CN101896900B - 用于管理多个计算机的装置和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于将具有用户接口设备的单个用户控制台互连到多个主计算机的系统，其中所述用户接口设备包括控制台键盘、控制台视频显示单元、控制台鼠标和扬声器，每个主计算机能够使用用户接口设备并允许用户从单个用户控制台访问一个或多个主计算机。每个主机的视频输出可被同时作为控制台视频显示单元上的主计算机“窗口”显示或与背景重叠。用户可以通过方便直观的用户界面容易地在主计算机之间导航，所述用户界面允许控制各个主计算机，使用熟悉的“拖放”界面在计算机之间传输文件，并且在运行在不同计算机上的应用之间复制和粘贴数据。如果需要，来自每个主计算机的音频输出可被混合或切换，以便输出到扬声器。

Description

用于管理多个计算机的装置和系统
相关申请
本申请是提交于2007年7月3日的序列号为11/773,381的共同待决美国专利申请的部分连续申请，所述共同待决专利申请是2007年7月3日以美国专利号7,240,111公告的提交于2005年4月12日的美国专利申请11/105,063的连续申请。
技术领域
本发明一般地涉及计算机系统，尤其涉及使得单个用户控制台能够管理、控制、同时察看多个主计算机，并能在多个主计算机之间共享文件和数据的系统。
背景技术
存在将单个控制台或计算机互连到多个计算机的设备。例如，键盘/视频/鼠标(KVM)切换器是通常被连接到多个计算机以使得单个键盘、视频监视器和鼠标能够控制每个连接计算机的设备。以这种方式，用户可以访问多个计算机，而不用为每个计算机购买相应的键盘、监视器和鼠标。当用户访问连接到KVM切换器的计算机时，视频信号被从计算机传递，处理并在单个视频监视器上显示。一般地，用户必须使用预定义的按键序列，诸如<scroll-lock><scroll-lock>，从而释放第一个计算机的控制，将控制返回到KVM切换器，并且在屏幕上的菜单或其它显示中导航，以便访问连接到KVM切换器的另一个计算机。在某些情况下，不是利用按键序列和屏幕上的菜单或显示以便能够访问另一个计算机，用户必须物理地激励KVM切换器上的按钮或另一种机制。但是需要用户物理地访问KVM切换器对于促进计算机之间的便利切换是不利的，尤其在KVM切换器被放置在例如不方便的、远处的或不可访问的位置的情况下更是如此。
不论准予如何访问特定计算机，对于典型的KVM切换器，仅有被访问的计算机的视频输出被处理并显示在单个视频显示单元上。即，由于来自“被访问”计算机的视频输出覆盖了整个视频显示单元，因此用户不能察看连接到KVM切换器的其它“未被访问”计算机的视频输出。允许用户察看并且访问一个计算机同时还允许用户察看其它“未被访问”的计算机不仅给用户提供更多信息，而且还提供了能够在所有计算机之间快速无缝地导航和共享文件和数据的功能。
存在允许用户察看来自多个来源的视频输出的可用产品，诸如，RGB
Figure GPA00001158875600021
的XL，但是这些产品不允许用户实际地访问连接的源。例如，
Figure GPA00001158875600023
XL一般用于在监视器或投影仪上显示多个图像，而不允许用户控制来源本身。
还存在用于互连多个计算机，从而可以在存储设备之间传输文件，并且可以在多个计算机的处理器之间共享数据的设备。然而，这些设备一般需要用户熟悉计算机联网和文件共享，并且不提供允许用户经过很少训练或不经训练以直观方式执行这些操作的熟悉的拖放或复制粘贴界面。
因此，希望提供一种包括具有直观用户界面的管理设备的系统，以便允许来自多个计算机的视频和音频的同时输出，从一个计算机到另一个计算机的无缝直观的用户控制转换，以及用于在连接到该管理设备的多个计算机之间传输文件和其它数据的熟悉的拖放或复制粘贴界面。
发明内容
本发明提供了用于使用单个控制台在多个主计算机之间访问和共享数据，并且允许用户同时察看来自每个主计算机的视频信号的“窗口”显示的装置和系统。在本发明的一个实施例中，一种管理设备操作地连接到包括单个键盘、鼠标、视频显示器和扬声器的控制台，以便在多至4个主计算机之间控制并且共享数据。
本发明的管理设备提供了先进并且直观的用户界面。来自主计算机的视频信号被处理以在控制台的视频显示器上显示。与仅允许用户察看当前访问的主计算机的KVM切换器不同，本发明允许同时察看连接到管理设备的所有主计算机。主计算机各自显示在可被在控制台视频显示器上移动和/或重新定义大小的“窗口”或框架内。该管理设备还能够剪裁来自每个主机的部分视频显示，以便抑止可能重叠在控制台显示器上的其它窗口上的某些部分的窗口显示。另外，该管理设备可被配置为去除来自每个主机的视频显示的背景并且仅保留窗口。在这种模式中，当来自每个主计算机的窗口化视频被最大化并且覆盖控制台屏幕时，来自每个主机的窗口同时可见，并且看上去如同它们全部与单个计算机相关联。为了执行这种操作，管理设备被配置为基于每个像素选择将被显示在视频控制台上的源自任意主计算机或源自管理设备视频处理器的视频数据。
另外，本发明的管理设备允许无缝访问每个主计算机，并且自动地产生所需的鼠标和键盘信号以便与主计算机交互。在控制台视频显示器上以控制台鼠标指针来表示控制台鼠标。为了访问特定的主计算机，用户仅需将控制台鼠标指针移动到该主计算机的窗口上。如果用户希望访问不同的主计算机，用户可以将控制台鼠标指针移出当前的主计算机窗口，并且移到希望访问的主计算机的窗口上。如果用户不希望访问任何主计算机，用户可以将控制台鼠标指针移动到非窗口区域，例如，控制台视频显示器的桌面区域。当所有主机窗口被堆叠并且背景被抑止时，可以使用运行在主计算机和管理设备上的软件解释鼠标移动或鼠标点击，以便激活与用户希望工作的特定窗口相关联的主计算机。由于某些操作系统以及甚至运行在相同操作系统上的不同应用可能不以相同方式解释鼠标动作，特殊情况可能需要用户键入额外的按键敲击或类似动作，以便激活所选择的主计算机。因此，本发明的管理设备尽可能紧密地保持窗口界面的外观。
除了被连接到管理设备的鼠标所提供的鼠标指针之外，每个主计算机具有自己的鼠标指针。因此，为了保持无缝的窗口界面，本发明的管理设备控制控制台视频显示器上的所有鼠标指针的显示。优选地，在任何时刻仅有一个鼠标指针而不是多个鼠标指针是可见的。因此，当没有访问任何主计算机时，可以抑止主计算机的鼠标指针的显示，并且仅显示控制台鼠标指针。类似地，当访问一个主计算机时，可以示出该主计算机的鼠标指针，而抑止控制台鼠标指针，并且保持抑止其余主计算机的鼠标指针。
当访问主计算机时(即，控制台鼠标指针位于主计算机的窗口内)，通过传输关于控制台鼠标指针的绝对信息，管理设备能够将被访问的主计算机的鼠标指针精确地定位在控制台鼠标指针之下。此时，控制台鼠标指针的显示可被抑止，并且可以允许被访问的主计算机的鼠标指针的显示。管理设备可以通过向主计算机发送控制命令管理鼠标指针的显示。由于用于控制鼠标的最常见的协议之一是仅使用相对信息操控鼠标指针的位置的PS/2协议，因此软件驱动程序可被装载在主计算机上，以便控制将相对位置信息转换为绝对位置信息，由此正确地控制主计算机的鼠标指针的显示。
本发明还包括互连多个计算机和管理设备的通信通道。这种通信通道可被实现为有线或无线网络。在一个实施例中，该通信通道包括传输控制协议/网际协议(TCP/IP)网络硬件和协议。在另一个实施例中，该通信通道包括通用串行总线(USB)硬件和协议。在另一个实施例中，该通信通道包括PS/2硬件和协议。
管理设备使用该通信通道，以便能够实现每个附接计算机的存储设备之间的文件的直观共享和复制。当用户使用控制台鼠标将一个文件从一个主计算机的窗口拖放到另一个窗口时，管理设备自动生成在通信通道上将该文件从一个计算机复制到另一个计算机所需的文件传输命令。另外，如同在单个计算机上执行操作那样，管理设备允许用户简单地使用控制台鼠标从运行在一个主计算机的窗口内的应用选择复制文本或其它数据，并且将该文本或数据粘贴到运行在另一个主计算机上的应用内。当用户从运行在一个主计算机上的应用选择并且复制文本或图形时，该计算机将文本或图形保存在自己的“剪贴板”存储器缓冲区内。运行在该主计算机上的软件驱动程序随后经由所述通信通道将剪贴板存储器内的内容传输到管理设备。然后，管理设备在所述通信通道上将复制的信息自动发送到每个其它的主计算机，从而同步每个计算机的剪贴板存储器的内容。当用户在显示在控制台上的任意窗口中发出粘贴命令时，控制该窗口的主计算机将该信息从其剪贴板缓冲区粘贴到所选择的应用。可替换地，如果通信通道相对较慢，管理设备可以被配置为仅在用户的特定动作之后同步主计算机的剪贴板缓冲区。用户可以配置是否连续地同步剪贴板缓冲区。因此，管理设备可向用户给出熟悉的窗口界面，使得能够以操作单个计算机的观感实现在多个计算机之间共享文件和数据。
本发明的管理设备还管理来自每个主计算机的音频信号。在一个实施例中，管理设备混合来自4个主计算机的音频电平，但是给当前访问的主计算机的音频提供最大音量级别。在另一个实施例中，管理设备仅允许来自当前被访问的主计算机的音频被发送到扬声器。
本发明的替换实施例使用简化的视频处理器，从而以降低的成本向用户提供完整系统的大部分功能。在这个实施例中，管理设备中的简化的视频处理器允许在任意给定时刻仅显示来自一个主计算机的视频。管理设备在用户控制台上显示表示其它附接计算机的小托盘图标。用户可以通过在表示计算机的小托盘图标上点击转换到任意其它附接的主计算机。类似地，用户可以通过将文件从当前选择的计算机拖动到表示所选择的目的地主计算机的小图标，在主计算机之间传输文件。用户还可以通过从激活的计算机选择并且复制文本，在表示目的地计算机的小图标上点击，从而选择并且显示该计算机，并且然后将复制的信息粘贴到运行在所选择的目的地主计算机上的应用中，而复制和粘贴来自所选择的主计算机的数据。
通过考虑下面对优选实施例的详细描述，将向本领域的技术人员提供用于在单个控制台上控制并且同时察看多个主计算机的装置和系统的更完整的理解，以及其附加优点和目的的实现。参考实现简要描述的附图。
附图说明
图1是示出了用于允许同时察看来自连接到管理设备的多个计算机的视频输出，以及用于提供对这些计算机的容易且直观的用户控制的示例性系统的图示；
图2是示出了根据本发明的示例性管理设备的图示；
图3是示出了控制台显示单元上的不重叠主机显示的示例性布局的图示；
图4是示出了控制台显示单元上的部分层叠的重叠主机显示的示例性布局的图示；
图5是示出了堆叠的主机窗口的示例性布局的图示，其中管理设备已经抑止了这些主机窗口中的背景；
图6是示出了本发明的替换实施例的示例性控制台显示的图示，该控制台显示仅显示来自一个主计算机的视频，并且允许使用出现在控制台显示器上的小托盘图标切换到其它计算机。
具体实施方式
本发明提供了允许同时察看来自连接到管理设备的多个计算机的视频输出，并且提供对这些连接的计算机的容易且直观访问的装置和系统。在下面的详细描述中，使用类似的元件号指示出现在一个或多个图中的类似的元件。
图1示出了允许同时察看来自连接到管理设备的多个计算机的视频输出，并且提供对这些计算机的容易和直观的访问的系统。在本发明的一个实施例中，系统100包括具有用户接口设备的用户控制台102，所述用户接口设备包括控制台键盘104、控制台视频显示单元106、控制台鼠标108和控制台扬声器110，所述系统100还包括管理设备200和4个主计算机112、114、116和118。管理设备200布置在用户控制台102和4个主计算机112、114、116和118之间。管理设备200处理来自控制台键盘104和控制台鼠标108的信号以供主计算机使用。另外，管理设备200处理来自主计算机112、114、116和118的视频信号，从而来自每个主计算机的视频信号可被同时显示在控制台视频显示单元106上。主要在一个方向上通过系统100传输视频信号，即，从主计算机112、114、116和118到控制台102。一般地，诸如控制台视频显示单元106的视频监视器可以接收模拟视频信号(诸如，以视频图像阵列(VGA)标准传输的信号)、数字视频信号或这两者(诸如，以数字视频接口集成(DVI-I)标准传输的信号)。这些视频监视器还可以包括显示数据通道以便传递监视信息，诸如视频电子设备标准委员会(VESA)DDC2B标准所需的信息。
如同视频信号，通过系统100主要从主计算机112、114、116和118向控制台102传输音频信号。在一个实施例中，来自每个主计算机112、114、116和118的音频信号通过各自的输出，例如，音频输入/输出140发送到位于管理设备200内的音频控制器184。音频控制器184控制连接到控制台扬声器110的混音器186。每个音频信号被混合，从而可以听到来自每个主计算机的音频，但是来自当前被访问的主计算机(例如，主计算机112)的音频具有高于其它主计算机(例如，主计算机114、116和118)的音量。在另一个实施例中，音频控制器184可以静音或阻止除当前被访问的主计算机之外的所有主计算机到达控制台扬声器110。
图2是示出了根据本发明的实施例的示例性管理设备200的图示。管理设备200包括集成电路120、控制台处理单元112和主机处理模块124、126、128和130。主机处理模块124、126、128和130分别提供主计算机112、114、116和118与管理设备200之间的接口。主机处理模块的数目可以根据可被允许连接到特定管理设备的主计算机的数目而改变。例如，主机处理模块和主计算机之间可以存在一对一的对应关系。另一方面，主机处理模块可被多路复用到多个主计算机。另外，附加的管理设备可被布置在多个主计算机和至少一个主机处理模块之间，从而增加可被管理的主计算机的总数。
在本发明的一个实施例中，主机处理模块(例如124)各自包括主机微控制器132和可擦除可编程只读存储器(EEPROM)134(例如，Philips Semiconductor Inter-IC(I2C)EEPROM)。一般希望主机处理模块能够处理模拟和数字视频信号两者。因此，在本发明的一个实施例中，主机处理模块(例如124)还可以包括模数转换器(ADC)136(诸如，Xicor X98017 ADC)以及数字视频输入/输出138。当主计算机(例如102)仅生成模拟视频信号或仅生成数字视频信号时，主机处理模块(例如124)自动地处理呈现的视频信号。如果模拟视频信号和数字视频信号都存在，主机处理模块可被编程为选择一种信号优于另一种信号，或可以简单地默认选择模拟或数字视频信号。
还可以使用通信通道通过管理设备200从主计算机112、114、116或118向另一个主计算机传输文件数据和应用数据通过系统100。在优选实施例中，通信通道包括连接管理设备200和每个主计算机112、114、116和118的TCP/IP网络；管理设备和每个计算机之间的USB连接；管理设备和每个计算机之间的PS/2连接；管理设备200内的连接网络节点(例如214、212)和网络集线器210的TCP/IP网络连接；和管理设备200内部的可以使用I2C、SPI、USB、PS/2、RS-422和其它串行协议通信的内部串行总线，该串行总线将串行集线器170连接到主机处理单元124、126、128和130，连接到集成电路120，并且连接到控制台处理单元122。TCP/IP网络可以是有线的或无线的。为了节省成本，本发明的实现可以不包括TCP/IP网络和及关联硬件，并且接受经USB、PS/2或其它串行总线上的较慢数据传输速度的损失。
为了从主计算机中的一个向另一个传输文件，用户可以使用控制台鼠标选择出现在控制台上的主机窗口内的文件，并且将其拖到另一个主机窗口上。管理设备微控制器164随后生成合适的网络文件传输命令，并且经由主机处理模块(例如124)发送这些命令，以便经TCP/IP、USB、PS/2或其它通信通道将选择的文件复制到该文件选择的目的地，从而保持单个计算机的窗口界面的观感。
类似地，用户可以使用通信通道把来自在主计算机(例如112)上运行的应用的信息复制并且粘贴到在另一个主计算机(例如114)上运行的应用。当用户从一个窗口选择文本或图形并且执行复制命令(例如，<CTRL>-C)时，控制所选择的窗口的主计算机将该文本或图形复制到自己的“剪贴板”存储器缓冲区内。运行在主计算机(例如112)上的软件驱动程序随后将复制的数据发送到管理设备200。管理设备微控制器164在通信通道上向所有主计算机发出命令，将复制的数据放入每个主计算机的各自的剪贴板缓冲区内，从而保持所有主计算机的剪贴板缓冲区的同步。当用户将控制台鼠标移动到另一个窗口时，与该窗口相关联的主计算机被激活，并且由用户启动的后续粘贴命令将存储在主计算机的剪贴板缓冲区内的数据粘贴到在所选择的主机窗口内运行的应用内。可替换地，如果通信通道相对较慢，例如使用PS/2协议，用户可以配置管理设备阻止剪贴板缓冲区的连续同步。在该情况下，微控制器164将截取用户粘贴命令，在通信通道上将复制的数据发送到所选择的主计算机，并且然后将粘贴命令传递到所选择的主计算机，以便实现将复制的数据粘贴到所选择的应用内。因此，可以保持单个计算机的基于窗口的剪切和粘贴操作的观感。
集成电路(诸如，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件)120负责分析并且处理来自每个主计算机(例如主计算机112)的视频信号。可以想到利用专用集成电路(ASIC)，但是ASIC一般需要较高的前期成本，这可能会超出缩减的重复生产成本带来的益处。集成电路120包括二维绘图加速器142、中间帧缓冲器控制器158、主机处理器串行多路复用器170、PS/2双端口主机控制器176、视频处理单元190和音频控制器184。
集成电路120还被用于控制主计算机和用户控制台102之间的数据流动。I2C总线开关174连接在控制台处理单元122内的主计算机I2C EEPROM(例如，134)和微控制器164(诸如，ARM有限公司设计的微控制器)之间，以便启动和终止从主计算机到控制台102的数据传输。集成电路120还包括I2C总线开关控制器172(诸如，由菲利普半导体公司设计的I2C总线开关控制器)，其控制I2C总线开关174或其它高速连接，以便允许微控制器164与主计算机中的I2C设备通信。控制台处理单元122中的微控制器164管理来自控制台用户接口设备104和108的PS/2和USB总线通信量，将数据提交到内部I2C总线上，并且将其适当地传递到与主计算机通信的主机处理单元124、126、128和130。
视频处理单元190包括视频输入150、颜色空间转换模块152、缩放模块154、剪裁模块156、视频分析器160、视频同步分析器138和视频发生器144。视频分析器160分析视频流，以便确定数字视频信号的有效视频区域的边界。另外，视频分析器160可以试图通过调整主机处理模块中的ADC(例如136)的参数来改进捕捉的图像。除了数字视频信号之外，主计算机还向视频同步分析器138传输视频同步信号。视频同步分析器138分析视频同步信号，以便确定数字视频信号的有效视频区域的分辨率和位置。
一旦确定了数字化视频信号的有效视频区域，适当时由缩放模块154和剪裁模块156分别对数字视频信号进行缩放和剪裁，中间帧缓冲器控制器158将其存储在帧缓冲器内，诸如双倍数据速率同步动态随机访问存储器(DDR-SDRAM)146内。在4个主计算机的情况下，存在相应于每个主计算机的视频输入150、颜色空间转换模块152、缩放模块154、剪裁模块156、视频分析器160和视频同步分析器138。
由于主计算机以不同频率和相位不同步地给集成电路120提供视频信号，因此需要帧缓冲器146或某些其它中间存储设备。每个主计算机的视频卡与其它主计算机的视频卡完全分开并且隔离。因此，虽然每个主计算机可以产生相同的视频分辨率，但每个输出的时域将会彼此不同。类似地，由于管理设备200自己的内部时钟发生器180，管理设备200的视频输出时钟速率还可能运行于与主计算机不同的时域。但这不是必然的，例如存在在管理设备视频输出利用来自输入主计算机之一的信号以便匹配时域的情。然而，由于来自主计算机的视频信号中的至少3个视频信号与管理设备视频输出不同步，因此可能需要在重复的时间点为每个主计算机跳过一个视频帧或增加一个视频帧。也就是说，如果主计算机视频信号输入比管理设备视频输出慢，则可能需要增加帧，否则数据将不可用。相反，如果主计算机视频信号输入比管理设备视频输出快，则可能需要跳过一帧。本发明的视频处理单元190能够执行这些时域操作，包括增加或丢弃来自帧缓冲器的帧。另外，视频处理器190对来自主计算机的输入视频和到用户控制台的输出视频执行标准绘制操作以及二维和三维光栅操作。例如，视频处理器可以绘制和填充像素、直线、曲线、多边形和文本，并且它可以对视频数据执行旋转、剪裁、平移、旋转、缩放和其它常见操作。
在记录了输入主计算机的重要的，即，非背景的帧部分之后，它们被与二维绘图加速器142绘制的屏幕表示一起存储在帧缓冲器146内。合成图像由视频生成器144数字地形成，并且该合成图像在被传输到控制台视频显示单元106并作为“主计算机窗口”显示之前，可选择地经由数模转换器182转换为模拟图像。
图3示出了可以在控制台视频显示单元106上看到每个主计算机的显示的示例性布置。可由用户操控在控制台视频显示单元106上可见的每个主计算机显示的大小和位置。
从主机处理单元传输到集成电路120的数字视频信号消耗大量带宽。例如，如果每个主机处理单元以60Hz的刷新速率和24位颜色传输具有1600×1200的屏幕分辨率的视频信号，帧缓冲器146就需要每秒处理接近2GB的数据。然而为了减少成本，优选地减少总的视频带宽量。这可以通过利用颜色空间转换模块152、缩放模块154和剪裁模块156实现。
一般地，使用正交颜色空间内的红绿蓝(RGB)颜色形成数字视频信号。这种颜色空间具有表示亮度(光强)的轴，而另外两个轴表示色差(一种颜色和相同亮度和颜色质量的参考色之间的差)。已知人眼对图像亮度的感知要远强于对色差的感知。因此，可以在图像中减少色差的带宽，而不会导致感知到的图像质量的显著退化。因此，颜色空间模块152可以结合视频分析器160将视频数据从24位颜色减少到例如16位颜色。对于具有1600×1200像素分辨率和60Hz刷新速率的视频信号，单是这种缩减就将使得帧缓冲器146需要处理的带宽减少到大约1.3GB/s。
经由缩放模块154和剪裁模块156进一步减少帧缓冲器146需要处理的带宽。缩放模块154成比例地减小主计算机窗口的大小，从而在给定时刻可以看到多于一个的主计算机窗口。可以根据用户的偏好使得这些缩放的窗口更大或更小。剪裁模块156去除主计算机窗口中由于窗口之间的任何重叠而不可见的部分。例如，在图4中，主计算机窗口4完全可见，而主计算机窗口1到3中的每一个至少部分地被遮挡。剪裁模块156去除相应于不可见部分的数据。以这种方式，帧缓冲器146需要处理的带宽减少了四分之三；因此，例如，对于具有1600×1200像素分辨率和60Hz频率的视频信号，带宽可被减少到大约325MB/s。这是由于控制台视频显示单元106上的可视空间的总量不会超过一个屏幕的数据量。换言之，例如，如果控制台视频显示单元106的整个可视空间被例如单个主机窗口覆盖，那么来自其它三个主机窗口的所有数据将被去除，因为这些窗口是不可见的。因此，所需带宽将是总带宽的四分之一。
应当注意，不采用集成电路120中的颜色空间转换模块152，可以在主机处理模块中的ADC 136内执行类似的功能。例如，诸如Analog Device AD9880的ADC能够执行这种功能。
除了如上所述减少带宽之外，可以通过从视频流中去除一个或多个帧减少总的进入视频带宽。即，颜色空间转换模块152、视频分析器160、缩放模块154、剪裁模块156可以在软件的控制下临时或周期地全部禁用，以便跳过进入帧。这在一定情况下是希望的，诸如当在帧缓冲器被用于存储4个输入视频流并产生一个视频输出帧之外的另一目的时，可用视频带宽临时过高的情况。例如，如果用户移动了主机窗口，并且使用二维绘图加速器142重新绘制存储在帧缓冲器146中的帧，以便流水填充帧内的空间时，可能需要附加的带宽。周期跳过进入帧被以使得用户最少地(如果有的话)视觉感知到已经跳过了任何帧的方式进行。
视频处理模块190还可以操作，以便从接收自每个主计算机的视频流中去除背景显示数据，只留下“前景”窗口显示数据。如果随后使用缩放模块154重新确定每个主机窗口大小以便占据整个控制台显示，那么所有主机窗口将彼此重叠，并且用户将能够“透过”去除的背景，以便察看堆叠在其下的其它主计算机的窗口。这样，显示看上去像是单个计算机，其中合并了与不同主计算机相关联的窗口。在一个实施例中，视频处理单元190包含用于从接收自主计算机的输入视频流中去除部分视频数据，从而不在视频帧缓冲器146内存储相应于背景信息的视频数据的剪裁模块156。在另一个实施例中，剪裁模块156从自帧缓冲器146中读出并且被指定到控制台视频显示器106的输出视频流中去除背景视频数据。在此第二实施例中，剪裁模块操作以便去除存储在帧缓冲器内的部分视频数据，由此阻止其在视频控制台上显示。图5示出了这种合并桌面的示例显示。一个主计算机310的视频输出由窗口312和图标314以及其它背景视频数据组成。第二个主计算机320的视频输出也由窗口326和图标328以及其它背景数据组成。管理设备从每个视频输出中去除背景，并且产生合并的显示330，其中与两个主计算机相关联的窗口332和336是可见的。当管理设备向用户呈现这种合并的桌面显示时，按键敲击数据和鼠标数据必须被同时发送到所有主计算机。运行在各个主计算机上的软件驱动程序过滤通信数据，以便仅仅处理与该主机相关的数据。例如，除了控制用户控制台显示上的当前激活窗口的主计算机之外的所有主计算机忽略大部分按键敲击。未被选择的主计算机上的软件驱动程序跟踪激活的主机的窗口，并且忽略定向到该激活窗口的按键敲击。为了将其所有窗口向用户显示为未激活，运行在未被选择的主机上的软件可以创建不向用户显示的哑窗口，并且给予哑窗口以焦点(grant themfocus)以便去除由该主机显示的所有其它窗口的焦点。
不论主计算机是否正在控制激活窗口，某些按键敲击将被每个主计算机处理。例如，当被保持按压时，某些模式按键诸如<CTRL>或<ALT>可以引起鼠标指针在经过非激活窗口时以不同的方式显示。因此运行在主机上的软件必须允许这些按键敲击通过过滤以便被主机处理。另外，运行在主计算机上的某些应用可以出于显示光标之外的目的使用鼠标。例如，鼠标可用于旋转设计应用中的CAD对象，或可用于在三维第一人称视频游戏中导航。在这些情况下，可能需要按键敲击，以便给予一个主计算机对鼠标的排它控制，并且然后将控制再次返回管理设备。因此，所有键盘和鼠标命令必须被同时发送到所有主机，并且需要主计算机上的软件驱动程序过滤并且仅保持与该主计算机有关的数据。相反，标准的KVM切换器每次仅将用户输入设备多路复用到一个主机，并且因此不支持此处描述的合并桌面模式。
来自控制台键盘104和控制台鼠标108的数据主要以与视频信号相反的方向，即，从控制台102到主计算机112、114、116和118传输通过系统100。来自控制台键盘和控制台鼠标的数据可以是通用串行总线(USB)或PS/2格式。
用户控制台102操作地连接到控制台处理单元122，控制台处理单元122包括USB 2.0主机控制器和设备控制器(USB HC/DC)162、微控制器164、串行FLASH存储器166和SDRAM 168。如果来自控制台102的数据是PS/2格式，该数据作为串行位流传输到集成电路120中的PS/2双端口主机控制器176。在由微控制器164处理之前，PS/2双端口主机控制器176例如通过从位流中去除握手信息和奇偶校验来准备数据。然后微控制器164将来自PS/2双端口主机控制器176的数据转换为数据分组(内部串行格式)，这些数据分组通过集成电路120中的主机处理器串行集线器170传输到所有主机微控制器，例如，132。主机微控制器(例如132)可以将鼠标和键盘信息(诸如，“向上”或“向下”命令)从内部串行格式转换回PS/2格式，并且然后将这种数据传输到所有主计算机。如上所述，在主计算机上运行的软件会确定要侦听哪些特定的按键敲击或鼠标命令。
当来自用户控制台102的数据为USB格式时对数据处理是类似的，不同之处主要在于数据在被微控制器164处理之前首先由控制台处理单元122内的USB HC/DC162处理(而不是PS/2双端口主机控制器176)。从用户控制台102到主计算机保持相同的数据类型是希望但非必须的。例如，如果在用户控制台102处使用PS/2鼠标，并且PS/2和USB线缆两者都连接到主计算机，则优选PS/2连接。类似地，如果使用USB鼠标，则优选USB连接。因此，内部串行格式优选地包括对数据最初格式的识别。
通过将从控制台102发送的数据的格式转换为内部串行格式(而不是发送最初的PS/2或USB数据)，实现了速度、成本和兼容性方面的更高效率。例如，本发明利用这样的事实，即，几乎所有微控制器都具有通用异步接收器/发射器(UART)以便处理串行数据，而微控制器很少具有PS/2硬件。另外，UART可以非常快地处理串行数据，并且比PS/2硬件需要更少的输入/输出端口和资源。
当实际设备未被附接到管理设备200时，主机微控制器可以模拟输入/输出设备以便促进系统软件。例如，当没有实际键盘或鼠标附接到管理设备200时，主机微控制器132可以模拟键盘和鼠标。这种模拟特别有用，因为除非键盘和/或鼠标被连接到管理设备200，否则主计算机可能无法正确引导，并且如果键盘和/或鼠标在正常操作过程中从管理设备200移去则可能产生错误。另外，以主机微控制器132处理许多信号组、设备驱动程序、系统状态和实时事件。例如，如下所解释的，当存在一个控制台鼠标指针和多至4个附加的主计算机鼠标指针时，主机微控制器132可能需要软件驱动程序来处理特殊的显示考虑。
控制台鼠标108的位置由控制台鼠标指针在控制台视频显示单元106上表示。另外，每个主计算机还具有相应的主机鼠标指针。当所有4个主计算机连接到管理设备200时，优选在任意给定时刻仅有1个鼠标指针而不是5个鼠标指针是可见的。因此，在本发明的优选实施例中，4个主机鼠标指针和所述控制台鼠标指针在控制台视频显示单元106上看上去像是一个鼠标指针。
标准PS/2或USB鼠标传输使得鼠标指针从鼠标指针的当前位置向上、向下、向左或向右移动某个数量计数的信息。一旦主计算机的激活区域被显示为控制台视频显示单元106上的窗口，那么优选地在控制台鼠标指针位于该主计算机的激活区域内时，主机鼠标指针将跟踪控制台鼠标指针。因此，管理设备200需要知道控制台鼠标指针相对于主计算机窗口的位置。由于标准鼠标通常仅传输相对位置信息，因此管理设备200通过使用装载在主计算机上的驱动程序软件将控制台鼠标指针的相对位置信息转换为绝对位置信息，将主机鼠标指针精确地定位在控制台鼠标指针之下。用于将鼠标的相对位置信息转换为绝对位置信息的过程是窗口系统领域技术人员所公知的。
可替换地，可以通过分析视频流找到控制台鼠标指针相对于主计算机窗口的位置，但是这可能需要管理设备200执行图像识别。在众多困难中，包括需要大量的处理能力，还可能需要不论运行在主计算机上的操作系统和程序如何，管理设备200都能保持软件兼容性。因此，这种选择是不希望的。
在本发明的一个实施例中可以使用鼠标指针相对于主机显示的位置控制如何在用户控制台显示上显示光标，虽然也可以使用其它技术。当控制台鼠标指针在主机显示的边界内时，管理设备200可以去除或关闭控制台鼠标指针，并且可以打开主机鼠标指针。相反地，当控制台鼠标指针移到主机显示的边界之外时，可以关闭主机鼠标指针并且打开控制台鼠标指针。这可以通过，向正被访问的主计算机的微控制器发送除正常键盘和鼠标数据之外的控制数据或命令来完成。例如，控制台可以向主机微控制器(例如微控制器132)发送附加数据，诸如，转换到相对鼠标寻址、转换到绝对寻址、隐藏主机鼠标指针和显示主机鼠标指针的命令。因此，可以实现主机窗口和控制台桌面之间的无缝鼠标操作的外观。另外，某些应用可以使用鼠标指针执行除了显示光标之外的任务。例如，三维视频游戏可以使用鼠标来定向和移动人物。在这种情况下，可能需要预定义的按键敲击，以便在运行这种应用的主机上锁定焦点。类似地，可能需要按键敲击以便随后将控制返回管理设备或另一个主计算机。例如，为了将控制从主计算机返回管理设备200，可以使用按键序列诸如<control><control>从主计算机去除“焦点”或控制，并且将控制返回管理设备200。完成这种操作的按键序列完全是任意的并且是可编程的。一般地，该按键序列应当是在正常计算机操作过程中很少(如果有的话)使用的一个序列。然而，特别地，当在两个主计算机之间切换时，这种按键序列通常不是必需的。然而，本发明规定除了鼠标移动数据之外，将这类辅助信息发送到所有主计算机。
当主机显示重叠在用户控制台上时，并且尤其在所有主机显示被以抑止背景视频的方式重叠时，光标位置自身可能不足以选择用户将要访问的主计算机。因此，当不同主机的显示重叠时，键盘和鼠标命令将被继续传递给所有主计算机，并且运行在主计算机上的软件驱动程序将过滤这些数据，以便确定哪些命令与主机有关。
本发明的另一个实施例包括一种简化的管理设备，其等同于图2所示的管理设备，但是视频处理器190被显著地简化了。这种简化的实施例提供了本发明的所有联网以及文件和数据传输能力，但是排除了许多高级视频处理能力，以便给消费者提供低成本系统。这种简化实现中的控制台视频显示被在多个附接的主计算机之间多路复用，从而在任意给定时刻仅有来自一个计算机的视频被显示在主机控制台上。然而，通信通道互连所有的计算机，并且使得键盘和鼠标数据可被同时发送到所有主计算机。主计算机上的软件驱动程序过滤鼠标和键盘数据，以便仅处理与该主计算机相关的信息。因此，不需要管理设备来执行重要的视频处理，从而为不需要这种功能的用户减少了本发明的复杂性和成本。取而代之，该管理设备生产并且显示表示当前附接到管理设备上的主计算机的小视频覆盖图，诸如托盘图标(trayicon)。图6提供了示例性的控制台显示410，其包括表示附接到管理设备上的主计算机1、2、3和4的小图标420、422、424和426。用户可以点击一个小图标，以便将对视频显示的控制切换到相应的主计算机。当用户希望从激活的所选择的计算机复制文件时，可以使用控制台指针将文件拖到表示希望接收被复制文件的主计算机的小托盘图标上。类似地，用户可以通过使用控制台指针设备选择并且复制感兴趣的信息，然后在表示所选择的目的地主计算机的小图标上点击以显示来自该计算机的视频，并且然后将该信息粘贴到在所选择的主计算机上运行的所选择的应用内，而从一个应用复制文本或图形。
已经描述了装置和系统的实施例允许同时察看来自连接到控制台设备的多个计算机的视频输出，并且在这些连接的计算机之间提供容易的数据访问和共享，因此本领域的技术人员应当显见的是已经实现了本发明的某些优点。还应当理解，可以在本发明的范围和精神内做出各种修改、调整和替换实施例。本发明由所附权利要求进一步限定。

Claims (19)

1.一种计算机管理系统，包括：
多个主计算机，每一个都包括存储器缓冲器以及在其上执行的主机软件程序；
具有相关联的用户接口设备的用户控制台，所述用户接口设备包括键盘、光标控制设备和视频显示单元；和
操作地经由通信通道将用户控制台连接到多个主计算机的管理设备，其中所述管理设备管理从用户控制台向多个主计算机传输的键盘控制信号和光标控制信号，缓存从多个主计算机接收的进入视频帧，并且允许对进入视频帧的选择性操作，以及在所述视频显示单元上同时显示来自多个主计算机的进入视频帧，所述管理设备包括在其上执行的管理软件程序；
其中对进入视频帧的选择性操作包括在时间序列中增加帧；从时间序列中去除帧；绘制曲线、多边形和文本；填充；旋转；平移和缩放中的至少一种；以及
其中所述主机软件程序和所述管理软件程序一起操作，以便通过自动复制来自多个主计算机中的第一主计算机的第一存储器缓冲器的数据并将所述数据放入所述多个主计算机中的第二主计算机的第二存储器缓冲器中，来提供经由所述通信通道从所述多个主计算机中的第一主计算机向所述多个主计算机中的第二主计算机传输数据的命令的自动产生；
其中从所述多个主计算机中的第一主计算机向所述多个主计算机中的第二主计算机传输数据的所述命令在用户选择并复制来自在多个主计算机中的第一主计算机上运行的应用程序的数据时自动产生。
2.如权利要求1所述的计算机管理系统，其中所述管理设备配置为通过将文件从与所述多个主计算机中的第一主计算机相对应的第一主机窗口拖至与所述多个主计算机中的第二主计算机相对应的第二主机窗口，以允许经由所述通信通道从所述多个主计算机中的第一主计算机向所述多个主计算机中的第二主计算机复制所述文件。
3.如权利要求1所述的计算机管理系统，其中所述管理设备配置为通过将数据保存至所述第一存储器缓冲器并将所述数据复制到所述第二存储器缓冲器，以允许经由所述通信通道从所述多个主计算机中的第一主计算机向所述多个主计算机中的第二主计算机复制和粘贴所述数据。
4.如权利要求1所述的计算机管理系统，其中所述通信通道包括允许使用PS/2串行协议、通用串行总线(USB)协议和传输控制协议/网际协议(TCP/IP)协议中的至少一种以在多个主计算机之间传输数据的控制器。
5.如权利要求4所述的计算机管理系统，其中所述通信通道包括固定布线网络和无线网络中的至少一种。
6.如权利要求1所述的计算机管理系统，其中所述管理设备还包括视频处理单元，所述视频处理单元包括视频帧缓冲器存储器，所述视频帧缓冲器存储器适用于在视频显示单元上显示受所述多个主计算机中的每一个控制的窗口。
7.如权利要求6所述的计算机管理系统，其中所述视频处理单元还适用于选择性地剪裁从所述多个主计算机接收的进入视频帧，以防止将所述视频帧的部分存储在视频处理单元的视频帧缓冲器存储器内。
8.如权利要求6所述的计算机管理系统，其中所述视频处理单元适用于选择性地剪裁发送到视频显示单元的输出视频，以防止在视频显示单元上显示视频数据的部分。
9.如权利要求6所述的计算机管理系统，其中所述视频处理单元还适用于重新确定从所述多个主计算机中的每一个接收的进入视频帧的大小。
10.如权利要求6所述的计算机管理系统，其中所述视频处理单元还适用于为所述视频显示单元上进行显示而重新确定从所述多个主计算机中的每一个接收的进入视频帧的起始点的位置，包括来自所述多个主计算机的进入视频帧重叠的位置。
11.如权利要求6所述的计算机管理系统，其中所述视频处理单元还适用于通过执行如下的至少一项来减少视频处理单元所处理的总视频带宽：选择性地减小色差的分辨率；和当来自多个主计算机中的一个主计算机的进入视频帧的部分将被显示在来自所述多个主计算机中的其它主计算机的视频之后时，选择性地剪裁视频数据。
12.如权利要求1所述的计算机管理系统，其中所述主机软件程序和所述管理软件程序进一步地一起操作以至少执行：
a)从所述多个主计算机中识别控制用户使用控制台光标控制设备选择的显示在视频显示单元上的窗口的主计算机；
b)将用户控制转换到识别出的主计算机；
c)激活用户选择的窗口；和
d)去激活由所述多个主计算机中的每一个控制的所有未选择的窗口。
13.如权利要求12所述的计算机管理系统，其中所述主机软件程序和所述管理软件程序一起操作，以便当用户使用控制台光标控制设备选择数据时，提供从所述多个主计算机的第一主计算机向所述多个主计算机中的第二主计算机传输数据的命令的自动产生。
14.如权利要求13所述的计算机管理系统，其中所述数据包括存储在识别出的主计算机上的至少一个文件。
15.如权利要求13所述的计算机管理系统，其中所述识别出的主计算机包括运行在其上的应用程序，其中所述数据与所述应用程序相关联。
16.如权利要求13所述的计算机管理系统，其中所述主机软件程序和所述管理软件程序进一步地一起操作，以便监视所述第一存储器缓冲器，并且在检测到所述第一存储器缓冲器的内容改变之后，将所述第一存储器缓冲器的内容复制到存储器缓冲器中与所述多个主计算机中的剩余主计算机相关联的每一个存储器缓冲器。
17.一种计算机管理系统，包括：
多个主计算机，每一个都包括存储器缓冲器；
具有相关联的用户接口设备的用户控制台，所述用户接口设备包括键盘、光标控制设备和视频显示单元；和
操作地经由通信通道将用户控制台连接到多个主计算机的管理设备，其中所述管理设备管理从用户控制台向多个主计算机传输的键盘控制信号和光标控制信号，
其中所述管理设备允许在所述视频显示单元上显示来自所述多个主计算机中的一个被选主计算机的视频，并且允许在所述视频显示单元上显示所述主计算机的视频表示；
其中所述管理设备允许通过使用光标控制设备选择所述视频表示中的一个视频表示，以选择所述多个主计算机中的相应一个主计算机；
其中所述管理设备配置为允许经由所述通信通道从所述多个主计算机中的一个被选主计算机向所述多个主计算机中的至少一个其他主计算机复制文件；
其中所述管理设备配置为通过自动复制来自所述多个主计算机中的一个被选主计算机的存储器缓冲器的数据并将所述数据放入所述多个主计算机中的其他主计算机的存储器缓冲器中，以允许经由所述通信通道从所述多个主计算机中的一个被选主计算机向所述多个主计算机中的至少一个其他主计算机复制和粘贴所述数据；
其中从所述多个主计算机中的被选主计算机向所述多个主计算机中的至少一个其他主计算机复制和粘贴所述数据在用户选择并复制来自在多个主计算机中的被选主计算机上运行的应用程序的数据时执行。
18.如权利要求17所述的计算机管理系统，其中所述通信通道包括允许使用PS/2串行协议、通用串行总线(USB)协议和传输控制协议/网际协议(TCP/IP)协议中的至少一种以在多个主计算机之间传输数据的控制器。
19.如权利要求18所述的计算机管理系统，其中所述通信通道包括固定布线网络和无线网络中的至少一种。
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