DE102004019107B4

DE102004019107B4 - Tastatur-Bildschirm-Maus-Umschalter und ein Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102004019107B4
Application number: DE200410019107
Authority: DE
Inventors: Sun-Chung Chen
Original assignee: Aten International Co Ltd
Current assignee: Aten International Co Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: DE102004019107A1

Abstract

Eine Vielzahl von lokalen und entfernten Computern teilen sich eine Vielzahl von lokalen Bedienungsvorrichtungen und die Verbindungsvereinbarungen der Computer der Bedienungsvorrichtungen sind unterschiedlich. Erste elektrische Signale von diesen Bedienungsvorrichtungen werden erhalten und jedes der ersten elektrischen Signale stimmt mit der Verbindungsvereinbarung ihrer Bedienungsvorrichtungsquelle überein. Jedes erste elektrische Signal wird dann in ein Standardpaket umgewandelt. Die Pfade dieser Standardpakete werden weitergeleitet zwischen den Bedienungsvorrichtungen und den Computern. Anschließend wird jedes Standardpaket in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt, welches mit der Verbindungsvereinbarung seines Zielcomputers übereinstimmt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Umschaltvorrichtung und insbesondere einen Tastatur-Bildschirm-Maus (keyboard-video-mouse KVM)-Umschalter zum Vielfachverbinden und mit einer hohen Kompatibilität und das Verfahren hierfür.
Mit der schnellen Entwicklung in der Informationstechnologie haben sich Computer und ihre Peripherien weit verbreitet. Computerbenutzer benutzen häufig die Maus und die Tastatur, um die Computer zu steuern. Über die Monitore oder die Lautsprecher können die Computerbenutzer den Zustand des Computers überwachen. Manchmal haben Benutzer mehr als einen Computer, um unterschiedliche Dinge zu verarbeiten. Traditionell ist jeder Computer mit einem Satz von Eingangs-/Ausgangsperipherievorrichtungen (Input/Output IO) ausgestattet, umfassend die Tastatur, Maus, Bildschirm und Lautsprecher. Dieses ist jedoch eine Vergeudung von Geld und Raum, wenn jemand mehrere Computer besitzt.
Auf der anderen Seite binden große Systemgeschäfte oder interne Unternehmensnetzwerke 10 bis 1000 Hauptrechner ein. Jeder Hauptrechner benötigt einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus für die Verwaltung. In der Praxis müssen diese Vorrichtungen nur in seltenen Fällen bedient werden. Die meiste Zeit müssen die Hauptrechner nicht durch den Verwalter gesteuert werden. In dieser Situation ist es überhaupt nicht notwendig, teuer und raumvergeudend ein Satz von Eingangs-/Ausgangsperipherievorrichtungen für jeden Hauptrechner zu besitzen.
Hierfür wurde ein Tastatur-, Bildschirm- und Maus- (keyboard video mouse KVM) Umschalter vorgeschlagen, um zumindest einen Satz von Bedienungsvorrichtungen zu verwenden, um mehrere Computer zu verwalten. Die Verwendung eines KVM-Umschalters löst nicht nur das Kostenproblem, es löst auch das Problem der Ausrüstung und des Platzes. Er kann zudem das Kompatibilitätsproblem zwischen unterschiedlichen Schnittstellen lösen.
Jedoch kann die Anzahl von Bedienungsvorrichtungen und Computern, die er aufnehmen kann, aufgrund der Hardware-Konstruktion und Kostenbegrenzungen eines individuellen KVM-Umschalters begrenzt sein. Auf der anderen Seite ist es nicht einfach, konventionelle KVM-Umschalter zu verbinden. Wenn mehrere Bedienungsvorrichtungen gleichzeitig auf viele Computer zugreifen, sind die Verbindungsvereinbarungen zwischen den Bedienungsvorrichtungen und Computern häufig unterschiedlich. Die allgemein benutzten Verbindungsvereinbarungen umfassen die universal serial bus (USB)-Schnittstelle, die serielle Anschluss (COM)-Schnittstelle oder die personal system/2 (PS/2)-Schnittstelle.
Die unterschiedlichen Verbindungsvereinbarungen reduzieren die Kompatibilität der KVM-Umschalter und die Signalaustaucheffektivität zwischen ihnen. Ein herkömmli cher KVM-Umschalter wandelt die elektrischen Signale zu/von einer Tastatur z. B. dann in PS/2 kompatibel um, wenn die Verbindungsvereinbarung der Tastatur die USB-Schnittstelle ist, während die des Computers die PS/2-Schnittstelle ist.
Dennoch ist ein solches Verfahren nicht geeignet für das Vielfachverbinden von KVM-Umschaltern. Wenn sie elektrische Signale mit unterschiedlichen Verbindungsvereinbarungen übertragen müssen, müssen ihre Schaltkreise in der Lage sein, unterschiedliche Verbindungsvereinbarungen zu verstehen. Dies erhöht nicht nur die Konstruktionsschwierigkeiten, die Kompatibilität ist auch ein Faktor der ernsthaft die Effizienz reduziert.
Die oben genannten Nachteile führen zu einer Vielzahl von Unbequemlichkeiten bei der praktischen Verwendung. Für große Systemgeschäfte oder die internen Netzwerke von mittleren Unternehmen, insbesondere wenn die KVM-Umschalter nicht gleichzeitig eine große Anzahl von Bedienungsvorrichtungen und Computern unterstützen können, erhöhen sie nicht nur die Kosten für die Konstruktion und Aufrechterhaltung des Systems, sondern reduzieren auch die Kommunikationseftektivität des ganzen Netzwerks.

Aus der US 5,721,842 ist ein KVM-Umschalter bekannt, mit dem mehrere Server-Computer mit mehreren Arbeitsstationen verbunden werden können. Jede Arbeitsstation umfasst einen Bildschirm, eine Tastatur und eine Cursorsteuerung, wie z.B. eine Computermaus. Die Server und die Arbeitsstation sind jeweils an sogenannten pods angeschlossen, die prozessorgesteuert sind. In den pods werden die Signale in Datenpakete umgesetzt, bzw. empfangene Datenpakete in entsprechende Signale umgesetzt. Diese Datenpakete werden über einen sogenannten central crosspoint switch zwischen den Arbeitsstationen und den Server-Computern hin und her übertragen.

Aus der WO 01/84291 A1 geht ein System hervor, bei welchem Server und Arbeitsstationen über ein zusätzliches Netzwerk, das als Maintenance-Netzwerk bezeichnet wird, aneinander gekoppelt sind. Über dieses Netzwerk können die Arbeitsstationen auf das Motherboard des Server-Computers direkt zugreifen, da Converter vorgesehen sind, die die Server-Computer über ihre Schnittstellen für die Tastatur, Computermaus und dem Bildschirm mit dem Netzwerk koppeln. Dieses Netzwerk kann ein nach einem herkömmlichen Protokoll arbeitendes Netzwerk sein. Die Signale des Server-Computers werden zu Paketen zusammengefasst und die Pakete werden dann über eine herkömmliche Netzwerkkarte in das Netzwerk eingespeist, um zu den Arbeitsstationen übertragen zu werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen KVM-Umschalter zu schaffen, der die Kompatibilität verbessert, wenn verschiedene Verbindungsvereinbarungen vorhanden sind. Er ermöglicht zudem Vielfachverbindungen von KVM-Umschaltern und erlaubt daher Verbindungen zu mehr Bedienungsvorrichtung und Computern. Die Erfindung vermindert zudem die Konstruktionsschwierigkeiten.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Computerumschaltverfahren zu schaffen, welches die Datenaustauscheffizienz, Kompatibilität und Erweiterbarkeit von KVM-Umschaltern verbessert. Die verbundenen KVM-Umschalter können hierdurch schnell Daten austauschen.

In Übereinstimmung mit den oben genannten Aufgaben offenbart diese Beschreibung einen KVM-Umschalter und ein Verfahren hierfür. Eine Vielzahl von lokalen und entfernten Computern teilen sich eine Vielzahl von lokalen Bedienungsvorrichtungen unter Verwendung einer Vielzahl von KVM-Umschaltern, wobei die Verbindungsvereinbarungen der Computer und der Bedienungsvorrichtungen unterschiedlich sind. Es werden eine Vielzahl von ersten elektrischen Signalen der Bedienungsvorrichtungen empfangen, wobei jedes der ersten elektrischen Signale mit der Verbindungsvereinbarung der Bedienungsvorrichtungsquelle übereinstimmt. Jedes der ersten elektrischen Signale wird in ein Standardpaket umgewandelt. Die Pfade der Standardpakete werden zwischen den Bedienungsvorrichtungen und den Computern geleitet. Anschließend wird jedes der Standardpakete in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt, welches mit der Verbindungsvereinbarung des Zielcomputers übereinstimmt.

Der offenbarte KVM-Umschalter enthält zumindest eine Vielzahl erster Schnittstellen, eine Umschaltvorrichtung und eine Vielzahl von zweiten Schnittstellen. Die ersten Schnittstellen sind mit den Bedienungsvorrichtungen verbunden, um die ersten elektrischen Signale zu empfangen, von denen jedes mit der Verbindungsvereinbarung der Bedienungsvorrichtungsquelle übereinstimmt. Jede erste Schnittstelle besitzt eine erste Umwandlungsvorrichtung, um das erste elektrische Signal in ein Standardpaket umzuwandeln.

Die Umschaltvorrichtung ermittelt den Pfad des Standardpakets zwischen den Bedienungsvorrichtungen und den Computern entsprechend einer Pfadauswahleinstel lung. Die zweiten Schnittstellen sind mit den Computern verbunden. Jede zweite Schnittstelle besitzt eine zweite Umwandlungsvorrichtung um das Standardpaket, welches von der Umschaltvorrichtung empfangen wurde in ein zweites elektrisches Signal umzuwandeln, welches mit der Verbindungsvereinbarung des verbundenen Computers übereinstimmt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Umschaltvorrichtung eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Jedes der elektrischen Signale wird aus einem Tastatursignal und einem Maussignal ausgewählt. Die ersten Schnittstellen enthalten mehrere universale asynchrone Empfänger/Übertrager (UARTs), einen halb-duplex Kommunikationsprozessor und eine CPU. Die zweiten Schnittstellen enthalten ebenfalls mehrere UARTs, einen halb-duplex Kommunikationsprozessor und eine CPU.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält der KVM-Umschalter zudem eine Paketverschlüsselungsvorrichtung, eine Netzwerkvorrichtung und eine Paketentschlüsselungsvorrichtung, wenn der KVM-Umschalter es einer Vielzahl von lokalen und entfernten Computern ermöglicht, sich eine Vielzahl von lokalen Bedienungsvorrichtungen zu teilen. Die Paketverschlüsselungsvorrichtung bildet zumindest ein Netzwerkpaket, das eine Vielzahl von Datenabschnitten enthält, welche die Standardpakete der ersten Schnittstellen entsprechend zu dem Standardpaket speichern.

Die Netzwerkvorrichtung kommuniziert mit einem weiteren KVM-Umschalter unter Verwendung eines Netzwerkprotokolls um Netzwerkpakete zu übersenden und Netzwerkpakete von einem anderen KVM-Umschalter zu empfangen. Die Paketentschlüsselungsvorrichtung erhält zumindest ein entferntes Standardpaket von dem Netzwerkpaket, welches durch einen anderen KVM-Umschalter übertragen wurde.

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform besitzt das Netzwerkpaket einen Netzwerkoverheadabschnitt. Wenn die Pfadziele der Standardpakete die entfernten Computer sind, die mit dem gleichen entfernten KVM-Umschalter verbunden sind, werden die Standardpakete in ein einziges Netzwerkpaket verschlüsselt. Die Paketverschlüsselungsvorrichtung enthält eine CPU; die Paketentschlüsselungsvorrichtung enthält ebenfalls eine CPU. Sie können sich die gleiche CPU für sowohl das Verschlüsseln als auch das Entschlüsseln teilen.

Die Netzwerkvorrichtung enthält einen Netzwerkschnittstellenchip (NIC) und einen Netzwerk-Umschalter. Der Netzwerkschnittstellenchip ist mit der Paketverschlüsselungsvorrichtung und der Paketentschlüsselungsvorrichtung verbunden. Der Netzwerk-Umschalter besitzt einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und einen dritten Anschluss. Der Anschluss ist mit dem Netzwerkschnittstellenchip verbunden. Der zweite oder dritte Anschluss dient der Verbindung mit einem weiteren KVM-Umschalter. Die Netzwerkvorrichtung enthält zudem einen 2-Wege-Umschalter, welcher mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, um zwischen dem Ethernet und einem anderen KVM-Umschalter umzuschalten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann besser durch die detaillierte Beschreibung verstanden werden, welche lediglich beispielhaft nachfolgend gegeben wird und in Folge dessen die vorliegende Erfindung nicht beschränkt wird und wobei:

1: Eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;

2: eine schematische Ansicht von 1 ist, welche in die Praxis umgesetzt ist;

3: eine schematische Ansicht des Standardpakets in 2 ist;

4: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

5: eine schematische Ansicht von 4 umgesetzt in der Praxis ist; und

6: eine schematische Ansicht des Netzwerkpakets in 5 ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Zu Demonstrationszwecken sind lediglich eine erste Schnittstelle 114 und eine zweite Schnittstelle 112 in 1 dargestellt. Der Tastatur-Bildschirm-Maus-(KVM)-Umschalter 100 verwendet mehrere erste Schnittstellen 114 (wie eine USB, COM, PS/2, Infrarot, Bluetooth oder andere verkabelte und kabellose Schnittstellen), um mit mehreren lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 (wie Tastaturen und Mäusen) für die elektrische Signalkommunikation verbunden zu sein. In diesem Fall stimmen die elektrischen Signale mit der Verbindungsvereinbarung der lokalen Bedienungsvorrichtungsquellen 154 überein.

Die erste Schnittstelle 114 besitzt eine erste Umwandlungsvorrichtung 164 zum Umwandeln des elektrischen Signals in ein Standardpaket, welches einer Umschaltvorrichtung 120 zum Weiterleiten übergeben wird. Die Umschaltvorrichtung 120 (beispielsweise ein Umschaltchip, programmierbarer Chip oder eine CPU) überträgt das Standardpaket zur zweiten Schnittstelle 112 seines Zieles und folglich zu dem lokalen Computer 152 seines Zieles entsprechend einer Pfadauswahleinstellung.

Mehrere zweite Schnittstellen 112 (wie USB, COM, PS/2, Infrarot, Bluetooth und andere verkabelte oder kabellose Schnittstellen) sind mit mehreren lokalen Computern 152 verbunden. Die zweiten Schnittstellen besitzen eine zweite Umwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Standardpakete in ein elektrisches Signal, welches mit der Verbindungsvereinbarung des lokalen Computers 152 seines Ziels übereinstimmt.

Einfacher gesagt, wenn ein elektrisches Signal von der lokalen Bedienungsvorrichtung 154 zu ersten Schnittstelle 114 übertragen wird, wird es zunächst durch die erste Umwandlungsvorrichtung 164 in ein Standardpaket umgewandelt. Nach dem es durch die Umschaltvorrichtung 120 weitergeleitet wurde, wird das Standardpaket zur zweiten Schnittstelle 112 seines Zieles gesendet. Die zweite Umwandlungsvorrichtung 162 wandelt dann das Standardpaket in ein elektrisches Signal für den lokalen Computer 152 um.

Das Standardpaket, welches durch den KVM-Umschalter 100 übertragen wurde stimmt mit einem vorbestimmten oder einer herstellerdefinierten Verbindungsvereinbarung oder Format überein. Die elektrischen Signale die an der ersten Schnittstelle 114 und der zweiten Schnittstelle 112 übertragen wurden stimmen mit den Verbindungsvereinbarungen der lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 und der lokalen Computern 152 mit denen sie verbunden sind, überein. Die zwei Schnittstellen 112, 114 wandeln elektrische Signale verschiedener Verbindungsvereinbarungen in das Standardpaket der gleichen Verbindungsvereinbarung um.

Innerhalb dieser Struktur, neben den zwei Schnittstellen 112, 114, muss man sich keine Gedanken über die Kompatibilität in der Schaltkreiskonstruktion anderer Teile des KVM-Umschalters 100 machen. Deshalb erhöht die Erfindung nicht nur die Datenaustauscheffektivität und Kompatibilität, sondern reduziert auch die Konstruktionskomplexität und die Produktionskosten.

In 2 sind mehrere zweite Schnittstellen 112 mit mehreren lokalen Computern 152 über mehrere Computerverbindungsanschlüsse 212 verbunden. Die Verbindungsvereinbarung jeder der Computerverbindungsanschlüsse 212 ist die Gleiche wie die des verbundenen lokalen Computers 152. Mehrere erste Schnittstellen 114 sind mit mehreren lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 über mehrere Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 verbunden. Die Verbindungsvereinbarung von jeder der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 ist die gleiche wie die der verbundenen lokalen Bedienungsvorrichtungen 154. Zu Demonstrationszwecken sind nur ein Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 und ein Computerverbindungsanschluss 212 in 2 gezeigt.

Die elektrischen Signale zwischen dem lokalen Computer 152 und dem KVM-Umschalter 200 werden unter Verwendung eines Satzes von universalen asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs) und eines halb-duplex Kommunikationsprozessoren 216 übertragen. Die elektrischen Signale zwischen den lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 und dem KVM-Umschalter 200 werden ebenfalls unter Verwendung des gleichen Satzes von universalen asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs) und eines halb-duplex Kommunikationsprozessors 216 übertragen.

Der KVM-Umschalter 200 in der bevorzugten Ausführungsform kann gleichzeitig mit 32 lokalen Computern 152 und vier lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 verbunden werden. Das bedeutet, dass der KVM-Umschalter 200 32 Computerverbindungsanschlüsse 112 und 4 Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 114 besitzt. Für die Übertragung der elektrischen Signale werden deshalb vier 9-anschlüssige UARTs und ein halb-duplex Kommunikationsprozessor benötigt. Der halb-duplex Kommunikationsprozessor kann durch einen teureren voll-duplex Kommunikationsprozessor oder andere geeignete Prozessoren ersetzt werden.

Der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 ist die erste Umwandlungsvorrichtung 164 während der Computerverbindungsanschluss 212 die zweite Umwandlungsvorrichtung 162 ist. Die CPU von ihnen verarbeitet den Umtausch zwischen elektrischen Signalen und dem Standardpaket, welche unterschiedliche Verbindungsvereinbarungen besitzen. Das Standardpaket stimmt mit den vorbestimmten Verbindungsvereinbarungen wie der USB-Verbindungsvereinbarung oder herstellerdefinierten Formaten überein. Dieses vereinheitlicht die Verbindungsvereinbarung, welche in dem KVM-Umschalter 200 verwendet wird. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit und Effektivität kann ebenfalls durch angepasste Konstruktionen verbessert werden.

Zudem sieht eine bevorzugte Ausführungsform eine erste CPU 260 und einen Dual-Anschlussspeicher 270 vor, um Datenaustausch zwischen den Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214, dem Computerverbindungsanschluss 212 und der zweiten CPU 220 schnell verarbeiten zu können. Die gesamten Daten von dem Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 und dem Computerverbindungsanschluss 212 werden über den Dual-Anschlussspeicher im parallel Format übertragen. Dies bedeutet, dass alle Daten individuell und gleichzeitig den Dual-Anschlussspeicher 270 durchlaufen können.

Die Umschaltvorrichtung 120 verwendet die zweite CPU 220 um die Pfadumlenkung des Standardpakets entsprechend einer Pfadauswahleinstellung (z. B. einer Routing-Tabelle), welche in einem Speichermedium gespeichert ist, vorzunehmen. Die zweite CPU 220 überträgt das Standardpaket zu dem lokalen Computer 152 des Ziels. Nachfolgend wird das Standardpaket über die UARTs und den halb-duplex Kommunikationsprozessor 216 zu dem Computerverbindungsanschluss 212 seines Ziels übertragen. Nachdem es in elektrische Signale umgewandelt wurde, welche mit der Verbindungsvereinbarung des lokalen Computers 152 seines Ziels übereinstimmen, wird es zudem zu dem lokalen Computer 152 seines Ziels übertragen.

Wie dies in 3 gezeigt ist enthält das Standardpaket 300 einen ersten Protokollabschnitt 302 und einen Standarddatenabschnitt 304. Der erste Protokollabschnitt 302 speichert Protokollcodes, welche das Paketprotokoll des Standardpakets 300 bilden. Der Standarddatenabschnitt 304 folgt der vorher eingestellten oder herstellerdefinierten Verbindungsvereinbarung oder Format um die elektrischen Signale lokaler Bedienungsvorrichtungen 154, wie der Tastatur und Maus zu speichern. Der Standarddatenabschnitt 304 des Standardpakets, welches von dem lokalen Computer 152 zu der lokalen Bedienungsvorrichtung 154 übertragen wurde, erfüllt ebenfalls die obigen Regeln.

Der offenbarte KVM-Umschalter vereinheitlicht die Verbindungsvereinbarung, welche innerhalb des KVM-Umschalters verwendet wird, um die Datenübertragungsgeschwindigkeit und Effektivität zu erhöhen. Neben den Schnittstellen der Computer und der Bedienungsvorrichtungen benötigen die Konstruktionen der anderen Schaltkreise innerhalb des KVM-Umschalters nicht, den Verbindungsvereinbarungskompatibilitätsaspekt zu beachten. Die Erfindung erhöht deshalb nicht nur die Datenaustauscheffektivität und Kompatibilität, sondern reduziert auch die Konstruktionskomplexilität und die Produktionskosten.

Als eine weitere Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, verwendet der KVM-Umschalter 400a mehrere zweite Schnittstellen 112 (z. B. USB, COM, PS/2, Infrarot, Bluetooth und andere verkabelte oder kabellose Schnittstellen) um mit mehreren lokalen Computern 152 verbunden zu sein und verwendet mehrere erste Schnittstellen 114 (z. B. USB, COM, PS/2, Infrarot, Bluetooth und andere verkabelte oder kabellose Schnittstellen) um mit mehreren lokalen Bedienungsvorrichtungen 154, wie Tastatur und Maus verbunden zu sein. Zu Demonstrationszwecken sind in 4 nur eine erste Schnittstelle 114 und eine zweite Schnittstelle 112 gezeigt.

Ähnlich zu der vorherigen Ausführungsform besitzt die erste Schnittstelle 114 zudem eine erste Umwandlungsvorrichtung 164, um lokale elektrische Signale geordnet in Standardpakete umzuwandeln, damit die Umschaltvorrichtung 120 das Pfadumlenken durchführt. Die zweite Schnittstelle 112 besitzt eine zweite Umwandlungsvorrichtung 162, um die Standardpakete in elektrische Signale umzuwandeln mit der gleichen Verbindungsvereinbarung wie der lokale Computer 152 seines Ziels, bevor dies zu dem lokalen Computer 152 gesendet wird.

Entsprechend den Pfadauswahleinstellungen überträgt, wenn das Pfadziel des lokalen elektrischen Signals ein lokaler Computer 152 ist, die Umschaltvorrichtung 120 (z. B. ein Umschaltchip, programmierbarer Chip oder CPU) die lokalen elektrischen Signale zu der zweiten Schnittstelle 112 ihres Ziels, bevor dieser zu dem lokalen Computer 152 gesendet wird. Wenn das Pfadziel der lokalen elektrischen Signale ein entfernter Computer ist, wie einer, der mit einem anderen KVM-Umschalter 400b verbunden ist, überträgt die Umschaltvorrichtung 120 die lokalen elektrischen Signale zur Paketverschlüsselungsvorrichtung 422.

Die Paketverschlüsselungsvorrichtung 422, wie ein programmierbarer Chip oder eine CPU, bildet entsprechend der lokalen elektrischen Signale zumindest ein Netzwerkpaket mit mehreren Datenabschnitten, welche korrespondierend die lokalen elektrischen Signale speichern, welche von den ersten Schnittstellen 154 erhalten werden.

Die Netzwerkvorrichtung 430 ermöglicht die Kommunikationen mit den Netzwerkvorrichtungen anderer KVM-Umschalter 400b unter Verwendung eines Netzwerkprotokolls, wie das Ethernet oder kabellosen Netzwerkprotokollen, um Netzwerkpakete zu übertragen, welche von der Paketverschlüsselungsvorrichtung 422 gebildet wurden und um solche zu empfangen, welche durch einen anderen KVM-Umschalter übertragen wurden. Die Paketentschlüsselungsvorrichtung 424, wie ein programmierbarer Chip oder eine CPU, entschlüsselt das Netzwerkpaket, welches von einem anderen KVM-Umschalter 400b übermittelt wurde um zumindest ein entferntes elektrisches Signal zu erhalten. Die Umschaltvorrichtung 420 verteilt das entfernte elektrische Signal entsprechend der Pfadauswahleinstellung zu der zweiten Schnittstelle 112 seines Ziels bevor es zu dem lokalen Computer 152 seines Ziels gesendet wird.

In 5 sind mehrere zweite Schnittstellen 112 mit mehreren lokalen Computern 152 über mehrere Computerverbindungsanschlüsse verbunden. Die Verbindungsvereinbarung von jedem der Computerverbindungsanschlüsse 212 ist die gleiche, wie die der verbundenen lokalen Computer 152. Mehrere erste Schnittstellen 114 sind mit mehreren lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 über mehrere Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 verbunden. Die Verbindungsvereinbarung von jeder der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 ist die gleiche, wie die der verbundenen lokalen Bedienungsvorrichtung 154. Zu Demonstrationszwecken ist in 5 nur eine Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 und Computerverbindungsanschluss 212 gezeichnet.

Die elektrischen Signale zwischen dem lokalen Computer 152 und dem KVM-Umschalter 500a werden übertragen unter Verwendung eines Satzes von universal asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs) und eines halb-duplex Kommunikationsprozessors 216. Die elektrischen Signale zwischen den lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 und dem KVM-Umschalter 500a werden ebenfalls unter Verwendung des gleichen Satzes von universalen asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs) und eines halb-duplex Kommunikationsprozessors 216 übertragen.

Der KVM-Umschalter 500a kann in der bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig mit 32 lokalen Computern 152 und vier lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 verbunden werden. Dies bedeutet das der KVM-Umschalter 500a 32 Computerverbindungsanschlüsse 112 und 4 Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 114 besitzt. Er benötigt deshalb vier 9-anschlüssige UARTs und einen halb-duplex Kommunikati onsprozessor für die elektrische Signalübertragung. Der halb-duplex Kommunikationsprozessor kann durch einen teureren voll-duplex Kommunikationsprozessor oder einige andere geeignete Prozessoren ausgetauscht werden.

Der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 ist die erste Umwandlungsvorrichtung 164, während der Computerverbindungsanschluss 212 die zweite Umwandlungsvorrichtung 162 ist. Ihre CPU verarbeitet Umwandlungen zwischen elektrischen Signalen und Standardpaket, die unterschiedliche Verbindungsvereinbarungen haben. Das Standardpaket stimmt mit der vorbestimmten Verbindungsvereinbarung wie der USB-Verbindungsvereinbarung oder einem herstellerdefinierten Format überein. Dies vereinheitlicht die Verbindungsvereinbarung, welche in dem KVM-Umschalter 200 verwendet wird. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit und Effektivität kann zudem durch angepasste Konstruktionen erhöht werden.

Zudem stellt die bevorzugte Ausführungsform eine erste CPU 260 und einen Dual-Anschlussspeicher 270 zur Verfügung, um Datenaustausche zwischen dem Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214, dem Computerverbindungsanschluss 212 und der zweiten CPU 220 schnell verarbeiten zu können. Die gesamten Daten von dem Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschluss 214 und dem Computerverbindungsanschluss 212 werden über den Dual-Anschlussspeicher im parallelen Format übertragen. Dies bedeutet, dass alle Daten individuell und gleichzeitig durch den Dual-Anschlussspeicher 270 hindurchtreten können.

Die Umschaltvorrichtung 120 verwendet die zweite CPU 220 um die Pfadumleitung des Standardpakets entsprechend einer Pfadauswahleinstellung (z. B. einer Routing-Tabelle), welche in einem Speichermedium gespeichert ist, durchzuführen. Die zweite CPU 220 überträgt das Standardpaket auf den lokalen Computer 152 des Ziels. Anschließend wird das Standardpaket über die UARTs und den halb-duplex Kommunikationsprozessor 216 zu dem Computerverbindungsanschluss 212 seines Ziels übertragen. Nachdem es in elektrische Signale in Übereinstimmung mit der Verbindungsvereinbarung des lokalen Computers 152 seines Ziels umgewandelt wurde, wird es weiter übertragen zu dem lokalen Computer 152 seines Ziels.

Wenn das Pfadziel des elektrischen Signals ein entfernter Computer ist, führt die zweite CPU 220 die Paketverschlüsselung durch. Zumindest ein Netzwerkpaket mit mehreren Datenabschnitten, welche die Standardpakete der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 korrespondierend speichert, wird entsprechend des Standardpakets gebildet. Das Standardpaket wird zur Netzwerkvorrichtung 430 übertragen.

Die Netzwerkvorrichtung 430 umfasst einen Netzwerkschnittstellenchip (NIC) 232 und einen Netzwerkschalter 234 um die Netzwerkpakete, welche von der zweiten CPU 220 gebildet werden, zu übertragen und um die, die von einem anderen KVM-Umschalter 500 übertragen wurden zu empfangen. Der Netzwerkschalter 234 besitzt einen ersten Anschluss 264, einen zweiten Anschluss 274 und einen dritten Anschluss 284, wobei der erste Anschluss 264 mit dem Netzwerkschnittstellenchip 232 verbunden ist und wobei der zweite Anschluss 274 und der dritte Anschluss 284 mit einem anderen KVM-Umschalter 500b verbunden sein können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Netzwerkvorrichtung 430 zudem einen 2-Wege-Umschalter 236, welcher mit dem zweiten Anschluss 274 verbunden ist, um zwischen dem Ethernet und einem anderen KVM-Umschalter 200b auszuwählen. Der 2-Wege-Umschalter 236 wird von der zweiten CPU 220 gesteuert. Wenn der 2-Wege-Umschalter auf das Ethernet schaltet, kann der KVM-Umschalter 500a neue Firmware über das Ethernet für eine Aktualisierung herunterladen. Ein entfernter Verwalter kann zudem den KVM-Umschalter 500a verwalten und überwachen oder über das Ethernet seine Betriebsaufzeichnungen überwachen.

In der bevorzugten Ausführungsform ist der KVM-Umschalter so eingerichtet, dass, wenn er mit mehreren KVM-Umschaltern verbunden ist, der 2-Wege-Schalter des KVM-Umschalters mit dem Ethernet verbunden ist, während andere miteinander verbunden sind. Die Firmware, welche über den ersten KVM-Umschalter heruntergeladen wurde, wird an andere KVM-Umschalter weitergeleitet. Die Übertragung und der Empfang der Netzwerkpakete wird dem Ethernetprotokoll folgend durchgeführt. Jedoch können Fachleute andere Einstellungen oder Netzwerkprotokolle verwenden ohne aus dem Wesen und dem Bereich der Erfindung herauszugelangen.

Nachdem der Netzwerkumschalter 234 ein Netzwerkpaket von einem anderen KVM-Umschalter 500b erhalten hat, übermittelt der Netzwerkschnittstellenchip 232 das Netzwerkpaket zur zweiten CPU 220. Die zweite CPU 220 erhält aus dem Netzwerkpaket zumindest ein entferntes elektrisches Signal dessen Pfadziel ein lokaler Computer 152 ist. Die zweite CPU 220 übermittelt das entfernte elektrische Signal deshalb zu dem Computerverbindungsanschluss 212 des Ziels und zu dem lokalen Computer 152 des Ziels entsprechend der Pfadauswahleinstellung.

Desgleichen überträgt die zweite CPU 220 zunächst das entfernte Standardpaket zur ersten CPU 260 und dem Dual-Anschlussspeicher 270. Anschließend wird Standardpaket zu dem Computerverbindungsanschluss 212 seines Ziels über die UARTs und den halb-duplex Kommunikationsprozessor 260 übertragen. Die elektrischen Signale werden, nachdem sie durch den Computerverbindungsanschluss 212 in die elektrischen Signale, welche mit der Verbindungsvereinbarung des lokalen Computers 152 ihres Pfadziels übereinstimmen umgewandelt wurden, zu dem lokalen Computer 152 übertragen.

Außerdem werden die Funktionen der Umschaltvorrichtung 120, der Paketverschlüsselungsvorrichtung 122 und der Paketentschlüsselungsvorrichtung 124 in einer bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung der gleichen zweiten CPU 220 durch geführt. Entsprechend sind die Vorrichtungen in der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendigerweise unabhängig eingerichtet. Wenn die Betriebsuhr der CPU schnell genug ist, kann man sogar eine einzige CPU verwenden, um die Funktionen der zweiten CPU 220, der ersten CPU 260 und des Dual-Anschlussspeichers 270 zu erreichen. Dies bedeutet, dass diese Vorrichtungen eine oder mehrere programmierbare Chips oder CPUs unter Verwendung eines entsprechenden Programms teilen können.

Wie dies in 6 gezeigt ist, kann der KVM-Umschalter 500a gleichzeitig vier lokale Bedienungsvorrichtungen 154 kontaktieren. Das Netzwerkpaket 600 besitzt deshalb vier Datenabschnitte 614a, 614b, 614c, 614d, welche die Standardpakete der Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlüsse 214 korrespondierend speichern. Die Inhalte jedes Datenabschnitts sind der erste Protokollabschnitt 302 und der Standarddatenabschnitt 304 von jedem Standardpaket.

Die Verbindungsvereinbarung oder das Format der elektrischen Signale von jedem Bedienungsvorrichtungsverbindungsabschnitt 214 werden durch die erste Umwandlungsvorrichtung 164 und die zweite Umwandlungsvorrichtung 162 in mehrere Standardpakete mit einer einzigen Verbindungsvereinbarung umgewandelt und vereinheitlicht. Wenn das Standardpaket jedes Bedienungsvorrichtungsverbindungsanschlusses 214 in Datenabschnitte verschlüsselt wird, werden unterschiedliche Abläufe durchgeführt entsprechend unterschiedlicher Verbindungsvereinbarungen. Die Erfindung kann deshalb in großem Umfang die Konstruktionsschwierigkeiten und Produktionskosten der Paketverschlüsselungsvorrichtung 422, der Paketentschlüsselungsvorrichtung 424, der Netzwerkvorrichtung 430 und der Software verringern.

Zudem enthält das Netzwerkpaket 600 einen Netzwerkoverheadabschnitt 602 und einen Protokollabschnitt 612. Unter dem Ethernetprotokoll, welches hierbei benutzt wird, speichert der Netzwerkoverheadabschnitt 602 den Ethernetoverhead, wie die Netzwerkschnittstellenchip-Adresse. Der Protokollabschnitt 612 speichert die Protokollcodes, welche das Paketprotokoll des Netzwerkpakets 600 bilden.

In der bevorzugten Ausführungsform werden die elektrischen Signale der lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 im gleichen Netzwerkpaket verschlüsselt und gespeichert, wenn zwei oder mehrere lokale Bedienungsvorrichtungen 154 auf entfernte Computer zugreifen, die mit dem gleichen anderen KVM-Umschalter 500b verbunden sind. Die elektrischen Signale von zwei oder mehreren unterschiedlichen lokalen Bedienungsvorrichtungen 154 werden unter Verwendung des gleichen Netzwerkpakets übertragen, so dass keine Signalverzögerung zu den entfernten Computern stattfindet, welche mit dem gleichen anderen KVM-Umschalter 500b verbunden sind.

Der KVM-Umschalter in der vorliegenden Ausführungsform verwendet seine Netzwerkvorrichtung, um mit anderen verbunden zu werden, um mit mehr Bedienungsvorrichtungen und Computern zu kommunizieren. Da die elektrischen Signale von unterschiedlichen Verbindungsvereinbarungen oder Formaten in ein Standardpaket umgewandelt werden, unter Verwendung eines einzigen Verbindungsformats, benötigt man keine unterschiedlichen Abläufe, wenn das Standardpaket in Datenabschnitte verschlüsselt wird. Dies kann in großem Umfang die Konstruktionsschwierigkeiten und Herstellungskosten der Paketverschlüsselungsvorrichtung, der Paketentschlüsselungsvorrichtung, der Netzwerkvorrichtung und der Software verringern.

Die Netzwerkvorrichtung kann billige Netzwerkschnittstellenchips und Netzwerk-Umschalter beinhalten, welche mit den Netzwerkvorrichtungen von anderen KVM-Umschaltern verbunden sind unter Verwendung eines technisch ausgereiften und vereinheitlichten Netzwerkprotokolls. Zusätzlich zur Absenkung der Konstruktions- und Produktionskosten kann der KVM-Umschalter einfacher und direkt mit externen Netzwerkumgebungen verbunden werden, welches Firmware aufrüstungen ermög licht. Es ermöglicht Verwaltern zudem, den KVM-Umschalter direkt zu verwalten und zu überwachen oder seinen Tätigkeitseintrag über das Netzwerk zu beobachten.

Zudem verwendet die bevorzugte Ausführungsform ein Netzwerkpaket, um elektrische Signale von entfernten Computern mit Pfadzielen, welche mit dem gleichen KVM-Umschalter verbunden sind, zu übertragen. Dieses vermeidet das Problem der Signalverzögerung, wie dies im Stand der Technik aufgrund des Sortierens und Abwartens stattfindet. Dies ermöglicht vielen KVM-Umschaltern, welche miteinander verbunden sind, schnell Daten auszutauschen, welches die Effektivität und Anwendbarkeit von KVM-Umschaltern erhöht.

Einige Abwandlungen sind dem Fachmann geläufig, so dass die Abwandlungen als innerhalb des Geistes und Bereichs der beanspruchten Erfindung liegend angesehen werden.

Claims

Tastatur-Bildschirm-Maus(KVM)-Umschalter für eine Vielzahl von lokalen und entfernten Computern, zur Teilung einer Vielzahl von lokalen Bedienungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Verbindungsvereinbarungen, wobei der KVM-Umschalter umfasst eine Vielzahl von ersten Schnittstellen (114), welche mit den Bedienungsvorrichtungen (154) verbunden sind, zum Erhalten einer Vielzahl von ersten elektrischen Signalen zu erhalten, wobei jedes der elektrischen Signale mit der Verbindungsvereinbarung seiner Bedienungselementquelle übereinstimmt und jede der ersten Schnittstellen (114) eine erste Umwandlungsvorrichtung (164) zum Umwandeln der ersten elektrischen Signale in ein Standardpaket besitzt, eine Umschaltvorrichtung (120), welche die Umleitung des Standardpakets zwischen den Bedienungsvorrichtungen und den Computern entsprechend einer Pfadauswahleinstellung durchführt, eine Vielzahl zweiter Schnittstellen (112), welche mit den Computern verbunden sind, wobei jede der zweiten Schnittstellen (112) eine zweite Umwandlungsvorrichtung (162) besitzt, zum Umwandeln des Standardpakets, welches durch die Umschaltvorrichtung (120) erhalten wurde, in ein zweites e lektrisches Signal, welches mit der Verbindungsvereinbarung des verbundenen Computers übereinstimmt, eine Paketverschlüsselungsvorrichtung (422), welche entsprechend des Standardpakets zumindest ein Netzwerkpaket mit einer Vielzahl von Datenabschnitten bildet, und welche die Standardpakete der ersten Schnittstellen speichert; eine Netzwerkvorrichtung (430), mit der eine Kommunikation mit der Netzwerkvorrichtung eines anderen KVM-Umschalters (400b) unter Verwendung eines Netzwerkprotokolls für das Übertragen/Empfangen des Netzwerkpakets zu/von einem anderen KVM-Umschalter (200b) ermöglicht wird; und eine Paketentschlüsselungsvorrichtung (424), welche das Netzwerkpaket, welches von einem anderen KVM-Umschalter (200b) übertragen wurde, entschlüsselt, wodurch ein entferntes Standardpaket erhalten wird.
KVM-Umschalter nach Anspruch 1, wobei jedes der elektrischen Signale ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend ein Tastatursignal und ein Maussignal.
KVM-Umschalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Netzwerkpaket zudem einen Netzwerkoverheadabschnitt (602) besitzt.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Paketverschlüsselungsvorrichtung (422) eine CPU enthält.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Paketentschlüsselungsvorrichtung (424) eine CPU enthält.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Netzwerkvorrichtung enthält einen Netzwerkschnittstellenchip (232), welcher mit der Paketverschlüsselungsvorrichtung (422) und der Paketentschlüsselungsvorrichtung (424) verbunden ist; und einen Netzwerkumschalter (234), welcher einen ersten Anschluss (264), einen zweiten Anschluss (274) und einen dritten Anschluss (284) besitzt, wobei der erste Anschluss (264) mit dem Netzwerkschnittstellenchip (232) verbunden ist und der zweite Anschluss (274) oder dritte Anschluss (284) mit einem anderen KVM-Umschalter (200b) verbunden ist.
KVM-Umschalter nach Anspruch 6, wobei die Netzwerkvorrichtung zudem einen 2-Wege-Umschalter (236) umfasst, welcher mit dem zweiten Anschluss (274) mit dem Ethernet und mit einem anderen KVM-Umschalter (500b) so verbunden ist, dass die Netzwerkvorrichtung eine Verbindung zu dem Ethernet oder zu dem KVM-Umschalter (500b) wählen kann.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ersten Schnittstellen eine Vielzahl von universalen asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs), einen halb-duplex Kommunikationsprozessor und eine CPU enthalten.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweiten Schnittstellen eine Vielzahl von universalen asynchronen Empfängern/Übertragern (UARTs), einen halb-duplex Kommunikationsprozessor und eine CPU enthalten.
KVM-Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Umschaltvorrichtung (120) eine CPU enthält.
Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen einer Vielzahl von lokalen und entfernten Computern und einer Vielzahl von lokalen Bedienungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Verbindungsvereinbarungen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Empfangen erster elektrischer Signale der Bedienungsvorrichtungen, wobei jedes der ersten elektrischen Signale mit der Verbindungsvereinbarung seiner Bedienungsvorrichtungsquelle übereinstimmt, Umwandeln jedes der ersten elektrischen Signale in ein Standardpaket, Übertragen des Standardpakets zwischen den Bedienungsvorrichtungen und den Computern, Umwandeln jedes der Standardpakete in ein elektrisches Signal in Übereinstimmung mit der Verbindungsvereinbarung des Computers seines Pfadziels, Verteilen der Standardpakete, wobei die Standardpakete zu den korrespondierenden lokalen Computern übertragen werden, wenn die Pfadziele der Standardpakete die lokalen Computern sind, wohingegen zumindest ein Netzwerkpaket mit einer Vielzahl von Datenabschnitten, welches die Standardpakete speichert, aus den Standardpaketen gebildet wird, wenn die Pfadziele hiervon die entfernten Computer sind, Ausführen der Kommunikation zwischen den KVM-Umschaltern unter Verwendung eines Netzwerkprotokolls für das Übersenden/Empfangen des Netzwerkpakets zu/von einem anderen KVM-Umschalter, Entschlüsseln des Netzwerkpakets, welches von einem anderen KVM-Umschalter übertragen wurde, wodurch zumindest ein entferntes Standardpaket erhalten wird, und Umwandeln des entfernten Standardpakets in das zweite elektrische Signal, welches übereinstimmt mit der Verbindungsvereinbarung des lokalen Computers seines Pfadziels.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei jedes der ersten elektrischen Signale ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend ein Tastatursignal und Maussignal.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei jedes der ersten elektrischen Signale in das Standardpaket unter Verwendung einer CPU umgewandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei jedes der Standardpakete in das zweite elektrisches Signal unter Verwendung einer CPU umgewandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Pfade der Standardpakete umgeschaltet werden durch eine CPU entsprechend einer Pfadauswahleinstellung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Netzwerkpaket einen Netzwerkoverheadabschnitt besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Standardpakete in ein einziges Netzwerkpaket verschlüsselt werden, wenn die Pfadziele des Standardpakets die entfernten Computer sind, welche mit einem gleichen entfernten KVM-Umschalter verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Kommunikation zwischen den KVM-Umschaltern unter Verwendung eines Netzwerkschnittstellenchips und eines Netzwerkumschalters, welcher für jeden der KVM-Umschalter gebildet ist, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Netzwerkpaket verschlüsselt und entschlüsselt wird unter Verwendung einer CPU.