DE69620615T2

DE69620615T2 - Rechnerverbindungssystem

Info

Publication number: DE69620615T2
Application number: DE69620615T
Authority: DE
Inventors: Danny L Beasley; Thomas Greene; Kevin J Hafer; James C Huffington; Paul L Lacrampe; Robert V Seifert Jr
Original assignee: Apex Inc
Current assignee: Avocent Redmond Corp
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JPH10509545A; JP3412823B2; NO980703D0; JP2003308063A; CN1194044A; EP1158414A2; AU702823B2; US5937176A; EP1158414A3; US20020087753A1; MX9709186A; AU7153096A; US7113978B2; IL122142A; US7818367B2; WO1997008625A1; US20110010632A1; CA2221106A1; CA2221106C; US5721842A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zum Verbinden von entfernt angeordneten Computern.

Hintergrund der Erfindung

In einem typischen lokalen Computernetzwerk gibt es eine Anzahl von Client-Computern, die über eine Kommunikationsverbindung mit einer Anzahl von Netzwerk-Serverressourcen gekoppelt sind. Diese Ressourcen beinhalten zum Beispiel Dateiserver, Druckserver, Modemserver und CD-ROM-Server. Jeder Server ist im allgemeinen ein eigenständiger Computer mit seiner eigenen Tastatur, Maus und Bildschirm. Jeder Client-Computer kann die Funktionen verwenden, die von den Server-Computern über die Kommunikationsverbindung vorgesehen werden.
Die meisten Computernetzwerke haben einen oder mehrere Systemadministratoren, das heißt menschliche Bedienungspersonen, für die Server-Computer. Die Systemadministratoren überwachen den Betrieb der Software, die auf den Server-Computern läuft, laden neue Softwarepakete, löschen veraltete Dateien und führen, andere Aufgaben durch, die notwendig sind, um dei Betrieb des Netzwerks aufrechtzuerhalten. Während viele Administratoraufgaben (Ändern einer Software, Löschen von Dateien usw.) von einem Client-Computer über das Netzwerk durchgeführt werden können, gibt es einige Situationen, in denen sich die Netzwerkadministratoren für einen direkten Zugriff und Betrieb von den Server-Computern körperlich an diesen befinden müssen. Zum Beispiel ist es nicht möglich, einen Server-Computer über das Netzwerk neu zu starten. Wenn die Server-Computer nicht nahe beieinander sind, ist die Zeit, die für eine Aufgabe erforderlich ist, die so einfach wie ein Neustarten ist, beträchtlich.
Obgleich es möglich ist, zweckgebundenes Kommunikationsverbindungen zu jedem Server-Computer zu betreiben, um zuzulassen, daß ein Systemadministrator das Netzwerk von einer zentralen Stelle betreibt, ist eine große Anzahl von Kabeln zu allem anderen als einem sehr einfachen Netzwerk erforderlich.
Uns ist eine Druckschrift WO94/19749 bekannt, welche den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet.
Gemäß dieser Erfindung weist ein computergestütztes Schaltsystem, das in dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben ist, auf:
einen konfigurierbaren Schalter zum Leiten von Tastatur- und Cursor-Steuersignalen von der Arbeitsstation zu einem ausgewählten Computer und zum Leiten von analogen Videosignalen von dem ausgewählten Computer zu dem Bildschirm der Arbeitsstation;
eine erste Schnittstellenschaltung zum Empfangen von Tastatur- und Cursor-Steuereinrichtungssignalen von der Arbeitsstation;
eine Onscreen-Programmierschaltung, die analoge Überlagerungsvidoesignale zum Anzeigen auf dem Bildschirm erzeugt;
eine Signalaufbereitungsschaltung, die mit der ersten Schnittstelle verbunden ist, die die Tastatur- und Cursor-Steuereinrichtungssignale zu dem konfigurierbaren Schalter sendet und die Onscreen-Programmierschaltung steuert, um die analogen Überlagerungsvideosignale nach dem Erfassen einer vordefinierten Eingabe von einem Benutzer der Arbeitsstation zu erzeugen, wobei die programmierte Logikschaltung weiterhin arbeitet, um Tastatur- oder Cursor-Steuereinrichtungssignale, die empfangen werden, während die Onscreen-Programmierschaltung analoge Überlagerungsvideosignale auf dem Bildschirm erzeugt, und um den konfigurierbaren Schalter als Reaktion auf die erfaßten Tastatur- oder Cursor-Steuereinrichtungssignale zu steuern; und
eine zwischen dem konfigurierbaren Schalter und dem ausgewählten Computer angeordnete zweite Schnittstellenschaltung zum Zuführen der durch den konfigurierbaren Schalter geleiteten Tastatur- und Cursor-Steuereinrichtungssignale zu dem ausgewählten Computer.
Dieses System läßt zu, daß sich zentral befindende Netzwerkadministratoren mehrere Server-Computer über lange Entfernungen betreiben, ohne ein kompliziertes Verdrahtungsschema zu erfordern. Im allgemeinen läßt das Schaltsystem eine Datenübertragung zwischen einer Arbeitsstation und einem entfernt angeordneten Server-Computer zu. Eine Signalaufbereitungseinheit empfängt Tastatur- und Maussignale von einer Arbeitsstation und erzeugt ein serielles Datenpaket, welches zu einem zentralen Koppelpunktschalter gesendet wird. Der Koppelpunktschalter leitet das Tastatur/Mauspaket zu einer anderen Signalaufbereitungseinheit, die mit dem entfernt angeordneten Server-Computer gekoppelt ist. Die Signalaufbereitungseinheit, die mit dem Server-Computer gekoppelt ist, decodiert das Tastatur/Mauspaket und legt die Signale an einen Tastatur- und Mausverbinder an dem fernen Computer auf die gleiche Weise an, wie wenn die Maus und Tastatur direkt mit dem entfernten Computer gekoppelt wären.
Videosignale, die von dem entfernten Computer erzeugt werden, werden über den Koppelpunktschalter zu der Arbeitsstation übertragen. Um die Anzahl von Drähten zu minimieren, die sich zwischen dem entfernten Computer und der Arbeitsstation ausdehnen, werden sowohl die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale als auch ein Betriebsartensignal mit den analogen Videosignalen codiert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt zu, daß irgendeine von 32 Arbeitsstationen mit irgendeinem von 32 entfernt angeordneten Server-Computern verbunden wird.
Die vorhergehenden Aspekte und viele der diese begleitenden Vorteile dieser Erfindung werden besser ersichtlich, wenn die gleiche unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung aufgenommen wird, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines computergestützten Schaltsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Anzahl von Arbeitsstationen und eine Anzahl von entfernt angeordneten Computern zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer mit einer Arbeitsstation gekoppelten Signalaufbereitungseinheit (Pod) zeigt;
Fig. 2A ein Zeitablaufdiagramm eines von der in Fig. 2 gezeigten Signalaufbereitungseinheit gesendeten seriellen Pod-zu-Pod-Pakets zeigt;
Fig. 2B ein Zeitablaufdiagramm eines innerhalb des zentralen Koppelpunktschalters geleiteten Datenpakets zeigt;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer mit einem entfernten Computersystem gekoppelten Signalaufbereitungseinheit (Pod) zeigt;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Daten zwischen einer Arbeitsstation und einem entfernten Server-Computer leitenden Koppelpunktschalters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Eingabe/Ausgabekarte, die verwendet wird, um Daten an dem Koppelpunktschalter zu senden und zu empfangen;
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Signale durch den Koppelpunktschalter leitenden Schaltkarte zeigt;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Verbindung von vier Schaltkarten zeigt, um einen in dem Koppelpunktschalter der vorliegenden Erfindung verwendeten 32 · 32- Schalter zu erzeugen;
Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen zeigen, wie ein digitaler und analoger 16 · 16-Schalter aufgebaut ist;
Fig. 10A bis 10C schematische Darstellungen von Schaltungen zum Codieren von Horizontal-Synchronisations-, Vertikal-Synchronisations- und Videobetriebsartensignalen auf ein analoges Videosignal gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 11A und 11B schematische Darstellungen von Schaltungen zum Extrahieren der codierten Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale und des Betriebsartensignals aus dem analogen Videosignal zeigen;
Fig. 12A einen Stromlaufplan einer Onscreen-Programmierschaltung, die Bildschirmanzeigen auf dem Bildschirm der Arbeitsstation erzeugt, gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 12B einen Stromlaufplan einer innerhalb der Onscreen-Programmierschaltung in Fig. 12A verwendeten Schaltung, die die Polarität von Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignalen invertiert.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die vorliegende Erfindung ist ein computergestütztes Schaltsystem zum Zulassen, daß eine Anzahl von Computerarbeitsstationen mit einer Anzahl von entfernt angeordneten Server-Computern gekoppelt werden. In dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können bis zu zweiunddreißig Arbeitsstationen mit irgendeinem von zweiunddreißig entfernten Computersystemen verbunden sein. Jedoch werden Fachleute erkennen, daß die Anzahl von möglichen Verbindungen einfach bezüglich der Umgebung abgeändert werden kann, in welcher die Erfindung verwendet wird.
Es wird nun auf Fig. 1 verwiesen. Das computergestützte Schaltsystem oder der Koppelpunktschalter gemäß der vorliegenden Erfindung läßt zu, daß eine Anzahl von Server-Computern 52, 54, 56 mit einer Anzahl von Arbeitsstationen 62, 64, 66 gekoppelt wird. Jede Arbeitsstation beinhaltet einen Bildschirm 63, eine Tastatur 65 und eine Cursor-Steuereinrichtung, wie zum Beispiel eine Maus 67. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Signale aus der Tastatur 65 und der Maus 67 von einer Signalaufbereitungsschaltung oder Pod 70 empfangen. Die Pod sendet die Tastatur- und Maussignale über eine Kommunikationsverbindung 72 zu einem zentralen Koppelpunktschalter 60. Nachdem sie durch den Koppelpunktschalter 60 geleitet worden sind, werden die Tastatur- und Maussignale auf einer anderen Kommunikationsverbindung 74 zu einer Pod 76 zurückgesendet, welche mit dem entfernt angeordneten Server- Computer gekoppelt ist. Die Pod 76 legt die Tastatur- und Maussignale über zweckmäßige Verbinder genauso an Tastatur- und Mauseingangsanschlüsse des entfernten Computers an, wie wenn die Tastatur 65 und die Maus 67 direkt mit den Tastatur- und Mauseingangsanschlüssem gekoppelt sein würden.
Audio- und Videosignale, die von dem entfernten Server-Computer 52, 54 oder 56 erzeugt werden, werden von der zugehörigen Pod 76 empfangen und in der Rückwärtsrichtung entlang der Kommunikationsverbindung 74 zu dem zentralen Koppelpunktschalter 60 gesendet. Der zentrale Koppelpunktschalter leitet die Audio- und Videosignale zu einer der Kommunikationsverbindungen 72 zum Senden zu einer Pod 70. Die Pod 70 legt dann die Audio- und Videosignale an den zugehörigen Bildschirm 63 und einen Lautsprecher 69 der Arbeitsstation an. Aus einer Sicht eines Benutzers erscheint die Arbeitsstation so, wie wenn sie direkt mit dem entfernten Server-Computer gekoppelt sein würde.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Pod 70. Wie es zuvor beschrieben worden ist, arbeitet die Pod derart, daß sie Maus- und Tastatursignale empfängt und diese durch den Koppelpunktschalter zu einem entfernt angeordneten Server-Computersystem sendet. Weiterhin empfängt die Pod mittels des zentralen Koppelpunktschalters Video- und Audiosignale von dem entfernten Server-Computer und legt diese an den Bildschirm und den Lautsprecher der Arbeitsstation an.
Die Pod 70 weist im allgemeinen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 80 auf, die ihre eigenen Direktzugriffs- und Nur-Lese-Speicher aufweist. Eine Tastatur/Mausschnittstelle 82 ist mit der CPU 80 gekoppelt, um die elektronischen Signale von der Tastatur 65 und der 67 zu empfangen und aufzubereiten. Wenn der Benutzer die Maus bewegt oder auf der Tastatur tippt, erzeugt die Tastatur/Mausschnittstelle 82 ein Unterbrechungssignal, das der CPU 80 zugeführt wird. Die CPU 80 liest dann die digital gepufferten Tastatur- und Maussignale von 4er Tastatur/Mausschnittstelle 82 und wandelt die Signale zu einem Datenpaket, das zu dem entfernten Computer gesendet wird.
Wie es in Fig. 2A gezeigt ist, beginnt das Pod-zu- Pod-Datenpaket 90 mit einem eindeutigen Zeichen 92, das den Beginn des Datenpakets markiert, worauf ein Byte 94 folgt, das die Länge des Pakets anzeigt. Das nächste Byte 96 zeigt den Typ von Daten (Maus-, Tastatur-, Bildschirmtyp usw.) an, den das Paket darstellt. Die nächste Serie von Bytes 98 stellt die Tastatur/Mausdaten dar, die zu dem Server-Computer zu senden sind. Schließlich läßt ein Prüfsummenbyte 100 die Korrektur von Fehlern zu, die während eines Sendens auftreten können.
Es ist anzumerken, daß die Pod-zu-Pod-Pakete nicht auf ein Übertragen von Tastatur- und Mausdaten beschränkt sind. Die Pakete lassen zu, daß die Pod an der Arbeitsstation mit der Pod an den entfernten Computern "spricht". Jede Pod bestätigt der anderen, daß ein Paket korrekt empfangen worden ist, und fordert in dem Fall eines Fehlers an, daß ein Paket erneut gesendet wird.
Nachdem die CPU 80 das Pod-zu-Pod-Paket zusammengesetzt hat, wird das Paket zu einem Quad-UART 84 gesendet, welcher serielle Daten auf vier Leitern 84a bis 84d sendet und empfängt. Das Pod-zu-Pod-Paket wird in serielle Form gebracht und auf dem Leiter 84a zu einem differentiellen Leitungstreiber/empfänger 88 gesendet, der Daten auf einer Anzahl von Twisted-Pair-Kabeln 72a bis 72e sendet und empfängt, die mit dem zentralen Koppelpunktschalter 60 gekoppelt sind (in Fig. 1 gezeigt). In dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die differentiellen Leitungstreiber/empfänger ein Modell Nr. DS8921, das von National Semiconductor hergestellt wird. Die Treiber senden eine positive Ausführung der Daten auf einem Draht des Twisted-Pair-Kabels und das Inverse der Daten auf dem anderen Draht des Twisted-Pair. Dies läßt zu, daß die Daten entlang Kabeln von bis zu 500 Fuß Länge ohne die Verwendung von zusätzlichen Verstärkern gesendet werden.
Wenn der Benutzer den entfernten Server-Computer betreibt, kann der entfernte Server-Computer Anweisungen senden, welche den Betrieb der Maus und Tastatur beeinträchtigen. Diese beinhalten die Mausempfindlichkeit, die Tastaturwiederholungsrate, ein Aktivieren einer oder mehrerer LEDs auf der Tastatur (wie zum Beispiel die Zifferneinrastung, Großbuchstabeneinrastung usw.). Die Tastatur/Mausanweisungen, die in einem Pod-zu-Pod-Paket enthalten sind, das von dem entfernten Computer gesendet wird, werden durch den differentiellen Leitungstreiber/empfänger 88 auf dem Twisted-Pair-Kabel 72b empfangen. Der UART 84 wandelt die empfangenen seriellen Tastatur/Mausanweisungen zu einem parallelen Format und legt die Daten an die CPU 80 an. Die CPU 80, erzeugt dann die zweckmäßigen Signale, welche der Tastatur/Mausschnittstelle 82 zugeführt werden und an die Tastatur 62b und Maus 62c angelegt werden.
Videosignale, die von dem entfernten Server-Computer gesendet werden, werden durch einen Satz von differentiellen Leitungsempfängern 90 auf drei Sätzen von Twisted-Pair-Kabeln 72f, 72g und 72h empfangen. Die Ausgangssignale, die von den differentiellen Leitungsempfängern 90 erzeugt werden, werden einem Videoverstärker 92 zugeführt. Der Ausgang des Videoverstärkers ist mit einer Synchronisationsextrahierungsschaltung 94 gekoppelt, welche sowohl ein eingebettetes Horizontal- und Vertikal- Synchronisationssignal als cuh ein Betriebsartensignal aus den Grün-, Blau- bzw. Rot-Videosignalen entfernt. Die Synchronisationsextrahierungsschaltung 94 führt sowohl die analogen Rot-, Blau- und Grün-Videosignale als auch die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale auf getrennten Leitungen einer Onscreen-Programmierungsschaltung 99 zu, die im weiteren Detail nachstehend beschrieben wird. Die Onscreen-Programmierungsschaltung 99 führt die Videosignale einem Verbinder 96 zu, welcher durch ein herkömmliches Videokabel 97 mit dem Bildschirm der Arbeitsstation gekoppelt ist. Wie es nachstehend im weiteren Detail beschrieben wird, sind die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale in die Grün- und Blau- Farbvidoesignale eingebettet, um sowohl die Anzahl von Drähten zu minimieren, die sich zwischen der Arbeitsstation und dem entfernten Server-Computer ausdehnen, als auch die Komplexität des Koppelpunktschalters zu verringern.
Die CPU 80 liest ebenso einen Satz von vier Bildschirmüberwachungsleitern 95, um zu bestimmen, welche Art eines Bildschirms mit ihr verbunden ist. Bildschirmerfassungsdaten werden erzeugt und zu einem Pod-zu-Pod-Paket gesendet, wie es in Fig. 2A gezeigt ist. Der entfernte Computer empfängt die Bildschirmdaten und legt sie an den entfernten Computer an, um seine Videosignale entsprechend einzustellen.
Zusätzlich zu einem Senden und Empfangen von Tastatur- und Maussignalen von dem entfernten Computer kann die Pod 70 mit dem zentralen Koppelpunktschalter kommunizieren. Daten, die zu dem zentralen Koppelpunktschalter zu senden sind, werden auf einem Twisted-Pair-Kabel 72c gesendet, während Daten, die von dem zentralen Koppelpunktschalter zu senden sind, auf einem Twisted-Pair-Kabel 72d empfangen werden.
Anweisungen, die zwischen der Pod 70 und dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet werden, lassen zu, daß ein Benutzer die Arbeitsstation mit einem anderen entfernten Computer verbindet, lassen zu, daß der zentrale Koppelpunktschalter den Status der Pod abfragt, die Firmware des Pod aktualisiert, usw., wobei die Paketstruktur verwendet wird, die in Fig. 2B gezeigt ist, wie es nachstehend beschrieben wird. Wenn der Benutzer wünscht, eine Anweisung zu dem zentralen Koppelpunktschalter zu senden, wird eine spezielle Abfolge von Tastenanschlägen verwendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung geht allen Anweisungen die "Bildschirmdruck"-Taste voraus und enden diese mit der "Eingabe"-Taste. Die Pod 80 analysiert die Tastenanschläge für diese Tasten und analysiert die Tastenanschläge, um das Ziel der Anweisung zu bestimmen. Wenn die Anweisung zu der Pod selbst gerichtet ist, wird kein Datenpaket erzeugt. Wenn die Anweisung zu dem entfernten Computer gerichtet ist, wird ein Pod-zu-Pod-Paket erzeugt und gesendet. Wenn die Anweisung zu dem zentralen Koppelpunktschalter gerichtet ist, setzt die CPU ein Anweisungspaket zusammen, das auf dem Twisted-Pair-Kabel 72c zu dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet wird.
Ein Blockschaltbild einer Pod 76, die mit den entfernten Server-Computern gekoppelt ist, ist in Fig. 3 gezeigt. Die Pod 76 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 120, die mit einer Tastatur/Mausschnittstelle 134 gekoppelt ist. Die Tastatur/Mausschnittstelle 134 führt den Tastatur- und Mausverbindern des Server-Computers Signale zu und empfängt Signale von diesen. Die Tastatur- und Maussignale aus den Tastatur- und Mausverbindern des Computers werden von der CPU 120 gelesen und in einem Pod-zu-Pod-Paket auf die gleiche Weise wie das Pod-zu-Pod-Paket zusammengesetzt, das zuvor beschrieben worden ist und in Fig. 2A gezeigt ist. Das Pod-zu-Pod-Paket, das von der CPU 120 erzeugt wird, wird einer QUAD-UART 136 zugeführt, die das Paket seriell über einen Leiter 136b zu einem differentiellen Leitungstreiber 140 sendet. Der differentielle Leitungstreiber steuert ein Twised-Pair-Kabel 74a an, das mit dem zentralen Koppelpunktschalter gekoppelt ist.
Ein Pod-zu-Pod-Paket, das von einer Arbeitsstation gesendet wird, wird auf einem Twisted-Pair-Kabel 74b empfangen und dem differentiellen Leitungsempfänger 140 zugeführt. Das Ausgangssignal des differentiellen Leitungsempfängers wird dem QUAD-UART 136 zugeführt, welcher das Paket von einem seriellen Format zu einem parallelen Format wandelt. Die CPU liest das Paket und sendet dann die empfangenen Tastatur- und Maussignale zu der Tastatur- und Mausschnittstelle 134, an der die Signale auf die gleiche Weise, wie wenn die Tastatur und Maus direkt mit dem entfernten Server-Computer verbunden sein würden, an die Tastatur- und Mausverbinder des entfernten Computers angelegt werden. Das besondere Format der Signale, die an die Tastatur- und Mausverbinder angelegt werden, kann sich mit der Art des entfernten Computers ändern. Die CPU innerhalb der Pod 76 ist deshalb programmiert, um die Signale in ihr zweckmäßiges Format umzusetzen.
Anweisungen, die aus der Pod 76 zu dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet werden, lassen zu, daß der entfernte Computer den Status der Pod abfragt, die Firmware der Pod aktualisiert usw., wobei die Paketstruktur in Fig. 2 verwendet wird. Wie bei der Benutzer-Pod geht allen Anweisungen die "Bildschirmdruck"-Taste voraus und werden diese mit der "Eingabe"-Taste beendet. Die CPU 120 analysiert die Tastenanschläge für diese Tasten und analysiert die Tastenanschläge, um das Ziel der Anweisung zu bestimmen. Wenn die Anweisung zu der Pod 76 gerichtet ist, wird kein Datenpaket erzeugt. Wenn die Anweisung zu der Arbeitsstation gerichtet ist, wird ein Pod-zu-Pod-Paket erzeugt und gesendet. Wenn die Anweisung zu dem zentralen Koppelpunktschalter gerichtet ist, setzt die CPU ein Anweisungspaket zusammen, das auf einem Twisted-Pair-Kabel 74b zu dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet wird.
Die Signale aus dem Videoanschluß des entfernten Computers werden über ein Videokabel 142 einem Verbinder 144 zugeführt. Wie es nachstehend beschrieben wird, werden die analogen Rot-, Grün- und Blau-Videosignale zusammen mit den Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignalen einer Synchronisationskombinationsschaltung 146 zugeführt, die die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale auf die analogen Grün- bzw. Blau-Videosignale codiert. Die derzeitige Betriebsart des Bildschirms (d. h. die korrekte Polarität der Horizontal- und Vertikal-Synchronisationspulse) wird von der Synchronisationskombinationsschaltung 146 auf das analoge Rot-Videosignal codiert. Das Ausgangssignal der Synchronisationskombinationsschaltung wird dem Verstärker 148 zugeführt, der die Signale aufbereitet und das Videosignal drei differentiellen Leitungsträgern 140 zuführt, die die Signale über drei getrennte Twisted-Pair-Kabel 74f, 74g und 74h zu dem zentralen Koppelpunktschalter senden.
Die Bildschirmerfassungsdaten, die von einer entfernten Arbeitsstation empfangen werden, werden von der CPU 120 codiert und einem Satz von Bildschirmerfassungsleitungen 147 zugeführt. Der entfernte Computer empfängt die Bildschirmerfassungsdaten auf diesen Leitern und stellt seine Videosignale für den besonderen Bildschirm ein, der die Videosignale anzeigt.
Die Audiosignale, die von dem entfernten Computer erzeugt werden, werden einem differentiellen Leitungstreiber 140 zugeführt und über ein Twisted-Pair-Kabel 74c zu dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild des zentralen Koppelpunktschalters. Der zentrale Schalter 60 beinhaltet eine Haupt-Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 150, eine Anzahl von Eingabekarten 152, eine Anzahl von Schaltkarten 154 und eine Anzahl von Ausgabekarten 156. Jede der Eingabekarten sendet Signale zu bis zu acht der entfernt angeordneten Server-Computern und empfängt Signale von diesen, während jede der Ausgabekarten Signale zu bis zu acht der entfernt angeordneten Arbeitsstationen sendet und von diesen empfängt. Die Haupt-CPU 150 ist durch einen digitalen Bus 158 mit jeder der Eingabekarten 152, der Schaltkarten 154 und jeder der Ausgabekarten 156 gekoppelt. Zusammen mit der Haupt-CPU sind Eingabekarten, Schaltkarten und Ausgabekarten über ein lokales Netzwerk verbunden.
Pod-zu-Pod-Pakete werden auf einer digitalen Rückwandplatine 160 von einer Eingabekarte durch die Schaltkarte zu einer Ausgabekarte und umgekehrt geleitet. Die analogen Video- und Audiosignale werden auf einer getrennten analogen Rückwandplatine 162 zwischen den Eingabekarten, der Schaltkarte 154 und den Ausgabekarten 156 gesendet.
Ein Blockschaltbild einer Eingabekarte 152 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Ausgabekarten 156 sind ausgenommen dessen, daß die Richtung der Audio/Videosignale umgekehrt ist, zu den Eingabekarten identisch und werden deshalb nicht getrennt beschrieben. Die Eingabekarte 152 beinhaltet ihre eigene CPU 170, die Daten von der Haupt-CPU 150 sendet und empfängt. Signale, die von dem entfernten Server-Computer gesendet werden, werden durch einen Satz von differentiellen Leitungstreibern/empfängern 172a-b empfangen. Anweisungen, die von dem entfernten Computer zu dem zentralen Koppelpunktschalter gesendet werden, werden von einer oktalen UART 173 empfangen, an der die Anweisungen von einem seriellen zu einem parallelen Format gewandelt werden. Die UART führt die Anweisungen der CPU 170 zu, an der sie interpretiert und zu der Haupt-CPU 150 übermittelt werden.
Um Daten zwischen den Eingabe-, Ausgabe- und Schaltkarten des Koppelpunktschalters zu senden, werden die Daten von der CPU der Karte, die das Paket sendet, in das Format gepackt, das in Fig. 2B gezeigt ist. Ein Paket beginnt mit einem eindeutigen Zeichen 112, das den Beginn des Pakets markiert. Eine Zieladresse 114 folgt dem Startzeichen. Die Adresse identifiziert eindeutig eine der Karten in dem Koppelpunktschalter. Ein Byte 116 zeigt die Größe des Pakets an, während ein Byte 118 den Datentyp anzeigt, der in dem Paket beinhaltet sind. Eine Serie von Bytes 120 ist die Daten, die von einer Karte zu einer anderen zu senden sind. Den Daten folgend zeigt ein Byte 122 die eindeutige Adresse der sendenden Karte an. Ein Prüfsummenbyte 124 folgt der Adresse des Senders und ein eindeutiges Zeichen 126 wird als ein Anhang gesendet. Das Senden von allen Datenpaketen zwischen den Karten des Koppelpunktschalters wird von der Haupt-CPU 150 gesteuert.
Es wird zurück auf Fig. 5 verwiesen. Anweisungen, die von der CPU 170 erzeugt werden, um zu der Pod gesendet zu werden, die mit einem entfernten Server-Computer gekoppelt ist, werden auf einem Leiter 174b zu einem differentiellen Leitungstreiber 172 gesendet. Pod-zu-Pod-Pakete, die von dem zentralen Computer empfangen werden, werden durch die Eingabekarte auf einem Leiter 174c zu der digitalen Rückwandplatine 160 geleitet. Auf ähnliche Weise werden Pod-zu-Pod-Pakete, die von der entfernten Arbeitsstation gesendet werden, von der digitalen Rückwandplatine empfangen, durch die Eingabekarte auf einem Leiter 174d geleitet und dem differentiellen Leitungstreiber 172a zugeführt.
Um die Videosignale vor dem Rauschen auf der digitalen Rückwandplatine abzuschirmen, werden die Video- und Audiosignale, die von dem entfernt angeordneten Server- Computer gesendet werden, auf einer getrennten analogen Rückwandplatine 162 geleitet. Die Audiosignale, die von dem entfernten Computer empfangen werden, werden durch die Eingabekarte auf einem Leiter 174e geleitet und an die analoge Rückwandplatine 162 angelegt. Videosignale werden von den differentiellen Leitungstreibern 172a empfangen und durch die Eingabekarte auf Leitern 174f-h zu der analogen Rückwandplatine geleitet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet jede Eingabekarte bis zu acht Sätze von differentiellen Leitungstreibern/empfängern 172a-172f (die verbleibenden sechs Treiber/Empfänger sind nicht gezeigt), um Signale von bis zu acht entfernt angeordneten Server-Computern zu empfangen. Die Signale aus jedem entfernt angeordneten Computer werden auf die zuvor beschriebene Weise durch die Eingabekarte zu den digitalen und analogen Rückwandplatinen geleitet.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltkarte 154. Die Schaltkarte beinhaltet ihre eigene Verarbeitungseinheit (CPU) 180. Die CPU 180 sendet und empfängt Daten von der Haupt-CPU 150, um die Position eines digitalen 16 · 16-Koppelpunktschalters 182 und eines analogen 16 · 16-Koppelpunktschalters 184 unter Verwendung eines Satzes von Steuerleitungen 183 zu steuern. Der digitale Koppelpunktschalter 182 verbindet sowohl die Tastatur/Maussignale, die zwischen einer Arbeitsstation und einem entfernten Server-Computer gesendet werden, als auch Audiosignale, die von dem entfernten Server-Computer erzeugt werden, mit der Arbeitsstation. Der analoge Koppelpunktschalter 184 sendet die Videosignale zwischen einem entfernten Server-Computer und jeder der Arbeitsstationen.
Fig. 7 zeigt, wie der digitale Rückwandplatinenabschnitt des konfigurierbaren 32 · 32-Koppelpunktschalters konfiguriert ist, wobei vier Schaltkarten 154a, 154b, 154c und 154d verwendet werden, um Signale zwischen 32 Arbeitsstationen und 32 entfernt angeordneten Server-Computern zu senden. Die Schaltkarte 154a weist sechzehn Eingangsleitungen 186, die mit sechzehn entfernt angeordneten Server-Computern gekoppelt sind, und sechzehn Ausgangsleitungen 188 auf, die mit sechzehn Arbeitsstationen gekoppelt sind. Die Schaltkarte 154b weist sechzehn Eingangsleitungen, die mit anderen sechzehn entfernt angeordneten Server-Computern gekoppelt sind, und sechzehn Ausgangsleitungen 194 auf, die mit jeder der sechzehn Ausgangsleitungen 188 der Schaltkarte 154a gekoppelt sind. Die Schaltkarte 154c weist sechzehn Eingangsleitungen 198 auf, die mit den sechzehn Eingangsleitungen 186 der Schaltkarte 154a gekoppelt sind. Die sechzehn Ausgangsleitungen 200 der Schaltkarte 154c sind mit anderen sechzehn entfernt angeordneten Arbeitsstationen gekoppelt. Die Schaltkarte 154d weist sechzehn Eingangsleitungen 204 auf, die mit jeder der sechzehn Eingangsleitungen 192 der Schaltkarte 154b gekoppelt sind. Die sechzehn Ausgangsleitungen 206 der Schaltkarte 154d sind mit den sechzehn Ausgangsleitungen 200 der Schaltkarte 154c gekoppelt. Die analoge Rückwandplatine ist auf ähnliche Weise wie die zuvor beschriebene digitale Rückwandplatine aufgebaut. Wie es zu sehen ist, läßt die Anordnung der Schaltkarten 154a, 154b, 154c und 154d zu, daß Daten von irgendeinem von zweiunddreißig entfernt angeordneten Computern mit irgendeiner von zweiunddreißig entfernt angeordneten Arbeitsstationen gekoppelt werden.
Eine Schaltanordnung des Typs, der in Fig. 7 gezeigt ist, ist für jedes Signal erforderlich, das zwischen dem entfernt angeordneten Server-Computer zu einer entsprechenden Arbeitsstation zu senden ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung sendet und empfängt jede Arbeitsstation Pod-zu-Pod-Pakete und empfängt Audio- und Videosignale von dem entfernten Computer. Deshalb beinhaltet die digitale Rückwandplatine für den digitalen 32 · 32-Schalter, der in Fig. 6 gezeigt ist, zwei Sätze von Schaltern des Typs, der in Fig. 7 gezeigt ist, und beinhaltet die analoge Rückwandplatine andere vier Sätze von Schaltern für die Video- und Audiosignale.
In dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die digitalen 16 · 16-Schalter 182 unter Verwendung eines Paars von digitalen 16 · 8-Schaltern realisiert, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Jeder 16 · 16- Schalter weist Schalter 210 und 216 auf. Der Schalter 210 weist sechzehn Eingangsleitungenn 212 und acht Ausgangsleitungen 214 auf. Der Schalter 216 weist sechzehn Eingangsleitungen 218, die mit jeder der Eingangsleitungen 212 gekoppelt sind, und acht Ausgangsleitungen 220 auf. In dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jeder der 16 · 8-Schalter 210 und 216 Teilenummern CD22M34945Q, die von Harris hergestellt werden.
Die analoge Rückwandplatine, auf welcher die Videosignale gesendet werden, ist auf die gleiche Weise wie der Schalter aufgebaut, der in Fig. 7 gezeigt ist. Jedoch ist jeder 16 · 16-Schalter 184 unter Verwendung von analogen 8 · 4-Schaltern des Modells Nr. DG884DN, das von Siliconix hergestellt wird, realisiert, da eine größere Bandbreite erforderlich ist. Wie es in Fig. 9 zu sehen ist, ist ein analoger 16 · 16-Schalter unter Verwendung von Schaltern 222, 224, 226 und 228 realisiert, die jeweils acht Eingangsleitungen und vier Ausgangsleitungen aufweisen. Die Eingangsleitungen der Schalter 222, 224, 226 und 228 sind parallel geschaltet. Von einem zweiten Satz von Schaltern 230, 232, 234 und 236 weist jeder acht Eingangsleitungen und vier Ausgangsleitungen auf. Die Eingangsleitungen der Schalter 230, 232, 234 und 236 sind parallel geschaltet. Die Ausgänge des Schalters sind parallel zu den Ausgängen des Schalters 222 geschaltet und die Ausgänge des Schalters 232 sind parallel zu den Ausgängen des Schalters 224 geschaltet. Die Ausgänge des Schalters 234 sind parallel zu den Ausgängen des Schalters 226 geschaltet und die Ausgänge des Schalters 236 sind parallel zu den Ausgängen des Schalters 228 geschaltet.
Um die Anzahl von Drähten zu minimieren, die sich von dem entfernten Computer zu der Arbeitsstation ausdehnen müssen, codiert die vorliegende Erfindung die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale auf die analogen Farbvideosignale, die von dem entfernten Computer gesendet werden. Die Fig. 10A bis 10C zeigen die Details der Synchronisationskombinationsschaltung 146 (Fig. 3), die sowohl die Vertikal- und Horizontal-Synchronisationssignale als auch das Betriebsartensignal des Bildschirms codiert. Fig. 10A zeigt eine Schaltung, die das Horizontal-Synchronisationssignal auf das Grün-Videosignal codiert, das von einem entfernten Computer erzeugt wird. Die Schaltung beinhaltet ein Exklusiv-ODER-(XOR)-Gatter 250, das einen ersten Eingang aufweist, der das Horizontal-Synchronisationssignal empfängt, das von dem Computersystem erzeugt wird. Ein Widerstand 252 und ein Kondensator 254 sind zwischen dem ersten Eingang des XOR- Gatters und Masse in Reihe geschaltet. An dem Schnittpunkt des Widerstands 252 und des Kondensators 254 befinden sich zwei in Reihe geschaltete invertierende Gatter 256 und 258. Das Ausgangssignal des Inverters 258 wird einem zweiten Eingang des XOR-Gatters 250 zugeführt.
Das XOR-Gatter 250 arbeitet derart, daß es das Horizontalsignal unabhängig davon als einen ins Positive gehenden Puls codiert, was der normale Zustand des Horizontal-Synchronisationssignals ist. Die Spannung auf dem Kondensator 254 ist gleich dem Mittelwert des Horizontal- Synchronisationssignals. Das Ausgangssignal des invertierenden Gatters 258 weist einen logischen Pegel auf, der gleich dem inaktiven Zustand des Horizontal-Synchronisationssignals ist. Der Ausgang des XOR-Gatters 250 ist mit einem invertierenden Eingang einer Verstärkerschaltung 260 gekoppelt. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 260 ist derart verbunden, daß er das analoge Grün-Videosignal empfängt. Wenn sich das Horizontal-Synchronisationssignal in seinem normalen Zustand befindet, folgt das Ausgangssignal des Verstärkers 260 dem analogen Grün-Videosignal. Wenn das Horizontal-Synchronisationssignal jedoch aktiviert ist, befindet sich das aktive Videosignal bei null Volt und erzeugt der Verstärker 260 einen ins Negativ gehenden Horizontal-Synchronisationspuls.
Fig. 10B zeigt eine Schaltung, die das Vertikal-Synchronisationssignal auf das analoge Blau-Vidoesignal codiert, das von dem entfernten Computer erzeugt wird. Die Schaltung weist ein Exklusiv-ODER-(XOR)-Gatter 270, einen Widerstand 272, einen Kondensator 274 und ein Paar von Invertern 276, 278 auf, die auf die gleiche Weise wie die Horizontal-Synchronisationsschaltung verbunden sind, die in Fig. 10A gezeigt ist und zuvor beschrieben worden ist. Das Ausgangssignal des XOR-Gatters ist immer ein ins Positive gehender Puls, wenn das Vertikal-Synchronisationssignal aktiviert ist. Das Ausgangssignal des XOR- Gatters wird dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 280 zugeführt. Wenn sich das Vertikalsignal in seinem normalen Zustand befindet, folgt das Ausgangssignal des Verstärkers 280 dem analogen Blau-Videosignal. Wenn das Vertikal-Synchronisationssignal jedoch aktiviert ist, wird ein ins Negativ gehender Puls, V-Sync, von dem Verstärker erzeugt.
Fig. 10C zeigt eine elektronische Schaltung, die die Betriebsart des Bildschirms codiert. Die Betriebsart bezieht sich auf eine Polarität der Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale. Änderungen der Betriebsart beeinträchtigen die Abmessung der Bildschirmanzeige, die von einem Bildschirm erzeugt wird. Um die Betriebsart des Videosignals zu codieren, wird die Schaltung verwendet, die in Fig. 10C gezeigt ist. Die Schaltung weist zwei UND-Gatter 284 und 286 auf. Das UND-Gatter 284 weist einen Eingang auf, der mit dem Ausgang des Inverters 258 (in Fig. 10A gezeigt) gekoppelt ist. Das UND-Gatter 286 weist einen Eingang auf, der mit dem Ausgang des Inverters 278 (in Fig. 10B gezeigt) gekoppelt ist. Die verbleibenden Eingänge der UND-Gatter 284 und 286 sind mit dem Ausgang des XOR-Gatters 270 (in Fig. 10B gezeigt) gekoppelt, so daß das Betriebsartensignal lediglich auf das Rot-Videosignal codiert wird, wenn das Vertikal-Synchronisationssignal aktiviert ist.
Der Ausgang der UND-Gatter 284 und 286 ist mit einem Paar von Widerständen 290 bzw. 292 in Reihe geschaltet. Die Widerstände 290 und 292 sind an einem gemeinsamen Knoten 291 miteinander gekoppelt. Zwischen dem Knoten 291 und Masse ist ein Widerstand 293 angeschlossen. Zu jeder Zeit, zu der das Vertikal-Synchronisationssignal aktiv ist, erzeugen die UND-Gatter 284 und 286 eine Spannung an dem Knoten 291, die proportional zu der Betriebsart des Bildschirms ist. Die proportionale Spannung wird dem invertierenden Eingang eines Verstärkers 294 zugeführt. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 294 ist derart verbunden, daß er das analoge Rot-Videosignal empfängt, das von dem entfernten Computer erzeugt wird. Wenn das Vertikal-Synchronisationssignal in seinem normalen Zustand ist, folgt das Ausgangssignal des Komparators 294 dem analogen Rot-Videosignal. Wenn das Vertikal-Synchronisationssignal jedoch aktiviert ist, wird das Betriebsartensignal auf das Rot-Videosignal codiert.
Nachdem die Videosignale von dem entfernten Server- Computer und durch den analogen Koppelpunktschalter zu der entfernten Arbeitsstation gesendet worden sind, werden die Synchronisationssignale aus den Grün- und Blau- Videosignalen extrahiert. Um das Horizontal-Synchronisationssignal aus dem Grün-Videosignal zu extrahieren, wird die Schaltung verwendet, die in Fig. 11A gezeigt ist. Das Grün-Videosignal wird von der Pod an einem differentiellen Empfänger 90 empfangen, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches einem nichtinvertierenden Eingang eines Begrenzerverstärkers 302 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 302 ist das analoge Grün-Videosignal, das dem Bildschirm zugeführt wird. Ein Widerstand 306 ist zwischen einem nichtinvertierenden Eingang eines Komparators 304 und dem Ausgang des differentiellen Empfängers 90 angeordnet. Zwischen einem nichtinvertierenden Ausgang des Komparators 304 und dem nichtinvertierenden Eingang ist ein Rückkopplungswiderstand 308 angeschlossen. Ein invertierender Eingang des Komparators 304 ist auf eine konstante Referenzspannung festgelegt, die von dem Spannungsteiler zugeführt wird, der durch Widerstände 310 und 312 definiert ist. Wenn das Ausgangssignal des differentiellen Empfängers 90 eine Amplitude aufweist, die unter der Spannung ist, die an dem invertierenden Eingang des Komparators 304 vorgesehen wird, erzeugt der invertierende Ausgang des Verstärkers 304 einen ins Positive gehenden Puls. Der ins Positive gehende Puls wird einem Eingang eines Explosiv-ODER-(XOR)-Gatters 314 zugeführt. Mit einem anderen Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 314 ist das Horizontal-Betriebsarten-(H-Mode)-Signal gekoppelt, welches aus dem analogen Rot-Videosignal zurückgewonnen wird, wie es nachstehend beschrieben wird. Das XOR-Gatter 314 stellt die Polarität des Horizontal- Synchronisationssignals abhängig von dem Wert des H-Mode- Signals ein.
Die Schaltung, die erforderlich ist, um das Vertikal- Synchronisationssignal aus dem Blau-Videosignal zu extrahieren, ist ausgenommen dessen die gleiche wie die Schaltung, die in Fig. 11A gezeigt ist, daß das Exklusiv- ODER-(XOR)-Gatter das V-Mode-Signal empfängt, um die Polarität des Vertikal-Synchronisationssignals einzustellen.
Um das Videobetriebsartensignal zurückzugewinnen, verwendet die vorliegende Erfindung die Schaltung, die in Fig. 11B gezeigt ist. Das analoge Rot-Videosignal wird an einer Pod durch einen differentiellen Leitungsempfänger 90 empfangen, der das analoge Rot-Videosignal erzeugt. Der Ausgang des differentiellen Leitungsempfängers 90 ist mit den invertierenden Eingängen eines Paars von Komparatoren 320 und 324 gekoppelt. Die Komparatoren 324 werden durch den Ausgang einer monostabilen Kippschaltung 226 torgesteuert, die von der ansteigenden Flanke des Vertikal-Synchronisationspulses ausgelöst wird, so daß die Komparatoren lediglich einen Zustand ändern, wenn das Vertikal-Synchronisationssignal aktiv ist. Dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 324 wird eine Referenzspannung zugeführt, die von einem Spannungsteiler erzeugt wird, der einen Widerstand 326 und einen Widerstand 328 aufweist. Dem invertierenden Eingang des Komparators 320 wird eine Konstantspannung zugeführt, die von einem Spannungsteiler erzeugt wird, der einen Widerstand 330 und einen Widerstand 332 aufweist.
Ein Widerstand 334 ist zwischen dem Ausgang des Komparators 320 und dem invertierenden Eingang des Komparators 324 angeordnet. Schließlich ist ein Widerstand 336 zwischen dem invertierenden Eingang des Komparators 320 und dem invertierenden Eingang des Komparators 324 angeschlossen.
Die Betriebsartenextrahierungsschaltung erzeugt zwei Signale, H-Mode und V-Mode, die logische Pegel aufweisen, die von der Amplitude des Betriebsartensignals abhängen, das auf das Rot-Videosignal codiert ist. Wenn sich die Amplitude des Betriebsartensignals zwischen 0 und -0,15 Volt befindet, wird das H-Mode-Signal niedrig sein und wird das V-Mode-Signal niedrig sein. Wenn das Betriebsartensignal eine Amplitude zwischen -0,15 und -0,29 Volt aufweist, wird das H-Mode-Signal hoch sein und wird das V-Mode-Signal niedrig bleiben. Das V-Mode-Signal ist hoch und das H-Mode-Signal ist niedrig, wenn sich die Amplitude des Betriebsartensignals zwischen -0,29 Volt und - 0,49 Volt befindet. Beide der H-Mode- und V-Mode-Signale sind hoch, wenn die Amplitude des Betriebsartensignals kleiner als -0,49 Volt ist. Wie es sich versteht, werden sich die zuvor gegebenen Werte unterscheiden, wenn unterschiedliche Schaltungskomponenten verwendet werden.
Wenn das Videobetriebsartensignal einmal aus dem Rot- Videosignal codiert worden ist, werden die Werte von H- Mode und V-Mode verwendet, um die Polarität der Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale unter Verwendung des XOR-Gatters einzustellen, das in Fig. 11A gezeigt ist.
Wie es zu sehen ist, verringern die Schaltungen, die in den Fig. 10A bis 10C und 11A bis 11B gezeigt sind, die Anzahl von Drähten, die sich zwischen dem entfernten Server-Computer und der Arbeitsstation ausdehnen müssen, durch Codieren der Synchronisations- und Betriebsartensignale auf die Farbvideosignale zu einer Zeit, zu der die Signale normalerweise nicht verwendet werden.
Nachdem nun die Komponenten der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, wird ihre Funktionsweise beschrieben. Um eine Arbeitsstation mit einem entfernten Computer zu verbinden, sendet ein Benutzer eine Anweisung, die bewirkt, daß der zentrale Koppelpunktschalter die Tastatur/Maussignale zu einem der entfernten Computer koppelt. Wie es zuvor angegeben worden ist, werden Anweisungen, die den Betrieb des Koppelpunktschalters beeinträchtigen, zwischen "Bildschirmdruck"- und "Eingabe"-Tastenanschläge eingefügt. Die Pod, die mit der Arbeitsstation verbunden ist, erfaßt diese Tasten und sendet ein Paket auf einer der Ausgabekarten zu der CPU. Die CPU sendet dann das Paket zu der Haupt-CPU, die die Anforderung gültig macht und eine Anweisung zu den Schaltkarten ausgibt, um die Position der digitalen und analogen 16 · 16-Schalter 182 und 184 (Fig. 6) einzustellen. Wenn die Position der Schalter einmal eingestellt worden ist, unterrichtet die Haupt-CPU die Computerpod 76 darüber, daß die Verbindung aufgetreten ist. Tastatur/Maussignale werden dann durch den Koppelpunktschalter als Pod-zu-Pod- Pakete gepackt und gesendet. Video- und Audiosignale aus dem entfernten Computer werden von dem entfernten Computer zu der Arbeitsstation gesendet.
Wie es zuvor angegeben worden ist, schafft die vorliegende Erfindung die Fähigkeit, daß zugelassen wird, daß ein Benutzer als Reaktion auf Anforderungen, die auf dem Bildschirm angezeigt werden, Anweisungen von einer Arbeitsstation zu dem zentralen Koppelpunktschalter sendet. Die Onscreen-Programmierschaltung 99, die in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt Videosignale, die ein Menü von Anweisungen anzeigen, die von dem Benutzer auszuwählen sind. Fig. 12A zeigt einen Stromlaufplan der Onscreen- Programmierschaltung 99. Die Schaltung beinhaltet einen Satz von Dreizustands-Puffern 352, 354 und 356, deren Eingänge mit den Rot-, Grün- und. Blau-Videosignalen verbunden sind, die von der Synchronisationsextrahierungsschaltung (in Fig. 2 gezeigt) vorgesehen werden. Wenn die Dreizustands-Puffer erregt werden, werden die Rot-, Grün- und Blau-Videosignale zu dem Bildschirm geleitet. Wenn sich die Dreizustands-Puffer 352, 354 und 356 in ihrem Zustand einer hohen Impedanz befinden, werden die Videosignale von der Onscreen-Programmierschaltung 364 erzeugt, wie es beschrieben wird.
Die Onscreen-Programmierschaltung 99 erzeugt ihre eigenen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale unter Verwendung eines Synchronisationsgenerators 358. Die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale, die erzeugt werden, werden einem Schalter 360 zugeführt, der entweder die Synchronisationssignale, die von dem internen Synchronisationsgenerator 358 erzeugt werden, oder die externen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale auswählt, die von den Grün- und Blau-Videosignalen zurückgewonnen werden, die von dem entfernten Computer gesendet werden. Der Schalter 360 empfängt ein Signal auf einem Leiter 361, der mit der CPU 80 (Fig. 2) gekoppelt ist, das bestimmt, welcher Satz von Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignalen ausgewählt wird. Die Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale, die von dem Schalter 360 ausgewählt werden, werden dem Bildschirm an der Arbeitsstation des Benutzers zugeführt. Ebenso ist ein Synchronisationspolarisator 362 mit dem Ausgang des Schalters 360 verbunden, wobei dieser die Polarität der Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale, die ausgewählt werden, zwingt, daß diese aktiv niedrig sind. Die Details des Synchronisationspolarisators 362 sind in Fig. 12B gezeigt.
Der Synchronisationspolarisator beinhaltet ein Paar von Exklusiv-ODER-(XOR)-Gatter 400 und 402. Das XOR-Gatter 400 weist einen Eingang auf, der direkt mit dem zu polarisierenden Synchronisationssignal verbunden ist. Ein Widerstand 404 ist zwischen dem Synchronisationssignal und dem anderen Eingang des XOR-Gatters 400 angeschlossen. Zwischen dem zweiten Eingang des XOR-Gatters 400 und Masse ist ein Kondensator 406 angeschlossen. Die Spannung auf dem Kondensator 406 ist die mittlere Spannung der Synchronisationssignale. Das Ausgangssignal des XOR-Gatters wird einem Eingang des XOR-Gatters 402 zugeführt. Der andere Eingang des XOR-Gatters 402 ist mit einem logisch hohen Signal gekoppelt. Das Ausgangssignal des XOR-Gatters 402 wird zu jeder Zeit, zu der das Synchronisationssignal aktiviert ist, unabhängig davon, was der normale Zustand des Synchronisationssignals ist, ein ins Negative gehender Puls sein.
Die Ausgänge des Synchronisationspolarisators 362 sind mit einem Horizontal- und Vertikal-Synchronisationseingang eines Onscreen-Prozessors 364 gekoppelt. Der Onscreen-Prozessor erzeugt Rot-, Grün- und Blau-Videosignale, die ein oder mehrere alphanumerische Zeichen anzeigen, die in seinem internen Video-ROM-Speicher gespeichert sind. Um vorzugeben, welche Zeichen auf dem Bildschirm angeordnet werden, erzeugt die CPU 80 serielle 12C-Schnittstellensignale auf einem Paar von Leitern 363 und 365. Diese Signale werden dem Onscreen-Prozessor 364 zugeführt, welcher bewirkt, daß der Prozessor aus seinem internen Video-RAM Zeichen abruft, die auf dem Bildschirm anzuzeigen sind. Der Onscreen-Prozessor 364 liefert zwei Signale HBFK und HTONE, die einer Überlagerungs-Steuerlogikschaltung 366 zugeführt werden. Ebenso werden vier Signale aus der CPU 80 der Benutzer-Pod der Überlagerungs-Steuerlogikschaltung zugeführt. Diese vier Signale sind H Tone Enable, OSD Enable, System Video Enable und Transparent. Die Überlagerungs-Steuerlogikschaltung 366 liest den Wert von diesen Logiksignalen und gibt einen Satz von Dreizustands-Puffern 368, 370 und 372 auf den Dreizustands-Puffern 352, 354 und 356 entweder frei oder sperrt diese. Diese Dreizustands-Puffer 368, 370 und 372 koppeln die Ausgänge des Onscreen-Prozessors 364 mit den Leitern, die mit den Farbeingängen des Bildschirms verbünden sind.
Wenn sich die Dreizustands-Puffer 352, 534 und 536 in ihrem Zustand einer hohen Impedanz befinden und die Dreizustands-Puffer 368, 370 und 372 aktiv sind, wird der Bildschirm lediglich derartige Signale anzeigen, die von dem Onscreen-Prozessor erzeugt werden. Umgekehrt zeigt, wenn die Dreizustands-Puffer 368, 370 und 372 in ihrem Zustand einer hohen Impedanz befinden und die Dreizustands-Puffer 352, 354 und 356 aktiv sind, der Bildschirm die Videosignale an, die von dem entfernten Computersystem erzeugt werden. Wenn beide Sätze, von Dreizustands- Puffern 368, 370, 372 und 352, 354 und 356 aktiv sind, wird der Bildschirm die Videosignale anzeigen, die von beiden des Onscreen-Prozessors und des entfernten Computersystems erzeugt werden. Das Folgende ist eine Tabelle, die die Logik der Überlagerungs-Steuerlogikschaltung 366 definiert.
Der Aufbau der Überlagerungs-Steuerlogikschaltung 366, der durch die vorhergehende Tabelle gegeben ist, wird als innerhalb des Fachwissens eines gewöhnlichen Ingenieurs für digitale Elektronik betrachtet.
Um die Onscreen-Programmieranzeige zu aktivieren, beginnt der Benutzer die Escapesequenz durch Drücken der "Bildschirmdruck"-Taste. Die CPU innerhalb der Benutzer- Pod erkennt diese Taste und erzeugt ein Menü auf dem Bildschirm. Der Benutzer wählt dann eine oder mehrere Punkte aus dem Menü durch Tippen auf die Tastatur oder Bewegen der Maus aus. Die CPU intetpretiert dann diese Maus/Tastatureingaben als Anweisungen, die zu dem zentralen Koppelpunktschalter zu senden sind. Wenn der Benutzer einmal eine Anweisung durch Betätigen der "Eingabe"-Taste beendet, kann die CPU ein oder mehrere Pakete erzeugen, die zu dem zentralen Koppelpunktschalter zu senden sind, die zulassen, daß der Benutzer mit einem unterschiedlichen Computer verbunden wird, den Status eines unterschiedlichen Computers überwacht usw.
Wie es zu sehen ist, läßt die vorliegende Erfindung zu, daß ein Benutzer von einer zentralen Arbeitsstation auf irgendeinen von zweiunddreißig entfernt angeordneten Computern zugreift. Das System arbeitet getrennt von einem Netzwerk, so daß, wenn das Netz ausfällt, ein Benutzer immer noch auf jeden der Server-Computer zugreifen kann. Weiterhin wirken die Pods als Umsetzer zwischen unterschiedlichen Tastatur/Bildschirmtypen und unterschiedlichen Computern. Da alle Pod-zu-Pod-Pakete das gleiche Format aufweisen, kann eine vorhergehend inkompatible Ausstattung einfach miteinander gekoppelt werden.
Obgleich das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen darin durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel versteht es sich, daß, obgleich die vorliegende Erfindung zum Zwecke einer Systemadministration bezüglich eines Verbindens von Arbeitsstationen mit entfernt angeordneten Computern beschrieben worden ist, die Erfindung ebenso weitere Verwendungen aufweist. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, eine lokale teure Computerausstattung entfernt von verhältnismäßig billigen Endgeräten anzuordnen. Deshalb könnte die vorliegende Erfindung in akademischen Vorlesungen verwendet werden, in denen es erwünscht ist, zuzulassen, daß Studenten entfernt angeordnete Computer von einer oder mehreren Arbeitsstationen betreiben. Es wird davon ausgegangen, daß die vorliegende Erfindung zahlreiche Anwendungen aufweist, in denen es erwünscht ist, eine Computerausstattung von einer Computeranzeige und Dateneingabevorrichtungen zu trennen. Deshalb wird der Umfang der Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

1. System zur Verbinden einer Arbeitsstation des Typs, der eine Tastatur (65), eine Cursor-Steuereinrichtung (67) und einen Bildschirm (63) beinhaltet, mit einer Anzahl von Computern unter Verwendung eines Schalters (60), das aufweist:

einen konfigurierbaren Schalter (60) zum Leiten von Tastatur- und Cursor-Steuersignalen von der Arbeitsstation (63) zu einem ausgewählten Computer (52, 54, 56) und zum Leiten von analogen Videosignalen von dem ausgewählten Computer (52, 54, 56) zu dem Bildschirm (63) der Arbeitsstation;

eine erste Schnittstellenschaltung (82) zum Empfangen von Tastatur- und Cursor-Steuereinrichtungssignalen von der Arbeitsstation;

eine zwischen dem konfigurierbaren Schalter und dem ausgewählten Computer angeordnete zweite Schnittstellenschaltung (76) zum Zuführen der durch den konfigurierbaren Schalter geleiteten Tastatur- und Cursor-Steuereinrichtungssignale zu dem ausgewählten Computer;

dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin aufweist:

eine Onscreen-Programmierschaltung (99), die analoge Überlagerungsvideosignale zum Anzeigen auf dem Bildschirm erzeugt; und

eine Signalaufbereitungschaltung (70), die mit der ersten Schnittstelle verbunden ist, die die Tastatur- und Cursor- Steuereinrichtungssignale zu dem konfigurierbaren Schalter (60) sendet und die Onscreen-Programmierschaltung (99) steuert, um die analogen Überlagerungsvideosignale nach dem Erfassen einer vordefinierten Eingabe von einem Benutzer der Arbeitsstation zu erzeugen, wobei die Signalaufbereitungsschaltung (70) weiterhin arbeitet, um Tastatur- oder Cursor- Steuereinrichtungssignale zu erfassen, die empfangen werden, während die Onscreen-Programmierschaltung (99) analoge Überlagerungsvideosignale auf dem Bildschirm erzeugt, und um den konfigurierbaren Schalter (60) als Reaktion auf die erfaßten Tastatur- oder Cursor-Steuereinrichtungssignale zu steuern.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Onscreen-Programmierschaltung (99) einen Onscreen-Prozessor (364) beinhaltet, der Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale empfängt, und das System weiterhin einen Signalgenerator (358) aufweist, der interne Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale erzeugt.

3. System nach Anspruch 2, das weiterhin aufweist: einen Synchronisationsschalter (360), der zum Empfangen der internen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale, die von dem Signalgenerator (358) erzeugt werden, und externen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignalen, die von dem ausgewählten Computer empfangen werden, angeschlossen ist, wobei der Synchronisationsschalter (360) entweder die internen oder externen Horizontal- und Vertikal- Synchronisationssignale zum Zuführen zu dem Onscreen-Prozessor (364) auswählt.

4. System nach Anspruch 3, das weiterhin aufweist: eine zwischen dem Synchronisationsschalter (360) und dem Onscreen-Prozessor (364) angeordnete Synchronisationspolarisatorschaltung (362) zum Empfangen der ausgewählten internen oder externen Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale und zum Wandeln der ausgewählten Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignale zu einem vordefinierten aktiven logischen Pegel.

5. System nach Anspruch 4, das aufweist:

einen ersten und zweiten Satz von Pufferschaltungen, wobei der erste Satz von Pufferschaltungen (352, 354, 356) Eingänge, die angeschlossen sind, um die von dem ausgewählten Computer erzeugten analogen Videosignale zu empfangen, und mit dem Bildschirm der Arbeitsstation verbundene Ausgänge aufweist, wobei der zweite Satz von Pufferschaltungen (368, 370, 372) Eingänge aufweist, die angeschlossen sind, um die von der Onscreen-Programmierschaltung (99) erzeugten analogen Überlagerungsvideosignale zu empfangen;

eine Steuerlogikschaltung (366), die die ersten und zweiten Sätze von Pufferschaltungen (352, 354, 356, 368, 370, 372) derart aktiviert, daß die dem Bildschirm der Arbeitsstation zugeführten analogen Videosignale entweder die, von dem ausgewählten Computer erzeugten analogen Videosignale, die von der Onscreen-Programmierschaltung (99) erzeugten analogen Überlagerungsvideosignale oder sowohl die von dem ausgewählten Computer erzeugten analogen Videosignale als auch die von der Onscreen-Programmierschaltung (99) erzeugten analogen Überlagerungsvideosignale sind.

6. System nach Anspruch 1, wobei die analogen Videosignale in Echtzeit von dem ausgewählten Computer zu dem Bildschirm in der Arbeitsstation geleitet werden.

7. System nach Anspruch 5, wobei die erste Schnittstellenschaltung (82) physikalisch mit einem ersten Satz von unabhängigen, speziellen Kabeln einer ersten Tastatur (62b) und einem analogen Videoeingang eines ersten Bildschirms verbunden ist und weiterhin eine mit der zweiten Schnittstelle verbundene analoge Videoempfangsschaltung (146) zum Empfangen von analogen Videosignalen von einem der mehreren Computer über die computerseitige Schnittstelle aufweist; und

wobei die Steuerlogikschaltung (366), die zwischen der zweiten Schnittstelle und der ersten Schnittstelle angeordnet ist, (1) einen Teil der von der analogen Videoempfangsschaltung (146) empfangenen analogen Videosignale und (2) die intern in dem Schaltsystem erzeugten analogen Überlagerungsvideosignale kombiniert, um ein kombiniertes analoges Signal zu erzeugen, das über die erste Schnittstelle (70) zu dem ersten Bildschirm ausgegeben wird.

8. System nach Anspruch 7, wobei die analoge Videoempfangsschaltung weiterhin eine Synchronisationssignalerfassungsschaltung zum Erfassen von einem eines Horizontal- und Vertikal-Synchronisationssignals aufweist, das den analogen Videosignalen von dem einem der mehreren Computer entspricht.

9. System nach Anspruch 7, wobei die zweite Schnittstelle weiterhin eine computerseitige Mausschnittstelle (134) zum Senden/Empfangen von Signalen zu und von den, Mausanschlüssen der mehreren Computern aufweist, und wobei die erste Schnittstelle weiterhin eine benutzerseitige Mausschnittstelle (82) zum Senden/Empfangen von Signalen zu und von einer ersten Computermaus (62c) aufweist.

10. System nach Anspruch 7, wobei die Steuerlogikschaltung (366) den Teil der von der analogen Videoempfangsschaltung empfangenen analogen Videosignale und (2) die intern in dem Schaltsystem erzeugten analogen Überlagerungsvideosignale kombiniert.

11. System nach Anspruch 7, das weiterhin einen zwischen den zweitseitigen und den ersten Schnittstellen angeordneten Tastaturumsetzer (80) zum Umsetzen eines Tastaturcodes von einem auf der Benutzerseite verwendeten ersten Format zu einem auf der Computerseite verwendeten zweiten Format aufweist.

12. System nach Anspruch 7, wobei die analoge Videoempfangsschaltung (146) getrennte analoge Rot-, Grün- und Blausignale empfängt.

13. System nach Anspruch 8, wobei die analoge Videoempfangsschaltung (146) eine Empfangsschaltung zum Empfangen von analogen Echtzeit-Videosignalen aufweist.

14. System nach Anspruch 8, wobei die analoge Videoempfangsschaltung (146) eine Empfangsschaltung zum Empfangen von analogen Videosignalen aufweist, die mindestens eines des Horizontal- und eines Vertikal-Synchronisationssignals beinhalten, die auf die analogen Videosignale überlagert sind.

15. System nach Anspruch 7, das weiterhin aufweist:

eine digitale Rückwandplatine (160) und

eine analoge Rückwandplatine (162), wobei eine Tastaturinformation unabhängig von den analogen Videosignalen, die auf der analogen Rückwandplatine (162) von der zweiten Schnittstelle zu der ersten Schnittstelle geleitet werden, auf der digitalen Rückwandplatine (160) von der zweiten Schnittstelle zu der ersten Schnittstelle geleitet wird.

16. System nach Anspruch 7, wobei die zweite Schnittstelle einen Parallelschalter zum parallel Schalten der mehreren Computer zu der zweiten Schnittstelle aufweist.

17. System nach Anspruch 7, wobei die benutzerseitige Schnittstelle weiterhin eine sekundäre Benutzerseite zum Verbinden mit einem zweiten Satz von unabhängigen, speziellen Kabeln einer zweiten Tastatur und eines analogen Videoeingangs eines zweiten Bildschirms aufweist, wobei die analogen Videosignale von irgendeinem der mehreren Computer gleichzeitig parallel sowohl zu dem ersten als auch dem zweiten Bildschirm geleitet werden können.

18. System nach Anspruch 7, das weiterhin eine zwischen der zweiten Schnittstelle und der ersten Schnittstelle angeordnete Tastaturanweisungserfassungseinrichtung zum Erfassen, wann die erste Tastatur anfordert, daß die analogen Videosignale von dem einem der mehreren Computer durch analoge Videosignale von einem anderen der mehreren Computer ersetzt werden, aufweist.

19. System nach Anspruch 7, das weiterhin eine zwischen der zweiten Schnittstelle und der ersten Schnittstelle angeordnete Tastaturanweisungserfassungseinrichtung zum Erfassen, wann die erste Tastatur anfordert, daß die analogen Videosignale von dem einem der mehreren Computer durch analoge Videosignale von einem anderen der mehreren Computer ersetzt werden, als Reaktion auf das kombinierte analoge Signal, das über die ersten Schnittstelle zu dem ersten Bildschrim ausgegeben wird, aufweist.

20. System nach Anspruch 22, das weiterhin aufweist:

eine digitale Rückwandplatine (160); und

eine analoge Rückwandplatine (162), wobei eine Tastaturinformation unabhängig von den analogen Videosignalen, die auf der analogen Rückwandplatine (162) von der zweiten Schnittstelle zu der ersten Schnittstelle geleitet werden, auf der digitalen Rückwandplatine (160) von der computerseitigen Schnittstelle zu der benutzerseitigen Schnittstelle geleitet werden.