沖區(qū)和便箋式存儲器。
VNA間端口380是可選端口，用于直接連接至另一個VNA。在最佳實施例中，這個端口的通信是標準串行通信，可使用標準空調(diào)制解調(diào)器電纜連接多個VNA。當然，如果希望更高的帶寬，這個端口可以用任何高速互聯(lián)器實現(xiàn)。
USB I/F(VNA)塊320是可選的專用USB端口，使VNA作為一個USB“功能”或設(shè)備。這可用于一個USB主機直接與VNA通信，例如更新VNA固件。
圖4中，示出了詳細描述網(wǎng)絡(luò)集線器的初始化過程的流程圖。啟動(步驟410)后，VNA微控制器初始化和啟動USB接口而被任何連接的子集線器所識別和連接(步驟420)。之后，連接的子集線器識別VNA并將它作為一個USB功能連接(步驟430)。其后，當主機通過它的USB上游連接器查詢子集線器時(步驟440)，子集線器指示VNA作為一個連接的USB功能(步驟450)。之后，主機連接VNA作為一個USB/網(wǎng)絡(luò)功能(步驟460)，因為它將VNA看作連接至USB子集線器的一個網(wǎng)絡(luò)適配器。之后，主機調(diào)入VNA的適合的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序(步驟470)，而初始化例程結(jié)束(步驟480)。
參考圖5，示出了VNA數(shù)據(jù)傳輸例程的流程圖。當系統(tǒng)運行時(步驟510)，VNA微控制器將通過子集線器在它的USB接口之一從主機接收一個數(shù)據(jù)包(步驟520)。數(shù)據(jù)包在VNA隨機存儲器中被緩沖(步驟530)，之后被發(fā)送出至目標子集線器(步驟540)。應(yīng)注意，當數(shù)據(jù)包被重發(fā)送時，VNA控制器將只對非發(fā)起USB接口重廣播該數(shù)據(jù)包；這防止發(fā)起子集線器接收重發(fā)送的包廣播。下一步，如果VNA間端口被啟動(步驟550)，數(shù)據(jù)包也通過VNA間連接器被發(fā)送(步驟560)。最后，當所有廣播完成，VNA隨機存儲器緩沖區(qū)被清除(步驟570)而例程結(jié)束(步驟580)。
雖然本發(fā)明已參考最佳實施例進行了說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可以對本發(fā)明在形式和細節(jié)上作出改變。例如，雖然上述討論特別針對通用串行總線標準，所公開的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器可以為任何通信標準和不同的計算機結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)進行修改。其它變化當然也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實現(xiàn)的并屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，包括多個計算機系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都帶有通信端口；一個設(shè)備集線器，連接至每個所述通信端口；和至少一個外圍設(shè)備，連接至所示設(shè)備集線器；其中，所述設(shè)備集線器對于每個計算機系統(tǒng)作為一個帶有網(wǎng)絡(luò)適配器的集線器。
2.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，其中所述設(shè)備集線器有多個子集線器，每個子集線器連接至各自一個所述計算機系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述設(shè)備集線器包括一個微處理器系統(tǒng)，它為每個所述計算機系統(tǒng)模擬一個專用網(wǎng)絡(luò)適配器。
4.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，其中所述計算機系統(tǒng)根據(jù)通用串行總線標準與所述設(shè)備集線器進行通信。
5.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，其中所述通信端口是USB端口。
6.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，其中所述計算機系統(tǒng)通過所述設(shè)備集線器相互通信。
7.如權(quán)利要求1的網(wǎng)絡(luò)，其中每個計算機系統(tǒng)可以操作至少一個所述外圍設(shè)備。
8.一種通信集線器，包括多個主機連接器，每個運行連接用于與一個主計算機系統(tǒng)進行通信；多個子集線器，每個連接至各自的一個所述主機連接器；和一個虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，連接至每個所述子集線器，其中所述虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器模擬連接至每個子集線器的網(wǎng)絡(luò)適配器，并啟動所述子集線器間的通信。
9.如權(quán)利要求8的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)根據(jù)通用串行總線標準與所述通信集線器進行通信。
10.如權(quán)利要求8的集線器，其中其中所述主機連接器是USB端口。
11.如權(quán)利要求8的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)通過所述通信集線器相互進行通信。
12.如權(quán)利要求8的集線器，其中每個子集線器配置成與至少一個外圍設(shè)備通信。
13.一種通信集線器，包括多個主機連接器，每個運行連接用于與一個主計算機系統(tǒng)通信；多個子集線器，每個連接至各自的一個所述主機連接器；和多個虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，每個連接至各自一個所述子集線器，其中每個所述虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器模擬一個連接至各自子集線器的網(wǎng)絡(luò)適配器，并且所述虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器之間互聯(lián)以啟動所述子集線器間的通信。
14.如權(quán)利要求13的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)根據(jù)通用串行總線標準與所述通信集線器進行通信。
15.如權(quán)利要求13的集線器，其中主機連接器是USB端口。
16.如權(quán)利要求13的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)通過所述通信集線器相互進行通信。
17.如權(quán)利要求13的集線器，其中每個子集線器配置成與至少一個外圍設(shè)備通信。
18.一種通信集線器，包括多個主機連接器，每個運行連接用于與一個主計算機系統(tǒng)進行通信；多個子集線器，每個連接至各自的一個所述主機連接器；和一個虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，連接至每個所述子集線器，其中所述虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器進行以下步驟通過第一個所述子集線器從第一個主計算機系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)；發(fā)送所述數(shù)據(jù)至所有其它主計算機系統(tǒng)，但不發(fā)送至所述第一個所述子集線器。
19.如權(quán)利要求18的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)根據(jù)通用串行總線標準與所述通信集線器進行通信。
20.如權(quán)利要求18的集線器，其中主機連接器是USB端口。
21.如權(quán)利要求18的集線器，其中所述主計算機系統(tǒng)通過所述通信集線器相互進行通信。
22.如權(quán)利要求18的集線器，其中每個子集線器配置成與至少一個外圍設(shè)備通信。
23.如權(quán)利要求18的集線器，其中所述虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器能夠連接至其它集線器的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器，允許主機與它們進行通信。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法,它提供了使用USB通信在個人計算機系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)通信。公開的USB網(wǎng)絡(luò)集線器允許在基于USB的網(wǎng)絡(luò)中存在多個主機。該網(wǎng)絡(luò)集線器包括一個集成的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器,它提供多個主機間的通信。
文檔編號G06F13/38GK1268702SQ00104750
公開日2000年10月4日 申請日期2000年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者R·貝洛韋斯基, P·M·布蘭德 申請人:國際商業(yè)機器公司