DE69431632T2

DE69431632T2 - Modularer tragbarer rechner

Info

Publication number: DE69431632T2
Application number: DE69431632T
Authority: DE
Inventors: Dan Kikinis
Original assignee: ELONEX TECHNOLOGIES Inc; Elonex IP Holdings Ltd
Current assignee: ELONEX TECHNOLOGIES Inc; Elonex IP Holdings Ltd
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2014-11-30
Also published as: US5539616A; WO1995014965A1; EP0731940B1; EP0731940A4; DE69431632D1; EP0731940A1; ATE227030T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von tragbaren Computersystemen und ist insbesondere für tragbare Computer relevant, die als Palmtop-Computer bekannt sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der tragbare Computer sind bei Computerbenutzern populär, die reisen und ihre Arbeit mitnehmen müssen und in dem Marktsegment besteht eine Tendenz nach immer kleineren Versionen von tragbaren Computern. Sie sind kleiner und leichter als Laptops und deshalb besser tragbar. Die Entwicklung von kleineren und leichteren tragbaren Computern ist jedoch nicht ohne Probleme. Zum einen bedeuten kleinere tragbare Computer weniger Platz für Batteriepakete, was gewöhnlicher Weise eine kürzere nützliche Arbeitsdauer zwischen Wiederaufladevorgängen bedeutet. Ein anderes Problem im Zusammenhang mit der kleineren Größe ist eine Schwierigkeit bei der Bereitstellung einer Vielseitigkeit. Eine kleinere Größe bedeutet natürlicherweise weniger Platz zur Bereitstellung einer breiten Auswahl von Peripherieeinrichtungen und -Optionen.
Noch ein anderes Problem bezieht sich auf die Adressen- und Daten-Byte-Größe. Computer des Standes der Technik können 32 Bit Adressen und 32 Bit Datenwörter behandeln. Ein 32 Bit Computer benötigt jedoch typischer Weise eine Bus-Struktur mit fast 100 aktiven Signalen, was einer hohen Anzahl von Anschlussstiften und einer exzessiven Einrichtungs- und Komponentendichte gleichgesetzt wird. Eine derartig hohe Dichte in einem kleinen Computer erzeugt viele andere Probleme, wie Probleme mit einer Wärmeableitung. Dies sind einige wenige der vielen Probleme beim Entwurf und Entwickeln von tragbaren Computern.
Was benötigt wird ist ein neues Design bzw. eine neue Konstruktion für tragbare Computer auf Grundlage einer Bus-Struktur, die eine 32 Bit Funktionalität mit einer minimalen Anzahl von Anschlussstiften erlaubt, wobei zum Beispiel eine Multiplexierung von Adressen und Daten auf einer einzelnen 32 Bit Struktur verwendet wird und nur eine Technologie des Standes der Technik verwendet wird, um Leistungs- (und somit Puffer-) Anforderungen zu minimieren, was auch die Wärme und Gerätekomplexität und Dichteprobleme minimiert. Ferner muss eine Modularität auf ein neues Niveau angehoben werden, indem im Grunde genommen sämtliche Komponenten modular und als "Einsteckeinheiten " ('Plug-in') ausgeführt werden, einschließlich der CPUs, der Energie bzw. Leistungspakete, und alle der verschiedenen bekannten Arten von Peripherieeinrichtungen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung stellt einen Palmtop-modularen Computerhalterungsaufbau bereit, umfassend eine Vielzahl von Modulfächern, die in einer gemeinsamen Ebene konfiguriert sind, wobei sich die Modulfächer zu wenigstens einer Kante des Halterungsaufbaus öffnen und konfiguriert sind, um funktionale Module anzudocken; einen ersten elektrischen Mehrfachstift-Verbinder an dem Innenboardende jedes Modulfachs zum Eingriff mit einem zweiten elektrischen Verbinder eines funktionalen Moduls; einen internen Bus, der mit jedem der elektrischen Verbinder in den Modulfächern verbunden ist; eine Anzeige; und eine im Wesentlichen planare Eingabeeinrichtung zum Bereitstellen einer Benutzereingabe an dem modularen Computer, wobei die Eingabeeinrichtung an dem Halterungsaufbau im Wesentlichen coplanar dazu angebracht ist und über der Ebene der Modulfächer liegt; wobei jedes Modulfach eine Führungseinrichtung zum Führen eines Moduls in Andockoperationen, eine Zurückhalteneinrichtung zum Halten eines Moduls, wenn es angedockt ist, und eine vom Benutzer betreibbare Auswurfeinrichtung zum Ausrücken eines angedockten Moduls umfasst. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Modulfächer konfiguriert, um funktionale Module in Übereinstimmung mit einem Personal Computer Memory Card International Association Standards Typ I, Typ II oder Typ III anzudocken.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Eingabeeinrichtung eine Tastatur und die Anzeige ist eine Flachbildschirmanzeige, die an dem Halterungsaufbau über ein Gelenk verbunden ist und über die Tastatur für eine Speicherung und einen Transport verschließbar ist.
Funktionale Module werden bereitgestellt, die für eine breite Vielfalt von Funktionen dienen. Ein Modul umfasst eine CPU, die eine Flexibilität bei dem CPU-Typ und der Leistung und auch der Aufrüstbarkeit bereitstellt. Ein CPU-Modul kann auch einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff und eine Videoanzeigesteuerung beinhalten. Funktionsmodule werden bereitgestellt, um eine Flexibilität bei der Eingabe zu verbessern. Getrennte Eingabeeinrichtungen, wie eine Volltastatur oder eine Eingabetafel auf Stiftbasis können mit geeigneten Modulen verwendet werden, um Signale von den getrennten Eingabeeinrichtungen zu empfangen und die Signale an dem internen Bus bereitzustellen. Ein Eingabemodul für eine Spracheingabe, die menschliche Sprache erkennt, wird ebenfalls bereitgestellt. Andere Funktionsmodule umfassen Fax-Modems, Telefon-Modems, Floppy-Disk-Laufwerke, Festplatten- Laufwerke, LAN-Kommunikationsmodule und Datensammlungsmodule.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1A eine isometrische Ansicht einer modularen Notebook-Computerrahmenkonstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1B eine Ansicht der Computer-Rahmenkonstruktion der Fig. 1A von einer Seite aus der Blickrichtung der Schnittlinie 1B-1B der Fig. 1A;
Fig. 2 eine aufgeschnittene Draufsicht auf die Computer-Rahmenkonstruktion der Fig. 1A entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1B;
Fig. 3 eine isometrische Darstellung, die ein Funktionsmodul in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem Andockfach der Rahmenkonstruktion der Fig. 1A zeigt;
Fig. 4 eine andere Ansicht eines Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines komprimierten Busses und einer Verbindung zu Andockfächern in einer Computer-Rahmenkonstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines CPU-Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Energieversorgungs-Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit einer Anzeige von Verbindungen zu dem internen Busaufbau und einer Leistungs- bzw. Energieumwandlungseinheit des Computers;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Floppydisklaufwerk-Funktionsmoduls, das in der Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Festplattenlaufwerk-Moduls, das in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines "Flash-Karten"-Speichermoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ein Blockdiagramm eines LAN-Moduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ein Blockdiagramm eines Modem-Moduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ein Blockdiagramm eines FAX-Moduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Blockdiagramm eines Datensammlungsmoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15A eine isometrische Ansicht einer modularen Pahntop-Computer-Rahmenkonstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15B eine Ansicht der Computer-Rahmenkonstruktion der Fig. 15A von einer Seite von der Blickrichtung der Schnittlinie 15B-15B der Figur 5 ;
Fig. 16 eine geschnittene Draufsicht auf die Computer-Rahmenkonstruktion der Fig. 15A entlang der Schnittlinie 16-16 der Fig. 15B;
Fig. 17 eine isometrische Darstellung, die ein Funktionsmodul und ein speziell vorgesehenes Andockfach in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 eine andere Ansicht eines Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ein Blockdiagramm eines komprimierten Busses und einer Verbindung, zu Andockfächern in einer Computer-Rahmenkonstruktion in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ein Blockdiagramm eines CPU-Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 21 eine isometrische Zeichnung eines modularen Palmtop-Computers in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

ALLGEMEINE BESCHREIBUNG

Fig. 1A ist eine isometrische Zeichnung einer Notebook-Computer-Rahmenkonstruktion 11 in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die Rahmenkonstruktion 11 umfasst ein hinteres Gehäuse 13, eine aufklappbare Flachbildschirmanzeige 15, die geschlossen gezeigt ist, eine Tastatur 17 und eine Vielzahl von Modulfächern zum Einstecken von Funktionsmodulen. Das hintere Gehäuse 13 umfasst eine Energieeinheit zum Umwandeln eines elektrischen Eingangs auf einer breiten Vielfalt von Standards in die Form, die von dem Computer benötigt wird. Zum Beispiel gibt es einen Anschluss (nicht gezeigt) zur Verbindung mit einer standardmäßigen Haushaltssteckdose, mit Nennwerten von 120 V, 60 Hz Wechselstrom. Die Leistungs- bzw. Energieeinheit wird den Eingang in Ausgänge umwandeln, so wie sie von dem Computerbus und funktionalen Modulen benötigt werden. Es gibt auch Eingabeanschlüsse für 6 V DC, 12 V DC, 9 V DC und andere und die Energieeinheit in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Eingangscharakteristiken zu erkennen, indem eine Abtastung und eine Umschaltung auf die geeignete Schaltungsanordnung zur Verwendung des Eingangs vorgenommen wird.
In der mit Fig. 1A gezeigten Ausführungsform sind vier Modulfächer 19, 21, 23 und 25 entlang einer Seite der Rahmenkonstruktion gezeigt. Es gibt vier weitere Modulfächer entlang der anderen Seite der Rahmenkonstruktion gegenüberliegend zu den gezeigten Modulfächern. Es könnten eine größere Anzahl oder eine kleinere Anzahl von Modulfächern vorhanden sein, aber acht ist zweckdienlich und ein guter Ausgleich zwischen der Notwendigkeit klein und einfach zu bleiben und auch eine ausreichende Vielseitigkeit bereitzustellen.
Fig. 1B ist eine Endansicht der Notebook-Computer-Rahmenkonstruktion der Fig. 1 in die Richtung der Pfeile 1B-1B der Fig. 1A. Jedes der Modulfächer weist einen Satz von Führungs- und Positionierungsschienen auf, wie die Schienen 27 und 29 in dem Fach 19. Die Schienen sind dafür vorgesehen, um ein Funktionsmodul, welches in das Modulfach eingefügt ist, zu positionieren und zu führen. Jede Schiene in einem Satz weist eine Arretierung, wie eine Arretierung 31, zum Verriegeln eines Moduls, wenn das Modul vollständig in das Fach eingefügt ist, auf. Jedes Fach weist auch einen Verbinder auf, beispielsweise einen Verbinder 33 in dem Fach 19. Die Verbinder sind für eine Kopplung mit einem zusammenpassenden Verbinder auf einem Funktionsmodul, das in ein Fach eingefügt ist, vorgesehen. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass es eine Anzahl von äquivalenten Vorgehensweisen gibt, mit denen Führungsschienen, Arretierungen und eine Kopplung erreicht werden kann.
Fig. 2 ist eine Draufsicht unmittelbar über den Modulfächern, entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1B. Die Fächer 19, 21, 23 und 25 sind auf einer Seite der Querschnittsansicht gezeigt, und Fächer 35,37, 39 und 41 entlang der gegenüberliegenden Seite. Ein Aufbau 57 mit einer gedruckten Schaltungsplatine ist in einer im wesentlichen vertikalen Position unterhalb der Mitte des Rahmens 59 befestigt und Verbinder 33, 43, 45, 47, 49, 51, 53 und 55 sind mit dem gedruckten Schaltungsplatinenaufbau verbunden und zeigen eine Anschlussstiftstruktur auf, die nach außen in Richtung auf die jeweiligen Fachgebiete hin gerichtet ist. In der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform sind die internen Verbinder männliche Verbinder, aber dies ist keine Anforderung der Erfindung.
Wie ebenfalls in Fig. 1A gezeigt, weist jedes Modulfach ein paar von gegenüberliegenden Schienen auf, die vertikal an ungefähr den Mittelpunkt der Höhe des Modulfachs angeordnet sind. Die Schienen 27 und 29 bedienen das Modulfach 19 und ähnliche Schienen sind in jedem der anderen Modulfächer angeordnet.
Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht eines Funktionsmoduls 61 in Übereinstimmung mit der Erfindung, ausgerichtet zu dem Modulfach 25 der Rahmenkonstruktion 11. Das Modul 61 umfasst Führungen 63 und 65 auf gegenüberliegenden Seiten zum Eingriff in die Schienen 67 und 69, wenn das Modul 61 in das Fach 25 eingefügt wird. Das Modul weist zwei mit einer Feder vorgespannte Arretierungshebel (der Hebel 73 ist gezeigt) zum Eingriff in Arretierungen in den Führungsschienen 67 und 69, wenn das Modul vollständig eingefügt ist, auf. Die Arretierung 71 ist in der Schiene 67 der Fig. 3 gezeigt.
Jedes Modulfach weist einen Kompressionsfedermechanismus auf, der von einem Funktionsmodul ergriffen wird, wenn das Modul nahezu vollständig eingefügt ist, so dass eine nach außen gerichtete Kraft auf das Modul wirkt, wenn die Arretierungshebel die Arretierungen ergreifen. Der Mechanismus 75 (Fig. 2) ist ein Beispiel. Um ein Modul einzufügen, werden die Führungen in dem Modul zu den Führungsschienen ausgerichtet und das Modul wird in das Modulfach gedrückt, bis die Arretierungen eingreifen bzw. einrücken. Ein Knopf 79 auf der Vorderfläche 77 des Moduls ist für ein Zurückziehen der Arretierungshebel des Moduls vorgesehen, wobei in diesem Fall der Federmechanismus das Modul auswirft, genauso wie in dem Fall von einigen Floppydisk-Laufwerken.
Fig. 4 ist eine isometrische Ansicht eines Funktionsmoduls 61, wobei die Rückseite 81 gezeigt ist, die der Vorderseite 77 gegenüberliegt. Die Rückseite umfasst einen ausgesparten weiblichen Verbinderaumehmer 83 in der bevorzugten Ausführungsform, um mit männlichen Verbindern, die im POD-Fach positioniert sind, wie beispielsweise der Verbinder 33 in Fig. 1B und Fig. 2, zusammenzupassen. Ein zweiter Arretierungshebel 74 liegt dem Hebel 73 der Fig. 3 gegenüber.
In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform und in vielen anderen Ausführungsformen umfasst die Notebookcomputer-Rahmenkonstruktion der vorliegenden Erfindung einen Rahmen mit Modulfächern und Verbindern, wie voranstehend beschrieben, um Funktionsmodule, Energieversorgungseinheiten und andere Peripherieeinheiten "einzustecken" ('Plugging In'). Die Rahmenkonstruktion umfasst auch eine Anzeige 15, eine Tastatur 17 und einen internen Busaufbau, der nachstehend als Notebus bezeichnet wird und nachstehend mit zusätzlichen Einzelheiten in dem Abschnitt mit dem Titel "Notebus-Busaufbau" beschrieben wird.
Die Funktionsmodule, wie von dem Modul 61 in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt, sind in einer breiten Vielfalt von unterschiedlichen Modellen vorgesehen, die eine breite Vielfalt von unterschiedlichen Funktionen ausführen können. Zum Beispiel weist die Rahmenkonstruktion 11 keine "bordeigene" CPU, Batterieenergie oder keinen Systemspeicher auf. Diese Funktionen und alle anderen Funktionen werden von anderen Modellen von Funktionsmodulen bereitgestellt, die in irgendein Fach oder eine Kombination von verfügbaren Modulfächern eingefügt werden können. Andere Arten von Funktionsmodulen, die eingefügt werden können, umfassen Floppydisk-Laufwerke, Harddisk-Laufwerke, "Flashkarten"-Speichermodule, LAN und Modem-Adapter, Fax-Module, Spezialmodule wie Datensammlungsmodule, die fur ein spezifisches Gerät ausgelegt sind, und weitere. Die Funktionsmodule werden ebenfalls mit deren Einzelheiten in dem nachstehenden Abschnitt mit dem Titel "Funktionsmodule" beschrieben.

ELEKTRONISCHE ARCHITEKTUR

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das interne Elemente in der Notebook-Computerrahmenkonstruktion 11 zeigt, und zwar verbunden, um die elektronische Architektur des Notebookcomputers in Übereinstimmung mit der Erfindung darzustellen. Eine Energieeingabe- und Umwandlungseinheit 85 ist in dem hinteren Gehäuse 13 (Fig. 1) untergebracht und weist Anschlüsse 87 für Energieeingänge auf. Die Einheit 85 erfasst die Eingangsbedingungen und wählt eine geeignete Schaltungsanordnung, um den Eingang in die Spannungen umzuwandeln, die benötigt werden, um die anderen Elemente des Systems mit Energie zu versorgen. Der Ausgang von der Umwandlungseinheit ist zu dem Notebus 89, der Pfade für die Energie sowie für eine digitale Information, beispielsweise Daten und Adressen, umfasst.
Weil es eine breite Vielfalt von Funktionsmodulen gibt, wie voranstehend angegeben und nachstehend mit näheren Einzelheiten beschrieben, muss typischer Weise mehr als eine Energieleitung in dem Notebus vorhanden sein. Zum Beispiel umfasst der Notebookcomputer der Erfindung Festplattenlaufwerk-Module und diese Module sind vorzugsweise ohne ihre eigene "On-Board- Energiequelle" vorgesehen. Der Motorantrieb für die Festplatte erfordert eine andere Energie (Strom und Spannung) als dies eine CPU zum Beispiel tut, so dass parallele Energieleitungen mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlichem Spannungspegel in dem Notebus vorhanden sind. Ein typischer Notebus wird zum Beispiel eine Leitung für 24 V DC, eine andere für 12 V DC und noch eine andere für 5 V DC, sowie mehrere Masseleitungen aufweisen.
Der Notebus 89 ist mit einem Videoanzeigecontroller 51 mit einem Video-Random-Access- Memory (VRAM, Videospeicher mit wahlfreiem Zugriff) verbunden, der die Anzeige 15 sowohl mit Energie versorgt als auch steuert, die in der bevorzugten Ausführungsform eine Flachbildschirmanzeige ist, die von analogen Ansteuerleitungen auf dem analogen Bus 93 angesteuert wird. Der Notebus 89 ist auch mit einem Tastaturcontroller 95 verbunden, der eine Tastatur 17 über die Verbindung 97 mit Energie versorgt und steuert, wobei er eine Tastendruckeingabe annimmt und die Eingabe in digitale Daten für eine Übertragung auf dem Notebus 89 umwandelt. Der Tastaturcontroller kann physikalisch in der Tastatur oder in der Rahmenkonstruktion 11 angebracht sein.
Der Notebus 89 ist auch, wie in Fig. 5 dargestellt, mit jedem Modulfach, beispielsweise dem Fach 19, über Verbinder, beispielsweise dem Verbinder 33, verbunden. Wenn ein Funktionsmodul, beispielsweise das Modul 61, in ein Modulfach eingefügt ist, wird der zusammenpassende Verbinder in der Rückseite des Funktionsmoduls mit dem Verbinder von dem Notebus zusammengepasst, und eine Schaltungsanordnung innerhalb des Funktionsmoduls ist dann mit dem Notebus verbunden.

NOTEBUS-BUSAUFBAU

Der Notebus umfasst, wie voranstehend angegeben, sowohl Energie- als auch Datenpfade. Die digitalen Leitungen können 32 Adressen führen und Daten in einer 32 Bit Wortlänge weiterleiten. Um die Anzahl von Anschlussstiften und eine Verzweigungskomplexität zu minimieren, werden Adressen und Daten auf einem einzelnen Satz von 32 Bahnen in dem Gesamtbusaufbau multiplexiert. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass dieser Typ von Bus derjenige ist, der in dem technischen Gebiet als ein komprimierter Bus oder Bus mit einer niedrigen Anzahl von Anschlussstiften bekannt ist. In dieser Art von Bus verwenden unterschiedliche Typen von Signalen, beispielsweise Adressen und Datensignale, Signalpfade über eine Multiplexierung gemeinsam. Zum Beispiel werden der gleiche Satz von Datenleitungen verwendet, um sowohl 32 Bit Adressen als auch Datenwörter mit einer Länge von 32 Bit zu führen.
In dem Notebus der vorliegenden Erfindung können einige Steuersignale, wie Interrupt- Arbitrationssignale, auch die Datenleitungen gemeinsam verwenden. Typische Beispiele von Bussen, die Beispiele für eine Verwendung für den Notebus sind (mit der Ausnahme von analogen Energieversorgungsleitungen in dem Notebook) sind der "S-Bus", der von Sun Microsystems implementiert wird, der "Turbo-Channel"-Bus von Digital Equipment Corporation und Busse, die mit dem IEEE-488- Standard kompatibel sind.
Der Notebus ist ein Hochgeschwindigkeits-Hinterebenenbus zum Verbinden des Prozessors, des Speichers und der Peripherieeinrichtungs-Module untereinander. Der Notebus liefert auch standardmäßige Betriebs- und Standby-Energieversorgungsspannungen und eine elektrische Masse an sämtliche Modulfächer.

FUNKTIONSMODULE

Die Fig. 3 und 4 zeigen, wie voranstehend beschrieben, zwei unterschiedliche Ansichten eines Funktionsmoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Ferner, wie voranstehend angegeben, können Funktionsmodule viele unterschiedliche Funktionen aufweisen. In der Tat gibt es genauso viele unterschiedliche Funktionen wie Möglichkeiten für diskrete Peripherieeinrichtungen plus Energie- und CPU-Module. Ein individuelles Funktionsmodul wird für jede Funktion vorgesehen und in jedem Fall weist das Funktionsmodul eine physikalische Größe und Form auf, die mit den Fächern, Führungsschienen und Verbindern für ein "Einstecken" (Plugging-In) in die Rahmenkonstruktion 11 kompatibel ist.
Die "Stirnfläche" eines Funktionsmoduls, die die freigelegte Stirnfläche ist, wenn das Modul "eingesteckt" ist (siehe Stirnfläche 77 in Fig. 3), kann Elemente aufweisen, die für den Typ des Moduls spezifisch sind. Zum Beispiel kann ein CPU-Modul keine Anzeigen oder andere Elemente auf der Vorderseite aufweisen, während ein Floppy-Disk-Modul typischer Weise eine Öffnung zum Einfügen einer Floppy-Disk und eine "Taste" oder einen Knopf zum Freigeben und Auswerfen der Floppy-Disk aufweisen wird.
Ein einzigartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die CPU für den Notebook- Computer als ein CPU-Funktionsmodul vorgesehen ist. Dies schafft eine Möglichkeit für einen Benutzer, die CPU-Leistung auf die anderen Module und eine Anwendung für den Notebook-Computer zuzuschneiden, und eine einfache Aufrüstung auf leistungsfähigere CPUs.
Fig. 6 ist ein Diagramm eines CPU-Moduls 99, das in ein Fach in einem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. In diesem Fall (bezugnehmend auf Fig. 2) ist das Modul in ein Fach 19 mit einem Verbinder 33 eingesteckt. Dies ist ein Beispiel, da das Modul genauso gut in irgendein offenes Fach der Rahmenkonstruktion 11 eingesteckt werden könnte. Da es in den Verbinder 33 oder einem anderen Modulverbinder eingesteckt ist, sind interne Elemente des CPU-Moduls mit dem Notebus 89 verbunden.
Die internen Elemente für das Modul 99 umfassen die CPU 103, einen Zustandsübersetzer 105 und einen RAM-Speicher 113. Die CPU 103 kann von irgendeiner breiten Vielzahl von CPUs (die in manchen Fällen auch MPUs genannt werden) sein, die in dem technischen Gebiet verfügbar sind, zum Beispiel Intel 80386 oder 80486-Module, MIPS, RISC-Implementierungen und viele andere. Die CPU 103 kommuniziert mit dem Zustandsübersetzer 105 über Pfade 107 und der Zustandsübersetzer 105 kommuniziert mit dem Verbinder 33, somit mit dem Notebus 89, über den Bus 109 intern zu dem Modul, der eine Verlängerung des Busses 89 ist, wenn das Modul in den Bus 89 eingesteckt ist.
Der Zustandsübersetzer 105 ist ein Chip oder ein Chipsatz, der dafür ausgelegt ist, um Befehle und Aufforderungen der CPU in Befehle und Aufforderungen, die mit dem Notebus kompatibel sind, zu übersetzen. Voranstehend wurde erwähnt, dass die CPU 103 eine einer breiten Vielzahl von CPUs sein kann, und dass der Notebus 89 irgendeiner einer breiten Vielfalt von Bussen sein kann. Durchschnittsfachleuten wird offensichtlich sein, dass eine sogar breitere Vielfalt von Zustandsübersetzern 105 zum Übersetzen zwischen der CPU und dem Notebus vorhanden sein kann. Der Zustandsübersetzer ist theoretisch eine andere Einrichtung für jede mögliche Kombination von CPU und Notebus.
Das RAM-Speichermodul 113 umfasst herkömmliche RAM-Chips, die auf einer PCB angebracht sind, wie in dem technischen Gebiet bekannt ist, und kann mit dem Zustandsübersetzer 105 über eine Stecker- oder Verbinder-Schnittstelle, wie einem Kantenverbinder, verbunden werden. Der Sinn, dass ein RAM-Modul "an Bord" ('On Board") des CPU-Moduls vorgesehen ist, besteht darin, einen schnellen Speicherzugriff bereitzustellen, der sehr viel langsamer sein wird, wenn das RAM in einem getrennten Modul an einem der anderen Modulfächer verfügbar gemacht wird. Ein Speicher an einem anderen Modulfach ist auf dem Notebus und wird Buskonkurrenz- und Wartezuständen ausgesetzt werden. Die Einsteckart der RAM-Einheit relativ zu dem CPU-Modul ermöglicht, dass unterschiedliche Mengen von Speicher mit einem CPU-Modul in dem Notebook-Computer der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
Wie voranstehend erwähnt, umfasst der Notebus 89 nicht nur die gemeinsam verwendeten Daten- und Adressenleitungen, sondern auch Energie- und Masseverbindungen für die Module, die in die verschiedenen Fächer eingesteckt sind. Die Pfade 109 und 107 umfassen deshalb Energie- und Masseleitungen für die CPU 103 und den Übersetzer 105.
Wenn zum Beispiel die CPU 103 ein INTEL 80486-Mikroprozessor ist, wird der Zustandsübersetzer 105 ein Übersetzer zur Anpassung der Zustandsmaschine des 80486 auf die Zustandsmaschine des Notebus sein, der irgendeiner der Busse sein kann, die voranstehend fur den Bus 89 oder einem anderen komprimierten Bus beschrieben wurden. Es gibt viele äquivalente Vorgehensweisen, in denen ein Übersetzer für den spezifischen Fall implementiert werden könnte. Wenn die vom Hersteller verfügbare Entwurfsinformation für die CPU und die äquivalente Information für den Bus 89 gegeben ist, ist es im Bereich der Fertigkeiten von Durchschnittsfachleuten ohne exzessive Experimente, den Übersetzer und die erforderlichen Verbindungen zu implementieren. Dies ist die herkömmliche Technologie. Die Implementierung des Übersetzers auf einem Modul mit einer CPU zum Einstecken in ein Modulfach in dem Notebook-Computer ist einzigartig für die vorliegende Erfindung.
In der Erfindung können Zustandsübersetzer in einem einzelnen Chipsatz oder einem Schaltungsanordnungssatz implementiert werden, um in der Lage zu sein, eine Übersetzung zwischen einer Anzahl von CPUs und einer Anzahl von unterschiedlichen Busmöglichkeiten auszuführen. Man könnte zum Beispiel einen Übersetzer mit der erforderlichen Schaltungsanordnung und Intelligenz entwerfen und implementieren, um zwischen drei unterschiedlichen CPUs und drei unterschiedlichen komprimierten Bussen zu übersetzen. Der Zustandsübersetzer könnte aus Hardware oder Software gebildet sein, die programmierbar ist, um eine CPU und einen Bus aus den verfügbaren Wahlmöglichkeiten zu irgendeiner geeigneten Zeit in dem Herstellungszyklus, oder sogar zur Zeit einer Auswahl der Module zum Aufbauen eines Notebook-Computers, zu wählen.
Als ein Beispiel eines programmierbaren Hardware-Übersetzers könnte ein Übersetzer gebaut werden, so dass er bestimmte Bahnen aufweist, die als ein Schritt in der Nähe des Endes bei der Herstellung als eine Vorgehensweise zum Wählen der CPU und des Buspaars geschnitten werden. Übersetzer könnten auch mit Hilfe von On-Board EPROM oder EEPROM-Einrichtungen programmierbar sein. Als ein Beispiel der Software-Programmierfähigkeit könnten Übersetzer mit einer Mikroprozessor-Technologie implementiert und über Software programmierbar sein. Ein CPU-Modul könnte in einen Verbinder auf einer speziellen Programmiereinheit eingesteckt werden, zum Beispiel vor einer Installation in einem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, und an dieses könnten bestimmte Befehle gesendet werden, um eine On-Board-Software einzurichten, um zwischen der gewünschten CPU und dem Bus zu übersetzen. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass es viele mögliche Variationen bei der Implementierung der Übersetzer gibt.
Fig. 7 zeigt ein Energiemodul 111, welches in ein Fach in dem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Der Sinn eines Energiemoduls ist die Bereitstellung einer Quelle von Energie für den Computer, was jegliche Module umfasst, die in die Modulfächer eingesteckt sind. So wie dies in Notebook-Computern in dem technischen Gebiet üblich ist, kann eine Batterie, typischer Weise eine wiederaufladbare, in der Rahmenkonstruktion 11 vorhanden sein und die Batterie kann auch austauschbar sein und über Energieeingangsleitungen 87 wiederaufgeladen werden. Für den Fall eines On-Board-Batteriepakets gibt es die Option zur Verwendung von sämtlichen Modulfächern für andere als Energiepakete.
Vorzugsweise weist die Rahmenkonstruktion 11, ohne Funktionsmodule, keine andere Energiemöglichkeit außer eine eingesteckte Energie in eine der Eingangsleitungen 87 auf, die auf die Energiecharakteristiken, die von dem Computer benötigt und auf den Energieleitungen des Notenbus verteilt werden, umgewandelt werden kann. Für eine Tragbarkeit wird eine Energie typischer Weise durch ein (oder mehrere) Energiemodule 111 zugeführt, die in ein oder mehrere der Modulfächer eingesteckt sind.
Das Modul 111 weist ein Batteriepaket 101 auf, welches über Leitungen 117 mit (in diesem Fall zum Beispiel) dem Verbinder 33 und somit mit dem Notebus 89 verbunden ist. Weil mehrere Versorgungsleitungen in dem Notebus zum Zuführen von Energie an Funktionsmodule bei unterschiedlicher Spannung und mit unterschiedlicher Stromfähigkeit vorhanden sind, sind die Energieleitungen in dem Notebus zum Verbinden eines Energiemoduls 111 nicht die gleichen wie die Leitungen zum Zuführen von Energie an ein Modul. Es gibt in der Tat einen getrennten Satz von Energieleitungen zu Stiften auf den Modulfachverbindern, wie der Verbinder 33, der einen Eingang mit der Energieeingabe- und Umwandlungseinheit 85 herstellt, genauso wie dies Eingabeanschlüsse 87 tun.
In Fig. 7 verbinden die Leitungen 119 und 121 das Energiemodul 11 mit der Umwandlungseinheit 85, wo der Energieeingang von dem Energiemodul erfasst und als eine Energiequelle behandelt wird, genauso wie dies für Energieeingabeleitungen 87 durchgeführt wird. Diese Energie wird in die benötigten Spannungen und Strommöglichkeiten umgewandelt und zurück heraus auf die Energieversorgungs- Ausgangsleitungen an die Modulfächer zurück herausgebracht. In Fig. 7 ist die Leitung 119 mit Masse verbunden und der Pfeil 123 stellt sämtliche der Daten/Adressen-, Steuerungs- und Energieausgabeleitungen zu den Modulfächern dar. Leitungen, die mit einem Pfeil 123 dargestellt sind, plus Leitungen 119 und 121 sind der Notebus 89. Obwohl in Fig. 7 nicht gezeigt, gibt es Verbindungen für die Leitung 119 und für die Leitung 121 zu jedem der Modulfachverbinder.
Leistungsmodule, wie das Modul 111, können in einen Verbinder oder ein Lademodul, welches getrennt von dem Notebook-Computer ist, unter Verwendung des gleichen Verbinders, der zum Einstecken in den Notebus über ein Modulfach der Rahmenkonstruktion 11 verwendet wird, eingesteckt und für eine spätere Verwendung mit einem modularen Notebook-Computer in Übereinstimmung mit der Erfindung wiederaufgeladen werden. Dies ermöglicht einem Benutzer, Ersatzenergiemodule bereit zur Verwendung zu halten und Module ohne eine Verbindung des Computers selbst mit einer Ladeeinheit erneut aufzuladen. Ferner ermöglicht die Bereitstellung von Energiemodulen einem Benutzer für den Notebook-Computer eine mehr oder weniger tragbare Zeit bereitzustellen, indem ein oder mehr als ein Energiemodul verwendet wird.
Fig. 8 zeigt ein Floppy-Disk-Laufwerk (Floppy-Disk-Drive FDD) Modul 125, welches in ein Modulfach in einem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Das Modul 125 umfasst eine herkömmliche FDD-Einheit 129 fur nominelle 3,5 Inch Disks mit einer herkömmlichen Schaltungsanordnung, die in einem Gehäuse 130 angebracht ist, um ein Modul mit Führungen, Verriegelungen und einem Verbinder, der mit einem Verbinder 35 in Eingriff gebracht werden kann, zu versehen, um in einem Modulfach in dem Notebook-Computer der vorliegenden Erfindung eingesteckt werden zu können. Das Gehäuse umfasst eine Öffnung 131 zum Einfügen und Zurückziehen einer Floppy-Disk und einem Auswurfknopf 133 zum Auswerfen einer Floppy-Disk.
Ein Controller 127 kommuniziert mit der Einheit 129 über die Leitungen 126 und mit dem Verbinder 33 (somit mit dem Notebus 89) über die Leitungen 128. Die Einheit leitet auch eine Energie von den geeigneten Anschlussstiften auf dem Verbinder 33 ab, aber diese Anschlussstifte und Leitungen sind nicht gezeigt. Der Controller 127 ist ein ASIC-Chip oder ein Chipsatz zum Übersetzen zwischen dem Notebus und der FDD-Einheit. Wenn die Datenspeicherstandards der FDD-Einheit und die Charakteristiken des Busses 89 gegeben sind, ist es im Bereich der Möglichkeiten von Durchschnittsfachleuten, einen Controller 127 ohne exzessive Experimente zu implementieren.
Fig. 9 zeigt ein Festplatten-Laufwerk (Harddisk-Drive, HDD) Modul 135 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eingesteckt in den Bus 89 in einem Modulfach der Rahmenkonstruktion 11. Das HDD-Modul 135 umfasst eine herkömmliche HDD-Einheit 139, die in einem Gehäuse 137 angebracht ist, um mit einem Einstecken in einem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kompatibel zu sein. Wie für den Fall des voranstehend beschriebenen FDD- Moduls ist ein Controller 141 vorgesehen, um zwischen dem Notebook 89 und der HDD-Einheit zu übersetzen. Der Controller 141 kommuniziert mit der HDD-Einheit 139 über die Leitungen 143 und dem Verbinder 33 über die Leitungen 145. Der Verbinder 33 ist ein Beispiel von irgendeinem der Modulverbinder in dem Notebook-Computer.
Wenn die Charakteristiken der HDD-Einheit 139 und des Notebooks 89 gegeben sind, ist es im Bereich der Fertigkeiten von Durchschnittsfachleuten, einen Controller 141 ohne übermäßige Experimente zu implementieren. Energieleistungsverbindungen sind nicht gezeigt. Beim Implementieren des Controllers 141 gibt es mehrere Protokolle, die verwendet werden können. Ein Protokoll ist der ST506-Standard, der in dem technischen Gebiet bekannt ist. Ein anderer ist der IDE-Standard, der in dem technischen Gebiet bekannt ist. Noch ein anderer Standard ist ein erweiterter IDE, der als EIDE bezeichnet wird und den Erfindern bekannt ist und der der Gegenstand einer getrennten Patentanmeldung ist, die eingereicht werden soll. In dem IDE-Protokoll gibt es mehrere IDE-Einrichtungen, die in einer Prioritätsverkettung verschaltet und als sekundäre IDE-Einrichtungen mit einer zusätzlichen Wählnummer adressiert werden.
Fig. 10 zeigt ein "Flash-Karten"-Speicheimodul 147, das in einen Verbinder 33 des Notebook- Computers der Erfindung eingesteckt ist. "Flash-Karten" sind RAM-Speicherkarten, die in dem technischen Gebiet bekannt sind und in typischer Weise parallele Anschlüsse eingesteckt werden können, um eine Verbindung mit internen Busstrukturen eines Computers herzustellen. Das Modul 147 umfasst eine herkömmliche "Flash-Karte" 151, die in einem Gehäuse 149 angebracht ist, welches mit dem Modulfach eines Notebook-Computers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kompatibel ist. Wie in den voranstehend beschriebenen Fällen wird ein Controller 153 benötigt, um eine Kommunikation zwischen dem Speicheraufbau der "Flash-Karte" und dem Bus 89 zu erreichen. Der Controller 153 kommuniziert mit der "Flash-Karten"-Einheit 151 über die Leitungen 155 und mit dem Verbinder 33 über die Leitungen 157. Optional kann eine Öffnung 159 in dem Gehäuse 149 und ein Verbinder (nicht gezeigt) innerhalb der Einheit 151 zum Einfügen und Zurückziehen von Flash-Karten vorhanden sein, so dass relativ große Sammlungen von Daten je nach Wunsch eingesteckt werden können. Alternativ kann die Schnittstelle die modulare Schnittstelle sein, die von dem Einsteckmodul 147 bereitgestellt wird. Wiederum ist eine Implementierung des Controllers eine Angelegenheit innerhalb der Fertigkeiten von Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet, wenn die bekannten Charakteristiken der Flash-Karte und des Busses 89 gegeben sind.
Fig. 11 zeigt ein LAN-Modul 161, welches in einen Verbinder 33 eines Notebook-Computers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform wird eine herkömmliche LAN-Karte, wie eine Ethernet-Karte, in einem Gehäuse 163 angebracht, um kompatibel mit einem Einstecken in ein Modulfach eines Notebook- Computers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu sein.
Die LAN-Karte 167 kommuniziert mit einem herkömmlichen Verbinder 165 in der Stirnfläche des Gehäuses des Moduls 161, die freigelegt ist, wenn das Modul in ein Fach eingesteckt ist. Dies ist ein herkömmlicher Verbinder von der Art, die in dem technischen Gebiet bekannt ist, um Computer auf einem Netz zu verbinden.
Innerhalb des Moduls 161 koppelt, in einer ersten Alternative, eine herkömmliche LAN-Karte 167 zu einem Controller 169, der über die Leitungen 171 und 173 kommuniziert, und der Controller übersetzt zwischen dem Bus 89 und der herkömmlichen LAN-Karte. In einer zweiten Alternative ist eine LAN-Karte mit der Übersetzung eingebaut vorgesehen, so dass kein getrennter Controller benötigt wird. Die erste Alternative wird bevorzugt.
Fig. 12 zeigt ein Modem-Modul 175, das in einen Verbinder 33 in einem Fach eines Notebook- Computers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Das Modem-Modul 175 umfasst eine herkömmliche Modem-Karte 181, die in einem Gehäuse 177 angebracht ist, um kompatibel mit einem Einstecken in ein Modulfach zu sein. Wenn in diesem Fall und anderen obigen Fällen der Ausdruck "herkömmlich" im Zusammenhang mit einer Karte oder Einheit verwendet wird, bedeutet er, dass die Schaltungsanordnung und die Funktion herkömmlich ist. Die Größe kann eingestellt werden, um kompatibel mit einem Modulgehäuse für ein Einstecken in ein Fach eines Notebook-Computers in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung zu sein.
Die Modem-Karte 181 ist über die Leitungen 183 mit eher Telefonschnittstelle 179 verbunden, die mehr als einen "Stecker" umfassen kann, so dass ein Handgerät ebenfalls verbunden werden kann. Die Karte 181 kommuniziert mit dem Notebus 89 über die Leitungen 187 und 189 durch den Controller 185, der zwischen der herkömmlichen Karte und dem komprimierten Bus übersetzt. Alternativ können die Übersetzungskomponenten auf einer einzelnen Karte zusammen mit der Modem-Schaltungsanordnung implementiert werden.
Fig. 13 zeigt ein FAX-Modul 191, welches in einen Verbinder 33 eines Modulfachs in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Das Modul 191 umfasst eine herkömmliche FAX-Karte 199, die in einem Gehäuse 193 angebracht ist, um mit einem Einstecken in ein Modulfach in der vorliegenden Erfindung kompatibel zu sein. Die FAX-Karte 199 kommuniziert über die Leitungen 197 mit einer Telefonschnittstelle 195, die, wie für den Fall des voranstehend beschriebenen Modem-Moduls, mehr als einen einzelnen Telefon-" Stecker" aufweisen kann.
Ein Controller 201 stellt eine Schnittstelle für die herkömmliche FAX-Karte zwischen der Karte und dem Notebus 89 über die Leitungen 203 und 205 bereit. Alternativ kann der Controller auf der gleichen Karte wie die FAX-Schaltungsanordnung implementiert werden, in noch einer anderen Alternative kann die FAX-Möglichkeit und die Modem-Möglichkeit, die voranstehend beschrieben wurden, in einem einzelnen Modul implementiert werden.
Fig. 14 zeigt ein Spezialdaten-Sammelmodul 207, welches in einen Verbinder 33 in einem Modulfach in einem Notebook-Computer in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesteckt ist. Das Modul 207 umfasst eine Schaltungskarte 215, die in einem Gehäuse 209 angebracht ist, um kompatibel mit einem Einstecken in ein Modulfach zu sein. Die Karte 215 kommuniziert über die Leitungen 213 mit einer Schnittstelle 211, die eine oder mehrere Sammelzuleitungen zur Verbindung mit einem außerhalb angeordnetem Gerät umfassen kann. Zum Beispiel kann ein Datenmodul bereitgestellt werden, um den Ausgang des vertikalen und horizontalen Ausschlags eines Oszilloskops zu verfolgen, und würde wenigstens zwei Eingangszuleitungen aufweisen; nämlich eine für den vertikalen Ausschlag und eine für den horizontalen Ausschlag.
Die Karte 215 kommuniziert über die Leitungen 217 mit dem Verbinder 33, und somit mit dem Notebus 89. Die Schaltungsanordnung auf der Karte 215 ist dafür ausgelegt, um den Eingang zu digitalisieren, wenn der Eingang analog ist, und um mit dem Notebus 89 kompatibel zu sein. Bei gegebenen Charakteristiken von Signalen, die gemessen werden sollen, und den Charakteristiken des Notebus 89 ist eine Implementierung einer derartigen Karte in dem Bereich von Fertigkeiten eines Durchschnittsfachmanns.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschrieben wurden, beziehen sich vorwiegend auf Computer des Notebook-Typs. Jedoch weist die Erfindung breitere Anwendungen auf. Die Prinzipien der Erfindung sind auch auf tragbare Computer anwendbar, die als Palmtop-Computer bekannt sind, und weitere Ausführungsformen werden nachstehend beschrieben.
Fig. 15A ist eine isometrische Ansicht eines modularen Palmtop-Computers 221 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Der Computer 221 weist ungefähr die Größe einer Hälfte eines Standardpapierblatts (ungefähr 5, 5 Inch mal 8,5 Inch) auf und in einer bevorzugten Ausführungsform umfasst er ein planares Feld von vier Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) Typ II Modulfächer in einem Gehäuse 223.
In dieser Ausführungsform weist das Gehäuse 223 ein Kombinations-I/O-Gebiet 225 auf, welches auf einer Seite des Computers 221 implementiert ist, umfassend eine Anzeige, auf die eine berührungsempfindliche planare Struktur gelegt ist. Mit anderen Worten, die Anzeige kann eine Flachbildschirmanzeige, die zu dem Gehäuse verschwenkt wird, oder ein getrennter Monitor, der mit dem Gehäuse 223 in Kommunikation steht, sein. Der Berührungsbildschirm stellt eine "Softkey"-Operation im Zusammenhang mit der interaktiven Steuerlogik bereit. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Steueriogik in einem statischen oder dynamischen Speicher innerhalb des Gehäuses 223, kann aber auch ein Teil einer installierten PCMCIA-Typ Peripherieeinrichtung sein. Eine Energieeinheit (nicht gezeigt) ist in dem Gehäuse 223 eingeschlossen, um einen elektrischen Eingang auf einer breiten Vielfalt von Standards in die Form umzuwandeln, die von dem Computer benötigt wird. Zum Beispiel gibt es einen Anschluss (nicht gezeigt) zur Verbindung mit einer Standardhaushaltsteckdose, nominell 120 V, 60 Hz Wechselstrom. Die Energieeinheit wandelt den Eingang in Ausgänge um, sowie sie von dem Computerbus und Funktionsmodulen benötigt werden. Es gibt auch Eingangsanschlüsse 6 V DC, 12 V DC, 9 V DC und andere, und in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Energieeinheit in der Lage, die Eingangscharakteristiken durch eine Abtastung zu erkennen, und eine Umschaltung auf eine geeignete On-Board-Schaltungsanordnung umzuschalten, um den Eingang zu verwenden.
In der Ausführungsform der Erfindung, die mit Fig. 15A gezeigt ist, sind zwei Modulfächer 227 und 229 auf einer Seite des Gehäuses 223 vorgesehen. Es gibt zwei weitere Modulfacher entlang der anderen Seite des Gehäuses, gegenüberliegend zu den Modulfächern, die dargestellt sind. In anderen Ausführungsformen können sich Fächer zu anderen Kanten des Gehäuses hin öffnen. Die Konfiguration stellt einen guten Ausgleich zwischen der Notwendigkeit klein und einfach zu bleiben und auch eine ausreichende Vielfältigkeit aufzuweisen, bereit. In alternativen Ausführungsformen könnten andere Modulkonfigurationen verwendet werden, wie PCMCIA Typ II und andere. In den alternativen Konfigurationen kann die Anordnung des planaren Felds von Modulen sich auch verändern.
Fig. 15B ist eine Ansicht eines Computers 221 in der Richtung von Pfeilen 15B-15B der Fig. 15A. Das I/O-Gebiet 225 befindet sich oben auf dem Gehäuse 223. Das Modulfach 227 weist einen Satz von Führungsschlitzen 230A und 230B auf. Die Führungsschlitze sind dafür gedacht, um eine PCMCIA- Modulkarte, die in das Modulfach eingefügt ist, zu positionieren und zu führen. Jedes Modulfach in dieser Ausführungsform ist auf PCMCIA-dimensionale und Verbindungsstandards konfiguriert und sichert die angebrachten PCMCIA-Karten in Übereinstimmung mit diesen Standards. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Gehäuse 223 Fächer auf, die für den PCMCIA-Typ 2, Überarbeitung B- Standard, konfiguriert ist. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse andere Typen von PCMCIA-Modulfächern oder Fächer aufweisen, die auf den einen oder anderen Eigentümerstandard konfiguriert sind.
Jedes Modulfach weist einen Busverbinder, beispielsweise den Verbinder 231, auf. In dieser Ausführungsform ist der Verbinder 231 ein standardmäßiger PCMCIA-Verbinder, der PCMCIA-Karten annimmt und elektrisch mit dem internen Bus des Palmtops verbunden ist. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden erkennen, dass eine Anzahl von äquivalenten Vorgehensweisen verfügbar sind, um ein Funktionsmodul zu verbinden.
Fig. 16 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht in der Draufsicht eines Computers 221, entlang der Schnittlinie 16-16 der Fig. 15B. Der Rahmen 228 umrahmt vier PCMCIA-Modulfächer 222, 224, 227 und 229, die in einem planaren Feld angeordnet sind. Ein Aufbau 235 mit einer gedruckten Schaltungsplatine ist unterhalb der Mitte des Rahmens 228 positioniert und befestigt, und Verbinder 231, 232, 234 und 236 sind mit dem Aufbau der gedruckten Schaltungsplatine verbunden und weisen einen Anschlussstiftaufbau auf, der nach außen in Richtung auf die Fachgebiete hinaus gerichtet ist. In der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform sind die internen Verbinder männliche Verbinder, aber dies ist nicht eine Anforderung der Erfindung.
Die Schlitze 230A und 230B dienen zum Führen einer PCMCIA-Typ Karte in das Modulfach 227 hinein und ähnliche Schlitze befinden sich in jedem der anderen Modulfächer, wie mit den gestrichelten Linien in der Querschnittsansicht gezeigt. Ein Satz von drei AA-Batterien 237 befindet sich allgemein in der Ebene der Modulfächer und stellt eine tragbare Energieeinrichtung in einer Ausführungsform bereit. In einer anderen Ausführungsform können äußere Energiequellen den Computer 221 mit Energie versorgen, wie voranstehend beschrieben.
Fig. 17 ist eine teilweise isometrische Ansicht eines Funktionsmoduls 240 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, welches zu dem Modulfach 227 des Computers 221 ausgerichtet ist. Der Pfeil 241 zeigt die Einfügungsrichtung des Funktionsmoduls. Ein I/O-Gebiet 225 ist oben auf dem Gehäuse 223 in einer Ebene parallel zu der Ebene der Modulfächer implementiert. Das Modul 240 ist eine Typ 2 PCMCIA-Karte und weist eine Dicke Dl auf. Die Öffnung des Modulfachs 227 weist eine Breite W1 und eine Höhe H1 auf. Die Länge des Funktionsmoduls 240 ist L1. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stimmen diese Abmessungen mit den PCMCIA-Industriestandards überein. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können sich die Abmessungen des Modulfachs 227 ändern, um andere standardmäßige oder eigentümerspezifische Module aufzunehmen.
Das Modulfach 227 greift in das Funktionsmodul 240 in der vollständig eingefügten Position in Übereinstimmung mit PCMCIA-Standards ein. in einer anderen Ausführungsform der Erfindung können Arretierungen vorgesehen sein, ähnlich wie diejenigen in Fig. 3 für die Ausführungsform mit dem größeren Notebook-Computer. Es gibt eine Anzahl von Vorgehensweisen, die in dem technischen Gebiet bekannt sind, um ein kleines Modul zu positionieren und zu befestigen. Eine Befestigung eines Moduls kann auch durch andere Einrichtungen erreicht werden, beispielsweise ein Klemmen, oder eine Keilwirkung und/oder Schließungs-Zurückhaltungs-Mechanismen.
Fig. 18 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht des Funktionsmoduls 240 in Übereinstimmung mit Typ 2 PCMCIA-Standards. Die Rückseite 252 umfasst einen weiblichen Verbinder 253 zum Zusammenpassen mit einem männlichen Verbinder, der in jedem Modulfach positioniert ist, beispielsweise einem Verbinder 231 in Fig. 15B und Fig. 16. Die Verbinder 231 und 253 sind PCMCIA-Verbinder und koppeln in Übereinstimmung mit diesem Industriestandard. Die Führung 251A und 251B ist in Übereinstimmung mit den PCMCIA-Standards bemessen.
Funktionsmodule sind in vielen Modellen verfügbar, die einen breiten Bereich von Funktionen ausführen können. Zum Beispiel weist der Computer 221 in einer Ausführungsform keine On-Board CPU oder einen Systemspeicher auf. Diese Funktionen werden durch Funktionsmodule bereitgestellt, die in irgendeines der verfügbaren Modulfächer eingefügt werden können. Andere Arten von Funktionsmodulen, die eingefügt werden können, umfassen I/O-System-Module, die einen sprachgestützten, stiftgestützten oder tastaturgestützten Eingang bereitstellen. Es gibt auch Floppy-Disk-Laufwerke, Festplatten-Laufwerke, Flash-Karten-Speichermodule, LAN- und Modem-Adapter, FAX-Module, Spezialitätsmodule wie Datensammlungsmodule, die für ein spezifisches Gerät ausgelegt sind, Spezialitätsvideomodule, Module, die für Scanner-Peripherieeinrichtungen zu dem Computer ausgelegt sind, Telefonadapter und weitere. Für den Fall von I/O-Modulen kann die erforderliche Software, und in einigen Fällen die Firmware und die Hardware, mit dem internen Busaufbau durch die Einfügung eines Moduls verbunden werden. Zum Beispiel wird ein Modul in einer Ausführungsform bereitgestellt, welches eine Induktionsspule und einen Controller zum Dekodieren von Signalen, die über ein sich änderndes Magnetfeld empfangen werden und einen Code zu dem internen Bus des Computers bereitstellen, bereitgestellt. Das sich ändernde Magnetfeld wird durch eine alleinstehende Tastatur erzeugt, wobei die Tastendruckvorgänge codiert und als Signale auf dem Feld übertragen werden.
In einer anderen Ausführungsform erlaubt ein ähnliches Modul eine Kommunikation von einer zusätzlichen stiftgestützten Eingabetafel. In noch einer anderen Ausführungsform stellt ein Plug-In Modul ein Mikrofon, eine DSP-Schaltungsanordnung und eine erforderliche Software bereit, um einen Eingang von einem Benutzer über Sprache anzunehmen und den Spracheingang in einen maschinenlesbaren Code umzusetzen. Eine Bereitstellung der erforderlichen Software und der Schaltungsanordnung in diesen Fällen in Modulform erlaubt eine maximale Flexibilität und Aufrüstbarkeit für modulare Systeme in Übereinstimmung mit der Erfindung.

ELEKTRONISCHE ARCHITEKTUR

Fig. 19 ist ein Blockschaltbild, welches interne Elemente des Palmtop-Computers 221 zeigt, die verbunden sind, um die elektronische Architektur des modularen Computers in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung zu zeigen. Ein Leistungseingang und/oder eine Umwandlungseinheit 257 sind in einem Gehäuse 223 (Fig. 15A) untergebracht und weisen Anschlüsse 259 für Energieeingänge auf. Der Energieeingang kann von AA Batterien 237 (Fig. 16) oder von einer optionalen Umwandlungseinheit über äußere elektronische Quellen sein. Die Umwandlungseinheit 257 erfasst die Eingangsbedingungen und wählt eine geeignete Schaltungsanordnung, um den Eingang in die Spannungen umzuwandeln, die benötigt werden, um die Elemente des Systems mit Energie zu versorgen. Der Ausgang von der Umwandlungseinheit geht zu dem Bus 255, der Pfade für Energie sowie für digitale Information, wie Daten und Adressen, umfasst.
Weil eine breite Vielfalt von Funktionsmodulen vorhanden sind, wie voranstehend angedeutet und nachstehend noch mit näheren Einzelheiten beschrieben, muss typischer Weise mehr als eine Energieleitung in dem Bus 255 vorhanden sein. Zum Beispiel kann der Computer 221 Festplattenlaufwerk-Module verwenden und diese Module sind vorzugsweise ohne On-Board Energiequellen versehen. Der Motorantrieb für das Festplattenlaufwerk erfordert eine andere Energiekonfiguration (Strom und Spannung) als dies eine CPU zum Beispiel tut, so dass parallele Energieleitungen mit unterschiedlicher Größe und unterschiedlichem Spannungspegel in dem Bus 255 vorhanden sein können. Der Bus 255 kann eine Leitung für 24V DC, eine andere für 12V DC und noch eine "andere für 5V DC, sowie vielleicht mehrere Masseleitungen, aufweisen.
Der Bus 255 ist mit einem I/O-Gebiet 225 verbunden und überträgt Videosignale von einem Videocontroller. Der Videocontroller kann zu einem Funktionsmodul integral (einstückig) sein, was als Videocontroller 301 in einem CPU-Funktionsmodul 300 gezeigt ist, oder kann in dem Gehäuse implementiert sein, wie als optionaler Videocontroller 301(a) gezeigt. Wie voranstehend in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, ist das I/O-Gebiet 225 eine Kombinationsanzeige nut einem darüber gelegten berührungsempfindlichem Schirm. In einem anderen Aspekt kann das I/O-Gebiet eine Anzeige mit einer aktiven Matrix umfassen, wobei in diesem Fall speziell vorgesehene analoge Treiberleitungen von dem Videocontroller 301 mit der Anzeige verbunden sind. Das I/O-Gebiet 225 kann auch eine herkömmliche LCD-Anzeige umfassen, wobei eine I/O-Steueriogik eine Funktion von installierten und speziell vorgesehenen I/O-Peripheriemodulen ist. In einer alternativen Ausführungsform ist der Videocontroller 301 in ein Gehäuse 223 (Fig. 15A) eingebaut und direkt mit dem Bus 255 verbunden, ähnlich wie der modulare Notebook-Computer, der voranstehend beschrieben wurde. Der Bus 255 ist mit jedem der Modulfächer 222, 224, 226 und 227 (Fig. 16) über Verbinder 232, 234, 236 und 231 verbunden. Wenn ein Funktionsmodul, beispielsweise ein CPU-Modul 300, in ein Modulfach eingefügt ist, greift ein weiblicher Verbinder 253 (Fig. 18) in den jeweiligen männlichen Verbinder 232, der sich in diesem Modulfach befindet, ein und eine Schaltungsanordnung innerhalb des CPU-Moduls wird dann mit dem Bus 255 verbunden.

PALMTOP-FUNKTIONS-CPU-MODUL

Der On-Board-Videocontroller 301, der in das CPU-Funkdonsmodul 300 eingebaut ist, ist ein einzigartiges Merkmal in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Ein Benutzer wird mit einer Fähigkeit versehen, um die CPU-Energie und den Typ von. Videocontroller auf die anderen Module und Anwendungen für den Palmtop-Computer 221 zuzuschneiden. Dies stellt eine einfache Vorgehensweise zum Aufrüsten bereit, indem CPU-Funktionsmodule geschaltet werden. Videosignale sind für die CPU lokal, was das Systembetriebsverhalten verbessert.
Fig. 20 ist ein ausführlicheres Diagramm des CPU-Moduls 300 für den Computer 221. Das CPU- Modul 300 ist in der Funktion ähnlich wie das CPU-Modul 99 (Fig. 6), außer der Hinzufügung des Videocontrollers 301. Der On-Board-Videocontroller 301 ist mittels eines Busses über eine Leitung 263 mit einem Zustandsübersetzer 266 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Zustandsübersetzer konfiguriert, um Videosignale und Befehle über den Bus 255 über den Verbinder 231 sowie andere Funktionen, wie voranstehend beschrieben, zu senden und zu empfangen.

ANDERE ASPEKTE UND MERKMALE

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschrieben wurden, richten sich auf Computer des Notebook-Typs und Palmtop-Typs. Die nachstehend beschriebene Ausführungsform richtet sich jedoch auf einen andren Aspekt der Computer des Palmtop-Typs.
Fig. 21 ist eine isometrische Zeichnung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Computer 400 umfasst ein angebrachtes schwenkbares Anzeigegehäuse 401 und eine feste Tastatur 403. Das Anzeigegehäuse dreht sich um ein Gelenk 405 und schließt sich in einer festen arretierten Position oberhalb der Tastatur. Das Anzeigegehäuse 401 umfasst eine Flachbildschirmanzeige 407. Es gibt zwei PCMCIA-Typ Modulfächer 412A und 412B auf einer Seite des Gehäuses und zwei weitere (nicht gezeigt) auf der entgegengesetzten Seite. Die vier PCMCIA-Modulfächer sind in einem planaren Feld angeordnet, wie voranstehend beschrieben. Ein Rahmen 415 enthält einen Busaufbau (nicht gezeigt), der sämtliche Aspekte der PCMCIA-Typ Modulfächer mit dem Computer 400, wie voranstehend beschrieben, untereinander verbindet. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbindet ein standardmäßiger Tastaturcontroller (nicht gezeigt), der in einem Rahmen 415 eingeschlossen ist, die Tastatur 403 mit dem internen Busaufbau.
Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass viele Änderungen vorhanden sind, die ohne Abweichen von dem Umfang der Erfindung durchgeführt werden können. Viele von diesen Alternativen sind voranstehend beschrieben worden. Zum Beispiel können mehr als vier Modulfächer, die beschrieben wurden, oder weniger als vier vorhanden sein. Es kann auch mehr als ein planares Feld von Modulfächern vorgesehen sein. Um eine größere Anzahl von Andockfächern in einer kompakten Anordnung bereitzustellen, könnten zwei oder mehrere planare Ebenen bereitgestellt werden, wobei mehrere Andockfächer in jeder Ebene vorhanden sind. In ähnlicher Weise gibt es viele Vorgehensweisen, mit denen Module gebildet werden können, um in einer Rahmenkonstruktion, wie einem Computer 11, 221 und 400, angedockt zu werden, um ein planares Feld zu bilden. Es gibt in ähnlicher Weise viele unterschiedliche Arten von Verbindern, die verwendet werden können, sowie viele Arten von komprimierten Bussen, die verwendet werden können. Es gibt viele Arten von Modulen, die bereitgestellt werden können, und viele andere Änderungen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung durchgeführt werden können.

Claims

1. Halterungsaufbau (228) für einen modularen Palmtop-Computer, umfassend:

eine Vielzahl von Modulfächern (222, 224, 227, 229), die in einer gemeinsamen Ebene konfiguriert sind, wobei sich die Modulfächer zu wenigstens einer Kante des Halterungsaufbaus öffnen und konfiguriert sind, um funktionale Module (240) anzudocken;

einen ersten elektrischen Mehrfachanschlussstift-Verbinder (231, 232, 234, 236) an dem Innenboardende jedes Modulfachs zum Eingreifen in einen zweiten elektrischen Verbinder (253) eines funktionalen Moduls (240);

einen internen Bus (255), der mit jedem der elektrischen Verbinder in den Modulfächern verbunden ist;

eine Anzeige (407); und

eine im Wesentlichen planare Eingabeeinrichtung (403) zum Bereitstellen einer Benutzereingabe an den modularen Computer, wobei die Eingabeeinrichtung an dem Halterungsaufbau im Wesentlichen coplanar zu den Modulfächern (222, 224, 227, 229) angebracht und über der Ebene von diesen liegt;

wobei jedes Modulfach eine Führungseinrichtung (230A, 230B) zum Führen eines Moduls in Andockoperationen, eine Zurückhalteeinrichtung zum Halten eines Moduls (240), wenn es angedockt ist, und eine vom Benutzer betätigbare Auswurfeinrichtung zum Ausrücken eines angedockten Moduls umfasst.

2. Halterungsaufbau nach Anspruch 1, wobei die Modulfächer (222, 224, 227, 229) konfiguriert sind, um funktionale Module (240) in Übereinstimmung mit einem der Personal Computer Memory Card International Association standards Typ I, Typ II und Typ III anzudocken.

3. Halterungsaufbau nach Anspruch 2, wobei die Eingabeeinrichtung eine Tastatur (403) ist und die Anzeige eine Flachbildschirmanzeige (407) ist, die schwenkbar mit dem Halterungsaufbau verbunden und über die Tastatureinrichtung für eine Speicherung und einen Transport schließbar ist.

4. Halterungsaufbau nach Ansprach 2, wobei der interne Bus (255) ein komprimierter Bus zum Multiplexen von Daten und Adressen auf einem gemeinsamen Satz von Leitern ist.

5. Halterungsaufbau nach Anspruch 2, wobei sich die Modulfächer (222, 224, 227, 229) zu zwei gegenüber liegenden Kanten des Halterungsaufbaus (228) öffnen und der interne Bus (255) in einer zentralen Säule zwischen den Innenboardenden von gegenüber liegenden Modulfächern implementiert ist.

6. Halterungsaufbau nach Anspruch 1, wobei sich die Modulfächer (222, 224, 227, 229) zu benachbarten Kanten des Halterungsaufbaus (228) öffnen.

7. Halterungsaufbau nach Anspruch 5, umfassend vier Modulfächer (222, 224, 227, 229), wobei sich zwei Modulfächer zu jeder der gegenüber liegenden Kanten des Halterungsaufbaus (228) öffnen.

8. Halterungsaufbau nach Ansprach 2, ferner umfassend ein CPU Funktionsmodul (300) in Übereinstimmung mit einem Personal Computer Memory Card International Association Standards Typ I, Typ II oder Typ III, und nut einem CPU Mikroprozessor, wodurch der Halterungsaufbau zu einem funktionalen Palmtop-Computer gemacht wird.

9. Halterungsaufbau nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Videocontroller (301) und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, der mit dem CPU Mikroprozessor verbunden ist.

10. Halterungsaufbau nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Eingabesteuerungs-Funktionsmodul (240) in Übereinstimmung mit einem Personal Computer Memory Card International Association Standards Typ I, Typ II oder Typ III, und mit einer Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Eingangssignalen von einer getrennten Eingabeeinrichtung (403).

11. Halterungsaufbau nach Anspruch 10, wobei die getrennte Eingabeeinrichtung eine Tastatur ist und das Eingabefunktionsmodul (240) konfiguriert ist, um Tastendrucksignale von der Tastatur zu empfangen und die Tastendrucksignale an den internen Bus (255) zu kommunizieren.

12. Halterungsaufbau nach Anspruch 10, wobei das Eingabefunktionsmodul (240) konfiguriert ist, um Eingangssignale von einer getrennten Stifttafel-Eingabeeinrichtung zu empfangen, und um Eingangssignale an den internen Bus (255) zu übertragen.

13. Halterungsaufbau nach Anspruch 10, wobei das Eingabefunktionsmodul (240) ein Mikrofon und eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung zum Empfangen einer Spracheingabe, Umwandeln der Spracheingabe in einem von einem Computer betreibbaren Code, und Übertragen des von einem Computer betreibbaren Codes an den internen Bus (255) umfasst.

14. Halterungsaufbau nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Eingabe/Ausgabesteuerungs- Funktionsmodul (240) in Übereinstimmung mit dem Personal Computer Memory Card International Association standards Typ I, Typ II oder Typ III, wobei das Steuerungs-Funktionsmodul als ein serielles Telefonmodem, ein LAN-Modem, ein Floppydisk-Laufwerk, ein Festplatten-Laufwerk, ein FAX-Modem oder ein Datensammlungsmodem konfiguriert ist.

15. Halterungsaufbau nach Anspruch 8, ferner umfassend einen Videocontroller (331), und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, der mit dem CPU Mikroprozessor verbunden ist.

16. Halterungsaufbau nach Anspruch 2 und umfassend ein Eingabefunktionsmodul (240) für einen modularen Palmtop-Computer, konfiguriert in Übereinstimmung mit den Personal Computer Memory Card International Association Standards Typ I, Typ II oder Typ III, und mit einer Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Eingangssignalen von einer getrennten Eingabeeinrichtung.

17. Halterungsaufbau nach Ansprach 16, wobei die getrennte Eingabeeinrichtung eine Tastatur (403) ist, und das Eingabefunktionsmodul (240) konfiguriert ist, um Tastendrucksignale von der Tastatur zu empfangen und die Tastendrucksignale an den internen Bus (255) zu kommunizieren.

18. Halterungsaufbau nach Anspruch 16, und konfiguriert, um Eingangssignale von einer getrennten Stifttafel-Eingabeeinrichtung zu empfangen, und um die Eingangssignale an den internen Bus (255) zu übertragen.

19. Halterungsaufbau nach Ansprach 16, umfassend ein Mikrofon und eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung zum Empfangen einer Spracheingabe, Umwandeln der Spracheingabe in einen von einem Computer betreibbaren Code, und Übertragen des von einem Computer betreibbaren Codes an den internen Bus (255).