本发明涉及一交换机适配器，交换功能在其中作为单一适配器 实现的。更确切地说，本发明涉及一计算机，该计算机仅仅与交换 机适配器连接就可以当作一交换机来使用却不损害计算机的功能。

图25示出了一传统的异步转移模式(ATM)交换机。

传统ATM交换机由单一硬件框架构成。ATM交换机内部有 一交换单元和多个线接口单元。用一条专用总线来连接交换单元与 线接口单元。也可利用一种专用接口结构而非专用总线来连接交换 单元与线接口单元。

因为ATM交换机作为专用硬件实现的；在ATM交换机上要 实现附加功能的情况下，有必要按照厂家专有规范去开发ATM交 换机。

图26示出了在采用如图25所显示的传统ATM交换机的情 况下的网络配置。

多个计算机和终端集中连线至ATM交换机。因多个计算机和 终端集中连线至ATM交换机，ATM交换机的交换功能应高速执 行。另外，ATM交换机的线接口单元中容纳的通信线路数目应增 加。

图27表示一信元格式(cell format)。该信元包括一信头 (header)和一净荷(pay load)。信头包括一虚通道识别符 (Virtual Pass Idenfifier-VPI)和一虚信道识别符(Virtual Channel Identifier-VCI)。

图28示出了一传统ATM交换机，在1993年1月30日， ohmu-sha，“B-ISDN illustration reader”一文第67页也有此图。

ATM交换机需要不同的控制。参考图28和“B- ISDN illustration reader”中第66至71页中的描述，下面阐述一 些基本控制。

(1)路由选择控制(routing control)

当从终端产生一个称为“呼叫”过程(calling process)的通 信要求时，通信就开始了。在线路交换系统中，按照用户线路信号 ，例如一拨叫号码(在N-ISDN中的D信道信号)，执行该“ 呼叫”过程。在ATM交换机系统中，如图27所示，借助信元， “呼叫”信号传送至ATM交换机。传送诸如信号的控制信息的信 元称作控制信元并赋予预定VCI。这种控制信元可与传送用户信 息的信元相区分开。ATM交换机接收信息，例如ATM交换机连 接至的目的地点，业务类型和信元的传输速率，然后决定通过网络 中哪一台ATM交换机。这个过程称为路由选择控制。

(2)连接许可控制(Connection Admission Control)

按照路由选择控制，ATM交换机是串行连接的。根据路由选 择控制的判定，ATM交换机逐个传送控制信元至其所连接的ATM 交换机。然后ATM交换机确认在所要求的业务条件下，所有ATM 交换机能通过控制信元。举例来说，它判断所要求的业务量是否超过 传输能力。

当ATM交换机判断传输能力足以满足所要求的业务量，就指 示终端可实施通信同时进入通信模式。以上所述通信准许过程称为 连接许可控制(CAC)。

(3)使用参数控制

ATM交换机的连接许可控制不同于线路交换和分组交换。因 为某些参数是ATM交换机所特有的，例如传输所要求的传输能力 和质量，因而ATM交换机有所不同。因为在ATM交换机系统中 容许突发业务流，传输能力是由信元之间间隔达到最小时的峰值速 率和一个较长时间内的平均速率两者来确定的。在ATM交换机系 统中，执行系统能力管理以便通过使用系统设备，有效地处理突发 业务量。当一呼叫超出合约的量并有大量信元流入，便有降低整个 网络质量的危险。相应地，入口处允许呼叫监控的通信网络必须决 定从发送端由控制信元报告的传输能力与来自发送端的信元的实际 进入量是否匹配。

在这种方法中，按与用户的每一合约，当实际业务量超过预定 值时，运行诸如合并不规则信元的过程。该过程称作使用参数控制 (UPC)。

通过使用UPC功能传送的信元借助ATM交换机传送至下一 节点的路由上。把与信息交换所要求的路由相一致的VCI值，加 在信元信头上并传送至下一节点。

(4)整形(shaping)

因按照ATM交换机，信元交换至每一路由，信元可以集中到 特定路由。结果就发生这样一种情况，就是信元应以超过虚通道 (VP)容量的快速瞬时速率传输。在这种情况下为了使信元瞬时 速率不致于超过一固定值(VP容量)。每一信元暂存在缓存中然 后被读出，这一过程称为整形(shaping)。

(5)信元优先级控制

有可能去控制哪一信元应优先传送并在信元被优先传送时能提 供比正常质量(该质量用信元丢失率来表示)更高的质量。信元丢 失优先级(Cell Loss Priority-CLP)比特在信元信头中定义，允许 用户指明哪一信元应优先传送。

(6)拥塞控制(Congestion Control)

在公用网中，提供诸如拥塞控制技术的控制技术是非常重要的 ，它能在业务拥塞时防止网络恐慌。有多种方法来提供拥塞控制技 术。例如，一种方法它能在拥塞时按照CAC拒绝新的连接请求。 另一方法是改变使用参数控制的参数值，例如，限制用户能传送的 峰值速率。

图29至31及以下描述解释了基于传统ATM系统的协议， 这在“B-ISDN illustration reader”一文第84至87页也有阐 述。

物理层与物理媒介有关。ATM层处理对所有业务都共同的信 元的传输。ATM适配层(ATM Adaptation Layer-AAL)处理与业务 相关的功能以及规定对应于每项业务多个协议。与业务相关的较上 层功能的增加和修改被ATM适配层所吸收，以防影响信元的传输 功能。在ATM适配层之上的协议，依赖于业务，均在终端侧执行。 (除了处理设立和释放呼叫的控制信息外，这适用于用户信息)。

如图31所示，在ATM适配层，几个信元的信息场(或净荷) 串行连接。这些信息场在头部赋有信头信息、在尾部赋有信尾信息。 它们被作为一数据单元对待。ATM适配层分成分段与重组子层 (Segmentation and Reassombly Sublayer SARS)和会聚子层 (Conver gence Sublayer-CS)。SARS将数据单元分段为多个信元并 将多个信元重组为数据单元。根据每种类型业务的需求，CS检查 并测试数据正确性且对数据校错。然后CS将结果提供给较上层。

控制信息负责呼叫及网络和终端之间的连接的设立，维护和释 放在图32中，AAL的较上层采用基于N-ISDN的呼叫控制 协议。

图32中，Q.93B表示B-ISDN层3用户网络信息(UNI)协议 ，B-ISUP表示B-ISDN用户部分(B-ISDN层3网络节点接口协议(NNI) ，MTP3是消息传递部分3(7号信令系统消息传递部分)，S-AAL表示 信令-ATN适配层。

以上描述引自*B-ISDN illustration reader”一文第66至71页 和第84至87页，ohmu-sha，1993年1月30日。

由于传统的ATM交换机是在按照特定规范的专用构架中实现 的。所以很难扩展ATM交换机的功能。

例如，当增加一用于对局域网(LAN)的接口时，必须依赖 该ATM交换机作专门开发。

当采用与广域网的接口时，如与ISDN的接口，必须依赖ATM 交换机作专门开发。

而且，当增加桥接功能，路由功能和通信线路监视功能时，必 须依赖ATM交换机作专门开发。

使用传统ATM交换机的网络配置必须实现集中连接，其中交 换机在中央。结果是，引发出一些问题，诸如ATM交换机的容纳 的通信线路数目的增加和处理速度的提高。

本发明解决了这些可题。它的一个目标是提供带有ATM交换 功能的ATM交换机适配器，它具有可扩展性和灵活性。

再者，当ATM交换功能由ATM适配器实现情况下，本发明 的另一个目标是将ATM交换适配器包含在一标准计算机中但不损 害计算机的功能。

而且，本发明的又一个目标是获得ATM交换机适配器和一计 算机，该计算机很容易实现桥接功能，路由选择功能和通信线路监 视功能。

按本发明一个方面，交换适配器可包括：

交换单元，它有接收带有目的地的输入数据的多个输入端口和 据输入数据的目的地输出输入数据的多个输出端口；

控制器，它与交换单元耦合，用来控制数据处理，它与交换单 元的多输入端口中的特定输入端口和交换单元的多输出端口中的特 定输出端口相连；

接口单元，它与控制器耦合，提供控制器与外设之间的接口。

据本发明的另一方面，安装在计算机上的交换机适配器可包括：

交换单元，它有至少两个接收带有目的地的输入数据的输入端 口，它按其目的地交换输入数据，且向至少二个输出端口输出输入 数据；

地址转换器，与至少两输入端口中的第二至最后一个端口耦合 ，它将从至少两输入端口中的第二至最后一个端口接收的输入数据 分类为控制数据和交换数据，并将控制数据的目的地设置为交换单 元的至少两个输出端口中的第一输出端口，将交换数据的目的地设 置为交换单元的至少两个输出端口中的第二至最后一个输出端口；

控制器，与至少两输入端口的第一输入端口和至少两输出端口 的第一输出端口连接，它处理控制数据，并从/向交换单元传送控 制数据；

接口单元，它传送经控制器处理过的控制数据至计算机，并且 传送由计算机产生的计算机控制数据至控制器。

据本发明的另一方面，计算机可包括：

交换单元，具有接收带有目的地的输入数据的多输入端口，它 按输入数据的目的地交换输入数据，且将输入数据输出至多个输出 端口；

控制器，它控制数据处理，并与交换单元的多个输入端口中的 特定输入端口及交换单元的多个输出端口中的特定输出端口连接；

接口单元，它提供控制器与外设之间的接口；

总线，它将交换机适配器的接口单元与外设连接；

数据处理器，它处理数据，并通过接口单元和总线将数据传送 至控制器。

据本发明的另一方面，把具有交换单元的交换机适配器连接至 总线的通用计算机的数据交换方法，可包括以下步骤：

A、接收有目的地的输入数据；

B、按输入数据的目的地识别输入数据是控制数据还是交换数 据，当输入数据是控制数据时将输入数据的目的地设为交换单元相 应的特定输出端口；

C、输入控制数据和交换数据至交换单元，当输入数据是交换 数据时把交换数据交换至输入数据的目的地；当输入数据是控制数 据时，输出控制数据至与交换单元的特定输出端口相应的输入数据 的目的地；

D、将输出至交换单元的特定输出端口的控制数据通过总线传 送至通用计算机；

E、在通用计算机中处理控制数据。

据本发明的另一方面，交换机适配器可包括：

交换单元，它有接收带有目的地的输入数据的多个输入端口， 并有按输入数据的目的地输出这些输入数据的多个输出端口；

控制装置，与交换单元耦合，它从多输出端口中的控制器输出 端口接收输入数据(这些输入数据被判定为控制数据)，然后在接 收到的控制数据上执行数据处理，并输出控制数据至多输入端口中 的控制器输入端口；

接口装置，它与控制装置耦合，允许在交换机适配器和外设之 间作数据传送。

据本发明的另一方面，安装在计算机上的交换机适配器可包括：

交换单元，它有接收输入数据的多个输入端口和输出输入数据 的多个输出端口，且在这些端口，交换单元交换由多个输入端口所 接收的输入数据的目的地；

地址转换器，与多个输入端口中的第二至最后一个端口耦合， 它将由多个输入端口接收的输入数据分类成交换数据和信令数据；

控制器，与多输入端口的第一输入端口耦合且与多输出端口的 第一输出端口耦合，它向/从交换单元传送信令数据；

接口单元，它与控制器耦合，它从控制器传送信令数据给计算 机，并从计算机传送信令数据给控制器。

据本发明的另一方面，计算机可包括：

交换机适配器包括：

交换单元，它有接收输入数据的多输入端口和输出输入数据的 多输出端口；

控制器，它控制对应于控制数据的输入数据的数据处理，它与 多输入端口的控制器输入端口耦合且与多输出端口的控制器输出端 口耦合；

接口单元，它将控制器与外设耦合；

总线，它将接口单元与交换机适配器耦合，

数据处理器，与接口单元耦合，它通过接口单元和总线传送数 据。

据本发明的另一方面，在通用计算机中交换数据的方法可包括 以下步骤：

A、输入有目的地的输入数据；

B、按照输入数据的目的地，判定输入数据是控制数据还是交 换数据；

C、若输入数据被判定为控制数据，将输入数据的目的地赋给 计算机的交换单元的控制器输出端口；

D、向交换单元输入交换数据；

E、按交换数据的目的地交换这些交换数据；

F、向交换单元的控制器输出端口输出控制数据；

G、将输出到控制器输出端口的控制数据，通过总线传送到通用 计算机。

H、在通用计算机中处理通过总线传送的控制数据。

据本发明的另一方面，计算机系统可包括：

多台互连计算机；

多个接口单元，每一接口单元将互联计算机彼此相连；

多台计算机中的每台计算机包括：

多个适配器，包括交换机适配器，与交换机适配器耦合的远程 维护局域网(LAN)适配器，与交换机适配器耦合的广域网连接 适配器以及与交换机适配器耦合的LAN适配器；

与多个适配器逐一连接的主机总线；

其中每台计算机通过至少一接口单元传送数据给任何其它计算 机。

附图的简要说明

在这些图中，

图1表示对应本发明的交换机适配器；

图2表示对应本发明的一个交换机适配器的详细视图；

图3表示对应本发明的计算机的配置；

图4表示对应本发明的PHY单元的图；

图5表示对应本发明的TC/ATM控制单元的图；

图6表示对应本发明的地址转换器的图；

图7表示对应本发明的CAM组的图；

图8表示对应本发明的AAL控制单元；

图9表示对应本发明的ATM交换单元；

图10表示对应于本发明的ATM交换机的操作；

图11表示对应本发明的ATM交换机的操作；

图12表示对应本发明的ATM交换机的操作；

图13表示对应本发明的ATM交换机的操作；

图14表示对应本发明的接收操作；

图15表示对应本发明的接收操作；

图16表示对应本发明的发送操作；

图17表示对应本发明的发送操作；

图18表示对应本发明的另一实施例的计算机；

图19表示对应本发明的一实现方案的网络的配置；

图20表示对应本发明的另一实施例的交换机适配器；

图21表示对应本发明的ATM交换机的一个例子；

图22表示对应本发明的ATM交换机的一个例子；

图23表示对应本发明的ATM交换机的一个例子；

图24表示对应本发明的ATM交换机的一个例子；

图25表示传统ATM交换机；

图26表示果用传统ATM交换机的网络配置；

图27表示信元格式；

图28表示传统ATM交换机；

图29表示传统ATM网络；

图30表示传统用户信息的协议；

图31表示传统信息的构成；

图32表示传统控制信息的协议。

优先实施例的描述

实施例1

图1表示ATM交换机适配器的一种配置。以下是交换机适配 器100每一单元的描述。

物理层协议(PHY)单元20处理物理层协议。PHY单元 与通信线路的连接接口相连。传输会聚/异步转移模式(TC/ATM) 控制单元30将由PHY单元20接收的帧分成诸多信元。TC /ATM控制单元30也从8×8交换机60(后面描述)接收信 元，然后将它们作为一帧传送给PHY单元20。由TC/ATM 控制单元30分段的信元输入至地址转换器50。地址转换器50 在信元的信头重写地址。8×8交换机60向TC/ATM控制单 元输入信元，控制单元按它们的信头地址向所指的目的地输出信元 。8×8交换机60包括八条输入线11-18和八条输出线22 -28。在这八条输入线和八条输出线中，七条输入线12-18 和七条输出线22-28用作连至PHY单元20的通信线路的数 据交换。输入线11和输出线21连至ATM适配层(AAL)控 制单元70。AAL控制单元70处理业务，这些业务知觉诸如声 音、数据和动画之类的媒介。当来自业务的信息传送给信元单元， AAL控制单元不能完成业务，虽然它仍知感诸如声音、数据和动 画的媒介的不同。因此，当AAL控制单元70将信息分段成信元 或把信元重组为信息，它识别并吸收了在信息质量要求中的差异。 同质量要求差异一样，延迟时间和误码率也能由AAL控制单元识 别和吸收。

交换机适配器100有16位或32位中央处理单元(CPU) 10。板上的总线14被提供给CPU10。随机存取存储器 (RAM)11和只读存储器(ROM)13连接至板上总线14 ，并存储CPU10的操作所要求的程序和数据。交换机控制单元 12初始化8×8交换机60，并在8×8交换机60设置固定寄 存器值(图中未示出)且控制8×8交换机60的操作。

总线控制器80连至板上总线14。当交换机适配器100连 至计算机主机的主机总线时，总线控制器80为一接口。

按照本实施例，交换机适配器100的特征是：为AAL控制 单元70专门分配第一输入线11和第一输出线21。由AAL控 制单元70输出的信息通过板上总线14暂存于RAM11中。存 储在RAM11中的信息由总线控制器80输出给计算机的主机总 线。来自计算机主机总线的信息由总线控制器80存储在RAM 11中。存储在RAM11中的信息通过板上总线14传送给 AAL控制单元70。与一般信元一样，按照信元的信头地址，从 AAL控制单元70向输入线11输入的信元输出至它们所指的目 的地。

图2进一步详细表示了交换机适配器100的一个单元的图。

PHY单元20由七个PHY单元20a至20g构成。TC /ATM控制单元30由七个TC/ATM控制单元30a至30g 构成。地址转换器50由七个地址转换器50a至50g构成。

交换机适配器100利用PHY单元20，TC/ATM控制 单元30，地址转换器50和8×8交换机60交换用户信息。物 理层和ATM层专门交换用户信息。通过总线控制器80，由AAL控 制单元70传送控制信息至计算机主机。然后计算机主机处理控制单 元所要求的呼叫建立和释放。

控制信息，例如呼叫或连接的设立，维护和释放，指的是信令 数据。用户信息指的是交换数据。信令数据和交换数据均被分段 成信元用作传输和接收。在含有信令数据的信元信头上的VCI预 先赋一预定值。当向地址转换器50输入含有信令数据的信元时， 信元的目的地变成输出线21。8×8交换机60向AAL控制单 元70输出含有信令数据的信元，后者组合含于信元中的信令数据 。通过总线控制器80已组合的信令数据传送至计算机的主机总线。

当含有交换数据的信元输入至地址转换器50时，参照后面所 述表，信元的目的地被改变。按已改变的目的地，8×8交换机 60向输出线22-28输出交换数据。

图3表示带有交换机适配器100的通用计算机。

通用计算机是不为特殊用途而制造的任何一种标准计算机。例 如通用计算机指任何一台个人计算机，工作站，微计算机，小型商 用计算机，和大型计算机，它们均能在市场上买到。

举例来说，该计算机有32位CPU90。安装了作为存储 单元的缓存91和外存单元92。另外，提供了作为显示单元的监 视器93。该设备由主机总线95连接。外部元件互联(PCI) 用作主机总线95。PCI总线95由PCI总线控制器94扩展 并用扩展槽(未示出)与交换机适配器100相连。

在这样的一种配置下，执行对计算机主机总线的存取仅仅是在 接收到呼叫或连接的设立，维护和释放等的控制信息(信令数据) 时。因此，能够显著降低计算机主机总线的交换机适配器的负载。 相应地，计算机PCI总线95能对计算机主机实现期望的操作， 而不损害主机。

在采用ATM系统的情况下，每一终端的虚信道预先设置且传 送信息。预先设置虚信道和使用预设虚信道的业务称为永久虚信道 业务。接需设置和使用虚通道的业务称作交换的虚信道。

在交换的虚信道业务中执行呼叫或连接的设立、维护和释放。 同样，在交换虚信道业务中向计算机传送信令数据。另一方面，在 永久虚信道业务中，当管理信息，例如操作管理和维护(Operation Administration and Meintenance-OAM)信元，是作为控制信息发 生并起作用时，这样的管理信息是传送给计算机的。

因此，在永久虚信道业务和交换虚信道业务中，传送至计算机 的数据是有限的。计算机的PCI总线95并不受交换机适配器 100信息的影响。

图4表示PHY单元20a的方框图。

PHY单元20b至20g有与PHY单元20a一样的构成 。物理媒介相关(Physical Medium Dependent-PMD)单元21在采 用模块型连接器的通信线之间物理上接上一个阻抗。许多类型的通 信线能用于这种配置，例如光纤或同轴电缆。可以使用不同类型的 模块型连接器，例如RJ11或RJ45。

接收信号是由非归零(NRZ)码和16-CAP码编码的信 号。在接收信号中，对用来同步信号的时钟编码。PMD单元21 向时钟恢复单元22传送接收信号。时钟恢复单元22将接收信号 分为时钟和数据且传送给串行/并行转换器23。通过时钟恢复单 元22区分时钟的方法，有可能完成与具有155兆比特/每秒的 速率的数据相同步的接收。串/并行转换器23将输入的串行信号 转换成并行信号。串/并行转换器23输出8位带有接收时钟信息 的并行数据至TC/ATM控制单元30a，形成由信元构成的帧 格式。

串/并行转换器23也从TC/ATM控制单元30a输入传送 的时钟信息和8位并行数据。8位并行数据被转换成串行数据。串 /并行转换器23将传送的时钟和传送的串行数据送至PMD单元 21。PMD单元21与通信线物理上连接，并传送数据给它。

图5表示TC/ATM控制单元30a。

从PHY单元20a传送来的时钟和并行数据在接收成帧器 31处被接收。接收来的并行数据是具有帧格式的，并由多个信元 组成。接收成帧器将含在帧中的信元提取并将它们传送至信元接收 器32。通过UTO PIA接口控制器34和连接线1x，信元接收器 32将信元传送给地址转换器50a。

通过出线22，从8×8交换机60交换来的信元输入至TC /ATM控制单元30a的UTO PIA接口控制器34。然后传送输入 信元至信元发送器35。通过信元发送器35，这些信元被传送给 发送成帧器36并被重组为帧格式。从发送成帧器36，这些信元 和一个发送时钟被发送给PHY单元20a。这些信元是当作8位 并行数据被发送的。

当由接收成帧器31接收的信元是OAM信元时，接收成帧器 31向OAM控制器37传送接收到的OAM信元。OAM控制器 37向统计控制器38传送接收到的OAM信元的管理信息。统计 控制器38基于管理信息汇集维护操作必需的信息，例如网络质量 或网络故障的检测。为了收集和传送维护操作所需的信息，OAM 控制器37和统计控制器38在信元接收器32，UTO PIA接口控 制器34和信元发送器35中交换信息。

OAM控制器37或按需或周期性地在有用户信息的信元串之 间插入OAM信元。由OAM控制器37插入OAM信元，该控制 器用来控制发送成帧器36和信元发送器35。

TC/ATM控制单元30a的每一单元的操作是由一个直接 存储器访问(DMA)控制器和一个微处理器接口33来控制的 。DMA控制器和微处理器接口33是由CPU10通过板上总线 14来控制。

图6示出了地址转换器50a。

通过连接线1x，地址转换器50a接收来自TC/ATM控 制单元30a的信元。地址转换器50a重写这接受到的信元的信 头地址。地址已被重写的信元被输出至输入线12。地址转换器 50a有一UTO PIA接口控制器51用作输入和输出信元。接收到 的信元由输入数据格式化器(formatter)52来分析。输入数据格 式化器52从已接收信元的信头提取VCI(虚信道识别符)并将 该VCI输出到CAM组53。CAM组是一张表，如图7所示。 基于输入VCI，相应的、新的VCI输出到输出RAM54。输 出RAM54接着向输出数据格式化器55输出新的VCI。经过 输入数据格式化器55分析之后，除了VCI，接收到的信元的单 元均输出至输出数据格式化器55。输出数据格式化器合成由输入 数据格式化器输出的信元和自输出RAM54输出的新的VCI。 已被合成的信元输出到UTO PIA接口控制器51。

控制器56控制地址转换器50a的操作。通过微处理器接口 控制器57，在CPU10的控制下，控制器56控制每一单元。

地址转换器50a的主要特征是：如图7所示，存储在CAM 组53上的表。用作信令数据的新的VCI设在表上第一行出线 21上。在网络中，信令数据使用特定VCI(如，VCI＝01) 。同样，当接收到的信元的VCI表示是信令数据(VCI＝01) 时，CAM组53将对应于输出线21(如，VCI＝01)的 VCI作为要输出的新的VCI来输出。

因此，信令数据转变为这种信元，它的目的地必须是输出线 21，8×8交换机60不需判断输入数据是否是信令数据。8× 8交换机只执行信元交换，而不区分信令数据和一般数据。为了将 信令数据的地址识为出线21，在地址转换器50a中，VCI预 先被改变。

图8示出了AAL控制单元70。

通过UTO PIA接口控制器71，AAL控制单元70被 连至入线11和出线21。

ATM信元组合控制器72组合信元且输出数据单元。组合后 的信元或数据单元被发送至接收缓冲控制器73。接受缓冲控制器 73用例如延迟控制、偏摆控制、差错控制和流控制等方法来处理 数据单元。DMA控制器74负责DMA将已处理数据单元传送至 RAM11。

DMA控制器74提取存储于RAM11中的信息并将它传送 至发送缓冲控制器76。在传送控制器75的控制下，发送缓冲控 制器76对从DMA控制器接收来的信息执行差错控制和流控。 ATM信元分段控制器77将来自发送缓冲控制器76的信息或数 据分段成信元。

在CPU10控制之下，通过微处理器接口控制器78，DMA 控制器74执行DMA传送。

图9示出了8×8交换机60。

由信头单元和数据单元构成的信元，包括目的地信息，被输入 到输入线11至18。对应于信元信头所指示的目的地，信元被输 出至输出线21至28。信头处理电路1101至1108检测输 出线21至28，从每条输入线11至18输入的信元的信头单元 把这些输出线当作目的地。

通过存储和读出从信头处理电路1101至1108输出的信 元，输入线速率调节缓存1211至1218被提供给每条入线进 行速率调节。

在P个数目的缓存1111至111p中，它们每个有内存编 号#0，#1，…，#P，信元存于所指示的地址中。通过指示地 址，缓存1111到111p能读出所存储的信元，而不需要一个 写命令。

相应每一缓存1111至111p，提供有存储控制电路 1121至112p。采用先进先出(FIFO)型内存和存储入 信元于相应的缓存111的地址中，借助该方法，存储控制电路 1121至112p保持空地址。

输入线空分交换机113有选择地将输入线速率调节缓冲器 1211至1218与每一缓存1111至111p相连。输出线 空分交换机114有选择地把每一缓存1111至111p与同固 定输出线21至28对应的速率调节缓冲1221至1228相连。

输出线速率调节缓冲器1221至1228被提供给输出线 21至28。输出线速率调节缓冲器1221至1228存储这些 信元，它们由缓存1111至111p读出并由输出线空分交换机 114连接。然后，输出线速率调节缓冲器按输出线速率读出该信 元，以便调节速率。

缓冲控制电路115选择缓存1111至111p来存储信元， 是采用控制输入线空分交换机113的交换和输出线空分交换机 114的交换的方法。缓冲控制电路115将存于缓存1111至 111p的信元，按固定顺序输出给信头单元所指的输出线21至 28。

在缓冲控制电路115中，为了判定信元被指定到哪一出线， 写缓冲选择电路116控制输入线空分交换机113的交换。该信 元目的地在位于信头处理电路1101至1108的信元到达时被 检测且对应输入线11至18。写缓冲选择电路116选择存储信 元的缓存1111至111p并且将它与交换机信头处理电路 1101至1108连接。

参照从写缓冲选择电路116发送的输出线，地址电路117 识别已到达信元的目的地。从存储控制电路1121至112p， 地址电路117得到缓存1111至111p上的写地址，信元就 写在这些缓存上。地址电路117然后写位于地址队列1181至 1188上目的地的写地址。

地址队列1181至1188被提供给每一输出线21至28 且由FIFO型内存配置。存储于缓存1111至111p的地址 由地址电路117写入地址队列1181至1188。

多址信元计数器124有一区域，要被读出的多址信元的数目 就写在该区域。存储于缓存1111至111p的某一缓存的多址 信元被输出，并在多个目的地上有备份。当多址信元被读出时，多 址信元计数器124的值减1。当多址信元被输出给多个目的地时 ，能够得到释放缓冲器的定时点。

读出缓冲选择电路119利用地址队列1181至1188和 多址信元计数器124来决定哪一信元从缓存1111至111p 中读出。读出缓冲选择电路119指向缓冲地址，该地址是作为读 地址从地址队列1181至1188读出给缓存的。然后，用控制 输出线空分交换机114的交换的方法，读出缓冲选择电路119 与相应输出线21至28一起控制缓存1111至111p输出线 速率调节缓冲1221至1228的连接。读出缓冲选择电路119 还将对应于读出地址的多址信元计数器124的值减1。当多址信 元计数器的值变为零时，地址被释放给存储控制电路1121至 112p。

现在参照图10至图13描述该操作。图10和图11表示写 操作，图12至图13表示读出操作。为简述起见，它们两者表示 了2×2交换机的一个例子。

图10和图11表示了这样的操作，即信元A预先存于缓冲“ 00”，且目的地为输出线21和22的多址信元B和目的地为输 出线22的信元C被输入。信元B写在空地址“10”上，同时地 址“10”写在对应于目的地输出线21和22的地址队列1181和 1182上。目的地输出线“2”的数目写在多址信元计数器124 的“10”区上。信元C写在空地址01上，同时地址“01”写 在地址列1182上。

图12和图13表示了这样的操作，即当多址信元A和非多址 信元B和C被存储时，信元A和B被读出。从地址队列1181， 1182的顶部，读出地址“00”，“10”被读出。然后，存 于该地址的信元A和B分别被输出至输出线用作读出。因为信元B 是一非多址信元，一旦它被读出，缓冲器能被释放且下一输入信元 能被存放。然而，因为信元A是一多址信元，随着多址信元计数器 124的地址“00”的值的减少，该值必然变成“1”。因此， 信元A被保持且缓冲器没被释放。当多址信元计数器124的值变 为“0”时，该地址被释放且输入信元成为可写的。

按照本实施例的接收操作可参照图14描述。

在S1，PMD单元21接收按照NRZ码或16-CAP码 编码的信号。PMD单元21将已接收信号转换成伪发射耦合逻辑 电路(Pseudo-Emitter Coupled Logic-P-ECL)的串行数据。

在S2，P-ECL的串行数据输给时钟恢复单元22且时钟 是从P-ECL的串行数据中提取出的。因此，接收时钟和接收串 行数据从时钟恢复单元22输出。

在S3，接收时钟和接收串行数据输入给串/并行转换器23 。基于接收时钟，接收串行数据转换成并行数据。

在S4，接收并行数据输入接收成帧器31。由接收成帧器31 输出的接收到的并行数据中把帧提取出来。

在S5，帧输入至信元接收器32。信元接收器32提取含在 帧中的信元并输出它们。

在S6，信元输给地址转换器50a。地址转换器50a在信 元信头中交换地址(VCI)。

在S7，在地址转换器50a交换过的信头的信元被输入到 8×8交换机60。当持有用户信息的信元被输入，8×8交换机 60将信元按其目的地输出给输出端口(输出线)。当8×8交换 机60输入信令信元，信元被输出给AAL控制单元70。

图15表示当信令数据信元被接收时的接收操作。

在S7的操作与图14的操作等同。

在S8，AAL控制单元70接收信令信元。AAL控制单元 70从信令信元中将信元组合成数据单元，且按DMA传送，数据单 元被传送给RAM11。

在S9，交换机适配器100的CPU10将存放在RAM 11中的信元的DMA传送请求输出给由计算机主机总线95提供 的PCI总线控制器94。

在S10，PCI总线控制器将保存在RAM11中的信息传 送给主机内存91。

在S11，计算机的一个CPU90执行下面二个过程。

(1)交换的虚信道业务的处理结果报告给交换机适配器100 。该报告送给地址转换器50a的CAM组53，作为增加和删除 VPI/VCI的标记。当按照交换的虚信道业务的处理结果设立 一新呼叫时，用作呼叫的VCI就设在CAM组53的表上。如图 7所示，“当输入信元的VCI是13时，VCI被重写为24” 的信息新近增加到CAM组53中。在这样的情况下，即如图7所 示，呼叫消失和释放时，表上的“当输入信元的VCI是11， VCI被重写为10”的信息被删除。

因此，在执行呼叫设立或释放的情况下，相应信息的增加或删 除在CAM组53上被执行。计算机基于信令数据的处理结果，指 示和控制CAM组53上信息的增加和删除。

(2)接收信令数据的计算机为主叫终端执行接续操作。信息 产生了并传送给“主叫”终端，该信息用于告知呼叫连至“主叫” 终端。图6和17表示信元连接到的“主叫”终端的这一通知的传 送。因为呼叫的拆线过程需要与接续操作相等的过程，有一例子表 示了执行呼叫接续过程的情况。

图16表示了从装有交换机适配器100的计算机到“主叫” 终端的控制信息(信令数据)的发送操作。在这种操作下，呼叫的 设立，维护和释放是基于信令数据被执行的。

在S21，产生呼叫终端所要求的信令数据并写入到缓存91 上。

在S22，PCI总线控制器94从缓存91，按向RAM 11作DMA传送的方式，传送信令数据。

在S23，交换机适配器100的CPU10从RAM11传 送给AAL控制单元70。

在S24，AAL控制单元70将信令数据分段为信令信元。

在S25，8×8交换机60通过输入线11，从AAL控制 单元70接收信令信元。8×8交换机60输出信令信元给与“主 叫”终端连接的通信线。8×8交换机60进而交换从另一输入端 口(输入线)接收的用户信息信元，并且按其目的地向输出端口( 输出线)输出它。

图17表示了在由8×8交换机60输出用户信息信元之后的 发送操作。

在S25，8×8交换机60经过通信线向信元发送器35输 出信令信元。

在S26，信元发送器35接收信元，该信元从8×8交换机 输出，且将该信元组成帧格式。

在S27，帧由发送成帧器36接受。发送成帧器36接受该 帧并输出对应该帧的并行数据。

在S28，并行数据由串/并行转换器23接受。串/并行转换 器23产生传送时钟并将并行数据转换成P-ECL串行数据。

在S29，P-ECL串行数据由PMD单元21接受。基于 NRZ码或16-CAP码，输入到PMD单元的数据作为信号被 输出。

按本实施例的交换机适配器100，因为交换用户信息是在交 换机适配器执行的，主机总线的负载能控制为最小。

一旦信令数据被传送和接收，AAL控制单元70被激活。地 址转换器50判定信令数据的接收。地址转换器50的CAM组 53给出预先识别信令数据必需的初始化信息。地址转换器50使 用初始化信息来判断信令数据。当信令数据被识别时，用在地址转 换器50上重写信元信头的方法，信令数据作为一个整体被输入 AAL控制单元70。

通过计算机主机总线95，采用控制和操作交换机适配器100 的方式，设在CAM组53中的初始化信息能用软件和硬件自由设 置。

实施例2

图18表示了使用交换机适配器100的计算机的另一个例子。

远程维护LAN适配器96是一连接局域网(图中未示出)的 适配器。更具体地来说，远程维护LAN适配器96是一适配器， 它能从远处对交换机适配器100进行维护。远程维护LAN适配 器96检查交换机适配器100是正常运行还是故障。远程维护 LAN适配器96完成远程维护和诊断，并当交换机适配器不能工 作时，试图恢复信息。

广域连接适配器97是一用作连接广域网的适配器，例如帧中 继、B-ISDN和信元中继。

LAN适配器是一用来连接局域网的适配器，例如100Mbps以 太网和10Mbps以太网。

本实施例中显示的计算机将交换机适配器100和每种类型的 适配器96，97和98与主机总线95连接。主机总线95使用 PCI总线，一条具有很高通用性的通用总线。只要安装市面上可 见的每一种类型适配器96，97和98到扩展槽上，就能不进行 任何开发可立即使用其功能。因此，使用与其它适配器连接的交换 机适配器100，就能实现路由器功能或桥接功能。这一装置将在 使用网络系统时提高其可扩展性和可塑性。

实施例3

图19表示了使用实施例20的计算机实现的网络配置。

因为每台计算机具有交换功能，网络能以矩阵形式配置。传统 上，每台计算机或终端集中连接至一个交换机。接本实施例，计算 机被使用时，如图19所示，并不需要与一台交换机集中连线，它 容许网络以矩阵形式配置。

因为网络可以以矩阵形式配置，有可能动态地和方便地改变通 路或增加与改换计算机或终端。

实施例4

图20表示交换机适配器的另一例子。

交换机适配器100a的主要特征是一个地址转换器500， 它作用于TC/ATM控制单元300。输入信元暂时地从TC /ATM控制单元300供给地址转换器500。地址转换器500 转换输入信元的地址之后，输入信元返回TC/ATM控制单元 300。地址转换之后，TC/ATM控制单元300直接将输入 信元输出给8×8交换机60。其它特点与前述实施例的特点相同。

实施例5

图21至图24表示了在“B-ISDN Ellustration reader”一 文表示的几种类型的ATM交换机。

在前述实施例中，ATM交换机在8×8交换机60中使用相 同的缓冲类型，如图21所示。交叉点型、输出缓冲器型或输入缓 冲器型，如图22至24所示，能够在8×8交换机60中使用。 也有可能使用图中未显示的其它类型ATM交换机。

在前述实施例中，8×8交换机用在交换机适配器100中。 然而，M×N交换机同样可以使用在交换机适配器100中。

按照本发明，交换机适配器100是一能形成交换功能的适配 器。因交换功能是作为适配器的一种形式而实现的，位于交换单元 中的多输入端口的特定输入端口和多输出端口的特定输出端口用作 计算机接口，读计算机与交换机适配器100连接。连接专用输入 口和输出口的控制器提供在交换机适配器中。在交换机适配器 100中提供接口单元，给予交换机适配器100一个与计算机的 接口。

按本发明，在交换机适配器100中，地址转换器识别控制数 据用来控制网络连接。交换单元输出控制数据给提供给计算机的特 定输出端口。交换单元在交换机适配器中对已建立的连接执行交换 功能而不影响计算机。然而，控制网络的控制数据被输出给计算机 ，在计算机中被处理。

地址转换器提供转换表用作重写数据的目的地。借助设置初始 信息的方法(该信息预先识别转换表上的控制数据)，地址转换器 也分辨输入数据是否为控制数据。

交换机适配器中的交换功能包括一ATM交换机或一ATM适 配层控制器。

按本发明，交换机适配器将数据分类成交换数据和信令数据。 在交换数据的情况下，交换在交换机适配器中被进行。在信令数据 的情况下，信令数据通过控制器和接口单元传送给计算机。

按本发明的计算机，在扩展槽中装有交换机适配器并提供数据 处理器，该处理器向/从交换机适配器传送数据。按本发明的计算 机，在扩展槽中装有交换机适配器，并不损害计算机的功能，并且 能够作为交换设备来操作。

按本发明的计算机从交换机适配器接受最小数据。数据处理器 接受用来控制网络的控制数据。然后数据处理器基于控制数据和连 接来设置交换机适配器。因为其它处理是在交换机适配器中进行的 ，所以计算机的负荷限制到最低。

按本发明的计算机提供了局域网板或广域网板。交换机适配器 自/向这些板的数据传送能够容易进行。同样，桥接功能，路由器 功能或线路监控功能能够容易实现。

因为按照本发明，计算机使用标准化总线，与交换机适配器一 起运行的另一适配器能在市场上容易买到。

因为按照本发明，计算机使用在个人电脑中标准化的PCI总 线，本发明能够应用于使用PCI总线的个人电脑。

因为按照本发明，计算机是一通用计算机，为了安装交换机适 配器并不需要特定硬件。

按照本发明，计算机中的交换机适配器处理物理层、ATM层 和AAL层。计算机处理AAL层的较上层。因此，计算机能够减 轻自身的负荷。

已经描述了本发明的几种特殊实施例，对于该领域技术人员来 说，还可以有各种各样的改变、修改和改进。这些改变、修改和改 进将视为本公开材料的一部分，且视为不超过本发明的精神范畴。 同样，前面描述的仅仅作为示例而已，并不局限于此。本发明仅由 下面的权利要求及其等同物的定义来限制。