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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Computersysteme.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf serielle
Busse zum Verbinden von Peripherieeinrichtungen mit den Systemeinheiten
von Computersystemen, die die zugehörigen Steuereinrichtungen (Controller) und
Schnittstellen umfassen.
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2. Hintergrundinformationen
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Eine
Anzahl komplexer Überlegungen
macht es wünschenswert, über einen
einzelnen, relativ schnellen, bidirektionalen, isochronen, preiswerten und
dynamisch konfigurierbaren seriellen Bus zum gleichzeitigen Verbinden
sowohl isochroner als auch asynchroner Peripherieeinrichtungen mit
der Systemeinheit eines Desktop-Computersystems zu verfügen. Isochrone
Peripherieeinrichtungen sind Peripherieeinrichtungen, die elementare
Echtzeitdaten erzeugen, wie zum Beispiel Sprache, bewegte Videobilder
und dergleichen. Diese komplexen Überlegungen umfassen:
Eine
Verbindung des Telefons mit dem Desktop-Computer
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Es
wird erwartet, dass die Zusammenführung von EDV und Kommunikation
die Grundlage der nächsten
Generation leistungsfähiger
Anwendungen auf Desktop-Computern sein wird. Die Verlagerung von
Maschinen-orientierten und Mensch-orientierten Datenarten von einem
Standort oder einer Umgebung zu einem anderen hängt von einer ubiquitären und
kostengünstigen
Ver bindungsmöglichkeit
ab. Bedauerlicherweise haben sich die Datenverarbeitungsindustrie
und die Kommunikationsindustrie unabhängig voneinander entwickelt.
Demzufolge muss eine große
Vielfalt von Desktop-Computer- und Telefonverbindungen unterstützt werden.
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Benutzerfreundlichkeit
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Der
Mangel an Flexibilität
bei der Neukonfiguration von Desktop-Computern wurde als ihre Achillesferse
für ihre
weitere Entwicklung erkannt. Die Kombination anwenderfreundlicher
grafischer Schnittstellen und die mit der neuen Generation von Systembusarchitekturen
verbundenen Hardware- und Softwaremechanismen haben die Neukonfiguration
von Desktop-Computern weniger problematisch und einfacher gemacht.
Aus Sicht des Endanwenders fehlen den I/O-Schnittstellen des Desktop-Computers,
wie zum Beispiel serielle/parallele Anschlüsse, Tastatur-/Maus-/Joystickschnittstellen,
jedoch immer noch die Plug-and-Play[Einstecken/Anschließen und
Einschalten]-Eigenschaften oder sie sind hinsichtlich der Art der
im eingeschalteten Zustand verbindbaren/trennbaren I/O-Einrichtungen
zu begrenzt.
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Anschlusserweiterung
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Das
Hinzufügen
externer Peripherieeinrichtungen zu Desktop-Computern ist weiterhin
durch die Anschlussverfügbarkeit
eingeschränkt.
Das Fehlen eines bidirektionalen, preiswerten Peripheriebusses mit
einer niedrigen bis mittleren Geschwindigkeit hat die Verbreitung
von Peripherieeinrichtungen wie Telefon-/Fax-/Modemadaptern, Anrufbeantwortern, Scannern,
Minicomputern (PDA), Tastaturen, Mäusen etc. verzögert. Bestehende
Verbindungen sind für
Produkte mit ein oder zwei Funktionen optimiert. Sobald eine neuen
Funktion oder Fähigkeit
zum Desktop-Computer hinzugefügt
wird, ist zur Behandlung dieses Erfordernisses üblicherweise eine neue Schnittstelle
zu definieren.
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Mit
anderen Worten, es wird erwartet, dass dieser gewünschte serielle
Bus eine preiswerte, gleichzeitige Verbindungsmöglichkeit sowohl für die interaktiven
Einrichtungen mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit von 10–100 kbps,
wie zum Beispiel eine Tastatur, eine Maus, einen Kopierstift, Peripherieeinrichtungen
für Spiele,
Peripherieeinrichtungen für
virtuelle Realität
und Monitore, als auch die isochronen Einrichtungen mit einer mittleren
Geschwindigkeit von 500–5000
kbps, wie zum Beispiel ISDN, PBX, POTS und andere Audioeinrichtungen,
bereitstellt. Es wird erwartet, dass eine Vielzahl beider Arten
von Einrichtungen gleichzeitig verbunden und aktiv ist und dennoch
die letztere Art von Einrichtungen mit garantierten Latenzzeiten
und Bandbreiten bereitgestellt wird. Des weiteren wird erwartet,
dass die Einrichtungen sofort anschließbar und entfernbar sind. Dabei
ist die serielle Schnittstelle in der Lage, sich selbst ohne eine
Unterbrechung des Betriebs des Desktop-Computersystems dynamisch
neu zu konfigurieren.
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Es
gibt verschiedene Technologien, die allgemein als serielle Busse
angesehen werden, zum Verbinden von Peripherieeinrichtungen mit
Systemeinheiten von Computersystemen. Jeder dieser Busse ist zur
Bearbeitung einer bestimmten Auswahl von Verbindungen zwischen den
Systemeinheiten und den Peripherieeinrichtungen konzipiert. Spezielle
Beispiele dieser Busse umfassen:
Apple® Desktop
Bus (ADB): ADB ist ein proprietärer Bus
von Apple Computer Inc. Er ist ein minimalistischer, serieller Bus,
der ein einfaches Lese-/Schreibprotokoll für bis zu 16 Einrichtungen bereitstellt.
Für die
Steuereinrichtungs- und Schnittstellen-Hardware sind nur Grundfunktionen
erforderlich. Deshalb wird ein niedriger Implementierungsaufwand
erwartet. ADB unterstützt
jedoch nur Datenraten bis zu 90 kbps. Dies ist zur Kommunikation
mit asynchronen Desktop-Einrichtungen, wie zum Beispiel Tastaturen und
Mäusen,
gerade ausreichend. Er ist nicht zur gleichzeitigen Unterstützung der
vorstehend behandelten isochronen Einrichtungen mit mittlerer Geschwindigkeit
in der Lage.
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Access.bus
(A.b): A.b wurde von der Access.bus Industry Group entwickelt. Er
basiert auf der I2C-Technologie von Philips Corporation und einem Softwaremodell
von Digital Equipment Corporation (DEC). A.b wurde ebenfalls vor
allem für
asynchrone Einrichtungen, wie zum Beispiel Tastaturen und Mäuse, konzipiert.
A.b wird jedoch allgemein als vielseitiger angesehen als ADB. Das
Protokoll von A.b weist eindeutig definierte Spezifikationen für einen
dynamischen Anschluss, eine Zuteilungsentscheidung, Datenpakete,
eine Konfiguration und eine Softwareschnittstelle auf. Für die Steuereinrichtungs- und Schnittstellen-Hardware
ist ein angemessener Funktionsumfang erforderlich. Deshalb ist der
Implementierungsaufwand für
die gewünschte
Desktop-Anwendung nur bedingt kostengünstig. Während eine Adressierung für bis zu
127 Einrichtungen bereitgestellt wird, ist die praktisch realisierbare
Belastung durch Kabellängen
und unter Berücksichtigung
der Energieverteilung begrenzt. Revision 2.2 spezifiziert den Bus
für den
100 kbps-Betrieb.
Die Technologie weist jedoch eine Reserve auf, um unter Verwendung des
gleichen separaten Taktgebers und Datenleitungen auf bis zu 400
kbps anzusteigen. Bei 400 kbps wird A.b jedoch noch immer nicht
den Anforderungen der isochronen Einrichtungen mit einer mittleren
Geschwindigkeit gerecht.
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P1394
Serial Bus Specification [P1394 Spezifikation eines seriellen Busses]
des IEEE (auch bekannt als FireWire): FireWire ist ein serieller
Hochleistungsbus. Er ist hauptsächlich
für Festplatten- und
Videoperipherieeinrichtungen konzipiert, die eine Bus-Bandbreite
von mehr als 100 Mbps erfordern können. Sein Protokoll unterstützt sowohl
isochrone als auch asynchrone Übertragungen über den
gleichen Satz von 4 Signalleitungen, die als unterschiedliche Paare
für Takt-
und Datensignale unterteilt sind. Deshalb ist er in der Lage, gleichzeitig den
Anforderungen sowohl von interaktiven Einrichtungen mit einer niedrigen
Geschwindigkeit als auch isochronen Einrichtungen mit einer mittleren
Geschwindigkeit gerecht zu werden. Von der Steuereinrichtungs- und
Schnittstellenhardware sind jedoch aufwendige Funktionen erforderlich,
was FireWire für die
gewünschte
Desktop-Anwendung in Bezug auf die Kosten nicht wettbewerbsfähig macht.
Darüber hinaus
wird erst jetzt die erste Generation von auf der Spezifikation von
FireWire basierenden Einrichtungen auf dem Markt verfügbar.
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Das
Concentration Highway Interface (CHI): CHI wurde von der American
Telephone & Telegraph Corporation
(AT&T) für Terminals
und digitale Vermittlungseinrichtungen entwickelt. Sie ist eine
serielle, zeitmultiplexte Vollduplex-Schnittstelle für die Übertragung
digitalisierter Sprache in einem Kommunikationssystem. Das Protokoll
besteht aus einer Anzahl fester Zeitfenster, die Sprachdaten und
Steuerinformationen übertragen
können.
Die aktuelle Spezifikation unterstützt Datenübertragungsraten von bis zu
4,096 Mbps. Der CHI-Bus weist 4 Signalleitungen auf: Takt, Rahmung,
Empfangsdaten und Sendedaten. Sowohl die Rahmungs- als auch die
Taktsignale werden zentral erzeugt (z.B. PBX-Vermittlungseinrichtung).
Deshalb ist sie ebenfalls in der Lage, gleichzeitig den Anforderungen
sowohl von interaktiven Einrichtungen mit einer niedrigen Geschwindigkeit
als auch isochronen Einrichtungen mit einer mittleren Geschwindigkeit
gerecht zu werden. Ähnlich wie
bei FireWire sind von der Steuereinrichtungs- und Schnittstellenhardware
ebenfalls aufwendige Funktionen erforderlich. Als Ergebnis ist CHI
für die gewünschte Desktop-Anwendung
ebenfalls in Bezug auf die Kosten nicht wettbewerbsfähig.
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Wie
nachstehend ausführlicher
offenbart wird, stellt die vorliegende Erfindung die gewünschte Anordnung
eines seriellen Busses bereit, einschließlich ihrer zugeordneten Steuereinrichtung,
den Verbindungssteckern und den Schnittstellen, die die Einschränkungen
der seriellen Busse des Standes der Technik in einer neuen Art und
Weise vorteilhaft überwindet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Bus-Steuereinrichtung, eine Anzahl
von 1:n Bussignalverteilern und eine Anzahl von Busschnittstellen, die
hierarchisch miteinander verbunden eine Anordnung eines seriellen
Busses zur seriellen Kopplung isochroner und asynchroner Peripherieeinrichtungen mit
der Systemeinheit eines Computersystems bilden. Gemeinsam führen die
Elemente des seriellen Busses, d.h. die Bus-Steuereinrichtung etc.,
ein Master/Slave-Modell einer Ablaufsteuerung für Datenkommunikationstransaktionen
zwischen den Bus-Agenten,
d.h. der Systemeinheit und den Funktionen der Peripherieeinrichtungen,
aus. Ferner führen
in bestimmten Ausführungsbeispielen
die Elemente des seriellen Busses Verbindungsmanagementtransaktionen
miteinander durch, wobei ebenfalls das Master/Slave-Modell der Ablaufsteuerung eingesetzt
wird. Sie führen
zur Abfrage der Funktionen der Slave[Neben]-Peripherieeinrichtungen
und der seriellen Slave-Buselemente einen rahmenbasierten Abfragezeitplan
aus. Sie setzen zur Ausführung
der verschiedenen Transaktionen mindestens zwei Adressräume ein.
Sie unterstützen
zur Ausführung
der Transaktionen die Verwendung von Kommunikationspaketen und/oder
stellen Daten und Steuerzustände
elektrisch dar.
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Üblicherweise
wird die Bus-Steuereinrichtung in der Systemeinheit angeordnet und
die Busschnittstellen werden in den Verbindungsperipherieeinrichtungen
angeordnet, eine Bus schnittstelle pro Verbindungsperipherieeinrichtung.
Unter Verwendung eines oder mehrerer in der Systemeinheit angeordneten
Bussignalverteiler, einzelner Verbindungsstecker und/oder der Verbindungsperipherieeinrichtungen
sind die Peripherieeinrichtungen über ihre Busschnittstellen
mit der Systemeinheit, über
die Bus-Steuereinrichtung, verbunden. Eine Busschnittstelle ist
immer ein Endpunkt. Nur einem Bussignalverteiler können ein
oder mehrere Bussignalverteiler und/oder Busschnittstelle(n) vorgeschaltet
sein. Gemeinsam bilden die Systemeinheit, die Elemente des seriellen
Busses, [und] die Peripherieeinrichtungen eine Hierarchie von verbundenen
Einrichtungen.
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Vorzugsweise
sind unter Verwendung preiswerter Zweisignaldrahtkabel die Bus-Steuereinrichtung,
die Bussignalverteiler und die Busschnittstellen physikalisch miteinander
verbunden. Vorzugsweise unterstützen
sie gemeinsam eine Datenübertragungsrate
von bis zu mindestens 5 Mbps. Des Weiteren werden elektrische Signale
zwischen den verschiedenen verbundenen Einrichtungen über die Zweisignaldrähte vorzugsweise
in einer unterschiedlichen Art und Weise verbreitet und sowohl die
Daten als auch eine Anzahl der Steuerzustände werden durch verschiedene
Spannungszustände
und/oder -Dauern elektrisch dargestellt.
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Eine
Verbindungsperipherieeinrichtung kann eine isochrone oder eine asynchrone
Peripherieeinrichtung sein. Üblicherweise
arbeiten die isochronen Peripherieeinrichtungen mit Datenraten im
Bereich von 500–5000
kbps, wohingegen die asynchronen Peripherieeinrichtungen mit Datenraten
im Bereich von 10–100
kbps arbeiten. Des Weiteren kann eine Verbindungsperipherieeinrichtung
eine Multifunktionsperipherieeinrichtung sein, d.h. mehrere Funktionen
werden auf einen einzelnen Busverbindungsbus abgebildet, der von
einer einzelnen Busschnittstelle bedient wird. In ähnlicher
Weise kann die Sy stemeinheit mehrere „Clients" [dienstanfordernde Einrichtungen] unterstützen.
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Die
Bus-Steuereinrichtung, die Bussignalverteiler und die Busschnittstellen
sind mit einer Schaltungstechnik und einer komplementären Logik ausgestattet,
die das Master/Slave-Modell
der Ablaufsteuerung zur seriellen Kopplung der verbundenen Peripherieeinrichtungen
mit der Systemeinheit zur Unterstützung von Datenkommunikationstransaktionen
zwischen den Bus-Agenten bei ihrer jeweiligen Betriebsgeschwindigkeit
ausführt.
Während
des Betriebs fragt die Bus-Steuereinrichtung die Funktionen der
verbundenen Peripherieeinrichtungen über ihre Busschnittstellen
für die
Datenkommunikationstransaktionen gemäß eines Abfragezeitplans, der
die Latenzzeiten und Bandbreiten für die isochronen Funktionen
der verbundenen Peripherieeinrichtungen gewährleistet, systematisch ab.
Das Abfragen der isochronen Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen
für Datenkommunikationstransaktionen
ist gegenüber
allen anderen Abfragen priorisiert und so häufig, wie es zur Einhaltung
der Gewährleistungen
erforderlich ist. Das Abfragen der asynchronen Funktionen der verbundenen
Peripherieeinrichtungen über
ihre Busschnittstellen für
Datenkommunikationstransaktionen wird nahe der Abfrage der isochronen
Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen für Datenkommunikationstransaktionen
geplant. Vorzugsweise wird der Abfragezeitplan dynamisch an die
tatsächlich
vorhandenen verbundenen Einrichtungen angepasst.
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Ferner
führen
in einigen Ausführungsbeispielen
die Schaltungstechnik und die komplementäre Logik der Elemente des seriellen
Busses Verbindungsmanagementtransaktionen untereinander durch, wobei
ebenfalls das Master/Slave-Model zur Ablaufsteuerung eingesetzt
wird. Für
diese Ausführungsbeispiele
fragt ferner während
des Betriebs die Bus-Steuereinrichtung die Bussignalverteiler und
die Busschnittstellen nach derartigen, bei der jeweiligen Betriebsgeschwindigkeit
der Elemente des seriellen Busses durchgeführten Transaktionen ab. Das
Abfragen der Bussignalverteiler und der Busschnittstellen für Verbindungsmanagementtransaktionen
wird ebenfalls nahe der Abfrage der isochronen Funktionen der verbundenen
Peripherieeinrichtungen für Datenkommunikationstransaktionen
geplant.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
führen
ferner diese Schaltung und die komplementäre Logik der Elemente des seriellen
Busses einen rahmenbasierten Abfragezeitplan zur Abfrage der Funktionen der
Slave-Peripherieeinrichtungen und der Slave-Elemente des seriellen
Busses aus. Für
diese Ausführungsbeispiele
führt die
Bus-Steuereinrichtung die Abfrage gemäß eines auch als Überrahmen [Superframe]
bezeichneten Zeitplans durch, der eine Anzahl von Teilzeitplänen aufweist,
die auch als flexible Rahmen [Soft frames] bezeichnet werden. Eine isochrone
Funktion wird, so oft wie es zur Gewährleistung ihrer Latenzzeit
und Bandbreite erforderlich ist, in einem oder mehreren flexiblen
Rahmen des Überrahmens
abgefragt. Eine asynchrone Funktion wird für eine Datenkommunikationstransaktion
jedoch nur einmal in einem flexiblen Rahmen des Überrahmens abgefragt. In ähnlicher
Weise wird für eine
Verbindungsmanagementtransaktion ein Slave-Element des seriellen
Busses auch nur einmal in einem flexibler Rahmen des Überrahmens
abgefragt.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
implementieren ferner diese Schaltung und die komplementäre Logik
der Elemente des seriellen Busses mindestens zwei Adressräume zur
Durchführung
der verschiedenen Transaktionen, einen geographischen Adressraum
und einen logischen Adressraum. Für diese Ausführungsbeispiele
werden unter Verwendung geographischer Adressen des geographischen
Adressraumes die Elemente des seriellen Busses adressiert und die
Funktionen der Verbindungsperipherieeinrichtungen werden unter Verwendung
logischer Adressen des logischen Adressraums adressiert. Das Abfragen
der isochronen und asynchronen Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen
für Datenkommunikationstransaktionen
erfolgt unter Verwendung logischer Adressen, wohingegen das Abfragen
der Elemente des seriellen Busses für Verbindungsmanagementtransaktionen
unter Verwendung geographischer Adressen erfolgt. Vorzugsweise kann
die Identität
eines Bussignalverteilers und seines vorgeschalteten Anschlusses
(Ports) aus der geographischen Adresse des Bussignalverteilers abgeleitet
werden. Des Weiteren kann der Verbindungsbussignalverteiler einer
Busschnittstelle einschließlich
des Verbindungsanschlusses aus der geographischen Adresse der Busschnittstelle
abgeleitet werden.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
unterstützen
ferner diese Schaltung und die komplementäre Logik der Elemente des seriellen
Busses zur Durchführung
der verschiedenen Transaktionen den Einsatz von Kommunikationspaketen.
Für diese
Ausführungsbeispiele
werden zur Unterscheidung zwischen Steuerpaketen und Datenpaketen
Paketkennungen eingesetzt und Adressen werden soweit erforderlich zur
Kennzeichnung der Transaktionsteilnehmer eingesetzt. Vorzugsweise
kann der Transaktionsablauf von einer Paketkennung abgeleitet werden.
Vorzugsweise können
entweder geographische oder logische Adressen festgelegt werden,
um sich an diejenigen Ausführungsbeispielen
anzupassen, die Verbindungsmanagementtransaktionen unterstützen und beide
Arten von Adressen ausführen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand von beispielhaften Ausführungsbeispielen
beschrieben, die jedoch keine Einschränkungen darstellen und in den
beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche
Elemente bezeichnen und in denen:
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1 ein
die Lehre des seriellen Busses der vorliegenden Erfindung einschließendes beispielhaftes
Computersystem veranschaulicht;
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2 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
der Anordnung des seriellen Busses von 1 in weiteren
Einzelheiten;
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3 veranschaulicht
ein Master/Slave-Modell der von der vorliegenden Erfindung eingesetzten Ablaufsteuerung
zur seriellen Kopplung der verbundenen Peripherieeinrichtungen mit
der Systemeinheit und zur Steuerung von Transaktionsabläufen;
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4 veranschaulicht
einen rahmenbasierten Abfragezeitplan der vorliegenden Erfindung,
der von einigen Ausführungsbeispielen
zur Abfrage der Slave-„Einrichtungen" ausgeführt wird;
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5 veranschaulicht
eine geographische und logische Adressierung der vorliegenden Erfindung,
die von einigen Ausführungsbeispielen
zur Adressierung der Elemente des seriellen Busses und Funktionen
von Busagenten ausgeführt
wird;
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6 veranschaulicht
die wesentlichen Elemente von Kommunikationspaketen der vorliegenden
Erfindung, die von einigen Ausführungsbeispielen
zur Durchführung
von das Master/Slave-Modell der Ablaufsteuerung einsetzenden Transaktionen ausgeführt werden;
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7 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
der Kabel, die die Elemente des seriellen Busses gemäß der vorliegenden
Erfindung physikalisch verbinden;
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8–9 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
der Bus-Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer
zugeordneten Software;
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10–11 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
des 1:n Bussignalverteilers der vorliegenden Erfindung einschließlich seiner
Anschlussschaltungstechnik;
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12–13 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
der Busschnittstelle der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer
Verbinderschaltung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden zu Erklärungszwecken spezielle Zahlen,
Materialien und Konfigurationen dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der
vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es wird jedoch für einen
Fachmann ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ohne die
speziellen Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen werden
bekannte Systeme schematisch oder in Form einer Blockdarstellung
gezeigt, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken.
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Es
wird jetzt auf 1 Bezug genommen, in der eine
Blockdarstellung gezeigt ist, die ein die Lehre des seriellen Busses
der vorliegenden Erfindung einschließendes beispielhaftes Computersystem
veranschaulicht. Ein beispielhaftes Computersystem 10 weist
eine, eine Steuereinrichtung 14 eines seriellen Busses
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweisende Systemeinheit 12 auf, je n+1 Anschlüsse 24 aufweisende
1:n Bussignalverteiler 18 gemäß der vorliegenden Erfindung
und Busschnittstellen 22 gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweisende Peripherieeinrichtungen 16. Die Peripherieeinrichtungen 16 sind über 1:n
Bussignalverteiler 18 und vorzugsweise die Kabel 20 mit
der Bus-Steuereinrichtung 14 der Systemeinheit 12 gekoppelt.
Gemeinsam bilden die Bus-Steuereinrichtung 14, die Bussignalverteiler 18,
die Busschnittstellen 22 und die Kabel 20 eine Anordnung 26 eines
seriellen Busses (serielle Busan ordnung), die die Busagenten, d.h.
Systemeinheit 12 und Peripherieeinrichtungen 16,
miteinander verbindet.
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Die
Kabel 20 sind vorzugsweise preiswerte Zweisignaldrahtkabel 48 und 50 (wie
in 7 veranschaulicht). Die Kabel 20 sind
jedoch zur Unterstützung
von Datentransferraten von bis zu 5 Mbps in der Lage. Des Weiteren
werden, wenn derartige preiswerte Kabel 20 eingesetzt werden,
elektrische Signale zwischen den verbundenen Einrichtungen 14, 18 und 22 vorzugsweise über die
beiden Signalleitungen 48 und 50 als Differenz
verbreitet. Zum Beispiel stellt eine negative Spannungsdifferenz
ein 1-Bit dar und eine positive Spannungsdifferenz stellt ein 0-Bit dar.
Für einige
Ausführungsbeispiele
werden ferner Daten- und Steuerzustände aus den Spannungszuständen und/oder
Dauern der elektrischen Signale abgeleitet. Eine besondere Ausführung von
elektrisch dargestellten Daten- und
Steuerzuständen
mit Spannungszuständen
und/oder Signaldauern ist in der gleichzeitig eingereichten, parallel
anhängigen Patentanmeldung,
Aktenzeichen 08/332,337, mit dem Titel „Method And Apparatus For
Serial Bus Elements Of An Hierarchical Serial Bus To Electrically Represent
Data And Control States To Each Other" beschrieben.
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Mit
Ausnahme von Bus-Steuereinrichtung 14 ist Systemeinheit 12 zur
Darstellung einer weitgefassten Kategorie von Systemeinheiten von
Computersystemen bestimmt, deren Strukturen und Funktionen bekannt
sind und im übrigen
nicht weiter beschrieben werden. Mit Ausnahme der Bus-Schnittstellen 22 sind
in ähnlicher
Weise die Peripherieeinrichtungen 16 zur Darstellung einer
weitgefassten Kategorie von Desktop-Peripherieeinrichtungen bestimmt,
wie zum Beispiel Tastaturen, Mäuse,
Monitore, Lautsprecher, Mikrophone, Telefone, deren Strukturen und
Funktionen ebenfalls bekannt sind und im übrigen auch nicht weiter beschrieben
werden. Die Bus-Steuereinrichtung 14, die Bussignalverteiler 18 und
die Busschnittstellen 22 werden nachstehend mit zusätzlichen
Bezügen
auf die verbleibenden Figuren ausführlicher beschrieben.
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2 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
einer Anordnung eines seriellen Busses von 1 in weiteren
Einzelheiten. Für
dieses Ausführungsbeispiel
umfasst die Anordnung eines seriellen Busses 26' eine serielle
Bus-Steuereinrichtung 14, einen einzelnen 1:n Bussignalverteiler 18a,
einen integrierten 1:n Bussignalverteiler 18b und die Busschnittstellen 22a–22f.
Die Anordnung eines seriellen Busses 26' verbindet ein Busagenten-Telefon 16a, eine
Tastatur-, Stift- und
Mausfunktionen umfassende Verbundtastatur 16b, die Monitorschaltung 16c von
Monitor 28, die Lautsprecher 16d–16e und
das Mikrofon 16f mit Systemeinheit 12. Gemeinsam
bilden die Systemeinheit 12, die Elemente des seriellen Busses 14, 18a–18b und 22a–22f,
und die verbundenen Peripherieeinrichtungen 16a–16f eine
Hierarchie verbundener Einrichtungen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Busschnittstelle 22a–22f immer ein Endpunkt.
Nur einem Bussignalverteiler, z.B. 18a, kann bzw. können ein
oder mehrere Bussignalverteiler, z.B. 18b, und/oder eine
oder mehrere Busschnittstellen, z.B. 16a, vorgeschaltet
sein. Für
den Zweck dieser Beschreibung bedeutet vorgeschaltet „in Richtung
der Bus-Steuereinrichtung".
Bis auf den entarteten Fall, in dem die Anordnung eines seriellen
Busses 26 nur eine Verbindungsperipherieeinrichtung 16 aufweist, ist
auf diese Art und Weise üblicherweise
ein Bussignalverteiler, wie zum Beispiel 18a, zur Bus-Steuereinrichtung 14 vorgeschaltet.
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Des
Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Verbindungsperipherieeinrichtung eine isochrone Peripherieeinrichtung,
wie zum Beispiel das Telefon 16a, die Lautsprecher 16d–16e und das
Mikrofon 16f, oder eine asynchrone Peripherieeinrichtungen
sein, wie zum Beispiel Verbundtastatur 16b und Monitor 16c.
Die isochronen Peripherieeinrichtung können mit einer Datentransferrate
in Höhe von
5 Mbps arbeiten, während
die asynchronen Peripherieeinrichtungen mit einer Datentransferrate
in Höhe
von 100 kbps arbeiten können.
Des Weiteren kann eine Verbindungsperipherieeinrichtung 16a–16f eine
Multifunktionsperipherieeinrichtung sein, d.h. eine Multifunktions-Abbildung
auf einen von einer Busschnittstelle bedienten einzelnen Busverbindungspunkt,
z.B. 22b. In ähnlicher
Weise kann, wenn auch nicht gezeigt, die Systemeinheit 12 mehrere
Clients unterstützen.
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3 veranschaulicht
ein Master/Slave-Modell der von der vorliegenden Erfindung eingesetzten Ablaufsteuerung
zur seriellen Kopplung der verbundenen Peripherieeinrichtungen mit
der Systemeinheit und zur Steuerung von Transaktionsabläufen. Wie veranschaulicht,
arbeiten die Bus-Steuereinrichtung 14, die Signalbusverteiler 18 und
die Busschnittstellen 22 zur Ausführung des Master/Slave-Modells
der Ablaufsteuerung zusammen. Die Bus-Steuereinrichtung 14 fungiert
als Master und sowohl die Signalbusverteiler 18 als auch
die Busschnittstellen 22 verhalten sich zur Bus-Steuereinrichtung 14 als
Slave-Einrichtungen.
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Gemäß dem Master/Slave-Modell
stellt die Bus-Steuereinrichtung 14 eine Ablaufsteuerung
für alle
Datenkommunikationstransaktionen zwischen den Busagenten bei ihren
jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten bereit. Die Busschnittstellen 22 beteiligen
sich im Auftrag der Funktionen der Peripherieeinrichtungen 16 an
Datenkommunikationstransaktionen. Die Busschnittstellen 22 empfangen
oder senden Daten jedoch nur, wenn sie von der Bus-Steuereinrichtung 14 dazu
autorisiert oder angewiesen (auch bekannt als „abgefragt") wurden. Die Bussignalverteiler 18 dienen
grundsätzlich
als Signalverteiler. Sie sind lediglich durchlässige Kanäle, wenn von der Bus-Steuereinrichtung 14 und
den Busschnittstellen 22 Datenkommunikationstransaktionen
für die
Busagenten durchgeführt
werden. Nie beteiligen sich die Bussignalverteiler 18 daher
aktiv an Datenkommunikationstransaktionen, empfangen Daten oder
reagieren mit Daten.
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Die
Bus-Steuereinrichtung 14 fragt über ihre Busschnittstellen 22 für Datenkommunikationstransaktionen
gemäß eines
die Latenzzeiten und Bandbreiten für die isochronen Funktionen
der verbundenen Peripherieeinrichtungen 16 gewährleistenden Abfragezeitplans
die Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen 16 systematisch
ab. Das Abfragen der isochronen Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen 16 für Datenkommunikationstransaktionen
ist gegenüber
allen anderen Abfragen priorisiert und so häufig, wie es zur Einhaltung der
Gewährleistung
erforderlich ist. Das Abfragen der asynchronen Funktionen der verbundenen
Peripherieeinrichtungen 16 über ihre Busschnittstellen 22 für Datenkommunikationstransaktionen
wird um das Abfragen der isochronen Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen 16 für Datenkommunikationstransaktionen
herum geplant. Vorzugsweise wird der Abfragezeitplan dynamisch an
die tatsächlich vorhandenen,
verbundenen Peripherieeinrichtungen 16 angepasst.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
beteiligen sich ferner die Bus-Steuereinrichtung 14, die
Bussignalverteiler 18 und die Busschnittstellen 22 an
Verbindungsmanagementtransaktionen, die das gleiche Master/Slave-Modell
zur Ablaufsteuerung einsetzen. In ähnlicher Weise stellt die Bus-Steuereinrichtung 14 eine
Ablaufsteuerung zur Durchführung
der Verbindungsmanagementtransaktionen bei den jeweiligen Betriebsgeschwindigkeiten
der Elemente des seriellen Busses bereit. Die Bussignalverteiler 18 und die
Busschnittstellen 22 reagieren auf die Verbindungsmanagementtransaktionen,
indem sie soweit erforderlich mit Steuer-/Zustandsinformationen
antworten. Die Bus-Steuereinrichtung 14 fragt
während des
Betriebs die Bussignalverteiler 18 und die Busschnittstellen 22 nach
derartigen Transaktionen ab. Das Abfragen der Bussignalverteiler 18 und
der Busschnittstellen 22 nach Verbindungsmanagementtransaktionen
wird ebenfalls um das Abfragen der isochronen Funktionen der verbundenen
Peripherieeinrichtungen 16 für Datenkommunikationstransaktionen
herum geplant. Vorzugsweise wird der erweiterte Abfragezeitplan
ebenfalls dynamisch an die tatsächlich
vorhandenen Elemente des seriellen Busses angepasst.
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4 veranschaulicht
eine rahmenbasierte Abfragezeitplanung der vorliegenden Erfindung,
die von einigen Ausführungsbeispielen
zur Durchführung der
verschiedenen, das Master/Slave-Modell der Ablaufsteuerung einsetzende
Transaktionen ausgeführt wird.
Wie veranschaulicht, weist der auch als Überrahmen bezeichnete Abfragezeitplan 30 eine
Anzahl von auch als flexible Rahmen bezeichnete Teilzeitplänen 32 auf.
Eine isochrone Funktion 34a oder 34b einer verbundenen
Peripherieeinrichtung 16 wird in einem oder mehreren flexiblen
Rahmen 32 des Überrahmens 30 so
häufig,
wie zur Gewährleistung
ihrer Latenzzeit und Bandbreite erforderlich ist, abgefragt. Eine
asynchrone Funktion 36a oder 36b wird für eine Datenkommunikationstransaktion
jedoch nur einmal in einem flexiblen Rahmen 32 des Überrahmens 30 abgefragt.
In ähnlicher
Weise wird eine verbundene Einrichtung 38a oder 38b für eine Verbindungsmanagementtransaktion
auch nur einmal in einem flexiblen Rahmen 32 des Überrahmens 30 abgefragt.
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Vorzugsweise
werden alle isochronen Funktionen 34a–34b innerhalb eines
ersten prozentualen Teilbereichs (P1) eines flexiblen Rahmens 32 abgefragt,
um sicherzustellen, dass die Latenzzeiten und Bandbreiten gewährleistet
sind. Isochrone Funktionen, die nicht innerhalb von P1 aufgenommen
werden können,
werden vorzugsweise wegen einer unzureichenden Kapazität zurückgewiesen.
Das obere Begrenzungszeichen (M1) von P1 wird auch als das isochrone
Wasserzeichen bezeichnet. In ähnlicher Weise
werden zur Sicherstellung der Betriebssicherheit vor zugsweise alle
Abfragen innerhalb eines zweiten prozentualen Teilbereichs (P2)
eines flexiblen Rahmens 32 ausgeführt. Wenn es für eine Aufnahme
aller Abfragen einer asynchronen Funktion und eines Elements eines
seriellen Busses erforderlich ist, werden mehrere flexible Rahmen 32 eingesetzt.
Das obere Begrenzungszeichen (M2) von P2 wird auch als das Rahmen-Wasserzeichen
(frame watermark) bezeichnet.
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Verschiedene
Art und Weisen, in denen ein derartiger rahmenbasierter Abfragezeitplan
dynamisch erzeugt und aktualisiert werden kann, sind in der gleichzeitig
eingereichten, parallel anhängigen Patentanmeldung,
Aktenzeichen 08/331,727, mit dem Titel „Method And Apparatus For
Dynamically Generating And Maintaining Frame Based Polling Schedules
That Guaranty Latencies And Bandwidths To Isochronous Functions" beschrieben.
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5 veranschaulicht
eine geographische und logische Adressierung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die von einigen Ausführungsbeispielen zur
Adressierung der Elemente des seriellen Busses und der Funktionen
von Busagenten ausgeführt
wird. Zur Erleichterung der Erklärung
wird die gleiche beispielhafte Anordnung eines seriellen Busses
von 2 verwendet. Die Bus-Steuereinrichtung 14 wird jedoch
als Host gekennzeichnet, auch als Hub0 bezeichnet. Die Bussignalverteiler 18a–18b werden
als Hub1 und Hub2 gekennzeichnet. Die Peripherieeinrichtungen 16a–16f,
einschließlich
ihrer entsprechenden Busschnittstellen 22a–22f,
werden gemeinsam als Knoten0 bis Knoten6 gekennzeichnet. Die Funktionen
der Peripherieeinrichtungen 16a–16f werden als FN0,
FN1, etc. gekennzeichnet.
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Wie
veranschaulicht, werden den Elementen des seriellen Busses und den
Funktionen der Busagenten sowohl geographische als auch logische Adressen
(GEO ADDR & LOG
ADDR) eines geographischen und eines logischen Adressraumes zugewiesen.
Konkret werden den Hubs 14, 18a–18b und den
Knoten 22a–22f GEO ADDRen
zugewiesen, wohingegen den Funktionen der Knoten 16a–16f LOG ADDRen
zugewiesen werden. Vorzugsweise können sowohl die Hub-Identität als auch
der vorgeschaltete Anschluss des Hubs aus der GEO ADDR eines Hubs 14 und 18a–18b abgeleitet
werden und sowohl der Verbindungs-Hub als auch der Verbindungsanschluss
des Verbindungs-Hub können
aus der GEO ADDR eines Knotens 22a–22f abgeleitet werden.
In einem Ausführungsbeispiel
werden die LOG ADDRen den Funktionen der Knoten 16a–16f in
einer chronologischer Art und Weise zugewiesen.
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Zum
Beispiel werden in der veranschaulichten Beispielanwendung Hub1
und Hub2 18a und 18b die GEO ADDRen „Hub1:Port0" beziehungsweise „Hub2:Port0" zugewiesen, die
die Hubs 18a und 18b als „Hub1" beziehungsweise „Hub2" kennzeichnen. Der vorgeschaltete Anschluss
ist jeweils „Anschluss0". Knoten1 und Knoten4, 22b und 22e, werden
die GEO ADDRen „Hub1:Anschluss2" beziehungsweise „Hub2:Anschluss3" zugewiesen, die
die Verbindungs-Hubs 18a und 18b als „Hub1" beziehungsweise „Hub2" und die Verbindungsanschlüsse der
Verbindungs-Hubs 18a und 18b als „Anschluss2" beziehungsweise „Anschluss3" kennzeichnen. Den Funktionen
von Knoten1 16b werden die LOG ADDRen „LA1", „LA2" und „LA3" zugewiesen, wohingegen
der Funktion von Knoten4 16e die LOG ADDR „LA6" zugewiesen wird.
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Vorzugsweise
werden die GEO ADDRen und die LOG ADDRen beim Einschalten oder Reset [Zurücksetzen]
dynamisch zugewiesen und als Reaktion auf das Trennen von verbundenen
Einrichtungen oder Verbinden von zusätzlichen Einrichtungen im eingeschalteten
Zustand von der Bus-Steuereinrichtung 14 unter Mitwirkung
der Bussignalverteiler 18 und der Busschnittstellen 22 aktualisiert.
Eine besondere Ausführung
eines derartigen dynamischen Verbindungsmanagement ist in der gleichzeitig
eingereichten, parallel anhängigen
Patentanmeldung, Aktenzeichen 08/332,375, mit dem Titel „Method
And Apparatus For Dynami cally Determining And Managing Connection
Topology Of An Hierarchical Serial Bus Assembly" beschrieben.
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Für diese
Ausführungsbeispiele
werden die GEO ADDRen zur Durchführung
von Verbindungsmanagementtransaktionen zwischen den Elementen des
seriellen Busses verwendet, wohingegen die LOG ADDRen zur Durchführung von
Datenkommunikationstransaktionen zwischen den Funktionen der Busagenten
verwendet werden. Die Aufteilung der beiden Arten von Transaktionen
in beide getrennte Adressräume
unterstützt
ein dynamisches Verbindungsmanagement der Elemente des seriellen
Busses ohne die Dienste für
die Funktionen der Busagenten unterbrechen zu müssen.
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6 veranschaulicht
die wesentlichen Elemente der Kommunikationspakete gemäß der vorliegenden
Erfindung, die von einigen Ausführungsbeispielen
zur Durchführung
der verschiedenen, das Master/Slave-Modell der Ablaufsteuerung einsetzenden
Transaktionen ausgeführt
werden. Für
diese Ausführungsbeispiele
werden Paketkennungen 44 zur Unterscheidung der Steuerpakete
von Datenpaketen eingesetzt. Steuerpakete sind von der Bus-Steuereinrichtung 14 zur
Autorisierung und Anweisung der Bussignalverteiler 18 und
der Busschnittstellen 22 zur Beteiligung an Transaktionen eingesetzte
Pakete. Steuerpakete können
auch Pakete umfassen, die von den Bussignalverteilern 18 und
den Busschnittstellen 22 zur Bestätigung von Autorisierungen
und Anweisungen von der Bus-Steuereinrichtung 14 eingesetzt
werden. Des Weiteren werden, soweit erforderlich, die Adressen 46 zur
Kennzeichnung der Transaktionsteilnehmer eingesetzt. Es wird verstanden
werden, dass gemäß dem Master/Slave-Modell
der Ablaufsteuerung oft auf die Bus-Steuereinrichtung 14 als
ein Transaktionsteilnehmer geschlussfolgert werden kann und daher
ihre Adresse weggelassen werden kann.
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Vorzugsweise
können
Transaktionsabläufe, wie
zum Beispiel von der Bus-Steuereinrichtung 14 zu einer
Funktion, von einer ersten Funktion zu einer zweiten Funktion, aus
den Paketkennungen 44 abgeleitet werden. Vorzugsweise können entweder
geographische oder logische Adressen 46, d.h. „HubX:AnschlussY" oder „LAz", festgelegt werden, um
sich denjenigen Ausführungsbeispiele
anzupassen, die Verbindungsmanagementtransaktionen unterstützen und
beide Arten von Adressen ausführen.
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Eine
spezielle Ausführung
des Einsatzes derartiger Kommunikationspakete zur Durchführung der
verschiedenen Transaktionen ist in der gleichzeitig eingereichten,
parallel anhängigen
Patentanmeldung, Aktenzeichen 08/332,573, mit dem Titel „Method
And Apparatus For Exchanging Data, Status And Commands Over An Hierarchical
Serial Bus Assembly Using Communication Packets" beschrieben.
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8–9 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
der Bus-Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel umfasst
die Bus-Steuereinrichtung 14 einen Steuerautomaten und
Schaltung 52, ein Steuer-/Zustandsregister 54, Datenpuffer 56 und
die Softwaredienste 58 der Bus-Steuereinrichtung. Die Steuer-/Zustandsregister 54 werden
zum Speichern der verschiedenen Steuer- und Zustandsdaten verwendet.
Zum Beispiel die vorhandenen Elemente des seriellen Busses, ihre
Verbindungstopologie, die Funktionen der verschiedenen verbundenen
Peripherieeinrichtungen, die den Elementen des seriellen Busses
zugewiesenen geographischen Adressen, die den Funktionen der verbundenen
Peripherieeinrichtungen zugewiesenen logischen Adressen. Die Datenpuffer 56 werden
zum Zwischenspeichern der Daten der Datenkommunikationstransaktionen
zwischen den Busagenten verwendet. Der Steuerautomat und Schaltung 52 steuert
gemäß der Programmierung
der Softwaredienste 58 der Bus-Steuereinrichtung die Hardware
zur Steue rung der Datenkommunikationstransaktionen und zum Einsatz
des vorstehend beschriebenen Master/Slave-Modells der Ablaufsteuerung. Für einige
Ausführungsbeispiele
steuert der Steuerautomat und die Schaltung 52 ferner die
Hardware zur Steuerung der Verbindungsmanagementtransaktionen, zur
Ausführung
des Master/Slave-Modells der Ablaufsteuerung mit rahmenbasiertem
Abfragezeitplan, zum Einsatz einer geographischen und logischen
Adressierung, zur Unterstützung
kommunikationspaketbasierter Transaktionen und/oder einer Ableitung
von Daten und Steuerzuständen
aus Zuständen
der Verbreitung elektrischer Signale.
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Die
Softwaredienste 58 der Bus-Steuereinrichtung programmieren
den Steuerautomat und die Schaltung 52 in Abhängigkeit
vom Betriebssystem 60 und anderer Software, wie zum Beispiel
einer Einrichtungs- und Konfigurationssoftware 62 und 64 der Systemeinheit 12.
Insbesondere umfassen die Dienste ein Verbindungsmanagement, wie
zum Beispiel die Erfassung von vorhandenen Elementen des seriellen
Busses, die Erfassung ihrer Verbindungstopologie, die Erfassung
der Funktionen der verbundenen Peripherieeinrichtungen und die Zuweisung
der geographischen und logischen Adressen. Die Dienste umfassen
ferner ein Transaktionsmanagement, wie zum Beispiel die Erzeugung
und Aufrechterhaltung des Abfragezeitplans, das Abfragen der Elemente
des seriellen Busses und der Funktionen der Busagenten, die Bestätigung bestimmter
Antworten der Elemente des seriellen Busses und der Funktionen der
Busagenten und den Austausch von Daten mit Funktionen der Busagenten.
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Für eine ausführlichere
Beschreibung der Bus-Steuereinrichtungs-Hardware und der Softwaredienste
der Bus-Steuereinrichtung 58 wird auf die parallel anhängigen Patentanmeldungen
verwiesen, Aktenzeichenn 08/332,375, 08/331,727, 08/332,573 und
08/332,337. Es sei angemerkt, dass die Zuteilung von Funktionen
zur Hardware und den Softwarediensten der Bus-Steuer einrichtung 14 von
der Ausführung
abhängig
ist. Die vorliegende Erfindung kann mit jeder Anzahl von Zuteilungen
umgesetzt werden, die sich von einer minimalen Hardwareverwendung bis
zu einem minimalen Einsatz von Softwarediensten erstrecken.
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10–11 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
des Bussignalverteilers der vorliegenden Erfindung. Das veranschaulichte
Ausführungsbeispiel
ist ein 1:7 Bussignalverteiler 18', der eine Steuerschaltung 66,
Steuerregister 68 und 8 Anschlüsse 24 aufweist. Anschluss
0 24 wird zum Vorschalten des Bussignalverteilers 18' vor die Bus-Steuereinrichtung 14 oder
einen anderen Bussignalverteiler 18 verwendet. Die Anschlüsse 1–7 werden
zur gegenseitigen Verbindung von bis zu insgesamt 7 Bussignalverteilern 18 und/oder
Bussignalschnittstellen 22 verwendet. Die Steuerregister 68 werden
zur Speicherung ihrer eigenen Steuer- und Zustandsinformationen
verwendet, wie zum Beispiel, ob ein Anschluss 24 mit einer
Busschnittstelle 22 verbunden ist oder nicht und ob der
Anschluss 24 EIN/AUS geschaltet ist. Die Steuerschaltungstechnik 66 bedient
den Bussignalverteiler 18' in
Abhängigkeit von
Anweisungen von der Bus-Steuereinrichtung 14.
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In
Ausführungsbeispielen,
in denen die preiswerten Zweisignaldrahtkabel 20 zum Verbinden der
Elemente des seriellen Busses verwendet werden und elektrische Signale
vorzugsweise in einer unterschiedlichen Art und Weise verbreitet
werden, weist jeder Anschluss 24 zur Erzeugung der Differenzsignale
zwei Differenzverstärker 70 und 72 auf. Vorzugsweise
weist ferner jeder Anschluss 24 zum Ziehen der Signale
auf beiden Leitungen auf Masse zwei Widerstände 74 auf, die wie
gezeigt mit Masse gekoppelt sind, wodurch eine Erkennung des Fehlens
oder des Vorhandenseins einer verbundenen Busschnittstelle 22 ermöglicht wird.
Die geeigneten Werte der Wider stände 74 können in
Abhängigkeit der
einzelnen Ausführungen
empirisch bestimmt werden.
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Für eine ausführlichere
Beschreibung des Bussignalverteilers 18 wird auf die parallel
anhängige Patentanmeldung,
Aktenzeichen 08/332,375 verwiesen.
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12–13 veranschaulichen
ein Ausführungsbeispiel
der Busschnittstellen der vorliegenden Erfindung. Für dieses
Ausführungsbeispiel
weist die Busschnittstelle 22 eine Steuerschaltung 80, Steuer-/Zustandsregister 82,
eine Verbinderschnittstelle 84 und zwei FIFOs 76–78,
einen Empfangs-FIFO 76 und einen Sende-FIFO 78,
auf. Die Empfangs- und Sende-FIFOs 76–78 werden zur Bereitstellung
der Empfangs- und Sendedaten für
Datenkommunikationstransaktionen verwendet. Die Steuer-/Zustandsregister 68 werden
zur Speicherung ihrer eigenen Steuer- und Zustandsinformationen verwendet,
wie zum Beispiel ihrer zugewiesenen geographischen Adresse, Funktionen
ihrer „Host"-Peripherieeinrichtung
und ihrer zugewiesenen logischen Adressen. Die Steuerschaltungstechnik 66 betreibt
in Abhängigkeit
von den Autorisierungen und Anweisungen von der Bus-Steuereinrichtung 14 die
Busschnittstelle 22 im Auftrag der „Host"-Peripherieeinrichtung und der Funktionen
der „Host"-Peripherieeinrichtung.
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In
Ausführungsbeispielen,
in denen die preiswerten Zweisignaldrahtkabel 20 zur Verbindung der
Elemente des seriellen Busses verwendet werden und elektrische Signale
vorzugsweise in einer unterschiedlichen Art und Weise verbreitet
werden, weist die Verbinderschnittstelle 84 zur Erzeugung
der Differenzsignale zwei Differenzverstärker 86 und 88 auf.
Vorzugsweise umfasst ferner die Verbinderschnittstelle 84 zum
Ziehen der Signale auf beiden Leitungen auf Vcc, komplementär zur Anschlussschaltung
eines Verbindungsbussignalverteilers 18, zwei Widerstände 90,
die wie gezeigt mit Vcc gekoppelt sind. Die geeigneten Werte der
Widerstände 90 können ebenfalls in
Abhängigkeit
von einzelnen Ausführungen
empirisch bestimmt werden.
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Für eine ausführlichere
Beschreibung der Busschnittstelle 22 wird auf die parallel
anhängigen Patentanmeldungen
verwiesen, Aktenzeichenn 08/332,375, 08/331,727, 08/332,573 und 08/332,337.
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Auf
diese Weise wurden ein Verfahren und eine Einrichtung zur seriellen
Kopplung isochroner und asynchroner Peripherieeinrichtungen mit
der Systemeinheit eines Computersystems unter Verwendung hierarchischer
Verbindungen beschrieben. Während
die vorliegende Erfindung in Form der vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, werden die Fachleute erkennen, dass die Erfindung
nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
begrenzt ist. Die Beschreibung ist deshalb als Veranschaulichung
statt als Einschränkung
der vorliegenden Erfindung zu betrachten.