DE69636547T2 - Integrierter Repeater - Google Patents

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/20Repeater circuits; Relay circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B3/02Details
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    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44Star or tree networks

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • 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".
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Repeater in Form eines integrierten Schaltkreises bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 beansprucht wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Andere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann man bei Betrachtung der Figuren, der genauen Beschreibung und der anschließenden Ansprüche erkennen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems, welches die Multiport-Repeater einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
  • 2 ist ein funktionales Blockdiagramm des Multiport-Repeaters in Form eines integrierten Schaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Zustandsdiagramm, welches den Betrieb der Kernzustandsmaschine illustriert.
  • 4 ist ein funktionales Blockdiagramm des medienabhängigen Anschlusses für den Multiport-Repeater nach 2.
  • 5 ist ein funktionales Blockdiagramm des Erweiterungsanschlusses für den Multiport-Repeater nach 2.
  • 6 ist ein funktionales Blockdiagramm des Blockes der medienunabhängigen Schnittstelle in dem Multiport-Repeater nach 2.
  • 7 ist ein funktionales Blockdiagramm des Verwaltungsanschlusses und der internen Register in dem Multiport-Repeater nach 2.
  • 8 ist ein funktionelles Blockdiagramm der Registerzugriffslogik in dem Multiport-Repeater nach 2.
  • 9 ist ein System-Blockdiagramm von zwei in Kaskadenform angeordneten Multiport-Repeatern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Anschlußstiftdefinitionen auf dem Chip umfassen die folgenden: Front End-Schnittstelle (Am 78965 und Am 78966 oder MC 6883698 Anschlußstifte)
    Figure 00100001
    Figure 00110001
    Medienunabhängige Schnittstellen (35 Anschlußstifte)
    Figure 00110002
    Figure 00120001
    Figure 00130001
    Figure 00140001
    Erweiterungsanschlüsse (18 Anschlußstifte)
    Figure 00140002
    Figure 00150001
    Registerzugriffsanschlüsse (13 Anschlußstifte)
    Figure 00150002
    Figure 00160001
    Figure 00170001
    Figure 00180001
    LED-Anschlüsse (9 Anschlußstifte)
    Figure 00180002
    Verschiedene Anschlüsse (7 Anschlußstifte)
    Figure 00180003
    Figure 00190001
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Block PORTX enthält eine LED-Steuerung 237 für die Aktivität des Anschlusses, welche das ACTLED-Ausgangssignal auf Leitung 238 zuführt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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)
    Figure 00300001
    Rückstellregister des Anschlusses (Register 17) (R/W)
    Figure 00300002
    Figure 00310001
    Figure 00320001
    Verbindungs- und Partitionszustandsregister (Register 18) (RO)
    Figure 00320002
    Figure 00330001
    EB Über-/Unterlauf und Jabber-Zustandsregister (Register 19) (RO)
    Figure 00330002
    Figure 00340001
    Isolationszustandsregister (Register 20) (RO)
    Figure 00350001
    Partitionsabschaltregister (Register 21) (R/W)
    Figure 00350002
    Figure 00360001
    Figure 00370001
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.

Claims (25)

  1. Integrierter Schaltkreis, welcher aufweist: eine Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen (18-0 bis 18-7; 28-8 bis 28-15) für die Verbindung mit entsprechenden Kommunikationsmedien (11-0 bis 11-7; 21-8 bis 21-15); eine Schaltung (10; 20), die mit der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen verbunden ist, und welche Übertragungs- und Empfangsfunktionen einer physikalischen Ebene ausführt, die Daten an die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen liefern, gekennzeichnet durch eine medienunabhängige Schnittstelle (MIIA1; MIIB1; MIIC1; MIIA2; MIIB2; MIIC2), die mit dem Schaltkreis verbunden ist für den Anschluß der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen an eine Zugriffssteuerung (30; 31; 33; 35; 36; 37) des Mediums der Datenverbindungsebene.
  2. Integrierter Schaltkreis bzw. integrierter Repeater nach Anspruch 1, welcher aufweist: eine Schnittstellensteuerlogik (112), einschließlich von Schnittstellensteuer- und Statusregistern (108) für die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen, welche Empfangs- und Sendefunktionen der physikalischen Ebene auf der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen für verschiedene Typen von Kommunikationsmedien verwaltet, und eine Verwaltungsschnittstelle, die mit der Schnittstellensteuerlogik verbunden ist, und die auf eine Adresse reagiert, die an der Verwaltungsschnittstelle empfangen wird, um Lese- und Schreibzugriffe auf die Schnittstellensteuer- und Statusregister für die Mehrzahl der medienabhängigen Schnittstellen bereitzustellen.
  3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, welcher aufweist: die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen für die Verbindung mit entsprechenden, die mit 100 BASE-T geeigneten Kommunikationsmedien konform sind, und die medienunabhängige Schnittstelle für die Verbindung der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen mit einer entsprechenden Zugriffssteuerung für Medien der Datenverbindungsebene, die mit 100 BASE-T konform bzw. kompatibel ist.
  4. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schnittstellensteuerungs- und Statusregister umfassen: einen ersten Satz von Registern (108), welche gemeinsam verwendete Attribute der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen angeben, und einen zweiten Satz von Registern (108), welche individuelle Attribute der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen angeben.
  5. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Verwaltungsschnittstelle einen seriellen Anschluß für das Lesen und Beschreiben der Schnittstellensteuerungs- und Statusregister in Reaktion auf die Adresse enthält.
  6. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 5, welcher eine Mehrzahl von Statusanschlüssen (Pins) (608) umfaßt, welche einen Zugriff auf ausgewählte Daten in den Schnittstellensteuerungs- und Statusregistern gewährt.
  7. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schnittstellensteuerungs- und Statusregister ein Medientypregister umfassen, welches einen aus einer Mehrzahl von Typen von Kommunikationsmedien für jede aus der Mehrzahl der medienabhängigen Schnittstellen anzeigt, und wobei die Schnittstellensteuerlogik Schaltkreise aufweist, die auf das Medientypregister ansprechen, welche die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen an die angezeigten Typen anpassen.
  8. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, welcher zumindest eine zusätzliche medienunabhängige Schnittstelle aufweist, die mit der Schaltung verbunden ist, um die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen mit einer zusätzlichen Zugangssteuerung des Mediums der Datenverbindungsebene zu verbinden.
  9. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 8, wobei die medienunabhängige Schnittstelle einen Satz von Ausgangsstiften (361) für den Empfang von Daten auf dem integrierten Schaltkreis aufweist, welche empfangene Daten der entsprechenden Zugriffssteuerung des Mediums der Datenverbindungsebene zuführen, und wobei die zusätzliche medienunabhängige Schnittstelle den Satz von Ausgangsstiften für Empfangsdaten mit der medienunabhängigen Schnittstelle gemeinsam verwendet, um empfangene Daten den Daten der Zugriffssteuerung für das Medium der Datenverbindungsebene zuzuführen.
  10. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, einschließlich zumindest einer zusätzlichen medienunabhängigen Schnittstelle, die mit der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen verbunden ist, und welche die Schnittstellensteuerlogik mit der medienunabhängigen Schnittstelle gemeinsam verwendet.
  11. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 10, wobei die medienunabhängige Schnittstelle einen Satz von Ausgangsstiften (361) für Empfangsdaten auf dem integrierten Schaltkreis aufweist, welche empfangene Daten einer externen Einrichtung zuführen, und wobei die zusätzliche medienunabhängige Schnittstelle den Satz von Ausgangsstiften für Empfangsdaten mit der medienunabhängigen Schnittstelle gemeinsam verwendet.
  12. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 3, einschließlich eines Erweiterungsanschlusses (14), der eine Schnittstelle für eine physikalische Ebene eines weiteren integrierten Schaltkreises bereitstellt.
  13. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 12, wobei die Daten auf den medienabhängigen Schnittstellen mit einer ersten Taktrate (LSCLK) übertragen werden, und die Daten durch den Erweiterungsanschluß mit einer zweiten Taktrate (TCLK) übertragen werden, die schneller als die erste Taktrate ist.
  14. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 13, wobei die zweite Taktrate das Zweifache der Frequenz der ersten Taktrate beträgt.
  15. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 3, einschließlich eines Erweiterungsanschlusses, der eine Schnittstelle zu einer physikalischen Ebene eines weiteren integrierten Schaltkreises bereitstellt, wobei der Erweiterungsanschluß aufweist: eine Logik, um ein Signal, das eine Kollision innerhalb des integrierten Schaltkreises anzeigt, weiterzuleiten, und um die Erfassung eines Empfangsfehlers innerhalb des integrierten Schaltkreiss an einer der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen durch den Erweiterungsanschluß dem anderen integrierten Schaltkreis anzuzeigen.
  16. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen und die medienunabhängige Schnittstelle mit dem 100 BASE-T-Industriestandard konform sind.
  17. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, welcher aufweist: die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen für die Verbindung mit entsprechenden Kommunikationsmedien, welche mit 100 BASE-T konform sind, eine Schnittstellensteuerlogik (112), die ein Medientypregister (108) aufweist, welches einen aus einem vorher spezifizierten Satz von Typen von Kommunikationsmedien, die mit 100 BASE-T konform sind, für jede aus der Mehrzahl medienabhängiger Schnittstellen spezifiziert, und welche Empfangs- und Sendefunktionen der physikalischen Ebene auf der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen für spezifizierte Typen von Kommunikationsmedien verwaltet, und eine Verwaltungsschnittstelle, die mit der Schnittstellensteuerlogik verbunden ist, um einen Zugriff auf das Medientypregister zu gewähren, um die verschiedenen Typen von Kommunikationsmedien für die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen zu spezifizieren.
  18. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 17, wobei die Verwaltungsschnittstelle auf eine Adresse, die an der Verwaltungsschnittstelle empfangen wurde, in der Weise anspricht, daß sie Zugriff auf das Medientypregister gewährt.
  19. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 18, wobei die Verwaltungsschnittstelle einen seriellen Anschluß für das Schreiben des Medientypregisters in Reaktion auf die Adresse aufweist.
  20. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 17, wobei die Schnittstellensteuerlogik Schaltkreise aufweist, die auf das Medientypregister in der Weise ansprechen, daß sie die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen an die spezifizierten Typen anpaßt.
  21. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, welcher aufweist: den Schaltkreis (die Repeaterschaltung), der mit der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen verbunden ist und der Übertragungs- und Empfangsfunktionen einer physikalischen Ebene ausführt, die Daten an die Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen liefert, einschließlich der Erfassung von Empfangsfehlern und der Erfassung von Kollisionen, und einen Ennreiterungsanschluß (14), der mit dem Schaltkreis verbunden ist, und welcher eine Schnittstelle einer physikalischen Ebene mit einem anderen integrierten Schaltkreis bereitstellt, einschließlich einer Logik zum Kommunizieren der Erfassung von Kollisionen und der Erfassung von Empfangsfehlern an den anderen integrierten Schaltkreis, und wobei der Erweiterungsanschluß mit einer Taktrate (TCLK) arbeitet, die schneller als die Taktrate (LSCLK) der medienabhängigen Schnittstellen für das Empfangen oder Senden von Daten arbeitet.
  22. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 21, wobei die Taktrate des Erweiterungsanschlusses für das Senden und Empfangen von Daten das Zweifache der Taktrate der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen zum Empfangen und Senden von Daten beträgt.
  23. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 21, wobei die Mehrzahl medienabhängiger Schnittstellen mit dem Industriestandard 100 BASE-T konform ist.
  24. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 17 oder 21, welcher aufweist: eine medienunabhängige Schnittstelle, die mit dem Schaltkreis verbunden ist für den Anschluß der Mehrzahl von medienabhängigen Schnittstellen an eine entsprechende Zugriffssteuerung der Medien der Datenverbindungsebene.
  25. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis einen integrierten Repeaterschaltkreis aufweist und der Schalkreis eine Repeaterschaltung aufweist, welche Repeaterfunktionen einer physikalischen Ebene ausführt.
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