CN1045508C - 远程计算机数据包交换系统 - Google Patents

Abstract

一种新一代多重处理—多处理机系统以硬件和软件结构为基础，此系统可连接到不同类型的网络，允许大量集中低速线，控制站执行操作功能，而终端则允许与系统交互并在每个单元部件上配备直流/直流转换器供电。

Description

远程计算机数据包交换系统

本发明涉及一种由硬件和软件两部分组成，并由此形成新一代的多重处理一多处理机系统的远程计算机数据包交换系统。本发明的明显目的是，系统备有一种全分布型的和故障保险的硬件及软件结构，且配置灵活，并可通过网络本身进行远程管理，能交换和传送起始站和终点站间预先分置在各个数据包中的信息，不同的规程都是专用的。

本发明可应用在从事于远程通信的工业。

众所周知，目前现有的若干数据包交换系统都是在起始站和终点站之间，以数据包形式执行数据交换。

然而，在现有系统中可以发现，为了实现数据包交换，这些系统本身并未装有市场上现成的新出现的调制解调器，即集成化调制解调器。

还可以发现，现有这些电子交换系统需依赖较大的数据包交换容量，同时还需依赖拥有较好服务质量的数据线的连接。

由于上述缘故，采用合乎系统要求所组成的网络会工作得更好，而每条线的布线费用将更低。

而且，它允许高速进入数据接口，并拥有支持多种数据接口的能力。

最后，应适当地重视该系统对各级数据接口的限量和实施方法，以连接数字传输网络。

然而，迄今为止人们并未知道市场上现有的远程计算机数据包交换系统拥有符合以上指出的特征。

本发明建议的远程计算机数据包交换系统设计了一种有效的解决方法，能改善目前其它远程计算机数据包交换系统的现有容量，此方法既与数据包交换容量有关，又与线路连接有关，而且还与服务质量、成本、数据网络的运行、速度、数据接口的限量、系统本身对不同数据网络的适应能力以及新的服务和大批设备的实施有关。

下面描述的远程计算机数据包交换系统基本上是由硬件和软件两部分组成。实质上，它是新一代的系统，即多重处理一多处理机系统，采用全分布式的、故障保险的硬件和软件结构，具有灵活的配置，并可通过网络本身进行远程管理。

硬件包括下列部分：

-网络站

-控制站

-操作终端

网络站执行数据包交换功能，允许大量的低速线集中，并连接到以下类型的网络上：

1．直接或通过调制解调器连接到交换电话网络。

2．通过高速和甚高速的线直接连接到IBERMIC网络。

3．通过专用线连接到其它数据包交换网络。

4．也允许通过专用线直接连接到用户，还允许添置必要的部件，为连接到将来可能产生的各类网络。

在网络站，我们可以区别精确划分的三个部分：

A．连接网络

B．处理单元

C．局部互连通路(highway)

局部互连通路由一系列总线组成，包括三个部分：

C1．一条用来分配时钟信号，

C2．另一条用来传送从处理单元至连接单元的数据，

C3．还有一条用来传送从连接网络至处理单元的数据。

处理单元实际上由一组互连的部分组成，并通过局部互连通路连接到连接网络的部分上。

处理单元各部分之间的通信以及各处理单元之间的通信均由所谓的局部连接通路来执行。

本系统采用三种类型的处理单元，它们执行的功能是不同的：

-数据包交换单元执行数据包交换功能，并为外部数据线服务。

-控制和管理单元执行系统的中央控制功能，例如控制大容量的磁盘存储器，与控制站通信，实施操作功能和其它。

-控制和交换单元执行数据包交换和系统中央控制功能，这类处理单元有助于线的数量的减少。

连接网络由数量不定的网络部件构成，而所有网络部件可互相直接连接和通过其它部件连接，从而使网络本身形成一个平面点阵，既允许网络部件均匀增加，又在任何两个网络部件之间提供了迂回通道。

控制站按所需容量由一台或几台计算机组成，加上一些必要的外围设备，诸如控制台或转储器件，以保证为上述控制站所开发的软件的可移植性。

控制站拥有的操作功能能执行与系统管理和维护有关的信息处理和控制。

操作终端由若干具有处理能力的计算机组成，带有能作彩色显示的屏幕、鼠标器和外围设备能使系统更有效地运行。

操作终端可以是局内的或远程的，通过连接网络连接到控制站。

完成上述功能的系统软件包括：

-基本软件

-应用软件

-操作软件

基本软件为应用软件提供实际的机器环境，即以应用软件的观点来说，将系统设计为唯一无故障的处理机，且存储器和系统处理能力不受限制等等。

应用软件的任务是专门完成以下系统功能：

-数据包交换

-完成通讯规程

-操作运行

-其它

操作软件允许通过下列功能来监督和管理系统及其有关网络：

-各种应用之间的联系，与实际位置无关。

-通讯量和服务质量的保证。

-操作网络的数据管理。

-实际线路的建立和解除。

-系统的不同设备中各种常驻应用之间通讯服务的建立和解除。

-为达到不同设备中各种常驻功能之间的独立性而进行的数据转换。

系统软件借助于程序抽象(recourseabstraction)和功能层集合技术而成，每层部件的操作容量由该层与上层之间的接口所限定。通过接口，上层可接受下层所加工和提供的抽象程序。

系统软件有两层：

-低级层

-高级层

低级软件的任务是精心加工抽象程序，供高级软件使用。为此，它要利用由硬件所提供的物理程序。

硬件可为高级软件提供下列程序：

-高级软件之间的通讯。

-访问执行高级程序的处理机。

-访问外围设备。

高级软件作为唯一的称为处理型的部件引入，该部件是基本执行单元。

各种处理的形成是动态的，也就是说，需要时就形成，不需要时就取消。

各处理之间的通信通过信息来执行，允许交换数据，但与执行数据的处理机本身无关。

操作软件是以功能单元概念为基础而设计的，可以认为这些软件的存在就是作为一个整体，为系统提供完整的功能。

每个功能单元都有一项专门任务，有时候正好与系统的一个任务相一致，有时候则包含一个以上的系统任务。

这种功能可分解为若干功能单元，允许各种功能独立操作而相互之间很少耦合，它们既要面向任务，又要维持自身的运行，在机动性、一致性和软件实现诸方面具有不少优点。

每个功能单元由一个具有基本服务的模块组成，内含一组基本设施和服务，这些设施和服务是通用的，但其相互作用的细节和功能单元的核心在每种情况中是不同的，这样就可以提供各种专门的功能。

为了补充说明和有助于更好地了解本发明的特征，特采用下面一组附图对发明进行直观的和非限制性的描述。

图1表示系统与现有几类网络连接可能性的总示意图。

图2为一张方块图，表示系统的主要部分。

图3表示网络站组成部分。

图4表示各处理单元的组成。

图5、图6和图7分别从不同角度表示连接网络。

图8再次表示处理单元的结构。

图9为表示硬件和软件构成比例的方块图。

图10表示不同高级软件处理所占比例。

图11表示操作软件的结构。

从上述这些图，特别是从图9中可以发现，本发明所提出的远程计算机数据包交换系统基本上是由硬件部分15和软件部分16、17构成的。

远程计算机数据包交换系统作为新一代的多重处理一多处理机系统，具有全分布型的和故障保险的硬件及软件结构，组装灵活，并可通过网络本身实现远距离管理。

如图2所示，硬件15由网络站7、控制站8和一些操作终端6组成。

网络站7执行数据包交换功能并允许集中大量的低速线。正如图1所示，它允许将系统1连接到下列几类网络：

直接或通过调制解调器5连接到电话交换网络4。

直接或通过高速或甚高速线连接到IBERMIC网络3。

通过专用线路和调制解调器5连接到其它数据包交换网络2。

而且，网络站也可以通过专用线和调制解调器5直接与用户终端6连接。随着今后的发展，网络站还可添置一些必要的部件，用以连接未来的网络。

图2所示的网络站7可按图3细分为三个部分，即处理单元9和10；连接网络11和局部互连通路12。

局部互连通路由一系列总线组成，包括三个部分：一部分用来分配时钟信号；另一部分用来传送从处理单元9和10至连接单元11的数据；还有一部分用来传送从连接网络11到处理单元9和10所属部件的数据。

处理单元9和10实际上由一组部件13组成，这些部件彼此互连，并通过局部互连通路12连接到连接网络11上的网络部件14，见图4和图7所示。

处理单元9或10不同部件13之间以及各个处理单元9或10相互S之间的通信可通过上述局部互连通路12完成。

系统采用以下三种处理类型9或10，因各自所执行的功能不同而有所区别：

-数据包交换单元10执行数据包交换功能，并为外部数据线服务。

-控制和监督单元9执行系统的中央控制功能，例如大容量磁盘存储器的控制，为实现操作功能而与控制站8的通信联系等等。

交换和控制单元执行数据包交换和系统的中央控制功能。

这类处理单元对于减少线的数量是很有用的。

如图5、图6和图8所示，连接网络11由数量不定的网络部件14构成，所有的网络部件都通过局部互连通路相互连接，既可以直接连接，也可以通过另外的网络部件连接，从而形成一个平面点阵。网络上的部件可均匀发展，而且为各网络部件14之间以及任一个网络11之间提供迂回通道。

控制站8按所需容量以及必要的外围设备，例如控制台或转储器件等，由一台或几台计算机组成，以保证为上述控制站8而开发的软件具有可移植性。

控制站8含有各种操作功能，能执行与系统管理和维护有关的信息的控制和处理1。

操作终端6由拥有处理能力的计算机组成，包括能彩色显示各种图表的屏幕、鼠标器以及外围设备，使系统更有效地运行。

操作终端可以是局内的或远程的，通过连接网络7连接到控制站8。

系统软件可完成由此而需要的各种功能，它包括基本软件16；应用软件17以及图11所示的操作软件。

基本软件16为应用软件17提供实际装置的工作环境，其方法是使应用软件最大限度地与硬件15隔离。也就是说，按照应用软件17的观点，可以假设系统1是唯一故障保险的处理器，不受存储器限制，处理容量也不限等等。

应用软件17负有专门任务完成以下几项系统功能：

-数据包交换。

-通信规程的执行。

-操作功能。

-其它。

图11以图表和方块图形式表示的操作软件，允许通过下列功能来监督和管理系统1以及与此有关的网络：

-与所处物理位置无关的各应用之间的通信。

-满足通信量和服务质量。

-操作网络的数据管理。

-实际传输线路的建立和取消。

-在系统的不同设备的各常驻应用之间的通信服务的建立和取消。

-为获得不同设备中各常驻功能之间的独立性而进行的数据传输。

系统软件借助于程序抽象技术和功能层集合而组成，每一层的操作容量由该层与上一层之间的接口所限定，通过接口，上一层可以接受下一层加工和提供的抽象程序。

系统软件有两层，即低级层和高级层。

低级软件的任务是精心加工抽象程序，供高级软件使用。为此，它要利用由硬件提供的物理程序。

同时，硬件可为高级软件提供下列程序：

-高级软件之间的通讯。

-访问执行高级程序的处理机。

-访问外围设备。

如图10所示，高级软件作为唯一的称之为处理18、19、20和21S的部分而被引入，它是引入的基本单元。

图10所示处理20和21的形成是动态的，也就是说，这些处理需要时就形成，不再需要时就取消。

各处理之间的通信通过信息来执行，允许交换数据，但与执行这些数据的处理机无关。

这些信息一部分是产生各种处理的信息22，另一部分则是各处理之间的交互信息23。

操作软件是以功能单元概念为基础而设计的，可以认为这些软件作为一个整体而存在着，为系统提供完整的功能，见图11所示。

每个功能单元都有一项专门任务，有时候正好与系统的一个功能相一致，有时候则组合一个以上的系统功能。

这种功能可分解为若干功能单元，允许进行各种独立的功能操作，相互之间具有很少的耦合，它们既要面向实施任务，又要维持自身的运行，在机动性、一致性和软件实现诸方面具有不少优点。

每个功能单元都有一个基本服务模块25，内含一组基本设施和服务26，这些设施和服务是通用的，但其相互作用和功能单元核心24的具体细节在每种情况中是不同的，目的是为了提供各种专用功能。

Claims (5)

1．一种远程计算机数据包交换系统，包括：

a．执行数据包交换并连接到网络的网络站，它允许大量集中低速线路；

b．连接到网络站的控制站，以操作和管理数据包交换系统；

c．连接到控制站的多个操作终端，以操作数据包交换系统，

其特征在于所述网络站包括：

由一系列总线组成的局部互连通路；

由多个网络部件构成的连接网络，所述网络部件通过局部互连通路相互连接，或直接连接，或通过另外的网络部件连接，从而形成一个平面点阵；

通过所述局部互连通路连接到所述网络部件的处理单元，所述处理单元包括执行数据包交换功能并为外部数据线服务的数据包交换单元，执行系统的中央控制功能并为实现操作功能而与所述控制站通信联系的控制和监督单元，以及执行数据包交换和系统的中央控制功能的交换和控制单元。

2．如权利要求1所述的远程计算机数据包交换系统，其特征在于，所述局部互连通路包括用来分配时钟信号的部分，用来传送从处理单元至连接网络的数据的部分，以及用来传送从连接网络至处理单元的数据的部分。

3．如权利要求1或2所述的远程计算机数据包交换系统，其特征在于所述系统结构是全分布的，从建立多处理机系统的处理的角度来看和从供电的角度来看，在每个单元装置上都采用直流/直流转换器。

4．如权利要求1或2所述的远程计算机数据包交换系统，其特征在于包含不同类型的通信调制解调器，可通过其连接到不同类型的网络上。

5．如权利要求1或2所述的远程计算机数据包交换系统，其特征在于所述网络站配备互连装置，并分布在组成系统的不同部分之间，且在不同单元之间的现有通路上留有余度。

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