CN103262059A - 到计算机单元的多以太网连接设备以及链接在一起的计算机单元组件和装备 - Google Patents

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Abstract

一种用于实现到计算机单元(1)的多个连接的设备，所述设备包括至少一个主连接(4)，所述主连接具有用于连接到所述计算机单元的连接器(5)，并且所述主连接通过开关模块(8)被连接到多个次级连接(6)，每一个次级连接具有外部连接器(7)且一起呈现出等于所述主连接的最大数据速率的总数据速率。一种组件包括计算机单元以及装备部件，这些装备部件通过多连接设备而连接到该计算机单元。

Description

到计算机单元的多以太网连接设备以及链接在一起的计算机单元组件和装备
本发明涉及一种用于实现到计算机单元的多个连接的设备。本发明也提供一种包括计算机单元和装备部件的组件。
将计算机单元（比如计算机或服务器）连接到装备部件（比如外围设备、计算机、路由器、或电子网络装备的其它部件）是已知的。
为此，为计算机单元和装备部件提供网络端口，能够通过在它们之间建立连接（比如以太网类型的连接）而交换数据。
在受到严格的安全限制的网络中，让计算机单元的端口相互封锁是很重要的，即，重要的是，没有数据可以从一个端口传输到另一个端口除非计算机单元的处理器已命令进行这种传输。
在这种条件下，处理器也必须控制带宽、等待时间、抖动等，以便确保数据不会不合时宜地被拒绝或丢失，并且也是为了防止连接变得拥堵。
为此，中心单元的建造者利用了母板，在中心单元的处理器的控制下所述母板呈现了多个端口。
然而，经常发生的是，可公用的中心单元的端口的数目是不够的。
存在被安装有微控制器的中心单元，所述微控制器具有数目更多的端口。然而，这种微控制器都是少量生产的，从而使它们很贵并且相对较快地就变为废弃的了。对于这种微控制器的购买者而言，微控制器的内部操作的知识也是未知的。
另一个解决方案较便宜，就是将中心单元连接到以太网开关。然而，开关制造商可用的范围被相对较快地更新，由此，不可能保证这种开关的供给的连续性。另外，以与中心单元的微处理器无关的方式，在多个端口之间共享数据。
又一种解决方案包括：为中心单元提供额外的以太网接口，这些以太网接口具有以太网端口。这要求相当大的内部总线基础设施。用于此目的的并行总线被性能更佳的PCIexpress型的总线替代。然而，该协议很复杂，并且要求该总线在软件控制之下被管理。也很难保证传输安全性。
本发明的目的是：提供一种能够增大到中心单元的连接的数目且同时限制传输安全性被破坏的风险的装置。
为此，本发明提供了一种用于实现到计算机单元的多个连接的设备，所述设备包括至少一个主连接，所述主连接具有用于连接到所述计算机单元的连接器，并且所述主连接通过开关模块被连接到多个次级连接，每一个次级连接具有外部连接器且一起呈现出最多大致等于所述主连接的最大数据速率的总数据速率。
由此，该设备呈现出一种简单的结构，能够实现多个连接且同时不改变通信协议。这些次级连接彼此并不相连，而只通过所述开关模块而连接到所述主连接。在发送方面，所述开关模块只用于将所发送的帧路由到各个相应的次级连接，并且在接收方面，它只用于将帧从次级连接转移到主连接：所述开关模块并不能够让这些次级连接直接地互连。最终，这种简单性能够将所述设备连接到大量类型的计算机单元，因为无论就硬件而言还是就软件而言都可以在不需要主资源的情况下来管理所述设备。这种体系结构使得有可能对带宽、等待时间和抖动实现相对良好的确定性控制。
较佳地，每一个次级连接包括帧管理模块。
这提供了对包括带宽在内的通信参数的较佳控制，并且从计算机单元中卸去了至少一些帧管理。
有利的是，管理模块呈现出下列特征中的至少一个：
·帧管理模块被安排成对帧进行排序，较佳地，这种排序是先入先出类型的；以及
·帧管理模块被安排成根据至少一个预定的标准来拒绝帧。
较佳地，管理模块具有连接到主连接的配置输入，或者，帧管理模块具有通过附加的连接而连接到用于连接到计算机单元的连接器的配置输入。
这能够使计算机单元直接地控制帧管理模块，例如，为了使管理设置适应变化的约束，这些变化的约束应用于在计算机单元和装备部件之间交换数据。
本发明也提供了一种组件，所述组件包括计算机单元以及通过一设备连接到所述计算机单元的装备部件，所述设备包括一主连接，所述主连接具有用于连接到所述计算机单元的连接器，并且所述主连接通过开关模块被连接到多个次级连接，每一个次级连接具有用于连接到各个装备部件的连接器，所述计算机单元和装备部件全都被编程以避免在所述次级连接上发送在大小和数量方面大于预定的阈值的帧，使得所述次级连接传送最多大致等于所述主连接的最大数据速率的总数据速率。
由此，不需要对次级连接上的数据速率提供物理限制，这种限制是给计算机单元编程并给装备部件编程以便限制在次级连接上所发送的帧的大小的结果。
在阅读了下面的对特定的非限制性本发明的实施例之后，本发明的其他特征以及优点将变得显而易见。
参考附图，在附图中：
·图1是本发明的包括计算机单元和装备的组件的视图；以及
·图2是根据本发明的多连接设备的视图。
图1示出了一种组件，包括计算机单元1（比如计算机或服务器），连接到装备部件2（比如机电、电磁、或电子装备（比如致动器、计算机外围设备、或计算机）的部件）。
装备部件2通过一连接设备3而连接到所述计算机单元，所述连接设备3具有主连接4以及次级连接6，所述主连接4具有用于连接到计算机单元1的连接器5，每一个次级连接6具有用于连接到各个装备部件2的连接器7。在本示例中，所述连接4和6是以太网类型的，并且这些次级连接6（10个具有100Mb/s的单元数据速率的次级连接）呈现出等于主连接4的最大数据速率(1000Mb/s)的总数据速率。很自然，可以使用其数据速率不同于上述那些的连接来实现本发明，例如，数据速率可以分别是1000Mb/s和10,000Mb/s。
主连接4通过一开关模块8被连接到次级连接6。开关模块8被安排成将每一个次级连接6连接到主连接4。在主连接4的发送方向上，开关模块8被安排成根据下列参数中的至少一个更特定地将所发送的帧路由到次级连接6：源物理地址（或“介质访问控制”(MAC)地址）；和/或包含在帧中的标志。对于所述物理地址，计算机单元1具有多个物理地址，每一个物理地址被用于与特定的装备部件交换数据，由此在特定的次级连接6上交换数据。对于标志，通过使用由发送方计算机应用程序在帧中插入的标志，有可能避免使用物理地址。所述开关模块8具有一表格，用于将各种标志中的每一个与次级连接6之一关联起来，其关联方式使得开关模块8根据所述标志来选择将要在其上发送帧的次级连接6。
每一个次级连接6具有与开关模块8相关联的帧管理模块9。
帧管理模块9具有缓冲存储器，并且被安排成对帧排序，在本示例中是一种先入先出类型的设备。由此，将要被存储到缓冲存储器中的第一帧是离开它的第一帧，如此等等。
帧管理模块9也被安排成根据至少一个预定的标准来拒绝帧。这种标准可以是安全性要求（包括被禁止发送或接收的数据的帧，例如，是因为与帧的类型有关的安全性标准）或服务要求（例如，帧的大小太大了）的结果。
在本示例中，帧管理模块9具有通过附加的连接10而连接到用于连接到计算机单元1的连接器11的配置输入。该附加的连接10是以太网类型的。由此，例如，通过更新或修改帧-拒绝标准，计算机单元1可以直接地控制帧管理模块9。
在较佳的变体中，所述配置输入是通过主连接4而直接地连接到所述连接器5。在这种情况下，配置帧包括标记（或标志），该标记指示该帧中所包含的数据不用于在次级连接6上发送，而是用于配置所述管理模块9。
可以理解，本发明的设备有可能将至少一个计算机单元连接到多个装备部件，且同时使用以太网连接，但没有使用在主连接与次级连接之间的中间协议，且不可能在次级连接之间直接地进行数据传输。
在另一个实施例中，本发明提供了包括计算机单元和通过多连接设备而连接到该计算机单元的装备部件的组。
如在第一实施例中那样，所述设备具有主连接，所述主连接具有用于连接到所述计算机单元的连接器，并且所述主连接通过开关模块连接到多个次级连接，每一个次级连接具有用于连接到装备部件之一的连接器。
在本示例中，次级连接全都具有与主连接相同的理论数据速率（对次级连接上的数据速率，没有物理限制）。
计算机单元和装备部件全都被编程为避免在次级连接上发送在大小或数量方面大于预定阈值的帧，使得这些次级连接传送大致等于主连接的最大数据速率的总数据速率。如何确定这些阈值本身是已知的，并且用于避免主连接变得拥堵（在接收方向上），还用于避免一个或多个次级连接变得拥堵（在发送方向上）。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
特别是，所述设备的结构可能与上述不一样。例如，所述设备可以包括多个主连接，这样的话，开关模块在次级连接与主连接之间共享那些帧。主连接的总数据速率大致等于具有最低数据速率的主连接的最大数据速率。
在所描述的实施例中，所有的次级连接都具有相同的真实单元数据速率，但是这不是最重要的。此外，在所描述的实施例中，次级连接的总数据速率大致等于主连接的最大数据速率，由此能够最佳地使用这些连接。在一变体中，有可能让次级连接的总数据速率小于主连接的最大数据速率，而不再相等。

Claims (11)

1.一种用于实现到计算机单元(1)的多个连接的设备，所述设备包括至少一个主连接(4)，所述主连接(4)具有用于连接到所述计算机单元的连接器(5)，并且所述主连接(4)通过开关模块(8)被连接到多个次级连接(6)，每一个次级连接(6)具有外部连接器(7)且一起呈现出等于所述主连接的最大数据速率的总数据速率。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述连接(4,6)是以太网类型的。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
每一个次级连接(6)包括帧管理模块(9)。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，
所述帧管理模块(9)被安排成对帧进行排序。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，
所述排序是先入先出类型的。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于，
所述帧管理模块(9)被安排成根据至少一个预定的标准来拒绝帧。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，
所述帧管理模块(9)具有一配置输入，所述配置输入通过所述主连接(4)而连接到用于连接到所述计算机单元的连接器(5)。
8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，
所述帧管理模块(9)具有一配置输入，所述配置输入通过附加的连接(10)而连接到用于连接到所述计算机单元的连接器。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，
所述附加的连接(10)是以太网类型的。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
所述开关模块(8)被安排成根据下列参数中的至少一个将所发送的帧路由到所述次级连接(6)：
·出现在每一个帧中的源物理地址；和
·包含在每一个帧中的标志。
11.一种包括计算机单元(1)和装备部件(2)的组件，
所述装备部件(2)通过上述任一权利要求所述的设备而连接到所述计算机单元，并且所述设备包括主连接(4)，所述主连接(4)具有用于连接到所述计算机单元的连接器(5)，并且所述主连接(4)通过开关模块(8)被连接到多个次级连接(6)，每一个次级连接(6)具有用于连接到各个装备部件的连接器(7)，所述计算机单元和装备部件全都被编程为避免在次级连接上发送在大小和数量方面大于预定阈值的帧，使得这些次级连接传送大致等于所述主连接的最大数据速率的总数据速率。
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