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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Computer in Nahbereichsnetzen
(Local Area Networks), und genauer gesagt auf Repeater in Form von
integrierten Schaltkreisen mit mehreren Anschlüssen für die Verwendung mit Netzwerken
vom Standard Ethernet-Typ, einschließlich der gerade entstehenden
Ethernet-Standards mit 100 MegaHertz.
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Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Repeater
mit mehreren Anschlüssen,
die auch als „Hubs" oder Verkabelungszentren
bezeichnet werden, sind in Nahbereichsnetzen weithin in Gebrauch.
Diese Geräte
ermöglichen
eine Verbindung einer Anzahl von Netzwerksegmenten auf der physikalischen
Ebene des Netzwerkprotokolls. In einem Netzwerk vom Ethernet-Typ
fallen demnach alle Geräte,
die mit einem einzelnen Repeater verbunden sind, in dieselbe Kollisionserfassungsdomäne für die physikalische
Schicht des Nahbereichsnetzes. Siehe beispielsweise das US-Patent 5,265,123
mit dem Titel „Erweiterbarer
Repeater".
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Ein
zur Zeit sich entwickelndes Protokoll einer Standardträgerabfrage
mit mehrfachem Zugriff und Kollisionserfassung (CSMA/CD) für eine Datenübertragung
mit 100 Megabit pro Sekunde ist als 100BASE-T bekannt. Der Standard
ist durch das Institut der elektrischen und elektronischen Ingenieure
(IEEE) als Standard 802.3u festgelegt worden.
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Der
100BASE-T-Standard spezifiziert eine medienunabhängige Schnittstelle MII zwischen
einer Medienzugriffssteuerung MAC und einer physikalischen Sender/Empfänger-Schnittstelle
PHY. Eine medienunabhängige
Schnittstelle ist derart ausgelegt, daß ein Gerät, welches die Medienzugriffssteuerung
beinhaltet, eine Schnittstelle hat, die unabhängig von dem speziellen Typ
des physikalischen Mediums ist, mit welchem ein physikalischer Sender/Empfänger verbunden
ist. Die medienunabhängige
Schnittstelle ist wünschenswert, weil
der 100BASE/T-Standard eine Vielfalt unterschiedlicher Typen von
Kommunikationsmedien unterstützt. Physikalische
Sender/Empfänger
stellen demnach eine Übersetzung
von der physikalischen Schnittstelle zu der medienunabhängigen Schnittstelle
bereit. Die das Gerät
tragende Mediumzugriffssteuerung übersetzt Signale von der MAC-Ebene
zu der medienunabhängigen
Schnittstelle. Indem eine gemeinsame Schnittstelle für die Funktionen
der Medienzugriffssteuerung bereitgestellt wird, können Hersteller
dafür sorgen,
daß diese Geräte in einfacherer
Weise zusammenarbeiten.
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Der
100BASE-T-Standard (siehe den Entwurf des Anhangs zu IEEE STD 802.3,
Seite 21-1) definiert den Abgleich der Unterschichten und einer
medienunabhängigen
Schnittstelle in der physikalischen Schicht des OSI-Referenzmodells.
Die Mediumzugriffssteuerung findet sich in der Datenverbindungsschicht
des Gerätes
und treibt eine medienunabhängige
Schnittstelle (MAC-MII). In der physikalischen Schicht stellt eine komplementäre medienunabhängige Schnittstelle
(PHY-MII) die Verbindung zur medienabhängigen Schaltung der physikalischen
Schicht her. Diese Schaltung wird mit der Verbindungsschicht des
physikalischen Mediums und einer codierenden Logik der physikalischen
Unterschicht verbunden. Die codierende Logik der physikalischen
Unterschicht treibt die medienunabhängige Schnittstelle.
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Innerhalb
des 100BASE-T-Standards sind mehrere physikalische Medien spezifiziert.
Der 100BASE-FX-Standard ist die Spezifikation einer physikalischen
Schicht für
ein CSMA/CD-LAN mit 100 Megabit pro Sekunde über zwei optische Fasern. Die
100BASE-T4-Spezifikation sieht ein CSMA/CD-LAN mit 100 Megabit pro
Sekunde über
vier Paare von UTP-Drähten
der Kategorie III, IV und V vor. Der 100BASE-TX-Standard ist die
Spezifikation einer physikalischen Schicht für ein CSMA/CD-LAN mit 100 Megabit über zwei
Paare von UTP- oder STP-Drähten
der Kategorie V.
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Der
100BASE-T-Standard spezifiziert auch eine Repeaterfunktion für Netzwerke
mit einem Basisband von 100 Megabit pro Sekunde. Der Repeater umfaßt eine
Basisbandrepeatereinheit auf der physikalischen Schicht, welche
zwei medienabhängige
physikalische Schnittstellen miteinander verbindet. Gemäß diesem Standard
ist also die Repeatereinheit mit dem Anschlußschaltkreis des physikalischen
Mediums und der physikalischen Unterschicht zum Codieren der medienabhängigen Schnittstellen
für die
Anschlüsse
an dem Repeater verbunden. Diese Repeater sind typischerweise so
ausgelegt, daß sie
mit einem integrierten Sender/Empfänger-Chip verbunden werden
können,
wie z.B. einem AMD-Sender/Empfänger-Chip,
der als AM78965 oder AM78966 bei Advanced Micro Devices, Sunnyvale,
Kalifornien, erhältlich
ist. Diese Chips stellen Signale auf der physikalischen Ebene für die Repeater-Basisbandeinheit
bereit, auf welcher die Repeaterfunktionen ausgeführt werden.
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Die
medienunabhängige
Schnittstelle gemäß dem Standard
sieht eine Verwaltungsschnittstelle und eine physikalische Adresse
für jede
medienunabhängige
Schnittstelle vor. Diese Verwaltungsschnittstelle ist dafür ausgelegt,
zu einem gegebenen Zeitpunkt jeweils eine einzelne physikalische
Schnittstelle zu steuern und sieht die Übertragung von Steuer- und
Statusinformationen zwischen der Einrichtung der physikalischen Schicht
und der mit der medienunabhängigen
Schnittstelle verbundenen Station vor. Steuerinformation wird durch
die Station synchron bezüglich
eines Taktes der Verwaltungsdaten angesteuert, der auch als Teil
der medienunabhängigen
Schnittstelle spezifiziert ist. Die Verwaltungsschnittstelle, die
in dem Standard spezifiziert ist, sieht eine serielle Zweidraht-Schnittstelle
für den
Anschluß an
eine Verwaltungseinheit und an eine verwaltete physikali sche Schnittstelle
vor zum Zwecke der Steuerung der physikalischen Schnittstelle und
der Aufnahme von Statusinformation über die physikalische Schnittstelle.
Die Verwaltungsschnittstelle sieht einen Verwaltungsregistersatz
für die
physikalische Sender/Empfänger-Einrichtung
vor, welche einen Satz von acht Steuer-, Status- und Konfigurationsregistern
umfaßt,
wobei acht zusätzliche
Positionen reserviert sind und 16 Register speziellen Funktionen
des Anbieters zugewiesen sind.
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Der
Standard spezifiziert weiterhin eine physikalische Adresse für die physikalische
Schnittstelle, die aus fünf
Bits in einem Verwaltungsrahmen besteht, die durch den Verwaltungsschnittstellenbus
zugeführt
werden sollen. Die physikalische Adresse mit fünf Bit, welche der medienunabhängigen Schnittstelle
zugeordnet ist, setzt damit einen Grenzwert für die Anzahl von Anschlüssen an
einem einzelnen Verwaltungsbus von 32 physikalischen Sender/Empfänger-Anschlüssen fest.
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Während der
Standard demnach von Repeatern ausgeht, die physikalische Schnittstellen
und eine medienunabhängige
Schnittstelle haben, welche auf eine einzelne physikalische Schnittstelle
abgebildet ist, mit einer von 32 physikalischen Schnittstellen gemeinsam
verwendeten Verwaltungsschnittstelle, sieht der Standard jedoch
keine einfache Verbindung einer Medienzugriffssteuerung direkt mit
einem Repeater vor. Gemäß dem Stand
der Technik und dem bekannt gemachten Standard muß also eine
Netzwerkverwaltungseinrichtung, die mit einem Repeater verbunden
werden kann, über
die Schnittstelle der physikalischen Schicht an den Repeater anschließen. Auch
andere Typen von Netzwerkzwischensystemen oder Endstationen sind
mit dem Repeater nur durch die physikalischen Schnittstellen verbindbar.
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Obwohl
also der Standard eine Repeaterfunktion für Repeater mit mehreren Anschlüssen spezifiziert, ist
die Repeaterfunktion nur beschränkt
anwendbar und ermöglicht
keine flexible Implementierung im kommerziellen Rahmen. Es ist deshalb
wünschenswert,
eine flexiblere Repeaterarchitektur für die Verwendung mit den aufkommenden
100BASE-T-Standards bereitzustellen.
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Die
US 5,396,495 bezieht sich
auf verschiedene Merkmale einer Repeaterschnittstellensteuerung (RIC),
die Segmente eines Nahbereichsnetzes mit einem Bus/Baum verbindet.
Die RIC implementiert die IEEE 802.3 Repeater-Spezifikation. Die
RIC stellt eine Hub-Verwaltungsunterstützung in
Form der Information bereit, die sich auf den Zustand ihrer Anschlüsse und
auf die Pakete bezieht, die sie wiederholt. Diese Information ermöglicht es
einem Benutzer, eine Vielfalt von Ereignissen zu zählen und
aufzuzeichnen und eine Verwaltungsstatistik zu protokollieren. Die
RIC ist mit den zwölf
Anschlüssen
verbunden, die eine Schnittstelle mit koaxialen Medien oder Twisted-Pair-Medien
und einem Anschluß bilden,
der eine Schnittstelle zu einer Schnittstelle einer Anschlußeinheit
bildet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Repeater in Form eines
integrierten Schaltkreises bereitgestellt, wie er in Anspruch 1
beansprucht wird.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen Repeater mit mehreren Anschlüssen in Form
eines integrierten Schaltkreises bereit, welcher eine oder mehrere
medienunabhängige
Schnittstellen und eine Mehrzahl physikalischer Schnittstellen bereitstellt.
Dies ermöglicht
den Anschluß des
Repeaters an ein Zugriffssteuerungsgerät eines externen Mediums, welches
ebenfalls den MII-Standard implementiert. Der Repeater mit mehreren
Anschlüssen
erscheint für
das Gerät
auf der MAC-Ebene, welches den MII verwendet, wie ein physikalischer
Sender/Empfänger.
Der integrierte Repeater mit mehreren Anschlüssen gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet jedoch eine einzelne MII-Schnittstelle
mit mehreren physikalischen Sendern/Empfängern gemeinsam.
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Während der
Standard für
die MII-Schnittstelle die Verwaltung des Status, der Konfiguration
und der Steuerung einer physikalischen Schnittstelle bereitstellt,
wendet das Repeatergerät
mit mehreren Anschlüssen gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung diese Status-Konfigurations- und Steuerungsverwaltungsfunktion
mit der Mehrzahl von physikalischen Anschlüssen gemeinsam. Es wird deshalb
nur eine physikalische MII-Adresse für jeden Multiport-Repeater
(Repeater mit mehreren Anschlüssen)
benötigt,
anstatt für jeden
physikalischen Sender/Empfänger
in dem System. Dies erweitert in hohem Maße die Anzahl von Anschlüssen, die
auf einem einzelnen Verwaltungsbus verwaltet werden können.
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Zusätzlich sieht
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Verwendung von mehr als einer medienunabhängigen Schnittstelle
auf dem Multiport-Repeater vor. Jede der medienunabhängigen Schnittstellen
bietet einen Zugriff auf alle physikalischen Anschlüsse auf
dem Repeater. Dies ermöglicht
den Anschluß einer
Anzahl von Geräten
mit Medienzugriffssteuerung auf unterschiedlichen Niveaus bzw. Ebenen
mit einem einzelnen Repeater.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwenden mehrere MII's einen Satz von logischen Gattern und
verwenden einige der I/O-Anschlüsse
in einem einzelnen Multiport-Repeater.
Dies senkt die erforderliche Anzahl der I/O-Anschlußstifte
drastisch herab. Wenn Anschlußstifte
nicht gemeinsam verwendet werden, erfordern drei standardmäßige MII's 50 Anschlußstifte
(drei Sätze
von Steuerungs-/Status-/Anschlußstiften
zuzüglich
zweier Verwaltungsstifte). Gemäß einer
Implementierung der vorliegenden Erfindung werden für drei MII's nur 35 Anschlußstifte
benötigt.
Die Steuerlogik, die zu jedem MII gehört, kann gemeinsam verwendet
werden, um die gesamten Implementierungskosten zu reduzieren.
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Ein
100BASE-T-Repeater, der gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert ist, ermöglicht das
Anbringen mehrerer Geräte,
die einen MAC-MII haben, an den integrierten Multiport-Repeater über mehrere
PHY-MII's, die auf
dem Repeaterchip implementiert sind. Beispielsweise kann eine Brückeneinrichtung
mit dem Repeater verbunden werden, was Anschlüsse an unterschiedliche Medien des
Nahbereichsnetzes ermöglicht.
Ein Netzwerkverwaltungsgerät
kann mit dem Repeater verbunden werden, um Statistiken über die
Netzwerkaktivität
aufzunehmen, während
gleichzeitig die Brücke
mit der anderen MII-Schnittstelle verbunden ist.
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Indem
einige anschlußspezifische
Register in der Verwaltungsschnittstelle durch die medienunabhängige Schnittstelle
auf dem Chip zugänglich
sind, ist der Benutzer einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in der Lage, den Multiport-Repeaterchip so zu konfigurieren,
daß er
eine Vielfalt unterschiedlicher Arten physikalischer Kommunikationsmedien
jeweils an einem Anschluß handhabt.
Der Multiport-Repeater gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
demnach eine Schaltung zum Anpassen der Schaltung der physikalischen
Schicht für
jeden Anschluß,
damit sie die medienabhängigen
Eigenschaften erfüllt,
die unter Verwendung der Verwaltungsschnittstelle spezifiziert werden.
Der Repeater in Form eines integrierten Schaltkreises gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
eine Schnittstellensteuerlogik, einschließlich Schnittstellensteuerungs-
und Status-Registern für
die Mehrzahl medienabhängiger
Schnittstellen. Die Schnittstellensteuerlogik verwaltet die Empfangs-
und Sendefunktion der physikalischen Schicht auf der Mehrzahl von
medienabhängigen
Schnittstellen für
verschiedene Arten von Kommunikationsmedien. Es wird eine Verwaltungsschnittstelle
bereitgestellt, die mit der Schnittstellensteuerlogik verbunden
ist. Diese Verwaltungsschnittstelle reagiert auf eine Repeateradresse
in einem Verwaltungsrahmen, die bei der Verwaltungsschnittstelle
empfangen wird, um Lese- und Schreibzugriff auf die Schnittstellensteuer- und
Statusregister zu gewähren.
Die Steuer- und Statusregister gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung umfassen einen ersten Satz von Registern, der gemeinsam
verwendete Attribute der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen definiert,
und einen zweiten Satz von Registern, der individuelle Attribute
der Mehrzahl von medienunabhängigen
Schnittstellen spezifiziert.
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Ein
100BASE-T-Multiport-Repeater in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung stellt eine Verbindung zu entweder TX- (Medien mit zwei
abgeschirmten Paaren) oder FX-Medien (optische Fasermedien) bereit.
Es ist wünschenswert,
die unterschiedlichen Medien gleichzeitig in einem Repeater zu verbinden. Der
zusätzliche
FX-Anschluß ist
sehr nützlich,
da Fasermedien über
eine viel größere Distanz
verlaufen können
als Drahtmedien. Beispielsweise kann ein 100BASE-T-Repeater mit acht
Anschlüssen
so implementiert werden, daß sechs
Anschlüsse
mit TX und zwei Anschlüsse
mit FX verbunden sind. Der integrierte Multiport-Repeater stellt
die Eigenschaften bereit, die es einem Benutzer des Repeaters erlauben,
die TX- und FX-Medien auf einem Repeater miteinander zu mischen.
Alternative Systeme können
auch das T4-Medium (vier nicht abgeschirmte Drahtpaare) unterstützen.
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Die
medienabhängigen
Eigenschaften des Schaltkreises der physikalischen Schicht für die TX-
und FX-Medien sind etwas unterschiedlich. Insbesondere erfordert
der TX-Medienanschluß einen
Verwürfler
bzw. ein Störgerät in der
Sendefunktion und ein Entstörgerät in der
Empfangsfunktion. Der FX-Medienanschluß erfordert die Stör-/Entstör-Funktionen
nicht. Der integrierte Multiport-Repeater
der vorliegenden Erfindung stellt an jedem Anschluß eine Stör-/Entstörfunktion
bereit. Dies ermöglicht
es, daß jeder
Anschluß für TX-Medien verwendet
werden kann. Ein Medientypregister ist ebenfalls implementiert.
Die Breite bzw. der Umfang dieses Registers ist gleich der Anzahl
von Anschlüssen
auf dem Repeater. Der Wert jedes Bits legt fest, ob die Stör-/Entstör-Funktionen
für den
Anschluß umgangen
werden oder nicht. Wenn sie umgangen werden, so bildet der Anschluß bzw. Port
eine Verbindung zu einem FX-Sender/Empfänger. Wenn nicht, so wird er
für einen TX-Sender/Empfänger verwendet.
Indem also durch die Schnittstelle in das Medientypregister geschrieben wird,
kann der Benutzer des Repeaters für jeden Anschluß feststellen,
für welchen
Typ von Medien er ausgelegt ist.
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Gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Erweiterungsanschluß auf einem
einzelnen Multiport-Repeater bereitgestellt, welcher ebenfalls eine
Mehrzahl von medienunabhängigen
Schnittstellen umfaßt.
Dies bietet eine extrem flexible Einrichtung, die für Repeaterfunktionen
vom Ethernet-Typ mit hoher Geschwindigkeit von 100 Megabit pro Sekunde
in einer Vielfalt von Hardwarekonfigurationen verwendet werden kann.
Unter Verwendung des Erweiterungsanschlusses kann eine Anzahl von
Multiport-Repeatern, von denen jeder gemäß der vorliegenden Erfindung
eine getrennte Repeateradresse erhält, auf einem einzigen Managementbus
in einer Kaskade angeordnet werden. Die Repeateradresse kann unter Verwendung
der physikalischen Adresse von fünf
Bits für
den Standard der medienunabhängigen
Schnittstellen angegeben werden, die normalerweise individuellen
physikalischen Schnittstellen zugeordnet ist. Die Verwendung der
Repeateradresse mit fünf
Bits, die für
eine Anzahl von in einer Kaskade geschalteten Multiport-Repeatern
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eindeutig eingestellt sind, ermöglicht es,
daß eine
einzelne Verwaltungseinheit eine sehr große Anzahl physikalischer Anschlüsse kontrolliert, indem
32 Multiport-Repeater in einer Kaskade angeordnet werden. Wenn man
acht physikalische Anschlüsse pro
Repeater hat, können über eine
gemeinsam verwendete Verwaltungsschnittstelle 256 physikalische
Anschlüsse
verwaltet werden. Mit einer größeren Anzahl
von Anschlüssen
pro Repeater kann gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung sogar eine noch größere Anzahl
physikalischer Schnittstellen verwaltet werden.
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Der
Erweiterungsanschluß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
zumindest zwei besondere Eigenschaften. Insbesondere läuft die
Steuerungslogik des Erweiterungsanschlusses in der Zustandsmaschine
des Kerns des Multiport-Repeaters gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einer Taktrate, die dem Zweifachen
der Datenrate entspricht, welche auf die anderen Anschlüsse der Einrichtung übertragen
werden. Der schnellere Takt an dem Erweiterungsanschluß reduzierte
die Vermittlungszeit zwischen zwei in einer Kaskade angeordneten
Repeaterchips um etwa die Hälfte.
Demnach wird die sogenannte Kollisionserfassungsdomäne des Ethernets,
welche durch die Laufzeit begrenzt ist, über die Repeatergrenzen hinaus
erweitert. Wenn man den Erweiterungsanschluß mit einer höheren (Takt-)
Rate laufen läßt als die
physikalischen Anschlüsse
auf dem Repeater, so erlaubt dies eine größere Anzahl von Geräten innerhalb
der einzelnen Domäne.
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Weiterhin
stellt der Erweiterungsanschluß einer
Ausführungsform
der Erfindung den Austausch von Information nicht nur über Kollisionen
innerhalb der Domäne,
sondern auch über
den Empfang geschwächter Signale
an Anschlüssen
in den jeweiligen Repeatern über
den Erweiterungsanschluß bereit.
In dem 100BASE-T-Standard ist das Austauschen von Kollisionsinformation
allein nicht genug, um dafür
zu sorgen, daß alle
getrennten Repeater zusammenarbeiten. Statt dessen erfordert eine Überwachungszustandsmaschine
der Trägerintegrität, die gemäß dem Standard
spezifiziert ist, daß ein
Störsignal
an alle Anschlüsse
gesendet wird, wenn an einem Anschluß ein abgeschwächtes bzw.
verstümmeltes
Signal empfangen wird. Das erzwungene Störsignal wird also durch einen
Erweiterungsanschluß gemäß der vorliegenden
Erfindung kommuniziert, um eine Kaskadenanordnung der Repeater zu
ermöglichen.
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Dementsprechend
bietet eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen außerordentlich flexiblen Repeaterchip
für die
Verwendung mit Nahbereichsnetzen (LANs) hoher Geschwindigkeit. Der
Repeater kann erweitert werden und bietet den Anschluß zu einer
Mehrzahl medienunabhängiger
Schnittstellen, was leistungsstarke Netzwerkarchitekturen ermöglicht.
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Andere
Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann man
bei Betrachtung der Figuren, der genauen Beschreibung und der anschließenden Ansprüche erkennen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Systems, welches die Multiport-Repeater
einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beinhaltet.
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2 ist
ein funktionales Blockdiagramm des Multiport-Repeaters in Form eines
integrierten Schaltkreises gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein Zustandsdiagramm, welches den Betrieb der Kernzustandsmaschine
illustriert.
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4 ist
ein funktionales Blockdiagramm des medienabhängigen Anschlusses für den Multiport-Repeater
nach 2.
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5 ist
ein funktionales Blockdiagramm des Erweiterungsanschlusses für den Multiport-Repeater nach 2.
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6 ist
ein funktionales Blockdiagramm des Blockes der medienunabhängigen Schnittstelle
in dem Multiport-Repeater nach 2.
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7 ist
ein funktionales Blockdiagramm des Verwaltungsanschlusses und der
internen Register in dem Multiport-Repeater nach 2.
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8 ist
ein funktionelles Blockdiagramm der Registerzugriffslogik in dem
Multiport-Repeater
nach 2.
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9 ist
ein System-Blockdiagramm von zwei in Kaskadenform angeordneten Multiport-Repeatern gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Eine
genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird unter Bezug auf die Figuren gegeben. 1 veranschaulicht
einen Kontext für
die Verwendung eines Multiport-Repeaters gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die 2 bis 8 veranschaulichen
die Architektur des Multiport-Repeaters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. 9 veranschaulicht
die Vermittlungslogik, die für
den Erweiterungsanschluß auf
dem Multiport-Repeater gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Wie
man in 1 erkennen kann, stellt eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Multiport-Repeater XRC 10 bereit,
welcher acht 100BASE-TX- oder 100BASE-FX-Anschlüsse 18-0 bis 18-7 unterstützt. Drei
medienunabhängige
Schnittstellen MII-A1 bis MII-C1 sind mit dem Multiport-Repeater 10 verbunden.
Wie durch den Bus 13 angezeigt wird, enthalten die medienunabhängigen Schnittstellen
MII-A1 bis MII-C1 gemeinsam verwendete Signale auf dem Bus 13,
um die Gesamtanzahl der Anschlußstifte
auf dem Multiport-Repeater 10 zu reduzieren. Zusätzlich enthält der Multiport-Repeater 10 einen
Erweiterungsanschluß 14,
der über
die Vermittlungslogik 15 mit einem ähnlichen Erweiterungsanschluß 16 an
einem benachbarten Multiport-Repeater 20 angeschlossen
ist. Der Multiport-Repeater 20 enthält auch eine Mehrzahl von Anschlüssen 28-8 bis 28-15.
Drei medienunabhängige
Schnittstellen MII-A2 bis MII-C2 sind auf dem Chip 20 enthalten.
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Jeder
der Anschlüsse 18-0 bis 18-7 und 28-8 bis 28-15 ist
mit entsprechenden Anschlußeinrichtungen 11-0 bis 11-7 und 21-8 bis 21-15 verbunden.
Die Anschlußeinrichtungen 11-0 bis 11-7 und 21-8 bis 21-15 weisen
integrierte Sender-/Empfängerschaltkreise
auf, wie z.B. die oben erwähnte „Advanced
Micro Devices"-Schaltung.
Diese Schaltkreise sind entweder mit einem 100BASE-TX- oder einem 100BASE-FX-Kommunikationsmedium
verbunden. Die Anschlüsse 18-0 bis 18-7 und 28-8 bis 28-15 sind
dafür ausgelegt,
daß sie
zu den Sender/Empfänger-Chips
passen, mit welchen sie verbunden sind und sie sind unabhängig von dem
betreffenden Medium, mit welchem der Sen der/Empfänger verbunden ist. Medienabhängige Funktionen werden
innerhalb der Multiport-Repeaterchips 10 und 20 ausgeführt, wie
nachstehend beschrieben wird.
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Die
Steuerung XRC des Multiport-Repeaters gemäß der vorliegenden Erfindung
stellt also ein kosteneffizientes Einzelchipgerät bereit, welches die Repeaterfunktionen
gemäß IEEE 802.3u
100BASE-X implementiert. Jede XRC 10, 20 unterstützt acht
100BASE-TX- oder 100BASE-FX-Anschlüsse, drei
MII-Anschlüsse und
einen Erweiterungsanschluß.
Zusätzliche
Verwaltungsfunktionen können
zu dieser Architektur hinzugefügt
werden, je nachdem, wie es zu den Erfordernissen einer bestimmten
Implementierung paßt.
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Mehrere
MII-Anschlüsse,
beispielsweise MII-A1 bis MII-C1 können mit einem einzelnen Multiport-Repeater,
beispielsweise 10, verbunden werden. Wie in 1 dargestellt
ist, ist also ein Multiport-Repeater 10 mit einem Zwischensystem
zwischen zwei Netzwerken, nämlich
der Brücke 30 und
der Brücke 31 verbunden. Die
Brücke 30 kann
den Multiport-Repeater mit anderen Typen von physikalischen Einrichtungen
des Netzwerkes verbinden, wie durch den Block 32 angezeigt
wird. Dieser Block kann mit einem Ethernet mit 10 Megabit oder mit
einem weiteren Ethernet mit 100 Megabit verbunden werden. Alternativ
könnte
die Brücke 30 so
ausgelegt werden, daß sie
einen Anschluß an
Tokenring- oder FDDI-Netzwerke bietet, je nachdem wie es zu einer bestimmten
Implementierung paßt.
In ähnlicher
Weise kann die Brücke 31,
die mit dem Repeater 10 verbunden ist, mit einer Vielfalt
anderer Typen von Netzwerken verbunden werden, wie sie im Stand
der Technik bekannt sind, wie z.B. der FDDI-Schnittstelle 34.
Schließlich
ist mit der medienunabhängigen
Schnittstelle MII-B1 ein Verwaltungsprozessor 33 verbunden.
Dieser Prozessor enthält
seine eigenen Funktionen der Medienzugriffssteuerung, wie es in
der Figur dargestellt ist, und er kann für Netzwerkverwaltungsfunktionen
verwendet werden, wie z.B. für
die Überwachung
einer die Netzwerkleistungsfähigkeit
aufnehmenden Statistik, die Konfigurierung von Geräten in dem
Netzwerk und andere Vorgänge,
je nachdem, was erwünscht
ist.
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Außerdem hat,
wie in 1 dargestellt, der zweite Repeater 20 ebenfalls
drei medienunabhängige Schnittstellen.
In diesem Beispiel ist die medienunabhängige Schnittstelle MII-A2
mit einer Brücke 35 verbunden,
eine Endstation 36 ist mit der medienunabhängigen Schnittstelle
MII-B2 verbunden, und eine weitere Brücke 37 ist mit der
medienunabhängigen
Schnittstelle MII-C2 verbunden. Die Brücken 35 und 37 sind
mit physikalischen Netzwerkmedien verbunden, wie es durch die Boxen 39 und 40 angezeigt
wird. Wie man erkennt, stellt das in 1 dargestellte
System eine beträchtliche
Flexibilität
in der Implementierung eines Computernetzwerkes unter Verwendung
des Standards 802.3u mit 100 Megabit bereit.
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2 ist
ein Funktionsblockdiagramm des Multiport-Repeaters 10 nach 1.
Das in 2 dargestellte System ist auf einem einzigen integrierten
Schaltkreis implementiert. Es enthält einen Kernblock 100, der
den Taktgenerator, den Busschalter 102, eine Kernzustandsmaschine 103 und
einen Repeaterkern 104 des Standards 100BASE-X enthält. Mit
dem Kernblock 100 ist eine medienabhängige Anschlußschaltung PORTXn
für Anschlüsse 0 bis
7 verbunden, welche die Bezugszahlen 106-0 bis 106-7 in
der Figur erhalten haben. Außerdem
sind mit dem Kernblock 100 die medienunabhängigen Schnittstellenblöcke MIIPXi
für Schnittstellen
A, B und C verbunden, welche die Bezugszahlen 109-A bis 109-C erhalten
haben. Eine Ausrichtlogik 110 ist vorgesehen, welche einen
gemeinsam verwendeten Ausgang für
die drei medienunabhängigen
Schnittstellen 109-A bis 109-C bereitstellt. Außerdem ist
in dem Funktionsblock 111 ein Erweiterungsanschluß enthalten.
Eine Steuerlogik 112 für
medienabhängige
Schnittstellen wird verwendet, um auf die internen Register 108 und
andere Schnittstellendienste zuzugreifen. Zusätzlich werden verschiedene
Funktionen 113 auf dem Chip bereitgestellt.
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Die
Steuerlogik 111 des Erweiterungsanschlusses und die Kernzustandsmaschine 103 arbeiten
mit dem 50 Megahertz TCLK zweimal so schnell wie die Eingangs- und
Ausgangsdatenpfade auf den physikalischen Anschlüssen und den medienunabhängigen Schnittstellen,
die mit dem lokalen Symboltakt LSCLK von 25 MHz arbeiten. Der 50
MHz-Takt wird sorgfältig
mit dem lokalen Symboltakt LSCLK synchronisiert. Durch Übermitteln
von Steuersignalen und Daten über
den Erweiterungsanschluß 111 mit
einer Taktrate, die schneller als der lokale Symboltakt ist, wird
die Kommunikationszeit zwischen mehreren Repeatersteuerungen beträchtlich
reduziert. Dies erlaubt die Kaskadenanordnung mehrerer Repeatersteuerungen
innerhalb einer einzelnen Kollisionserfassungsdomäne, die
begrenzt wird durch die Kollisionserfassungs- oder Störsignallaufzeit entsprechend
dem Standard. Die Pfeile am Umfang des in 2 dargestellten
Blockes entsprechen den Anschlußstiften
auf dem Chip. Ein Datenbussystem, welches durch die Linie 115 in 2 wiedergegeben
wird, führt
Daten zwischen den Komponenten des Chips oder der Steuerung der
Busschaltkreise 102 in die Kernzustandsmaschine 100.
Weiterhin ist der Logikblock 100 des Kerns mit jeder anderen
der funktionalen Einheiten in dem Chip verbunden, wie es in 2 schematisch
dargestellt ist.
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Die
Anschlußstiftdefinitionen
auf dem Chip umfassen die folgenden: Front
End-Schnittstelle (Am 78965 und Am 78966 oder MC 6883698 Anschlußstifte)
Medienunabhängige Schnittstellen
(35 Anschlußstifte)
Erweiterungsanschlüsse (18
Anschlußstifte)
Registerzugriffsanschlüsse (13
Anschlußstifte)
LED-Anschlüsse (9 Anschlußstifte)
Verschiedene
Anschlüsse
(7 Anschlußstifte)
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Der
grundlegende Betrieb des Multiport-Repeaters (Repeater mit mehreren
Anschlüssen)
wird durch die Kemzustandsmaschine 103 gesteuert, welche
den Datenstrom über
die Mehrzahl von Anschlüssen 106-0 bis 106-7,
den Erweiterungsanschluß 111 und
die drei medienunabhängigen
Schnittstellen 109-A bis 109-C leitet. Die Kernzustandsmaschine
entscheidet primär
den „Kopier"-, „Ruhe"- und „Kollisions"-Zustand für jeden Anschluß, den Erweiterungsanschluß und die
medienunabhängige
Schnittstelle. Es gibt in der Kernzustandsmaschine drei hauptsächliche
Zustände,
einschließlich
eines Zustandes, der anzeigt, daß es keine Aktivität gibt,
eines anderen Zustands, welcher anzeigt, daß einer und nur ein Anschluß Daten
empfängt,
und eines weiteren Zustandes, welcher anzeigt, daß mehr als
einer der Anschlüsse
gleichzeitig aktiv ist. Entsprechend diesen drei Zustandsanzeigen
und je nachdem, welcher Anschluß empfängt oder
welche Anschlüsse
kollidieren, führt
die Kernzustandsmaschine des Repeaters die standardmäßigen Repeaterfunktionen
aus. Die Kernzustandsmaschine erzeugt auch Steuersignale für die Busumschaltung
und FIFO- und Pufferdaten-Freigabesignale, um die Datenausgangspfade
für die
Anschlüsse
auf der Einrichtung freizuschalten. Die Zustandsmaschine wird auch
verwendet, um Taktbäume
für den
TCLK und den LSCLK aufzubauen, um ein Auffächern dieser Signale zu verwalten.
-
Die
Kernzustandsmaschine für
den grundlegenden Vorgang führt
die folgenden Regeln aus:
- 1. Wenn nur ein Anschluß empfängt, so
kopiere die Daten des empfangenden Anschlusses an die anderen, stromlosen
Anschlüsse,
die MII's und den
Erweiterungsanschluß.
Die Anschlußstifte
TDAT des Empfangsanschlusses werden während des Empfanges ruhig gehalten.
Nachdem alle Daten kopiert worden sind und eine Bestätigung von
allen Anschlüssen,
dem Erweite rungsanschluß und
den medienunabhängigen Schnittstellensteuerungen
empfangen wurden, so werden alle Anschlüsse in den Ruhezustand zurückbewegt.
- 2. Wenn gleichzeitig mehr als ein Anschluß aktiv ist, so wird für jeden
Anschluß ein
Störmuster
wiederholt, einschließlich
des empfangenen Anschlusses. Das Störmuster wird in dem Standard
nicht spezifiziert. Ein Störmuster
kann verwendet werden, wie z.B. 4-3, wobei 4 01010 und 3 10101 entspricht.
-
Die
Zustandsmaschine erzeugt demnach vier Kategorien von Signalen:
- 1. Die Kopiersignale (copy 0...7, copyep, copyma,
copymb, copymc), und zwar eines für jeden der Anschlüsse, den
Erweiterungsanschluß und
die drei medienunabhängigen
Schnittstellen, welche die Datenhandhaber für die entsprechenden Anschlüsse informieren,
daß sie
die Daten aus dem FIFO-Puffer in die TDAT-Ausgänge wiederholen.
- 2. Die Ruhesignale (quiet 0...7, quietep, quietma, quietmb,
quietmc), wiederum eines für
jeden der Anschlüsse,
den Erweiterungsanschluß und
die medienunabhängigen
Anschlüsse,
was die Datenhandhaber informiert, damit sie die Spannungssignale
an die TDAT-Ausgangsgröße senden.
- 3. Kollisionssignal (comcol) um die Datenhandhabungseinrichtung
zu informieren, die Störsignale
an die TDAT-Ausgänge
zu senden.
- 4. Die FIFO- und Pufferdaten-Freigabesignale (foen 0...7, boenep,
boenma, boenmb, boenmc) für
die FIFOs in den Anschlüssen
und die Puffer in den Erweiterungsanschluß und die MII-Schnittstellen, um
Datenausgangspfade freizuschalten.
-
3 zeigt
den grundlegenden Aufbau der Kernzustandsmaschine. Die Zustandsmaschine
tritt in Reaktion auf ein Resetsignal am Eingang des Chips, wie
es bei der Linie 151 angezeigt wird, in einen START-Zustand 150 ein.
Nach einer Unterbrechung geht die Zustandsmaschine in den LEERLAUF-Zustand 151 (stromloser
Zustand) über.
Im Leerlaufzustand „IDLE" empfangen alle Anschlüsse das
Ruhesignal (quiet(ALL) = 1), alle Anschlüsse haben ein copy-Signal low
(copy(ALL) _ 0), es wird keine Kollision erfaßt (comcol = 0) und die FIFO-
und Pufterausgangsfreischaltungen für die FIFOs auf den Puffern
in allen Anschlüssen
sind auf 0 gesetzt (foen(ALL) = 0). Wenn in dem Leerlaufzustand
IDLE eine Aktivität
an nur einem Anschluß erfaßt wird,
so geht der Zustand auf Leitung 152 über in dem CPASSIGN-Zustand 153.
In diesem Zustand ist das Ausgangsfreigabesignal für den empfangenden
Anschluß auf
high gesetzt (foen(N) = 1) und die Daten werden in die internen
Datenpfade der Einrichtung übertragen.
Die Kopier-, Kollisionserfassungs- und Ausgangsfreigabesignale an
allen anderen Anschlüssen
sind immer noch auf low (copy(ALL) = 0; comcol = 0; foen(ALL mit
Ausnahme N) = 0). Das Ruhesignal an allen Anschlüssen bleibt auf high (quiet(ALL)
= 0). Nach einer kurzen Zeitdauer geht die Zustandsmaschine in den
Sende- und Ruhezustand TXn QUIET 154 über, in welchem das Kopiersignal
für alle
Anschlüsse
mit Ausnahme des empfangenden Anschlusses auf high gesetzt ist,
das Kollisionssignal auf 0 bleibt und das quiet nur an dem empfangenden
Anschluß high
ist (copy(ALL mit Ausnahme N) = 1; comcol = 0; quiet(N) = 1; quiet(ALL
mit Ausnahme N) = 0). Nachdem alle Anschlüsse, durch welche die Daten
wiederholt werden, das Senden von Daten beendet haben, geht die
Zustandsmaschine auf Leitung 155 zurück in den Leerlaufzustand 151 IDLE.
-
Wenn
in dem IDLE-Zustand 151 eine Kollision erfaßt wird,
so geht die Zustandsmaschine auf Leitung 156 in den JAM-Zustand 157.
In dem JAM-Zustand liegt das Kollisionssignal an, das Kopiersignal
und das Ruhesignal für
alle Anschlüsse
sind auf low gesetzt und die Ausgangsfreigabesignale sind für alle Anschlüsse auf high
gesetzt (comcol = 1; copy(ALL) = 0; quiet(ALL) = 0; foen(ALL) =
1). Wenn keine Aktivität
auf irgendeinem der eingehenden Anschlüsse erfaßt wird, geht die Zustandsmaschine
auf Leitung 158 zurück
in den IDLE-Zustand. Wenn in dem TXn QUIET-Zustand 154 eine Aktivität an mehr
als einem eingehenden Anschluß erfaßt wird,
so ist eine Kollision erfaßt
und die Zustandsmaschine geht auf Leitung 159 in den JAM-Zustand 157. Wenn
außerdem
in dem JAM-Zustand eine Veränderung
in einen Zustand erfolgt, in welchem Daten nur noch von einem Anschluß empfangen
werden, so geht die Zustandsmaschine auf Leitung 160 in
den quiet TXn QUIET-Zustand 154 über. Dies bewirkt, daß die Daten
an dem einen Anschluß bis
zum Ende des Paketes wiederholt werden, auch wenn der erste Teil
des Paketes durch ein Störsignal
maskiert war.
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Alle
Empfangsfunktionen laufen mit den 25 MHz Empfangstakten. Deshalb
sind alle Steuersignale, wie z.B. das erzwungene Störsignal
und das Isolations- und Trägeranwesenheitssignal
mit dem Empfangstakt synchron. Die Kernfunktionen benötigen einen
50 MHz-Takt, um die Latenzzeit zu reduzieren. Die Aktivität der Zustandsmaschine
wird durch den 50 MHz-Takt abgetastet, der auch durch die Kernzustandsmaschine
des Repeaters verwendet wird. Die Tiefe des elastischen Puffers
hängt von
der Differenz zwischen dem Empfangstakt und dem Sendetakt ab. Per
Definition sollten diese um nicht mehr als um 100 pro eine Million
differieren. Die Paketlänge
beträgt
1500 Byte. Demnach sollte ein elastischer Puffer mit vier Ebenen
in der Empfangsanschlußfunktion
ausreichend sein.
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Die
internen Datenpfade des Repeaterkerns sind fünf Bit breit. Es gibt acht
physikalische Eingangsanschlüsse,
drei MII-Eingangsanschlüsse
und einen Erweiterungseingangsanschluß. Die vier Bit-Daten auf den
drei MII-Anschlüssen
werden vor der Übertragung
auf den internen Datenpfaden in fünf Bit-Daten übersetzt.
Dementsprechend gibt es acht physikalische Ausgangsanschlüsse, drei
MII-Ausgangsanschlüsse
und einen Erweiterungsausgangsanschluß. Eine physikalische Busumschaltung
besteht aus mehreren Bussen und Multiplexern, welche die unterschiedlichen
Daten pfade im Multiplex- bzw. De-Multiplexbetrieb umschalten. Wenn
beispielsweise nur der Anschluß Fünf aktiv
ist, so werden Daten von dem Anschluß Fünf auf die Anschlußausgänge 0 bis
4 und 6 und 7, die MII-Anschlußausgänge A, B
und C und den Erweiterungsanschlußausgang getrieben. Ein Leerlaufmuster
(„11111") wird an den Ausgang
des Anschlusses Fünf
getrieben. Dies ist eine grundlegende Repeatingfunktion entsprechend
dem Standard. Wenn mehr als ein Anschluß aktiv ist, so wird eine Kollision
angezeigt. In einem solchen Fall werden die Störmuster an alle Anschlüsse gesendet, bis
die Kollision beendet ist. Wenn es keinerlei Aktivität mehr gibt,
wird an alle Anschlüsse
das Leerlaufsignal gesendet.
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Die
MII-Anschlüsse,
welche in den Repeater eingehende Daten empfangen, haben entsprechende Freischaltsignale
TXEN-A, TXEN-B und TXEN-C. Diese drei Signale werden über ODER
miteinander verknüpft
und durch die Kernzustandsmaschine des Repeaters als eine Aktivität behandelt.
Die MII-Aktivität
unterscheidet sich von Aktivitäten
der physikalischen Anschlüsse
hinsichtlich der zwei folgenden Bereiche. (1) Die Übertragungsfreigabesignale
sind bereits mit TXCLK synchronisiert. (2) Diese Eingangsgrößen werden nicht
durch Überwachung
der Trägerintegrität bewertet.
Die von dem Multiport-Repeater empfangenen Sendedaten von der MII-Schnittstelle
werden außerdem
mit dem Sendetakt synchronisiert, so daß bei dieser Schnittstelle
kein elastischer Puffer benötigt
wird. Die drei Dateneingänge
für das
Datensenden werden im Multiplexbetrieb auf einen Vier-Bit-Datenpfad am Eingang
eines Vier-Bit-/Fünf-Bit-Codierers übertragen,
wobei der Multiplexer durch die Sendefreigabesignale gesteuert wird.
Wenn mehr als eine Sendefreigabe vorgebracht wird, so ist eine Kollision
aufgetreten und das Störsignal
wird an allen Anschlüssen
angelegt.
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Die
drei MII-Anschlüsse
verwenden mehrere Anschlußstifte
gemeinsam, insbesondere auf der Ausgangsseite. Demnach verwenden
alle drei MII-Anschlüsse
den Empfangsdatenbus RXD3:0, den Empfangstakt RXCLK und das Empfangsfehlersignal
RXER sowie das Kollisionssignal COI gemeinsam. Jeder MII-Anschluß hat individuelle
CRS- und RXDV-Signale. Unter der Annahme, daß MII sendet, wird das RXDV-A-Signal
wegen einer Rückkopplung
der Daten von dem Repeater nicht vorgebracht. Das CRS-Signal geht
in einer Schleife zurück
auf das Sendefreigabesignal. Das Rückschleifen des Datenpfades
erfolgt von den Sendedaten zu dem Vier-Bit-/Fünf-Bit-Codierer zu dem Repeaterkern, über einen
Fünf-Bit-Nier-Bit-Codierer, zu
dem Empfangsdatenbus RXD [3:0]. Der Empfangstakt auf der medienunabhängigen Schnittstelle
ist tatsächlich
eine Kopie des Sendetaktes, sei es daß die Pakete von den physikalischen
Anschlüssen,
den MII-Anschlüssen
oder dem Erweiterungsanschluß kommen.
Innerhalb des Repeaterkerns wird eine Überwachungszustandsmaschine
für die
Trägerintegrität, wie sie
durch den 100BASE-T-Standard spezifiziert wird, ausgeführt. Die
Zustandsmaschine bewirkt, daß ein
Störsignal
an alle Anschlüsse
in dem Multiport-Repeater gesendet wird, wenn ein verstümmeltes
Signal an irgendeinem Anschluß empfangen
wird. Wenn Repeater gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Kaskadenschaltung angeordnet werden, muß diese
Information über
verstümmelte
Signale an die in der Kaskade geschalteten Repeater weitergeleitet
werden. Der Erweiterungsanschluß übermittelt
daher nicht nur eine Kollisionserfassung, sondern auch die Erfassung
verstümmelter
Signale über
den Erweiterungsanschluß an
die benachbarten Einrichtungen. Die beiden Anschlußstifte
JAMI und JAMO werden verwendet, um diese Funktion bereitzustellen.
Wenn der Multiport-Repeater an seinen acht Anschlüssen eine
Kollision erfaßt
oder wenn seine Anschlüsse
ein verstümmeltes
Signal empfangen haben, so wird das JAMO-Signal vorgebracht. Das
JAMI-Signal wird durch einen anderen Multiport-Repeater oder eine externe
Vermittlungslogik vorgebracht, wenn eine Störsequenz durch andere Multiport-Repeater
gesendet wird. Das Störsignal
von anderen Multiport-Repeatern könnte das Ergebnis einer Kollision
oder der Erfassung verstümmelter
Signale sein.
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4 ist
ein Funktionsdiagramm des Blockes 106 PORTX, welcher medienabhängige Schaltkreise
für jeden
der Anschlüsse
der physikalischen Schicht auf der Einrichtung bereitstellt. 4 veranschaulicht
die empfangenen Daten auf Leitung 200 und die Sendedaten
auf Leitung 201. Steuersignale (copyx/quietx/comcol/foenx/onlytxx/mempx)
von der Kernzustandsmaschine werden auf den Leitungen 202 in
einem Datenhandhabungsblock 203 empfangen. Anschlußdaten werden
durch den Datenhandhabungsblock 203 auf Leitung 204 an
den Busumschalter 102 zugeführt und Daten von dem Busumschalter 102 werden
auf Leitung 205 an die Datenhandhabungseinrichtung 203 zugeführt. Ausgehende
Daten von der Datenhandhabungseinrichtung 203 werden auf
Leitung 206 an die Verwürfelungslogik 207 zugeführt. Von
der Verwürfelungslogik 207 werden die
Daten auf Leitung 201 ausgegeben. Eingehende Daten von
dem Empfangsdatenpfad 200 werden durch die Entstörlogik 208 über Leitung 201 an
ein FIFO (acht Halbbytes tief) und den FIFO-Zustandsmaschinenblock 210 zugeführt. Dieser
Block führt
FIFO-Daten auf den Leitungen 211 an den Datenhandhabungsblock 203 zu,
welcher die Daten auf den Leitungen 204 an den Busumschalter übermittelt.
Die Datenhandhabungseinrichtung führt Steuersignale auf Leitung 212 an
die FIFOs und die FIFO-Zustandsmaschine 210 zu. Zusätzlich führt die
FIFO-Zustandsmaschine Steuersignale auf Leitung 230 an
den elastischen Puffer eines Detektors 215 für Über- und
Unterlauf. Zusätzlich
hat jeder Anschluß Standardlogikfunktionen 225 einschließlich eines Stördetektors 226,
eines Verbindungsdetektors 227, eines Isolationsdetektors 228 und
eines Partitionsdetektors 229. Diese Blöcke führen die Standardfunktionen
aus, die gemäß dem 802.3u-Standard
spezifiziert werden. Diese Blöcke
führen
Aktivitätssteuersignale
auf Leitung 230 an den Entstörschaltkreis zu und empfangen Aktivitätsberichtssignale
auf Leitung 231 von dem Entstörschaltkreis 208.
Zusätzlich
werden Zustandssignale auf Leitung 235 an die Verwaltungslogik 112 der
medienunabhängigen
Schnittstelle zugeführt.
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Außerdem wird,
wie in 4 dargestellt, das Störer-/Entstörer-Freigabesignal auf Leitung 236 zugeführt. Dieses
Signal wird von den internen Registern 108 empfangen, wie
es unten noch genauer beschrieben wird. Wenn der Verwürfler bzw.
Störer
abgeschaltet ist, so laufen die Daten ungestört durch. Wenn er eingeschaltet
ist, so wird eine Zufallszahl mit den Daten kombiniert, wie es in
dem 802.3u-Standard spezifiziert wird.
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Der
Block PORTX enthält
eine LED-Steuerung 237 für die Aktivität des Anschlusses,
welche das ACTLED-Ausgangssignal auf Leitung 238 zuführt.
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Der
Block PORTX in 4 führt einen Paketempfang, eine
Paketsendung, eine Kollisionserfassung und eine Störsignalerzeugung
durch und stellt Aufwärtslink-,
Isolations-, Stör-
und Partitionsdetektoren bereit. Zusätzlich wird innerhalb jedes
Anschlusses eine unterschiedliche /J/K/-Formathandhabung bereitgestellt.
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Der
Paketempfangsvorgang arbeitet folgendermaßen. Wenn der Entstörer 208 und
der Störer 207 eingeschaltet
sind, während
der Empfang von Daten im Leerlauf ist, versucht die Logik in dem
Entstörer,
die Zufallszahl des Störers
zu synchronisieren. Wenn der Zufallszahlengenerator des Entstörers mit
der des Störers synchron
ist und die Sequenz verriegelt bzw. im Takt ist, werden eingehende
Daten auf der RDAT-Leitung 200 durch den Entstörer entstört und die
entstörten
Daten werden direkt dem FIFO 210 zugeführt.
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Wann
immer auf RDAT Aktivität
herrscht, versucht der Entstörer
zwei aufeinanderfolgende 0-Bits zu verfolgen. Wenn dieser Zustand
eintritt, so sendet der Entstörer
einen „Träger on flag" (carryx) auf Leitung 240 an
die Kernzustandsmaschine 100, die Datenhandhabungszustandsmaschine 203 und
die FIFO-Zustandsmaschine 210. Die FIFO-Zustandsmaschine 210 erinnert
sich an den aktuellen FIFO-Schreibezeiger und setzt den FIFO-Lesezeiger
um ein Bit vor den Schreibezeiger, wenn beispielsweise der Schreibezeiger
gleich 00010000 ist, so wird der Lesezeiger auf 00100000 verschoben.
Außerdem
wird, wenn der Schreibezeiger gleich 10000000 ist, der Lesezeiger
auf 00000001 verschoben.
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Der
Lesezeiger geht nicht weiter, bis das Anschlußsignal „Zeigerbewegung freigegeben" auf Leitung 212 von
der Datenhandhabungszustandsmaschine aktiv ist. Der Entstörer überwacht
eingehende Daten beim Empfang von Daten weiterhin, bis er erkennt,
daß die
/J/K/-Sequenz für
dieses eingehende Paket verfügbar ist
oder nicht. In jedem Fall wenn /J/ oder /K/ auf den Empfangsdaten
verlorengegangen ist, so wird das Fehlersignal (prxerrx) durch den
Entstörer
gesetzt und dieser Zustand wird an die Kernzustandsmaschine gesendet
und die Datenhandhabungszustandsmaschine gleichzeitig auf Leitung 240 gesendet.
Zusätzlich
erzeugt der Repeater das Störungsmuster.
Wenn das Fehlersignal low ist und das /J/K/-Muster erfolgreich erfaßt wurde,
so wählt
die Datenhandhabungszustandsmaschine den Datenpfad des FIFO aus
und sendet die Daten auf Leitung 204 auf den internen Bus
für die
Verarbeitung der Übermittlung.
In der Zwischenzeit wird das Freigabesignal für die Zeigerbewegung auf Leitung 212 an
die FIFO-Zustandsmaschine 210 gesendet, um die Verriegelung
mit dem FIFO-Lesezeiger für
die nächste
Verarbeitung der Datenfreischaltung freizugeben. In einer Implementierung
wird ein Acht-Niveau-FIFO verwendet, welcher sechs Bits pro Niveau
hat. Fünf
Niveaus werden verwendet, um die Fünf-Bit-Daten zu speichern und
der Rest, um den Zustand zu speichern. Wenn der Träger abgeschaltet
ist, wie es durch ein Signal (carryx) auf Leitung 240 angezeigt
wird, so ist das Statusbit EIN. Das Statusbit wird an die Kernzustandsmaschine
weitergeleitet um die Kernzustandsmaschine zu informieren, daß alle Daten
in dem FIFO gelöscht
sind, und erlaubt es der Kernzustandsmaschine in den Leerlaufzustand
zurückzukehren.
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Wenn
der Störer
und der Entstörer
abgeschaltet sind, so werden die eingehenden Daten direkt dem FIFO
zugeführt
und umgehen die Funktion des Entstörers. Der Entstörer überwacht
die /J/K/-Sequenz des eingehenden Paketes unabhängig davon, ob der Störer eingeschaltet
ist oder nicht.
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Der
elastische Puffer und Überlaufdetektor 215 setzt
ein Flag für
Unter-/Überlauf
in dem Fall, daß der Lesezeiger
des FIFO und der Schreibezeiger des FIFO denselben Wert haben. Dieses
Flag wird an den Ausgangsstift STATPIN gesendet. Es wird auch an
den Verwaltungsblock der medienunabhängigen Schnittstelle gesendet
und dort in einem internen Register gespeichert.
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Der
Prozeß der
Paketübermittlung
umfaßt
das Erhalten von Daten von dem DTOUT-Bus 205 von dem Empfangsanschluß. Die Datenhandhabungszustandsmaschine
erzeugt ein Anschlußausgangsauswahlsignal entsprechend
dem von der Kernzustandsmaschine auf Leitung 202 empfangenen
Befehl und macht die Daten fertig auf den Sendedaten vor dem Störerbus 206.
Daten auf dem Bus 206 werden an den Störer- bzw. Verwürflerblock
für die
weitere Verarbeitung des Sendens übermittelt. Wenn der Störer 207 eingeschaltet
ist, so wird zu den Daten auf dem Bus 206 eine Zufallszahl
hinzuaddiert, die in dem Entstörer 208 erzeugt
wurde, bevor sie an den Ausgangsbus 201 gesendet werden.
Wenn der Störer
abgeschaltet ist, so werden die Daten auf dem Bus 206 direkt
an den Ausgangsbus 201 gesendet. Wenn sie erfolgreich gesendet
wurden, wird dieser Zustand (dtsndx) auf Leitung 241 an
die Kernzustandsmaschine 100 berichtet.
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Die
Kollisionserfassung und das Erzwingen der Störsignalfunktion ist ebenfalls
in jedem Anschluß enthalten,
wie es in 4 dargestellt ist. Der Multiport-Repeater
erzeugt bei zwei Bedingungen bzw. Zuständen ein Störmuster. Der erste ist eine
erfaßte
Kollision, d.h. es empfangen zwei oder mehr Anschlüsse gleichzeitig Daten,
und der zweite ist eine erzwungene Störung. Eine Kollision tritt
auf, wenn zwei oder mehr Anschlüsse Daten
empfangen, unabhängig
davon, ob die beiden Anschlüsse,
welche Daten empfangen, eine erfolgreiche Erfassung des Begrenzungswertes
für den
Beginn eines Stromes /J/K/ haben oder nicht. Eine erzwungene Störung wird
erzeugt, wenn an einem eingehenden Paket an einem Anschluß entweder
das /J/- oder das /K/-Muster oder beide fehlen. Wenn irgendeine
dieser zwei Bedingungen eintritt, setzt die Datenhandhabungszustandsmaschine 203 ein
Steuersignal (ojkenx) auf Leitung 242, um das Störungsmuster
zu erzwingen.
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Die
Verbindungs-Isolations-„Jabber"- und Partitionsdetektoren
im Block 225 befehlen diese Standardfunktionen, welche
in dem IEEE-Standard 802.3u spezifiziert sind. Diese Blöcke werden
verwendet, um die durch den Entstörerschaltkreis 200 durchgeführte Trägererfassungsfunktion
zu bewerten. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erlaubt es, daß die
Datenhandhabungseinrichtung 203 verschobene Versionen des
/J/K/-Musters erfaßt.
Wenn irgendeine verschobene Version, für welche die Datenhandhabungseinrichtung
eingestellt ist, empfangen wird, so wird das Paket verarbeitet als
sei es ordnungsgemäß empfangen
worden. Unter diesen Bedingungen wird also keine erzwungene Störfunktion
erzeugt.
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5 ist
ein Funktionsblockdiagramm des Erweiterungsanschlusses, welcher
in dem System nach 2 verwendet wird. Der Erweiterungsanschluß umfaßt einen
Empfangsblock 300 des Erweiterungsanschlusses, einen Datenauswahlblock 301 des
Sendepfades und eine Puffer- und Datenhandhabungszustandsmaschine 302 für den Erweiterungsanschluß.
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Der
Empfangsblock des Erweiterungsanschlusses ist dem Entstörer 208 in
den von physikalischen Medien abhängigen Anschlüssen ähnlich,
wie sie in 4 dargestellt sind. Es gibt
jedoch keinen Entstörer. Eingangsdaten
von dem EDAT-Bus 303 werden dem Empfangsblock des Erweiterungsanschlusses
zugeführt. Diese
Daten werden mit der steigenden Flanke des Sendetaktes TCLK zwischengespeichert.
Zwischengespeicherte Daten werden auf Leitung 304 an die
Puffer und die Datenhandhabungszustandsmaschine 302 gesendet.
-
Die
Datenhandhabungseinrichtung und die Puffer 302 des Erweiterungsanschlusses
sind der Datenhandhabungszustandsmaschine 203 in den von
physikalischen Medien abhängigen
Anschlüssen ähnlich.
Es gibt drei in diesem Modul angeordnete Niveaus von Puffern, zusätzlich zu
der Zustandsmaschine. Da sowohl der Ausgang als auch der Eingang
den Vermittlungstakt verwenden, ist kein FIFO erforderlich. Dieses
Modul stellt auch den Ausgangsdatenpfad EDATO auf Leitung 305 bereit.
Daten von dem internen Busumschalter werden an dem Datenpfadauswahlblock 301 auf
Leitung 306 empfangen. Daten werden auf Leitung 307 von der
Datenhandhabungszustandsmaschine 302 auf dem internen Busumschalter
ausgegeben mit dem /J/K/-Abgrenzungssignal (ojkenep) auf Leitung 315.
Die Datenhandhabungszustandsmaschine 302 erzeugt das Steuersignal
auf Leitung 308, welches den durch die Pfadauswahlogik 301 ausgewählten Ausgangsdatenpfad
steuert. Dieser Block 301 arbeitet unter der Steuerung
der Kernzustandsmaschinensignale (copyep/quietep/comcol/cboenep/onlyep/memep),
wie durch Leitung 310 angezeigt wird. Außerdem führt der
Empfangsblock des Erweiterungsanschlusses Zustandsinformationen über Empfangsfehler
und den Trägerzustand
an die Kernzustandsmaschine auf den Leitungen 317 (edtxnd)
und 318 (eprxr/scarry) zu.
-
6 zeigt
die Struktur der medienunabhängigen
Schnittstelle für
jede der drei MIIs 109-A bis 109-C aus 2.
Jede der drei MIIs enthält
einen medienunabhängigen Übertragungsblock 350,
einen Puffer und einen Block 151 für die Datenhandhabungszustandsmaschine.
Der medienunabhängige Übermittlungsblock 350 empfängt die
Sendedaten TXD auf Leitung 352, den Sendefehler TXER und
die Sendefreigabe TXEN auf Leitung 352. Diese Funktionsblöcke sind ähnlich denen in
den physikalischen Anschlüssen
mit Ausnahme der Tatsache, daß die
Sendedaten, die auf Leitung 352 hereinkommen, aus vier
Bits anstatt aus fünf
Bits bestehen. In dem Block 350 des medienunabhängigen Schnittstellenblockes,
wie in 6 dargestellt, werden eingehende Daten auf dem
Vier-Bit-TXD-Bus mit der ansteigenden Flanke von TXCLK zwischengespeichert.
Zwischengespeicherte Daten werden in Fünf-Bit-Daten übersetzt
und es wird auch die Präambel
bzw. der Vorlauf in das Fünf-Bit-Format übersetzt.
Der Schnittstellenblock 350 führt auf Leitung 355 Fünf-Bit-Daten
an den Puffer und die Datenhandhabungszustandsmaschine 351 zu.
Der Puffer und die Datenhandhabungszustandsmaschine 351 sind ähnlich denjenigen
in dem Erweiterungsanschluß,
mit Ausnahme der Tatsache, daß sie
keinen Ausgangsdatenpfad bereitstellen. Statt dessen gibt diese
Datenhandhabungszustandsmaschine 351 nur das Steuersignal
POSEL auf Leitung 357 entsprechend den Steuersignalen (copymc/quietmc/comcol/cbeumc/onlymc)
von der Steuerzustandsmaschine auf Leitung 358 aus und
führt dieses
Steuersignal dem Funktionsblock 360 für die Ausrichtung zu. Auch
die Trägerzustandssignale
werden auf den Leitungen 366 (mcalive) und 367 (mcdtsnd)
an die Kernzustandsmaschine 100 zugeführt und zeigen eine Aktivität bzw. das
erfolgreiche Senden von Daten an. Daten von den Puffern und der
Datenhandhabungszustandsmaschine 351 werden auf der PDTOUT-Signalleitung 351 zusammen
mit /J/K/-Steuersignalen (ojkenmc) für die Ausrichtung von Daten
auf Leitung 365 an den Busumschalter 102 zugeführt.
-
Der
Ausrichtblock 360 empfängt
Daten von dem Busumschalter 102 auf Leitung 361 im
Fünf-Bit-Format.
Der Empfang und die Übermittlung
in demselben Anschluß schließen sich
wechselseitig aus, mit Ausnahme des Kollisionszustandes. Daten,
die für
das Aussenden bereit sind, sind auf dem Fünf-Bit-Datenausgangsbus 361 verfügbar, welche
durch den 25 MHz-Takt in dem Ausrichtblock 360 zwischengespeichert
sind. Da die eingehenden Fünf-Bit-Daten
womöglich
nicht gut ausgerichtet sind, richtet der Ausrichtungsblock die Fünf-Bit-Daten
aus, bevor eine Übersetzung
von Fünf-Bit
in Vier-Bit für
die Zufuhr heraus an den gemeinsam verwendeten Ausgangsbus RXD [3:0]
der medienunabhängigen
Schnittstelle erfolgt. Der Ausrichtblock 360 übersetzt
auch die ordnungsgemäß ausgerichteten
Fünf-Bit-Daten
in das Präambelformat
der Vier-Bit-Daten. Die Vier-Bit-Daten werden dann auf dem Empfangsdatenausgang
gesendet, der durch alle medienunabhängigen Schnittstellen gemeinsam
verwendet wird, und zwar mit der abfallenden Flanke des 25 MHz-Taktes.
-
Der
Ausrichtblock 360 erzeugt auch die Signale für das gültige Empfangen
RXDVA, RXDVB und RXDVC für
jede der drei MII-Schnittstellen.
-
Eine
weitere Funktion der Datenhandhabungszustandsmaschine 351 in
den medienunabhängigen Schnittstellenanschlüssen 350 besteht
darin sicherzustellen, daß alle
Träger
an den physikalischen Anschlüssen
verfügbar
sind, bevor Daten ausgesendet werden. Die Datenhandhabungszustandsmaschine
berücksichtigt
daher Halbbytes von Eingangsdaten, die in den Puffer geladen werden,
bevor sie eine Überprüfung vornimmt,
um sicherzustellen, daß an
allen Anschlüssen
der Träger
verfügbar
ist.
-
In
dem Block 360 wird die Übersetzung
von fünf
Bits auf vier Bits ausgeführt.
Wenn also ein Signal, wie z.B. TXENA high ist, werden Daten auf
dem eingehenden Bus TXDA zunächst
von dem Vier-Bit-Code in den Fünf-Bit-Code übersetzt.
Dann wird die Präambel
in das /J/- und /K/-Format in dem Fünf-Bit-Code übersetzt.
Diese Daten werden dann dem Puffer zugeführt, beispielsweise über den
Bus 355.
-
In
dem Ausrichtblock werden der Empfangsdatenbus RXD3-0 und die Gültigsignale
RXDVA bis RXDVC für
die Empfangsdaten nur dann vorgebracht, wenn für jede der drei medienunabhängigen Schnittstellen 109-A, 109-B bis 109-C ein
Kopiersignal vorliegt. In diesem Fall sind die POSELMA- bis POSELMC-Signale
(siehe Leitung 57) allesamt vorgebracht, die Signale für die Datengültigkeit
sind erzeugt, und die Daten sind für die Übermittlung auf dem RXD-Bus
bereit.
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Der
Ausrichtblock übersetzt
das /J/K/ und die Präambel
bzw. den Vorlauf des normalen Fünf-Bit-Paketes.
Außerdem
entfernt der Ausrichtblock das /T/R/-Segment am Ende des normalen
Fünf-Bit-Paketes. Demnach
wird es nicht aus dem RXD-Anschluß gesendet. Im Falle eines
Fünf-Bit-Paketes, weiches
ohne das /T/R/-Segment am Ende des Paketes kommt, wird ein „Paket
für vorzeitiges
Ende" erfaßt. Wenn
ein Paket für ein
vorzeitiges Ende erfaßt
wird, so wird das Empfangsfehlersignal RXER durch den Ausrichtblock
vorgebracht. Das RXER-Signal wird auch vorgebracht, wann immer irgendeines
der TXERA, TXERB oder TXERC vorgebracht wurden. Eine dritte Möglichkeit
für das
Vorbringen des RXER-Signales durch den Ausrichtblock liegt dann
vor, wenn durch den Ausrichtblock ein ungültiger Code erfaßt wurde.
Dieser ungültige
Code wird in dem 100BASE-T-Standard
spezifiziert.
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Weiterhin
werden, wenn ein TXERA, TXERB, TXERC-Signal vorgebracht wird oder
ein ungültiger Fünf-Bit-Code
durch den Ausrichtblock erfaßt
wird, die Daten auf dem RXD-Bus alle zwangsweise auf Null gesetzt.
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7 zeigt
den Verwaltungsanschluß und
die internen Register in dem medienunabhängigen Verwaltungsblock 108 nach 2.
Dieser Block umfaßt
die MII-Lese-/Schreibe-Zustandsmaschine 400,
welche entsprechend dem 802.3u-Standard spezifiziert ist. Er enthält auch
die grundlegende und erweiterte Registerdatei 401 (einschließlich der
Register, die weiter unten genauer beschrieben werden). In Reaktion
auf das Standardprotokoll werden Steuersignale auf Leitung 402 für das Lesen
und Schreiben der grundlegenden und erweiterten Register 401 zugeführt. Die
physikalische Adresse für
den Repeater wird über
die Leitung 403 von dem Registersatz 401 an die
Zustandsmaschine 400 zugeführt.
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Die
grundlegenden und erweiterten Register 401 speichern den
gesamten Zustand, der in dem Industriestandard angegeben ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt es zwei Arten; um auf diesen Block zuzugreifen. Die
erste besteht im Lese-/Schreibe-Steuersignal von der medienunabhängigen Schnittstelle,
wie es in dem Standard definiert wird, unter Verwendung der MDC-
und MDIO-Signale auf den Leitungen 404 und 405 und
des R-W-Signales auf Leitung 410. Die andere Art besteht
darin, die Lese- und Schreibsignale von den Registerzugriffsstiften
REGCLK und REGLCH auf Leitung 406 bzw. 407 sowie
die anderen Registerzugriffsanschlüsse zu verwenden, die in der
Figur dargestellt sind und oben beschrieben wurden. Ein Reset-Signal
auf Leitung 408 und Anschlußaktivitätssignale auf Leitungen 409 werden
an den physikalischen Anschlüssen
und in der Steuerungszustandsmaschine erzeugt, um die Zustandsregister
in dem Registerzustand 401 zu halten.
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Auf
alle Register kann durch die MDC und MDIO des MIIs zugegriffen werden.
Auch wenn der Multiport-Repeater eine Verbindung zu PHY-Geräten bildet,
so sind sie dennoch alle bezüglich
der grundlegenden Register des 802.3u-Standards identisch ausgestaltet.
Jeder Repeater hat nur eine PHY-Adresse, wie sie durch die PHYADDR
[4:0]-Stifte definiert wird. Wenn mehrere Repeater sich auf demselben
MDIO-Bus befinden würden,
sollte jeder von ihnen eine andere PHY-Adresse haben. Andere PHY-Geräte (beispielsweise
T4 Sender/Empfänger)
dürfen
ebenfalls mit derselben Verwaltungsschnittstelle gesteuert werden,
solange nur die PHY-Adresse jedes Gerätes eine andere ist.
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Die „Anschlußsteuer"-Register, die unten
definiert werden, können
als ein Register vom Medientyp gekennzeichnet werden. Sie geben
an, ob eine Schnittstelle 100BASE-FX- oder 100BASE-TX-Dienste bereitstellen
sollte.
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Eine
weitere Art auf Register zuzugreifen, ist die über Registerzugriffsanschlußstifte.
Das Register 17 (Störerfreischaltung
und Anschfußfreischaltung),
Register 18 (Verbindungsgliedstatus, Partitionsstatus), Register
19 (Status des elastischen Puffers und Jabber-Status), das Register
20 (Isolationsstatus), Register 21 (Isolationsabschaltung und Partitionsabschaltung)
können
auch über
die Anschlußstifte
SCRAMEN, PORTEN, LINKGD, PART, EBOUFLO, JAB, ISO bzw. PARDIS gelesen
werden. Die Register 17 und die Register 21 können auch über SCRAMEN, PORTEN, ISODIS
bzw. PARDIS geschrieben werden. Eine Ausnahme bildet das Register
16 (Anschlußrücksetzregister),
auf welches nur durch MDC und MDIO zugegriffen werden kann. Die Registerzugriffsanschlüsse ermöglichen
ein einfaches Lese-/Schreibprotokoll, welches für eine Konfigurierung allein
in Hardware und für
ein Modell einer Statusanzeige geeignet ist.
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Die
folgende Tabelle gibt die erweiterten Register gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an. In den Tabellen bedeutet „R/W" Lesen/Schreiben
und „RO" bedeutet nur Lesen. Rückstellregister
des Anschlusses (Register 16) (R/W)
Rückstellregister
des Anschlusses (Register 17) (R/W)
Verbindungs-
und Partitionszustandsregister (Register 18) (RO)
EB Über-/Unterlauf
und Jabber-Zustandsregister (Register 19) (RO)
Isolationszustandsregister
(Register 20) (RO)
Partitionsabschaltregister
(Register 21) (R/W)
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In
Block 400 und Block 401 werden eine Anzahl von
Funktionen ausgeführt.
Zunächst
werden die Register 23 und 24 in dem Registersatz als Puffer verwendet,
um Daten von der Außenwelt
zwischenzuspeichern, bevor die Daten in die internen Register geschrieben
werden. Die Eingangsdaten sind bereit mit der ansteigenden Flanke
von REGCK, und alle Eingangsdaten werden mit der ansteigenden Flanke
dieses Taktes in den Puffer geschrieben. Die Logik in der Registerdatei 401 schreibt
die Daten aus dem Puffer in die internen Register 17 und 21 mit
der ansteigenden Flanke von REGLCHI. Auch eine Datenpfadauswahl
ist darin enthalten, weil auf die Register 17 und 21 über zwei
unterschiedliche Pfade zugegriffen werden kann. Priorität wird den Registerzugriffsanschlüssen über den
MDIO-Pfad zugewiesen. Wann immer das R/W-Signal low ist, wird die Funktion
der medienunabhängigen
Schnittstelle abgeschaltet, um einen Konflikt in dem Zustand zu
vermeiden.
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Eine
Kombinationslogik ist ebenfalls in der Registerdatei 401 enthalten,
um die oben erläuterten
Einschaltfunktionen für
Störe/Entstörer, die
Erzeugung der Lese-/Schreibe-Freigabesignale für die Register und einen Adreßdecoder
auszuführen.
Der Betrieb des MDIO-. und MDC-Pfades der medienunabhängigen Schnittstelle
wird in dem Standard im einzelnen spezifiziert.
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8 stellt
ein Funktionsblockdiagramm der Registerzugriffslogik bereit. Wie
in der Figur dargestellt, ist ein Steuerlogik- und Datenpfadblock 600 mit
einem Auswahlzeigerblock 601 für die Statusausgabe verbunden.
Der Auswahlzeigerblock 601 ist implementiert als ein Ringzähler, der Freigabesignale
bereitstellt, um einen geeigneten Datenpfad für den Zugriff auf die Register
auszuwählen.
Wenn das Lese-/Schreibsignal auf Leitung 602 low ist, ist
der Ringzähler
abgeschaltet. Die Steuerlogik und der Datenpfadblock 600 erzeugen
Reset- und Taktsignale für
die Auswahlzeigerlogik 601 des Ausgangszustandes. In der
Zwischenzeit stellt sie Datenpfade für ordnungsgemäße Ausgangsdaten
zu den Registerzugriffsanschlüssen 603 bis 607 bereit
(die oben beschrieben wurden). Zusätzlich empfängt der Block 600 der
Steuerlogik und des Datenpfades Zustandsdaten auf den Leitungen 608 von
dem in 6 dargestellten Registerblock. Freigabesignale
(eines für jedes
Bit der 16-Bit-Register), welche durch den Auswahlzeigerblock 601 des
Ausgangszustandes erzeugt werden, werden auf Leitung 611 der
Steuerlogik und dem Datenpfadblock 600 zugeführt. Außerdem erzeugt die
Steuerlogik Reset- und Taktsignale auf Leitung 610 für die Auswahlzeigerlogik 601 der
Zustandsausgabe.
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Der
Erweiterungsanschluß gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfordert eine gewisse externe Vermittlertogik.
Diese Vermittlerlogik ist in 9 dargestellt.
Wie in 9 dargestellt gibt es demnach einen ersten Multiport-Repeater 800 und
einen zweiten Multiport-Repeater 801.
Eine Logikeinrichtung 802 in Form eines programmierbaren
Arrays wird verwendet, um die Vermittlungslogik zu implementieren.
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Die
Eingangsgrößen in die
Logikeinrichtung 802 in Form des programmierbaren Arrays
umfassen das ANYACT1-Signal auf Leitung 803, das JAMO-Ausgangssignal
auf Leitung 804 von dem Multiport-Repeater 800,
das ANYACT2-Signal auf Leitung 805 und das JAMO-Signal
auf Leitung 806 von dem Multiport-Repeater 801.
Die Logikeinrichtung erzeugt das JAMI-Eingangssignal auf Leitung 807,
das EDATEN-Signal auf Leitung 808 für den Repeater 800 und
auf Leitung 809 für
den Repeater 801 sowie die externen Trägerabfragesignale EXTCRS auf
Leitung 810 für
den Repeater 800 und auf Leitung 811 für den Repeater 801.
Der Datenpfad zwischen den beiden Repeatern wird über den
EDAT-Bus auf 812 geführt.
Der Bus 812 ist ein fünf
Bit breiter Datenpfad, der nicht an den Symbolgrenzen ausgerichtet
ist. Wenn es irgendeine Aktivität
innerhalb eines der Repeater gibt, so wird das ANYACT1-Signal auf
Leitung 803 bzw. das ANYACT2-Signal auf Leitung 805 erzeugt.
Wenn der Repeater ein Störungssignal
auf einem der Anschlüsse
oder der medienunabhängigen Schnittstellen
sendet, so wird auf den Leitungen 804 oder 806 das
JAMO-Signal vorgebracht. Während
des Anstehens des JAMO-Signales befindet sich der Bus 812 in
einem Dreifachzustand. Der Multiport-Repeater sendet die JAMI-Sequenz
an alle Anschlüsse
in Reaktion auf das Jam-Eingangssignal
von der Vermittlerlogik 802 auf Leitung 807. Sobald
das JAMI-Signal durch die Vermittlerlogik 802 abgeschaltet
wurde, beendet der Multiport-Repeater das Störungssignal. Die externen Trägerabfragesignale
auf den Leitungen 810 und 811 zeigen ein Vorhandensein
von Aktivität
auf dem nächsten
Multiport-Repeater in der Sequenz an. Alle Steuersignale und Daten
in der Vermittlerlogik 802 werden mit dem 50 MHz-Takt synchronisiert.
Die PAL-Gleichungen (bezüglich
den in der Figur dargestellten Signalnamen) sind die folgenden:
EXTCRS1
= ANYACT2;
EXTCRS2 = ANYACT1;
JAMI = (ANYACT1·ANYACT2)
+ JAMO1 + JAMO2;
EDATEN1 = ANYACT1 & !ANYACT2;
EDATEN2 = !ANYACT1 & ANYACT2
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Dementsprechend
ist eine hochflexible und nützliche
Multiport-Repeatereinreichung bereitgestellt worden, die dafür geeignet
ist, auf einem einzigen integrierten Schaltkreis implementiert zu
werden. Diese Schaltung stellt eine Vielzahl physikalischer Anschlüsse bereit,
die mit einer oder mehreren medienunabhängigen Schnittstellen kombiniert
sind. Zusätzlich
wird ein Ennreiterungsanschluß für den Chip
bereitgestellt. Dies ermöglicht
sehr flexible Architekturen für
Netzwerksysteme, insbesondere solche Netzwerke, die entsprechend
dem 100BASE-T-Standard mit Protokollen vom CSMA/CD-Typ mit 100 Megabit
arbeiten.
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Die
vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
für Zwecke
der Veranschaulichung der Beschreibung dargeboten worden. Sie soll
weder erschöpfend
sein, noch die Erfindung auf die speziell offenbarten Formen beschränken. Offensichtlich
liegen zahlreiche Modifikationen und Variationen für Fachleute
auf diesem Gebiet auf der Hand. Der Schutzumfang der Erfindung soll
durch die nachstehenden Ansprüche
definiert sein.