(57)【要約】Ｎ個のコンピュータ（１１０Ａ〜１１０Ｎ）ならびにＭ個のモニタ（１１４Ａ〜１１４Ｍ）および周辺装置（１１２Ａ〜１１２Ｍ）のシステムのためのデータリンクについて記載される。各スイッチされるコンピュータに対して別々の状態機械（１０１Ａ〜１０１Ｎ、１０２Ａ〜１０２Ｍ）が提供され、各スイッチされるワークステーションのために別々の状態機械が提供され、非侵入型マトリクススイッチ（４０１）がそれらの間に配置される。マトリクススイッチ（４０１）は、周辺データストリームがプロセッサにより妨害されることなく、周辺データストリームをルーティングする。コンピュータ側の状態機械およびワークステーション側の状態機械は、それぞれマスタ／スレーブ関係にあり、半二重送信方法を用いて周辺データを通信させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータおよび該コンピュータから隔てられて配置される１つ以上のコンピュータ周辺装置のシステムのためのデータリンクであって、
該コンピュータと１対１関係で対応する複数のマスタ状態デバイスと、
該１つ以上のコンピュータ周辺装置と１対１の関係で対応する１つ以上のスレーブ状態デバイスと、
マトリクススイッチであって、
選択されるマスタ状態デバイスと選択される１つ以上のスレーブ状態デバイスとの間にスイッチ可能パスを提供するクロスポイント接続回路と、
該スイッチ可能パスの確立を制御する、該スイッチ可能パスの外にあるプロセッサと
を備えるマトリクススイッチと
を備え、
該選択されるマスタ状態デバイスは、利用可能なコンピュータデータビットの下流送信を互いに独立して合図し、かつ対応する利用可能な周辺装置データビットの上流送信の受領を待機することにより、該１つ以上のスレーブ状態デバイスと自己同期通信する、データリンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、第１の場所にあるコンピュータを第２の場所にある周辺装置に接続する拡張システムに関し、より詳細には、複数のコンピュータと複数の周辺装置との間のスイッチングに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、複数のワークステーションから複数のコンピュータへ周辺装置データをスイッチするために、スイッチトポロジーは、プロセッサベースのスイッチを利用して周辺装置データトラフィックを受け、解析し、かつスイッチする。これらの信号をスイッチし、補償し、かつ送信する方法は、例えば、本明細書中で参照として援用するＫｉｒｓｈｔｅｉｎによる２０００年６月２０日に発行された米国特許第６，０７８，９７４号、Ａｓｐｅｒｙによる２０００年１１月２１に発行された米国特許第６，１５０，９９７号、Ｋｉｒｓｈｔｅｉｎらによる２００１年２月６日に発行された米国特許第６，１８５，６４３号、およびＫｉｒｓｈｔｅｉｎによる２００１年６月２４日に発行された米国特許第６，２６５，９５１号において公知である。しかし、拡張技術として本発明の発明者により発見されたのは、非侵入（ｎｏｎ−ｉｎｔｒｕｓｉｖｅ）型スイッチングは、各スイッチされたコンピュータに別々の状態機械を提供し、かつ各スイッチされたワークステーションに別々の状態機械を提供することによって、その間に非侵入型マトリクススイッチを用いて実行され得ることである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の好ましい実施形態では、マトリクススイッチは、周辺装置データストリームをプロセッサによる妨害なしにルーティングする。このスイッチは、Ｈｕｎｔｓｖｉｌｌｅ，ＡｌａｂａｍａのＡｖｏｃｅｎｔにより製造されるような既存の高速マスタ／スレーブデータリンクの内部で実装され得る。
【０００４】
マトリクススイッチは、Ｎ個の取り付けられるマスタ接続のそれぞれに対する状態機械を含む。これらの状態機械は、マスタソースからのパケットフレームを同期させて、物理的プロトコルとして規定される、固定フレーム長およびパケット長に基づいてマスタおよびスレーブトランシーバのデータ方向を制御する。各状態機械は、１ビットの情報をそのマスタソースから抽出して、そのビットを同期受信器に印加する。スイッチの単一のプロセッサは、Ｎ個の非同期受信器を提供し、スレーブソースからマスタソースまでの接続、および下流のソースから受信した制御信号に基づいてビデオパスを制御する。もしくは、マトリクススイッチは、ＬＡＮまたは他の通信インターフェイスを介して、中央制御プロセッサおよび受信器制御情報によって制御され得る。
【０００５】
上述の分散型（中央制御プロセッサでなはい）トポロジーにおいて示されたように、マスタの終端は、制御情報を抽出するために常にユーザ（下流）の終端でなくてはならず、これは、ブロッキング、非コンパニオントポロジーである。受信器と送信器との間で、データリンクのマスタおよびスレーブの終端をソフトウェア制御下でスワップし、かつ上流（前述のスレーブ）接続のための付加的な状態機械およびマトリクススイッチにおける共有のデータリンクインターフェイスを付加することにより、非ブロッキング「コンパニオン」分散型トポロジーが実装され得る。
【０００６】
パーソナルコンピュータは、通常、コンピュータ−ユーザインターフェイスとして機能する周辺装置に接続される。そのような周辺装置は、キーボード、マウス、およびモニターを含み得る。通常、各周辺装置と接続する標準的なケーブルは、約４フィート長である。接続ケーブルおよびそれらのインターフェイスの特性により、ケーブルは、２０フィートをはるかに超える長さの場合、信頼性のある周辺装置接続を提供しない。
【０００７】
典型的な標準的周辺装置ケーブルによって許容されるよりもずっと長い距離を隔てて、周辺装置からコンピュータを分離することが望ましい場合がある。コンピュータと周辺装置との間の距離を拡張する装置は、エクステンダ（ｅｘｔｅｎｄｅｒ）または拡張システムと呼ばれる。既存のエクステンダでは、標準的同軸ケーブル、シールドケーブル、および非シールドケーブルは、通信チャネルとして機能する。さらに、いくつかのエクステンダシステムに対して改良された通信チャネルを提供するカスタムケーブルが、発明された。コンピュータを周辺装置と接続させるケーブルは、バインダ（ｂｉｎｄｅｒ）が制限され得るか、または所望の接続の各々に対して別々のケーブルであり得る。各ケーブルの終端に接続される装置または電子装置は、一端ではコンピュータとケーブルとの間、他端では周辺装置とケーブルとの間のインターフェイスとして機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（図面の詳細な説明）
図１は、さらなる詳細が米国特許第６，１８５，６４３号（本明細書中で参照として援用する）に記載されるような、従来技術の拡張システム１００を示す。拡張システムは、１つの非シールドツイストペア（「ＵＴＰ］）により接続されるマスタ送信器および受信器（「Ｔ／Ｒ」）１０１およびスレーブＴ／Ｒ１０２を有する。コンピュータ１１０とモニタ１１４との間のビデオを接続するために、３つのＵＴＰ１１６を利用して、レッド、グリーン、およびブルーのビデオ信号を送信する。周辺装置１１２は、少なくとも１つのマウスおよびキーボードを含む。情報またはデータがコンピュータ１１０から周辺装置１１２まで移動することは、下流方向に移動することであり、周辺装置からコンピュータまで移動することは、上流方向に移動することである。コンピュータをビデオモニタと接続する３つのＵＴＰ１１６は、通常、マスタビデオバッファ１２０およびスレーブビデオバッファ１２２を有する。これらのビデオバッファは、マスタＴ／Ｒ１０１およびスレーブＴ／Ｒ１０２に位置付けられるが、明確にするために別々の要素として示される。ＵＴＰは、マスタＴ／Ｒ１０１およびスレーブＴ／Ｒ１０２シールドペアを接続するために利用されるが、同軸ケーブル、および他の公知のケーブルは、通信チャネルを提供し得る。１つのＵＴＰ１０４はまた、マスタＴ／Ｒ１０１からスレーブＴ／Ｒ１０２にＤＣ電力を供給するために利用される。マスタＴ／Ｒに配置されるＤＣ電力供給源（図示されない）は、典型的な誘導性接続を用いて１つのＵＴＰに接続される。スレーブＴ／Ｒ１０２は、ＤＣ電力を受電するために誘導性接続を有する。当業者は、電力を提供する構成の各終端に必要なＤＣ電圧レベルを提供するために必要となる電圧のレベルを決定し得る。さらにコモンモードシグナリング（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）が、ビデオ水平同期信号を送信するために、１つのＵＴＰ１０４によって提供される。
【０００９】
３つのＵＴＰ１１６は、図１に示されるようにコンピュータからのビデオ信号に対するビデオチャネルとして機能するが、ビデオ信号を送信するために他の構成が利用され得る。他の構成は、例えば、コンピュータからのビデオ信号に対するビデオチャネルとして機能し得る、同軸ケーブルまたはカスタム設計されたケーブルを含み得る。水平同期信号および垂直同期信号は、１つの非シールドツイストペア１０４を用いて送信され得るが、Ｒ、Ｇ、およびＢは、別々のビデオチャネルによって下流に送信される。複数の周辺装置情報は、下流および上流方向の両方に送信され得る。
【００１０】
装置をスイッチングすることによって、複数のコンピュータのうちの１つ、１つ以上のモニタ、マウス、およびキーボードの間でアナログＶＧＡビデオ、マウス、およびキーボード信号をルーティングする必要がある場合がある。
【００１１】
図１に戻って、従来技術のマスタＴ／Ｒ１０１は、マスタＴ／Ｒをコンピュータ１１０と接続させるインターフェイス回路を有する。インターフェイス回路は、周辺装置と適切なコードとのとの間の接続を提供する。本発明の下流周辺装置情報は、マウスデータ、マウスクロック、キーボードデータ、キーボードクロック、およびビデオ同期信号を含む。マウスおよびキーボードは、オープンコレクタ接続を必要とし、ビデオ同期信号は、同期および極性検知器を必要とし得る。必要とされるインターフェイス回路は、コンピュータ設計の分野の当業者に周知である。下流方向では、インターフェイス回路は、エンコーダ／マルチプレクサに周辺装置情報を提供する。エンコーダおよびマルチプレクサは、周辺装置情報をパケットへと構成し、パケットは、ＵＴＰ１０４を用いてダウンストリーム方向に送信される。周辺装置からの上流情報は、復号化およびデマルチプレクスされて周辺装置データを取得する。周辺装置データは、その後コンピュータに分配される。
【００１２】
同様に、スレーブＴ／Ｒ１０２は、インターフェイス回路を介して周辺装置デバイス１１２に接続される。インターフェイス回路は、上流周辺装置情報をエンコーダ／マルチプレクサに接続させる。エンコーダおよびマルチプレクサは、上流周辺装置情報をパケットに構成し、パケットは、マスタＴ／Ｒから同期信号を受信した際に、所定の時間の後、マスタＴ／Ｒ１０１に送信される。スレーブＴ／Ｒ１０２が上流周辺装置情報を送信した後、スレーブＴ／Ｒは、次の同期および下流周辺装置信号を待つ。スレーブ通信Ｔ／Ｒが下流周辺装置情報を受信する時に、デコーダおよいデマルチプレクサは、受信したパケットを分解し、その情報を周辺装置へ転送する。マスタＴ／ＲおよびスレーブＴ／Ｒの要素は、ほぼ同一である。両デバイスの機能を理解している人間には、このデバイスを構築することができる。
【００１３】
本発明において通信チャネルとして機能するＵＴＰ１０４は、カテゴリ（Ｃａｔｅｇｏｒｙ）５ケーブルの１つのペアであり得る。カテゴリ５は、ローカルエリアネットワークにおいて利用するために設計された標準的なケーブルである。下流および上流周辺装置情報の両方を含むパケット構造の例は、１６ビットを含み得る。各ビットは、キーボードデータ、キーボードクロック、マウスデータ、マウスクロック等の周辺装置情報を表わすか、または、後で利用するためにリザーブされる。本発明の１つの利用では、ビット０は、オーディオ１５、すなわちオーディオ信号の１６ビットデジタル表現のうちの１ビットを表わす。オーディオ１５からオーディオ８は、ビット８からビット１５によって表わされる。オーディオ１５は、スレーブＴ／Ｒ１０２のＤ／Ａ変換器をスケーリングするために、まずビット０として送信される。ビット５およびビット６は、モデム情報であるが、他の非同期データに対して利用され得る。リザーブされたビット、すなわちビット７は、将来の周辺装置に対して利用され得る。パケットは、典型的な半ニ重形式で下流、その後上流へと交互に行き来する。４つの連続パケットは、データを左右オーディオチャネルに提供する。さらに、４つの連続パケットを介してシリアル制御信号がマルチプレクスされる。説明されるパケット送信方法は、各方向に１秒当たり１８７，５００ビットの１６チャネルを提供する。
【００１４】
例となるタイミングを示すために、マスタＴ／Ｒ１０１は、時刻０に周辺装置へ送信されるコンピュータ情報を含む第１のパケットを下流に送信する。しばらくして、スレーブＴ／Ｒ１０２は、そのパケットを受信する。スレーブＴ／Ｒがパケットを受信すると、カウンターが開始され、いくらかの所定の時間の後、スレーブＴ／Ｒは、上流方向にパケットを送信する。マスタＴ／Ｒ１０１は、パケットを受信すると、周辺装置情報は、コンピュータに送信される。その後、ある期間の経過後、マスタＴ／Ｒは、その次のパケットを送信する。半二重方法の周辺装置情報伝送は、応用要件によって決定されるように連続する。
【００１５】
図２に示されるように、複数のコンピュータ１１０Ａ−Ｎは、複数の周辺装置１１２Ａ−Ｍおよびモニタ１１４Ａ−１１４Ｍと通信する。コンピュータ１１０と周辺装置／モニタ１１２、１１４との間には、対応するマスタ状態機械１０１Ａ〜１０１Ｎおよびスレーブ状態機械１０２Ａ〜１０２Ｍが存在する。一方、コンピュータ１１０Ａ〜Ｎからのビデオ情報は、コンピュータ側の送信ビデオバッファ１２０Ａ〜Ｎ、および周辺装置側の１２２Ａ〜Ｍを介して、モニタ１１４Ａ〜１１４Ｍに送信される。
【００１６】
図２からわかるように、コンピュータ１１０、マスタ状態機械１０１、ビデオ送信バッファ１２０、ビデオ受信バッファ１１２、およびスレーブ状態機械１０２の動作は、実質的に図１に関して説明されたことと同じである。図１と同様に、コンピュータ側は、下流側として規定され、周辺装置側は、上流側として規定される。
【００１７】
図２の実施形態では、マトリクススイッチ４０１は、複数のマスタ状態機械１０１Ａ〜Ｎと複数のスレーブ状態機械１０２Ａ〜Ｍとの間に、挿入される。マトリクススイッチ４０１は、マスタおよびスレーブ状態機械と独立し得る（すなわち、適切なケーブル配線によって接続される）か、またはより複雑な拡張システム４００の一部であり得る。マトリクススイッチ４０１は、ビデオおよびパケットデータビットを、下流側では、それぞれコンピュータ１１０Ａ〜Ｎの各々に対するビデオ送信バッファ１２０およびマスタ状態機械１０１から受信し、上流側では、ビデオ受信バッファ１２２およびスレーブ状態機械１０２から受信する。図１に関して前述されたように、マスタ状態機械１０１は、１対１対応でコンピュータ１１０に接続することにより、各コンピュータ１１０は、対応するマスタ状態機械１０１を有する。同様に、周辺装置側では、周辺装置デバイス１１２Ａ〜Ｍの各々は、再び１対１対応で対応するスレーブ状態機械１０２Ａ〜Ｍを有する。図２に利用される変数から当業者に理解されるように、本発明の拡張システム４００と接続して利用されるコンピュータの数および利用される周辺装置の数は制限されないが、Ｎ×Ｍクロスポイント接続回路４０３の容量によって決定される。クロスポイント接続回路４０３は、プロセッサ４０２の制御下でマスタ状態機械１０１Ａ〜Ｎとスレーブ状態機械１０２Ａ〜Ｍとの間に低インピーダンスおよび／または論理パスを確立する。明らかに、プロセッサ４０２は、マスタ状態機械１０１とスレーブ状態機械１０２との間のプロセッサ４０２により確立されるクロスポイント接続のダイレクトパス（すなわち、低インピーダンスパス）上には存在しない。結果として、マスタ状態機械１０１およびスレーブ状態機械１０２からのデータビットの送信では、プロセッサのないことが望まれる。図１の実施形態とは異なり、マスタ状態機械１０１は、コンピュータ１０１Ａ〜Ｎからのパケットフレームと同期し、固定フレームおよびパケット長に基づいてマスタおよびスレーブ状態機械のデータ方向を制御する。各状態機械は、対応するコンピュータから１ビットの情報を抽出し、そのビットをクロスポイント接続回路４０３により対応するコンピュータに接続される同期スレーブデバイスに印加する。その結果、非ブロッキングデータリンクとなり、マスタおよびスレーブ端は、処理を介在させることなくソフトウェア制御下でデータを交換する。
【００１８】
本発明は、現在のところ最も実用的で好ましい実施形態であると考えら得るものに関して説明されたが、本発明は開示される実施形態に制限されるのではなく、逆に添付の請求項の意図および範囲内に含まれる様々な改変および装置の構成をカバーすることが意図されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明による拡張システムを介して周辺装置と接続されたコンピュータを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の現在好ましい実施形態のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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