CN101425945A

CN101425945A - 一种计算机的系统或局域网络的实现方法

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Publication number: CN101425945A
Application number: CNA2007101652426A
Authority: CN
Inventors: 刘伯安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-06
Also published as: WO2009067855A1

Abstract

本发明提供了一种低成本、高性能、容错的计算机系统或局域网络的实现方法，提供了容错的网络交换机的实现方法，还提供了一种容错的计算机文件系统的实现方法。采用本发明提供的方法，多个计算机和多个计算机外部设备可以通过双绞线、同轴电缆、光纤通道或无线电通道等联接在一起，构成容错互联的应用系统，可以支持7天/24小时不间断连续工作的要求。采用本发明的方法优选应用领域有：1.家庭或办公室的计算机和电器网络，实现计算机资源共享、多媒体网络和电器智能控制等；2.汽车或其它运载工具内部的电器网络，实现系统的智能控制和多媒体网络；3.多计算机的系统域互联网络，实现高性能的工作站、数据中心、网络服务器、网络路由器、高性能数据处理和计算平台等。

Description

一种计算机的系统或局域网络的实现方法

技术领域

本发明一般涉及系统或局域的计算机网络，诸如需要在一个应用系统内部或在一定的空间范围内将计算机、计算机外部设备、音像多媒体设备、家用电器、传感器、控制执行器等联接在一起的网络，包括电话交换机、网络服务器、网络路由器、数据中心、高性能数据处理和计算平台等应用系统的系统域，以及家庭或办公室的局域网络、汽车或其它运载工具内部的局域网络等。具体地说，本发明涉及仅采用计算机外部设备接口协议，实现低成本、高性能、容错的系统或局域计算机网络，将一台或多台计算机和需要在计算机的控制下工作的设备联接在一起，实现各种可以满足7天24小时连续不间断工作的高可靠应用系统的技术。

背景技术

从1946年2月第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生以后，直到1970年大规模集成电路的诞生，计算机是一个非常昂贵的设备，只有大学、政府研究机构、银行、大型公司才有实力拥有。大规模集成电路使计算机系统的成本减少、体积减小、对工作环境的要求降低，在不到十年的时间内使计算机进入了家庭。1981年8月IBM个人计算机(PC)的诞生更是带来了革命性的变化，从此以后，开放的计算机硬件和软件体系结构，使计算机的硬件系统厂家、操作系统厂家、处理器厂家、外部设备厂家、应用软件厂家等均可以独立存在，大量的人力和物力资源进入计算机硬件和软件生产领域，强烈的竞争在至今不到30年的时间内使计算机在家庭中和个人随身物品中被广泛使用。

计算机外部设备接口是计算机核心实现人机交互通讯和联接其它外部设备的通道，最早采用的设备是穿孔纸带或卡片读入和穿孔机，输入和输出操作不具有实时性；后来采用异步串行外部设备接口(RS232等)，数据传输速率从数百波特至数千波特不等，但联接距离可以达到数百米；异步并行外部设备接口(ISA等，8或16或32根数据信号线，不需要传输时钟)将数据传输速率提高到数十兆波特；同步并行外部设备接口(PCI、PCI-X等，32或64根数据信号线，需要同步传输时钟)将数据传输速率提高到数十千兆波特。由于同步并行数据传输要求数十个数据信号和同步时钟到达目的地的时间差远小于一个同步时钟周期(远小于1个纳秒)，数据传输速率没有进一步提高的潜力，而且联接距离也只有数十厘米。

在光纤通讯中首先采用的时钟嵌入和恢复技术使计算机外部设备接口进入了全新的同步并、串混合的年代，即以多个嵌入时钟的同步串行通讯数据通道并行的传输数据(PCI Express等)，目前每个数据通道的数据传输速率可以达到2.5千兆波特，16个数据通道(64根数据信号线)的数据传输速率为40千兆，多个数据通道传输的数据到达目的地时间的不一致降低到数十纳秒并且和数据传输速率无关，因此可以进一步通过提高每个数据通道的传输速率(不久的将来会达到10千兆波特)和增加数据通道数(32或64)将数据传输速率提高到数百千兆波特。多通道同步串行外部接口的通讯距离几乎可以说没有限制，在极限数据传输速率下，信号在电路板上可以传输数十厘米，采用同轴电缆或双绞线可以达到数十米，降低每个数据通道的传输速率或采用接续设备可以进一步增加传输距离，采用光纤通道和接续设备的信号传输距离可达数十公里至数万公里。

计算机处理能力的提高和计算机外部设备接口的数据传输速率和传输距离的增加，给计算机的应用提供了更多的选择，本发明的内容给出了实现一些计算机应用系统的新方法。

一般情况下，计算机的外部设备接口联接局限在计算机的机箱内(磁盘、光驱等)或在离计算机数米的距离内(键盘、鼠标、打印机、扫描仪、USB接口外设、1394接口外设等)，更远距离的联接需要采用有线网络(以太网、宽带电话网络、InfiniBand网络、光纤通道等)或无线网络(WLAN、Bluetooth等)。

目前有线网络和无线网络联接的特点是：

1.有特别的网络联接协议；

2.一个联接两端的节点设备都是计算机；

3.计算机的内部均有网络接口设备；

4.网络接口设备联接在计算机外部设备接口上；

5.每个计算机上有硬件设备和应用软件。

从一台计算机上通过网络去控制另一台计算机上的设备和软件的操作过程是：

1.本地的应用软件通过网络向远地计算机发出命令；

2.远地的应用软件从网络接收到命令；

3.远地的应用软件按照命令去控制远地的硬件设备执行接收到的命令；

4.远地的应用软件将执行命令的结果通过网络回传给本地的应用软件；

5.本地的应用软件接收到命令执行结果，过程结束。

上述方法有如下不足之处：

1.特别的网络协议和网络接口设备均需要额外的成本；

2.节点计算机需要独立的处理器和操作系统及应用软件等也增加了成本。

本发明提供的方法不仅可以减少这些系统成本，还可以使多个计算机协同工作并具有容错功能。

发明内容

本发明的方法对计算机的外部设备接口协议的实现电路进行变异，以实现低成本、高性能、容错的多个计算机及各种外部设备的系统或局域网络联接，主要内容如下：

1.在满足计算机外部设备接口协议的约束下，对同步串行数据通讯的数据传输联接进行如下一种或多种变异

a)更多的数据传输速率的选择，即数据传输速率不再总是选择尽可能高的数据传输速率，而是根据终端设备的要求，可以选择工作在一个较低的数据传输速率上；

b)非对称数目的数据通道联接，即端口A和端口B联接在一起，从端口A向端口B传输数据的数据通道数与相反方向传输数据的数据通道数不同；

c)增加附加的冗余数据通道，即在设计数据传输数据通道数之外再增加少量的数据通道，在工作的数据通道出现故障时接替传输数据，实现低成本的容错功能；

d)对传输的数据进行交织和纠错编码，以实现低成本、高抗干扰的通讯联接；

e)采用光纤数据通道传输数据，即将计算机外部设备接口协议的物理层变异为光纤数据通道的物理层协议，以增加传输距离或提高抗干扰能力；

f)采用无线数据通道传输数据，即将计算机外部设备接口协议的物理层变异为无线通讯的物理层协议，以简化和移动设备的联接。

2.在满足计算机外部设备接口协议的条件下，对计算机外部设备接口协议的数据交换机进行如下的一种或多种变异

a)每个端口的数据传输联接采用了上述变异1中的一种或多种变异；

b)每个端口可以是上联接端口或下联接端口，也可以同时既是上联接端口也是下联接端口；

c)每个端口的多个数据通道可以分布在多个子交换机上，以实现端口数尽可能多的交换机；

d)子交换机之间有同步控制机制，以保证从交换机的一个端口的多个数据通道同时输入的数据，到达另一个端口时间的不一致满足协议的要求。

对计算机外部接口协议采用上述方法变异后，仅采用计算机外部接口协议，就可以将计算机的外部设备接口扩展为系统或局域网络，在这个网络上可以联接一个或多个计算机，还可以联接各种外部设备终端，以下是部分可能的应用系统：

1.家庭或办公室等室内环境下的局域计算机网络；

2.汽车或其它运载工具内部的局域计算机网络；

3.高性能的多计算机系统的系统域网络及分布式磁盘阵列容错文件系统。

和其它计算机网络相比较，用本发明提供的方法实现的计算机的系统或局域网络具有实现成本低、数据传输延迟小、系统性能高、可以容错工作等特点，并满足7天24小时不间断连续工作的要求。

附图说明

以下首先对本发明说明书的附图进行简单的介绍，然后再结合这些附图对本发明的各个实施范例进行介绍，说明本发明的原理和优点。在以下的附图和说明文字中，同样的数字标识符表示相同或功能类似的器件。以下的全部说明都是以目前主流的计算机外部设备接口协议PCI-Express^[1]作为一个优选实施范例来对本发明的方法进行解释。

在以下的附图中：

图1为按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口联接的变异示意图，其中：(A)为主流计算机外设接口协议规定的对称联接示意图；(B)为按照本发明的一个优选实例变异的发送和接收数据通道数不相等并附加冗余数据通道的非对称联接示意图；(C)为按照本发明的一个优选实例设计的无线通道的联接示意图；(D)为按照本发明的一个优选实例设计的光纤通道并附加冗余数据通道的联接示意图。

图2为按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口交换机的变异示意图，其中：(A)为主流计算机外设接口协议规定的数据交换机的拓扑结构示意图；(B)为按照本发明的一个优选实例设计的交换机端口功能变异的示意图。

图3为按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口交换机的变异拓扑结构。

图4为按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口交换机的子交换机示意图。

图5为按照本发明的一个优选实例设计的家庭或办公室局域网络的结构框图。

图6为按照本发明的一个优选实例设计的汽车或其它运载工具内部局域网络的结构框图。

图7为按照本发明的一个优选实例设计的高性能容错计算机系统域网络的结构框图；

图8的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实例设计的分布式磁盘阵列8000的结构框图。

具体实施方式

这里的系统域网是指在一个相对独立的电子系统内部的互联网络，如多台计算机互联构成的高性能计算机的内部互联网络；局域网是指在一个相对独立的空间内联接多个电子设备的互联网络，如一个独立住宅或公寓、一个办公室、一台汽车或其它运载工具等空间内的各种电子设备之间的互联网络。

常规的计算机网络是指按照约定(网络协议)将多个计算机联接在一起的硬件电路和软件联接程序的集合，通常硬件有许多种不同的拓扑结构，对一个分布在网络上的特定应用，每个设备的计算机都需要有处理器、存储器、网络接口、应用电路，还需要操作系统(OS或COS)、网络驱动程序、应用软件等，实现成本较高。

常规的计算机外部设备总线协议是指将计算机的外围设备和计算机的核心联接在一起的硬件和软件约定，目前的主流协议(PCI-Express)的结构是树状的点对点联接结构。对于一个特定的应用，设备挂在计算机外部设备接口上时，只需要应用电路和应用软件，因此和挂在网络上的设备相比较，实现成本较低。

本发明提供的方法是将局限在机箱内部的计算机外部设备接口总线扩展到机箱外，并对计算机的外部设备接口电路进行变异，同时保持硬件和软件都遵守计算机的外部设备接口协议，将计算机外部接口的树状网络变异成网状加树状网络。这种形式网络具有常规网络的全部功能，但是有更高的联接性能和更低的实现成本。

在本发明提供的方法实现的计算机网络上，一般只需要一个计算机即可控制全部网络工作，如果联接了多个节点计算机，已经不仅是象通常网络计算机那样为了控制本地应用设备和进行网络通讯，而且可以实现资源共享、故障容错、多计算机并行处理等功能。

图1为按照本发明的一个优选实施范例设计的计算机外部设备接口的点对点联接的变异示意图。(A)图是主流计算机外部设备接口协议规定的点对点联接，双向对称传输，数据通道数相同，目前每个数据通道的传输速率为2.5Gbps，未来可以是5.0Gbps或10.0Gbps；(B)图是按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口协议的变异示意图，双向不对称传输，C端口1100是发送的数据通道数小于接收的数据通道数的端口(适用于联接CD-ROM、DVD-ROM等设备)，D端口1200是发送的数据通道数大于接收的数据通道数的端口(适用联接电视机、显示器等设备，也可以是高性能交换机的端口)；此外还有可选择的附加数据通道，附加数据通道在必要时接替有故障的数据通道工作，实现对网络联接容错；为了增加传输距离，每个数据通道可以选择比2.5Gbps低的数据传输速率；为了提高系统抗干扰能力，可以选择对传输的数据进行交织和纠错编码；(C)图是按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口的变异示意图，采用无线通道实现数据传输，无线信道的物理层协议可以是任意一种现存的或未来的无线通讯物理层协议，可以对传输的数据进行加密来防止泄密，可以对数据进行交织和纠错编码来提高数据传输的可靠性；(D)图是按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口的变异示意图，采用光纤通道实现数据传输，适用于远距离的数据传输或强干扰的工作环境。

图2为按照本发明的一个优选实施范例设计的计算机外部设备接口数据交换机的变异示意图。(A)图是主流计算机外部接口协议规定的数据交换机2000的拓扑结构示意图，交换机只能有一个上联接端口2100和多个下联接端口2200，只能由交换机构成树状网络，树状网络的根部是计算机的核心，每个终端节点上挂接至少一个外部设备；(B)图是按照本发明的一个优选实例设计的计算机外部设备接口交换机2500的端口变异示意图，交换机不再只有一个上联接端口2100和多个下联接端口2200，而是可以有多个上联接端口2100和多个下联接端口2200，端口还可以同时既是上联接端口也是下联接端口2600，即一个上联接端口同时也是其它上联接端口的下联接端口，全部网络可以被认为是多个虚拟的树状网络的集合，其中部分联接路径被多个虚拟树状网络复用，每个虚拟树状网络的根部都可以联接一个计算机。图3为按照本发明的一个优选实施范例设计的计算机外部设备接口交换机的变异拓扑结构示意图。

图4为按照本发明的一个优选实施范例设计的高性能交换机的结构示意图。假设一个交换机的输入端口数是X，每个端口的发送数据通道数为Y、接收数据通道数是Z，那么交换机的单方向数据通道数为X*(Y+Z)，如果将每个端口的全部数据通道在同一个芯片上实现，存在着两个限制：1.交换机的端口数X难于增大；2.当某一个数据通道出现故障时无法带电进行更换。图4给出了本发明提供的方法，交换机由数个子交换机构成，每个端口的数据通道均匀的分布在各个子交换机上，每个子交换机的数据端口数和交换机的数据端口数相同。为了说明方便，首先假设每个端口的发送和接收的数据通道数相同，即Y等于Z，如果采用Y或Z个子交换机实现一个交换机，每个子交换机的数据端口数是X，子交换机的每个数据端口有1个输入数据通道和1个输出数据通道；如果采用Y/2或Z/2个子交换机实现一个交换机，每个子交换机的数据端口数还是X，子交换机的每个数据端口有2个输入数据通道和2个输出数据通道；等等，以此类推。如果每个端口的发送和接收的数据通道数不同，假设2*Y等于Z，如果采用Y或Z个子交换机实现一个交换机，每个子交换机的数据端口数是X，子交换机的每个数据端口有1个输入数据通道和2个输出数据通道；如果采用Y/2或Z/2个子交换机实现一个交换机，每个子交换机的数据端口数还是X，子交换机的每个数据端口有2个输入数据通道和4个输出数据通道；等等，以此类推。采用多个相同数据端口数的子交换机构成一个交换机，在不增加成本的情况下，不仅可以实现尽可能多数据端口数的交换机，同时还可以在交换机中附加冗余的子交换机；在一个或多个工作中的子交换机有故障时，一个或多个冗余的子交换机可以接替有故障的子交换机工作，有故障的子交换机可以在系统加电的情况下被更换，系统可以持续保持正常工作状态，实现了交换机容错的功能。

采用多个子交换机实现的交换机，必须有同步机制保证从交换机的一个端口同时输入的数据在协议规定的时间差内到达另一个输出端口，按照本发明的一个优选实例设计的方法是：1、全部子交换机采用同一个外部参考时钟；2、联接在交换机上的负载端口向交换机端口发出循环回送(Loop-back)要求并测量全部子交换机的数据往返时间差并回送给全部子交换机；3、各个子交换机由本地同步计数器和负载端口的数据往返时间差决定实现同步发送时间。为了在参考时钟源发生故障时不影响交换机的正常工作，交换机需要同时具备多个参考时钟源，各个子交换机自动检测时钟源信号，发现故障时自动切换并请求其它子交换机协同切换参考时钟源，这样就可以保证交换机对参考时钟源故障的容错功能。

图5为按照本发明的一个优选实施范例设计的家庭或办公室的局域网络示意图。一个或多个变异的总线协议交换机上，联接着一个或多个计算机，它们既可以是专用的家庭网络控制计算机4000，也可以是台式计算机4100或笔记本计算机4200，可以采用标准或变异的总线协议交换机进一步扩展局域网络的规模，还可以通过无线外设总线接入点4660将计算机外部设备总线直接扩展到无线总线联接。每一个网络末端的下接端口都可以联接一个终端设备，这些终端设备对网络上的全部计算机来说是一个外部设备，这些设备可以是电视机4300、DVD光驱4400、有线USB端口4600、1394端口4610、局域网入户接口4620、闭路数字电视入户接口4630、宽带有线电话入户接口4640、家庭音响系统4650等，还可以是无线USB接入点4500、无线兰牙接入点4510、无绳电话接入点4520、无线WiMax接入点4530、无线WiMedia接入点4540、无线ZigBee接入点4550、无线超宽带接入点等，还可以是图上没有列出的其它设备，如GSM移动终端、CDMA移动终端、等等，按照目前主流计算机外部设备接口协议的设计，可以联接的外部设备的数目可以达到数千个，这些外部设备的安装和卸载非常方便，计算机可以自动识别和加载相应的驱动程序，使安装的外部设备进入工作状态。此外目前计算机上安装的各种设备均可以直接在家庭网络中使用，不需重新特别开发和实现，即使开发新的应用设备，也只需要计算机平台上的开发工具就可以，应用系统硬件和软件的开发非常简便。

图6为按照本发明的一个优选实施范例设计的汽车或其它运载工具内部的局域网络示意图。和家庭网络类似，汽车或其它运载工具内部的网络也是由计算机、标准或变异的总线协议交换机、联接在网络末端的各种外部应用设备等构成。在家庭网络中，容错只是一个可选择的要求，但在汽车或其它运载工具的内部网络中，由于环境干扰信号强烈、温度变化范围大等原因，为了确保安全，容错功能是必须的。因此在网络中的计算机5000的数目至少需要2个，网络联接要有冗余的数据通道，如有必要还可以采用多个容错的网络并行工作，使用光纤通道传输数据、降低每个数据通道的传输速率、在网络中传输经过交织和纠错编码的数据等措施也是可供选择的方法。多台计算机5000协同和容错的控制着下列电子设备的工作：ABS系统5300、发动机系统5310、变速箱和自动机械变速系统5320、安全气囊系统5330、测距和防撞雷达系统5340、驾驶人员瞌睡的检测和警报系统5350、控制域网络(Control Area Network，CAN)接口卡5360、车门模块5400、空调5410、座椅模块5420、车厢模块5430、胎压自动检测系统5440、自动检测和诊断接口5450、后视摄像头5460、等等，此外还有有线USB端口5600、1394端口5610、车载音响系统5620、车载电视和DVD播放机5630、GPS接收机5640、GSM/CDMA移动电话终端5650、以太网接口5660、无线USB接入点5500、无线兰牙接入点5510、车载无绳电话接入点5520、无线WiMax协议收发机5530、无线WiMedia接入点5540、无线ZigBee接入点5550、无线超宽带接入点5560、等等，还有没有在图中列出的其它设备，如无线计算机外部总线协议接入点、等等。计算机外部设备总线的即插即用协议使网络的变化和扩展非常简捷，维护成本也比较低，网络上可以联接多达数千个应用设备。

图7为按照本发明的一个优选实施范例设计的高性能容错计算机系统的结构框图。M个(编号分别为1至M，J可以是1至M中的某个数)带磁盘存储器7200的节点计算机7100各自加上一个交换网络接口卡7300，7300上有组域网络交换机接口7450和全域网络交换机接口7550。一个M端口的组域网络交换机7400将M节点计算机7100相互联接，构成了一个计算机子群7000。G个(编号分别为1至G，U、E可以是1至G中的某个数)计算机子群(6000)由M个G端口的全域网络交换机7500相互联接，构成了一个由M*G个节点计算机的高性能计算机系统。每个节点计算机7100拥有1个或多个处理器。在这里节点计算机的数目M*G受计算机外部总线协议的限制，按照目前的PCI Express协议^[1]的规定，可以实现M*G≤8192的系统，足以满足较大范围内的各种不同性能的应用需求。M和G的数值还受网络交换机7400、7500的最大端口数的限制。M的数值大于1，G的数值可以等于1或大于1，当G等于1时，交换网络接口卡7300上的全域网络接口电路7500可以省略。

图8的虚线框内部分为按照本发明的一个优选实施范例设计的分布式磁盘阵列的结构框图。在同一个计算机子群7000内，B个节点计算机7100上的B个节点磁盘7200，构成一个分布式磁盘阵列8000，B的数目由选择的磁盘阵列的冗余模式和计算机子群7000的节点计算机7100的数目M决定，B必须大于等于磁盘阵列冗余模式要求的最小磁盘数，同时M必须是B的整数倍。如果节点计算机的主板上有磁盘阵列控制器，系统中就不需要另加磁盘阵列控制器，否则需要在节点计算机内或交换网络接口卡7300上或网络交换机7400/7500上增加磁盘阵列控制器。

网络接口卡7300和网络交换机7400/7500是建立在变异的总线协议交换机2500(图3)之上的应用设备，完成节点计算机之间的高速数据传输任务。

交换网络接口卡7300的设备驱动程序将总线协议的系统域网络和安装在计算机上的操作系统和应用软件衔接在一起，构成低成本、高性能、容错的多计算机系统，在任意一个节点计算机7100及网络接口卡7300、任意一个总线协议交换机7400/7500、任意一个磁盘存储设备出现故障时，均不会使系统的任务服务、网络联接、文件系统停止工作，并且可以带电进行故障设备的更换，因此系统可以支持7天/24小时不间断工作，特别适用于高性能工作站、文件服务器、网络服务器、网络路由器、大容量数据中心、高性能计算平台等应用。

参考文献

[1]www.pcisig.com，“PCI

Base Specification，Revision 2.0”，December20，2006.

Claims

1.一种计算机系统或局域网络，包括：

a)网络上的设备遵守计算机外部设备接口总线的初始化和配置协议；

b)网络上的设备遵守计算机外部设备接口总线的电源管理协议；

c)网络上的设备遵守计算机外部设备接口总线的媒体接入(MAC)和数据联接(Data Link)协议；

d)网络上的设备遵守计算机外部设备接口总线的数据传输协议。

2.如权利要求1的方法，其中实现数据联接端口至少包括如下变异实现方法之一：

a)采用比计算机外部接口总线协议约定的最低单通道数据传输速率更低的单通道数据传输速率；

b)采用非对称的数据通道联接，即端口发送和接收的数据通道数不相同；

c)有附加的冗余数据通道，在工作的数据通道出现故障时，冗余数据通道可以接替故障数据通道的工作，保持正常的数据收发。

3.如权利要求1的方法，其中网络联接至少包括如下实现方法之一：

a)网络采用印刷电路联接；

b)网络采用双绞线联接；

c)网络采用同轴电缆联接；

d)网络采用光纤通道联接；

e)网络采用无线信道联接。

4.如权利要求1的方法，其中网络上传输的数据至少经过如下方法之一的变换：

a)数据经过加密；

b)数据经过压缩；

c)数据经过交织和(或)扩频和(或)纠错编码。

5.如权利要求1的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是PCIExpress^[1]协议。

6.如权利要求1的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是类似于PCI Express^[1]协议的其它协议。

7.一种计算机外部设备接口总线交换机的变异实现方法，包括：

d)网络上的设备遵守计算机外部设备接口总线的数据传输协议；

e)交换机的端口功能有如下变异之一：

i.有多个上联接端口(Up Stream)；

ii.端口既是上联接(Up Stream)端口也是下联接(Down Stream)端口。

8.如权利要求7的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是PCIExpress^[1]协议。

9.如权利要求7的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是类似于PCI Express^[1]协议的其它协议。

10.一种计算机外部设备总线协议的数据交换装置，至少包括如下变异的实现方法之一：

a)如权利要求2的方法；

b)如权利要求3的方法；

c)如权利要求4的方法；

d)如权利要求7的方法。

11.如权利要求10的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是PCIExpress^[1]协议。

12.如权利要求10的方法，其中计算机的外部设备接口总线协议是类似于PCI Express^[1]协议的其它协议。

13.一种数据交换装置的实现方法，至少包括如下实现方法之一：

a)采用和交换装置端口数相同的多个子交换装置实现交换装置，有子交换装置间的同步机制保证从输入端口输入的数据到达输出端口的时间差小于约定值；

b)采用非对称的数据通道联接，即端口发送和接收的数据通道数不相同，也就是端口发送和接收数据速率不同；

c)有附加的冗余数据通道，在工作中的数据通道出现故障时，冗余数据通道可以接替故障数据通道的工作，容错的保持正常数据收发。

14.如权利要求13的方法，其中数据交换装置是InfiniBand^TM[2]交换机。

15.如权利要求13的方法，其中数据交换装置是一种光纤通道交换机。

16.如权利要求13的方法，其中数据交换机装置是其它类型的交换机。

17.一种分布式的容错磁盘阵列的实现方法，包括：

a)遵守一种或多种磁盘阵列的数据容错存储协议；

b)组成一组磁盘阵列的多个磁盘分布在多于一个的由网络联接在一起的节点计算机上。

18.一种多计算机之间的系统域互联网络，至少包括如下一种实现方法：

a)可操作的如权利要求1的方法实现的网络；

b)可操作的如权利要求10的方法实现的网络交换机；

c)可操作的如权利要求13的方法实现的网络交换机。

d)可操作的如权利要求17的方法实现的分布式磁盘阵列。

19.一种多计算机系统，至少包括如下实现方法之一：

a)可操作的如权利要求1的方法实现的网络；

b)可操作的如权利要求10的方法实现的网络交换机；

c)可操作的如权利要求13的方法实现的网络交换机。

d)可操作的如权利要求17的方法实现的分布式磁盘阵列。

20.一种家庭或办公室的局域互联网络，至少包括如下一种实现方法：

a)可操作的如权利要求1的方法实现的网络；

b)可操作的如权利要求10的方法实现的网络交换机；

c)可操作的如权利要求13的方法实现的网络交换机。

d)可操作的如权利要求17的方法实现的分布式磁盘阵列。

21.一种汽车或其它运载工具内部的局域互联网络，至少包括如下一种实现方法：

a)可操作的如权利要求1的方法实现的网络；

b)可操作的如权利要求10的方法实现的网络交换机；

c)可操作的如权利要求13的方法实现的网络交换机。

d)可操作的如权利要求17的方法实现的分布式磁盘阵列。

22.一种汽车或其它运载工具内部的电传控制网络，至少包括如下一种实现方法：

a)可操作的如权利要求1的方法实现的网络；

b)可操作的如权利要求10的方法实现的网络交换机；

c)可操作的如权利要求13的方法实现的网络交换机。