專利名稱：多網(wǎng)絡協(xié)議編碼器/譯碼器和數(shù)據(jù)處理器的制作方法
發(fā)明的
背景技術(shù)：
領域本發(fā)明涉及網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)包。更確切地講，本發(fā)明涉及在包接收過程中網(wǎng)絡協(xié)議的譯碼和數(shù)據(jù)包的處理，而沒有費時的軟件或軟件/硬件實現(xiàn)的雜項開支。另外，本發(fā)明允許一次性分析數(shù)據(jù)，消除了為不同的堆棧緩存數(shù)據(jù)包，因此使用存儲器最少。
現(xiàn)有技術(shù)的描述計算機網(wǎng)絡需要多種通訊協(xié)議來傳輸和接收數(shù)據(jù)。通常，一個計算機網(wǎng)絡包含例如計算機，打印機和其它計算機外設相互連接并可通訊的一個設備系統(tǒng)。數(shù)據(jù)在這些設備之間各自通過數(shù)據(jù)包來傳送，而所述數(shù)據(jù)包則是通過使用一個通訊協(xié)議標準的網(wǎng)絡來通訊的。當今使用許多種不同的協(xié)議標準，流行協(xié)議的例子是網(wǎng)際協(xié)議(IP)，網(wǎng)絡包交換(IPX)，順序包交換(SPX)，傳輸控制協(xié)議(TCP)和點對點協(xié)議(PPP)。每個網(wǎng)絡設備包含翻譯協(xié)議和處理數(shù)據(jù)的硬件和軟件的組合。
一個例子是連到一個局域網(wǎng)(LAN)系統(tǒng)的一個計算機，其中一個網(wǎng)絡設備使用硬件處理連接層協(xié)議，軟件處理網(wǎng)絡、傳輸、通訊協(xié)議和信息數(shù)據(jù)處理。網(wǎng)絡設備通常限制所連的計算機只到那個特定局域網(wǎng)協(xié)議的硬件中實現(xiàn)一個連接層協(xié)議。一旦數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡設備硬件傳到系統(tǒng)存儲器，處理數(shù)據(jù)的軟件程序就實現(xiàn)更高層的協(xié)議，舉例來說，網(wǎng)絡，傳輸，和通訊協(xié)議以及數(shù)據(jù)處理器。這種實現(xiàn)的好處是它允許在許多不同的網(wǎng)絡設置中使用一個例如計算機的通用設備，并支持任何可能需要的隨機網(wǎng)絡應用。然而這種實現(xiàn)的結(jié)果是系統(tǒng)需要一個高處理器開支，大量的系統(tǒng)存儲，在計算機用戶方面需要進行復雜的設置來協(xié)調(diào)不同軟件協(xié)議以及與計算機的操作系統(tǒng)和計算機和網(wǎng)絡硬件通訊的數(shù)據(jù)處理器。
在1996年1月16日頒發(fā)給Schrier等的美國專利號為5485460的專利講授了一個操作多軟件協(xié)議堆棧在一個設備上實現(xiàn)同樣協(xié)議的方法，說明了在處理時間中要求的這個高開支。這種實現(xiàn)被用在運行微軟視窗軟件的基于磁盤操作系統(tǒng)的機器中。在正常操作中，一旦硬件驗證了傳輸或連接層協(xié)議，結(jié)果數(shù)據(jù)包就被送到一個確定包楨格式并剝掉任何特定的楨頭的軟件層。然后所述包又被送到對特定協(xié)議加以評估的不同協(xié)議堆棧。然而在包被接收或拒絕前可能被送到幾個協(xié)議堆棧。軟件協(xié)議堆棧創(chuàng)建的時間延遲防止實時處理聲音和圖象傳輸；數(shù)據(jù)必需在回放前被緩存。很明顯處理一個協(xié)議需要的處理開支量很高并很麻煩，僅適合于具有強大的中央處理單元和大容量的存儲器條件下應用。
對網(wǎng)絡設備的傳統(tǒng)模式不合適的消費產(chǎn)品正在進入市場。這些產(chǎn)品的幾個例子是傳呼機，蜂窩電話，游戲機，智能電話和電視。這些產(chǎn)品大多數(shù)有小的占地面積，8位控制器，有限的存儲器或要求一個很有限的形狀因數(shù)。這些消費產(chǎn)品很簡單并要求低消耗和低用電。上述協(xié)議實現(xiàn)要求太多的硬件和處理器能量來滿足這些要求。這種實現(xiàn)的復雜性難于以一種經(jīng)濟的方法包含在消費產(chǎn)品中。如果網(wǎng)絡訪問能夠被簡化，它可能易于在一個低消耗，低用電和小形狀因數(shù)的設備上大量生產(chǎn)，這些產(chǎn)品可以訪問例如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡服務。
發(fā)明概要本發(fā)明提供一個需要存儲器少并提供一個高效協(xié)議譯碼的低消耗，低用電，易制造，小形狀因數(shù)的網(wǎng)絡訪問模塊。本發(fā)明包含一個以一個字節(jié)流方式并行譯碼的多網(wǎng)絡協(xié)議并一次性處理包數(shù)據(jù)的硬件集成系統(tǒng)，因此減少了系統(tǒng)存儲和形狀因數(shù)要求，也消除了軟件中央處理單元的開支。
本發(fā)明的最佳實施例包含一個在一個硬件門級上實現(xiàn)的網(wǎng)絡協(xié)議層，數(shù)據(jù)處理器，操作系統(tǒng)狀態(tài)機，和存儲管理器狀態(tài)機。網(wǎng)絡協(xié)議層狀態(tài)機從一個物理傳輸層機制接收網(wǎng)絡包。在接收到每個字節(jié)時協(xié)議狀態(tài)機同時對例如TCP,IP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP),PPP和原插孔的網(wǎng)絡協(xié)議譯碼。每個協(xié)議處理器立即從包分析判讀并剝掉標頭信息而不需要中間存儲器。結(jié)果數(shù)據(jù)被傳遞到下一個協(xié)議層或數(shù)據(jù)處理器，后者包含對例如電子函件，圖形，超級文本傳輸協(xié)議(HTTP),Java，超級文本標識語言(HTML)的數(shù)據(jù)格式譯碼的數(shù)據(jù)狀態(tài)機。每個數(shù)據(jù)狀態(tài)機根據(jù)相應數(shù)據(jù)作出應答，任何多個數(shù)據(jù)狀態(tài)機要求的數(shù)據(jù)被同時提供給每個狀態(tài)機。特定數(shù)據(jù)狀態(tài)機多次要求的任何數(shù)據(jù)被放在有一個指針指向這種數(shù)據(jù)的特定存儲單元中(因此保證了使用存儲器最少)。結(jié)果顯示數(shù)據(jù)被立即傳遞給一個顯示控制器。數(shù)據(jù)狀態(tài)機創(chuàng)建所有輸出的網(wǎng)絡包，并通過網(wǎng)絡協(xié)議狀態(tài)機增加格式給包、校驗標頭信息的信息，并通過一個物理傳輸層機制轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果網(wǎng)絡包的傳遞。
最佳實施例不一定需要一個中央處理單元和軟件來處理網(wǎng)絡包，因此大大減少了系統(tǒng)成本。硬件門級實現(xiàn)，提供了一個可嵌入設計的模塊，因此設計者可能挑選特別應用需要的功能并仍保持低消耗，低用電和小形狀因數(shù)。
附圖的簡要說明

圖1是一個依照本發(fā)明的核心系統(tǒng)的高層數(shù)據(jù)流程圖；圖2是一個依照本發(fā)明的系統(tǒng)的高層方塊圖；圖3是一個依照本發(fā)明的完整系統(tǒng)實現(xiàn)的功能方塊圖；圖3A是一個依照本發(fā)明的上端存儲器區(qū)存儲器控制器的功能方塊圖；圖4是一個說明了一個傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和本發(fā)明的數(shù)據(jù)任務時間要求的時間比較圖；圖5依照本發(fā)明說明了應用程序的可能進程；
圖6依照本發(fā)明說明了因特網(wǎng)調(diào)諧器的概念；圖7依照本發(fā)明說明了兩個實現(xiàn)；圖8依照本發(fā)明說明了網(wǎng)絡個人計算機實現(xiàn)；圖9依照本發(fā)明說明了手持設備實現(xiàn)；圖10依照本發(fā)明說明了智能電話實現(xiàn)；圖11依照本發(fā)明說明了智能電視，電纜盒，盒式錄象機(VCR)，數(shù)字化視頻光盤(DVD)和游戲機的實現(xiàn)；圖12是一個依照本發(fā)明的分享了一個接收到的包的時間圖；和圖13是一個依照本發(fā)明的顯示了權(quán)項12的包的信號流的原理方塊圖；發(fā)明的詳述描述參照圖1，本發(fā)明包含各自在硬件門級上實現(xiàn)的一個網(wǎng)絡協(xié)議層101，一個數(shù)據(jù)處理器102，一個存儲器控制模塊103，和一個操作系統(tǒng)狀態(tài)機模塊104。網(wǎng)絡協(xié)議層101譯碼輸入的并編碼輸出的網(wǎng)絡包。網(wǎng)絡協(xié)議層101包含眾多的狀態(tài)機，它們代表同時譯碼輸入的網(wǎng)絡包的不同網(wǎng)絡協(xié)議堆棧(舉例來說，PPP,TCE,IP,UDP，和原插孔)。門級邏輯電路實現(xiàn)協(xié)議堆棧，允許在收到網(wǎng)絡包時實時譯碼網(wǎng)絡包，因此不需要臨時存儲器存儲。在狀態(tài)機剝掉并驗證了所有包的標頭信息之后，結(jié)果數(shù)據(jù)被傳遞到數(shù)據(jù)處理器102。數(shù)據(jù)處理器102包含眾多的狀態(tài)機，它們分別處理一個特定的數(shù)據(jù)類型(舉例來說，HTTP，各種電子函件格式(郵局協(xié)議(POP3)，因特網(wǎng)信息訪問協(xié)議(IMAP4)，簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP))，圖形標準(聯(lián)合照相專家組(JPEG)，圖形交換格式(GIF)),Java和HTML)。門級實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理器允許本發(fā)明并行實時處理接收到的數(shù)據(jù)并特別適合于在數(shù)據(jù)流到達時處理數(shù)據(jù)流的應用，舉例來說，Java,HTML,POP3電子函件以及音頻和視頻應用。以并行的方法提供任何多個數(shù)據(jù)狀態(tài)機要求的數(shù)據(jù)。某個數(shù)據(jù)狀態(tài)機多次要求的任何數(shù)據(jù)被放在有一個指針指向這種數(shù)據(jù)的特定存儲單元中。所有的存儲器存取通過存儲器控制模塊103來仲裁。任何結(jié)果數(shù)據(jù)通過存儲器控制模塊103來路由。操作系統(tǒng)狀態(tài)機104充當了所有的資源控制、系統(tǒng)和用戶接口的狀態(tài)機之間的仲裁者。任何用戶輸入由操作系統(tǒng)狀態(tài)機解釋并路由到數(shù)據(jù)處理器102。
作為一個例子，一個解釋HTML格式的數(shù)據(jù)處理器可以用一個循環(huán)冗余校驗(CRC)計算來譯碼HTML標簽。HTML格式包含稱為標簽的字符串，當被顯示在一個視頻輸出設備時，該字符串用來控制格式化一個文本的順序塊。通過為給定標簽產(chǎn)生一個循環(huán)冗余校驗號可有效地譯碼這些標簽并使用上述號碼來允許一個格式指令。這樣一種譯碼算法適合于門級實現(xiàn)并使得一個HTML編碼的文件在一個視頻輸出設備上比現(xiàn)在更快地顯示。
雖然是在硬件門級上描述本發(fā)明，但是那些精通這個技術(shù)的人懂得這些功能可能在許多例如可編程陣列邏輯(PALS)，通用陣列邏輯(GALS)，只讀存儲器(ROMS)和軟件的其它方法中實現(xiàn)。另外，標名了特定協(xié)議和數(shù)據(jù)類型，精通這個技術(shù)的人很容易懂得本發(fā)明的模塊性不限于特定的協(xié)議和數(shù)據(jù)類型。
翻到圖2，在一個高層方塊圖說明了本發(fā)明。這個圖描述了在本發(fā)明的完整實現(xiàn)中，每個模塊的操作任務。操作系統(tǒng)狀態(tài)機208包含系統(tǒng)″粘貼″邏輯和設備控制接口，并充當一個其它模塊的狀態(tài)機間的″交通警″。網(wǎng)絡協(xié)議層207包含用于TCP/IP,UDP，原插孔，和PPP的狀態(tài)機。存儲器控制模塊206包含允許系統(tǒng)和視頻顯示存儲駐留在同一存儲區(qū)的統(tǒng)一存儲結(jié)構(gòu)(UMA)的邏輯。一個顯示控制器205提供一個視頻圖形適配器(VGA)，電視標準或其它類型的顯示的控制。在這個實現(xiàn)中用了四個數(shù)據(jù)處理器。一個電子函件數(shù)據(jù)處理器201解釋郵局協(xié)議(POP3)和因特網(wǎng)信息訪問協(xié)議(IMAP4)格式。解釋器202用來譯碼JPEG和GIF格式(商業(yè)和電話標準也可被譯碼)。還包含一個用來解釋Java語言字節(jié)代碼的Java機203。萬維網(wǎng)(WWW)瀏覽器204包含一個HTML譯碼器/加速器，HTTP數(shù)據(jù)處理器和一個集成的電子函件狀態(tài)機。
作為一個例子，通過假設使用一個調(diào)制解調(diào)器(MODEM)物理傳輸?shù)南到y(tǒng)跟蹤一個輸入的JPEG圖象包。請求開始于用戶通過在鍵盤321上輸入表明下載一個特定的JEPG圖象的期望時。鍵盤接口316解釋這個輸入并傳遞到操作系統(tǒng)狀態(tài)機315。操作系統(tǒng)狀態(tài)機315處理輸入并作為一個命令傳遞到HTTP客戶311。HTTP客戶創(chuàng)建一個請求包并通過端口譯碼器309把它傳遞到傳輸控制協(xié)議(TCP)層308。所述TCP層處理合適的TCP標頭并將它傳遞到IP層307。然后IP層處理合適的IP標頭并將包傳遞到PPP層306。PPP層處理合適的標頭，增加一個FCS，并將數(shù)據(jù)傳遞到物理傳輸接口305。物理傳輸接口串行數(shù)據(jù)成一個位流并將包傳遞到調(diào)制解調(diào)器(MODEM)單元304。當主機服務器收到請求時，它回送請求的聯(lián)合照相專家組(JPEG)圖象到客戶系統(tǒng)。向物理傳輸接口305表明數(shù)據(jù)到了的MODEM304先收到數(shù)據(jù)。然后物理傳輸接口從MODEM讀取位串數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化它成一個并行字節(jié)數(shù)據(jù)，并向PPP層306表明數(shù)據(jù)到了。PPP層讀取收到的數(shù)據(jù)。當它檢測到一個有效的開始字節(jié)時，它開始分析輸入的字節(jié)。當字節(jié)流到達PPP區(qū)時，PPP層將它譯碼，并且在這個例子中將嵌入的包作為IP類型來譯碼。在響應這個協(xié)議字節(jié)中，PPP層允許IP層307，并向它表明正在接收IP數(shù)據(jù)。所有接下來收到的數(shù)據(jù)都被直接傳遞到IP層。然后IP層開始分析輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)。當它到達IP標頭協(xié)議區(qū)時，它確定允許哪個更高層協(xié)議。在這個例子中IP層將協(xié)議區(qū)作為TCP類型來譯碼。這時IP層允許TCP層308并當接收到TCP數(shù)據(jù)時向它表明。當這個指示器激活時，所有接下來收到的包中的數(shù)據(jù)字節(jié)被傳遞到IP和TCP層(IP層需要數(shù)據(jù)字節(jié)來完成校驗和計算)。然后TCP層開始分析輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)。當它到達TCP標頭目的地端口區(qū)時，它確定允許哪個數(shù)據(jù)處理器。在這個例子中端口區(qū)給HTTP客戶311譯碼。這時端口譯碼器允許HTTP客戶在接收到HTTP所請求的數(shù)據(jù)時向它表明。然后HTTP客戶開始分析收到的數(shù)據(jù)字節(jié)。當HTTP客戶確定包是聯(lián)合照相專家組(JPEG)圖象類型時，HTTP客戶允許JPEG譯碼器313。這時所有數(shù)據(jù)字節(jié)被路由到JEPG譯碼器313。然后JEPG譯碼器接收所有接下來輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)并分別處理它們。結(jié)果被譯碼的圖象通過存儲器控制器312被送到顯示存儲器，以便顯示控制器324加以處理再輸出到顯示設備326。
在圖3中可以看到多種層需要訪問共享的存儲器資源。所有的存儲器訪問由一個單存儲控制器來控制。這個存儲控制器確定哪個層或處理器在某個周期可以訪問統(tǒng)一存儲器緩沖區(qū)。因為在一個單存儲緩沖區(qū)單元中共享所有系統(tǒng)和顯示存儲緩沖區(qū)，所以需要這種存儲控制器。統(tǒng)一存儲控制器312從多種層接收讀和寫的請求，依照一個動態(tài)旋轉(zhuǎn)的具有固定優(yōu)先級的計劃仲裁這類請求。在圖3A中描述了這個算法。如果在圖示的設置中，設備D2 302A和設備D3 303A在同一時刻請求存儲器存取，仲裁者307A分配這個周期給最近沒有訪問存儲器的設備。然后仲裁者307A傳遞它的存儲器請求到仲裁者309A的A輸入。如果仲裁者309A上的B輸入空閑，于是請求被傳遞到仲裁者310A的B輸入。如果仲裁者310A上的A輸入空閑，請求被傳遞到存儲器。所有的仲裁確定用混合邏輯來執(zhí)行，因此如果沒有其它存儲器請求就消除了任何設備的任何等待狀態(tài)。通過設置仲裁樹結(jié)構(gòu)來分配優(yōu)先級。在圖3A中設備D0 300A和設備D1 301A各有25％的優(yōu)先級，這意味著如果所有設備請求固定的存儲器使用，它們將各獲得25％的仲裁時間。設備D2 302A,D3 303A,D4304A和設備D5 305A各有12.5％的優(yōu)先級。通過使每個單個仲裁單元擁有同樣的邏輯結(jié)構(gòu)來簡化存儲控制器設計。在這個方案中，可以很容易地通過增加并安排仲裁單元來設置請求設備的個數(shù)，和它們的優(yōu)先級。
翻到圖4，本發(fā)明提供的速度要比現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)快很多。圖4表明了完成每個任務所需的時間。對要求一個HTML下載401的一系列包，HTML的譯碼402,JPEG下載403,JPEG的譯碼404,JAVA下載405,JAVA字節(jié)的譯碼406，和流音頻407，圖上標明了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)408和本發(fā)明(iReady結(jié)構(gòu))409完成這些任務需要的所有時間。對這些任務來說，本發(fā)明409明顯比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)408要快得多。
翻到圖5，顯示了這種網(wǎng)絡訪問應用的進展。目前，使用傳統(tǒng)模式的網(wǎng)絡客戶，即計算機501。網(wǎng)絡個人計算機502用戶裝備概念，手持設備503，智能電話504，置頂用具505，和智能電視506現(xiàn)在正成為事實。本發(fā)明以經(jīng)濟，寬敞，高速，和用電省的網(wǎng)絡訪問提供這些產(chǎn)品。
參照圖6，本發(fā)明工作起來很象一臺電視602或收音機調(diào)諧器611，信號(包)沒有延遲被立刻處理并送到一個顯示或音頻輸出。用因特網(wǎng)調(diào)諧器608來描述本發(fā)明，作為一個類似于這種信號的處理設備。因特網(wǎng)調(diào)諧器608充當因特網(wǎng)信號609和例如智能電視604，置頂用具605，智能電話606和手持設備607的應用產(chǎn)品間的接口。它象電視602和收音機611一樣實時處理因特網(wǎng)信號609。
圖7說明了本發(fā)明的完整實現(xiàn)，一個使用操作系統(tǒng)狀態(tài)機701，網(wǎng)絡協(xié)議層702，存儲器控制703，顯示控制器704，電子函件數(shù)據(jù)處理器708，解釋器707,Java機706和萬維網(wǎng)瀏覽器705可能被分在兩個獨立的模塊。本發(fā)明的模塊性允許例如數(shù)據(jù)處理器713(電子函件數(shù)據(jù)處理器717，解釋器716,Java機715，和萬維網(wǎng)瀏覽器714)的功能為某種應用可使之分離開并放在一個高層只讀存儲器程序中。
以下應用例子進一步說明了本發(fā)明模塊設計的通用性。
圖8展示了本發(fā)明可能的網(wǎng)絡個人計算機的設置。一種變化包含操作系統(tǒng)狀態(tài)機801，網(wǎng)絡協(xié)議層802，存儲器控制803，顯示控制器804，電子函件數(shù)據(jù)處理器808，解釋器807,Java機806和萬維網(wǎng)瀏覽器805。可以通過運行在一個微處理器813上的高層只讀存儲器中編進電子函件數(shù)據(jù)處理器817，解釋器816,Java機815，和萬維網(wǎng)瀏覽器814代碼來改變。微處理器813通過操作系統(tǒng)狀態(tài)機809與網(wǎng)絡和顯示功能通訊。第三種變化允許微處理器822脫離第三方只讀存儲器823運行，以便解釋從網(wǎng)絡協(xié)議層819和操作系統(tǒng)狀態(tài)機818來的數(shù)據(jù)。微處理器822通過顯示控制器821顯示數(shù)據(jù)。
翻到圖9，一臺手持設備可能只使用網(wǎng)絡協(xié)議層901，并把它結(jié)合到一個客戶傳輸機制902和現(xiàn)存微控制器904?？赡芡ㄟ^在設置中包含電子函件數(shù)據(jù)處理器905來增加電子函件功能。進而展示了本發(fā)明的模塊性，可能增加網(wǎng)絡協(xié)議層911和Java機910到一臺手持設備上，因此允許它處理Java小程序。
參照圖10，智能電話可通過實現(xiàn)操作系統(tǒng)狀態(tài)機1001，網(wǎng)絡協(xié)議層1002，存儲器控制1003，電子函件數(shù)據(jù)處理器1006，顯示控制器1004來增加電子函件功能。顯示控制器1004能夠控制發(fā)光二極管(LED)，液晶顯示器(LCD)或大投影顯示器?？捎羞x擇地增加一個物理傳輸控制1005，這取決于智能電話的連接要求?？稍黾硬僮飨到y(tǒng)狀態(tài)機1007，網(wǎng)絡協(xié)議層1008，存儲控制器1009到有一個現(xiàn)存微控制器1010的智能電話上。微控制器1010使用第三方電子函件客戶代碼1011來執(zhí)行電子函件功能。
最后翻到圖11，智能電視，電纜盒，盒式錄象機(VCRS)，數(shù)字化視頻光盤(DVD)和游戲機可利用本發(fā)明提供的網(wǎng)絡可訪問性。操作系統(tǒng)狀態(tài)機1102，網(wǎng)絡協(xié)議層1103，存儲器控制1104，萬維網(wǎng)瀏覽器1107,Java機1106和(可選地)顯示控制器1105被接合到一個現(xiàn)存的控制器1101。如果沒有控制器1101就使用顯示控制器1105。因為本發(fā)明的模塊性，所以很容易增加電子函件1115功能。如上所述，可有選擇地增加電子函件數(shù)據(jù)處理器1124，解釋器1123,Java機1122，和萬維網(wǎng)瀏覽器1121代碼到運行在一個微處理器1120上的高層只讀存儲器中。微處理器1120通過操作系統(tǒng)狀態(tài)機1116與網(wǎng)絡和顯示功能通訊。包接收的實例圖12描述了一個收到的網(wǎng)絡包。該包包含以下從左到右顯示的項目PPP頭IP頭TCP頭JPEG數(shù)據(jù)PPP現(xiàn)場校驗和(FCS)當檢測到并在圖13中的PPP塊中產(chǎn)生一個有效開始字節(jié)時，標明點對點協(xié)議層允許(PPP LAYER ENABLE)的線被激活。一旦這線電平升高，其余PPP塊被激活。在PPP標頭中是一個表明封裝PPP包的協(xié)議的類型的區(qū)。在一個沒有壓縮的PPP標頭中，這些字節(jié)是4和5(計算開始字節(jié)0x7e)。在圖12中，這些字節(jié)是表明封裝的數(shù)據(jù)是IP包的0x00和0x21。在對這個區(qū)譯碼后，PPP塊激活IP層允許和PPP數(shù)據(jù)區(qū)信號，這些合起來允許圖13中的IP塊。由PPP協(xié)議區(qū)對IP層允許線譯碼，PPP數(shù)據(jù)區(qū)線表明輸入數(shù)據(jù)字節(jié)流是在網(wǎng)絡包的數(shù)據(jù)區(qū)部分。為了允許IP塊上述這兩條線必須激活。一旦允許了IP塊，它開始分析輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)?；剡^來參照圖12，緊跟PPP標頭的數(shù)據(jù)是IP標頭。在IP標頭中是一個表明封裝在IP中的數(shù)據(jù)類型的區(qū)。在圖12中，這個區(qū)表明封裝的數(shù)據(jù)是一個TCP包的0x06。在響應譯碼這個區(qū)的IP塊中，傳輸控制協(xié)議層允許(THETCP LAYER ENABLE)線被激活。IP數(shù)據(jù)區(qū)在幾個字節(jié)后也被激活，因為在IP標頭協(xié)議區(qū)和IP數(shù)據(jù)區(qū)的起始之間有一些字節(jié)。IP數(shù)據(jù)區(qū)信號表明輸入數(shù)據(jù)字節(jié)流是在IP的數(shù)據(jù)區(qū)部分。為了允許圖13中的TCP塊必須激活TCP層允許和IP數(shù)據(jù)區(qū)線。一旦允許了TCP塊，它開始分析輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)?；剡^來參照圖12，緊跟IP標頭的數(shù)據(jù)是TCP標頭。在TCP標頭中是一個目的端口的2字節(jié)的區(qū)。這個區(qū)表明封裝的數(shù)據(jù)是指哪個應用或數(shù)據(jù)處理器。在圖12中，這個區(qū)譯碼端口0x0003。在圖13中，端口3被分配為HTTP端口。在譯碼TCP標頭中的目的端口區(qū)之后，HTTP允許線被激活，HTTP數(shù)據(jù)區(qū)線在幾個字節(jié)后被激活，因為在目的端口區(qū)和TCP數(shù)據(jù)區(qū)的起始之間有一些字節(jié)。為了允許圖13中的HTTP/端口3，必須激活HTTP允許和TCP數(shù)據(jù)區(qū)兩條線。一旦允許了HTTP塊，它開始分析輸入的數(shù)據(jù)字節(jié)。當它譯碼了JPEG標頭時，它就允許了圖13中JPEG譯碼器塊。一旦允許了JPEG譯碼器，它開始處理輸入的字節(jié)。JPEG允許線是允許JPEG塊所需要的唯一一根線。
雖然這里依照最佳實施例描述了本發(fā)明，但是精通這行技術(shù)的人很容易懂得其它應用可能替代這些陳述而沒有脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。因此，只用以下包含的權(quán)項來限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一個用于譯碼、編碼網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)的設備，其特征在于它包含一個譯碼和編碼網(wǎng)絡包字節(jié)的網(wǎng)絡協(xié)議層模塊；一個數(shù)據(jù)處理器模塊；一個存儲器控制模塊；和一個操作系統(tǒng)狀態(tài)機模塊。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡協(xié)議層包含眾多代表不同的網(wǎng)絡協(xié)議的狀態(tài)機。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡協(xié)議層實現(xiàn)一個或多個以下網(wǎng)絡協(xié)議點對點協(xié)議，網(wǎng)絡包，傳輸控制協(xié)議，原插孔，和/或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡包字節(jié)被實時處理。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡包字節(jié)被并行處理。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡包字節(jié)被字節(jié)串行處理。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡協(xié)議層是一個硬件門級電路。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，任何被一個特定的所述狀態(tài)機多次要求的數(shù)據(jù)被放在的一個特定存儲單元中，并有一個指針指向所述存儲單元。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理器包含至少一個處理一種特定數(shù)據(jù)類型的狀態(tài)機。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理器處理一個或多個以下數(shù)據(jù)類型超級文本傳輸協(xié)議，超級文本鏈接標識語言，郵局協(xié)議，因特網(wǎng)信息訪問協(xié)議，簡單郵件傳輸協(xié)議，聯(lián)合照相專家組，圖形交換格式，和/或Java語言。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)類型被實時處理。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)類型被并行處理。
13．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)類型被字節(jié)串行處理。
14．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理器是一個硬件門級電路。
15．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理器是一個高層只讀存儲器程序。
16．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，任何被所述狀態(tài)機共享或一個特定的所述狀態(tài)機多次要求的數(shù)據(jù)被放在一個特定存儲單元中，并有一個指針指向所述存儲單元。
17．根據(jù)權(quán)利要求9所述的設備，其特征是，任何被所述狀態(tài)機共享的數(shù)據(jù)被并行地提供給所述狀態(tài)機。
18．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述存儲器控制模塊仲裁所有存儲器訪問。
19．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述存儲器控制模塊包含一個允許系統(tǒng)和視頻存儲器駐留在同一存儲器區(qū)的統(tǒng)一存儲器結(jié)構(gòu)。
20．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述存儲器控制模塊包含一個或多個仲裁者邏輯塊，其中一個仲裁塊依照一個動態(tài)旋轉(zhuǎn)算法在兩個設備間進行仲裁。
21．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述存儲器控制模塊包含一個或多個仲裁者邏輯塊，所述邏輯塊以一種依照某個仲裁者樹結(jié)構(gòu)為每個存儲器訪問設備分配一個固定的優(yōu)先級的方式安排。
22．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述操作系統(tǒng)狀態(tài)機充當一個用于資源控制，系統(tǒng)和用戶接口的所述網(wǎng)絡層，所述數(shù)據(jù)處理器和所述存儲器控制模塊間的仲裁者。
23．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，它進一步包含一個顯示控制器。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的設備，其特征是，所述顯示控制器控制以下顯示類型之一VGA，電視，液晶顯示器，或發(fā)光二極管。
25．根據(jù)權(quán)利要求23所述的設備，其特征是，所述網(wǎng)絡層，所述數(shù)據(jù)處理器，所述存儲器控制，所述操作系統(tǒng)狀態(tài)機和所述顯示控制器是一個硬件門級電路。
26．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其特征是，所述設備充當一個消費用具的因特網(wǎng)調(diào)諧器。
27．一個譯碼并編碼網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)的方法，其特征是，該方法包含步驟編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)；處理包數(shù)據(jù)字節(jié)；控制存儲器訪問；和控制狀態(tài)機排序。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟進一步包含步驟用眾多的狀態(tài)機代表不同網(wǎng)絡協(xié)議。
29．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征是，所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟進一步包含步驟編碼并譯碼一個或多個以下網(wǎng)絡協(xié)議點對點協(xié)議，網(wǎng)絡包，傳輸控制協(xié)議，原插孔，和/或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。
30．根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征是，所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟進一步包含步驟實時處理網(wǎng)絡包字節(jié)。
31．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟進一步包含步驟并行處理網(wǎng)絡包字節(jié)。
32．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟進一步包含步驟字節(jié)串行方式處理網(wǎng)絡包字節(jié)。
33．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述譯碼并編碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟是一個硬件門級電路。
34．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟用至少一個狀態(tài)機處理特定數(shù)據(jù)類型。
35．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟用一個CRC算法來譯碼數(shù)據(jù)區(qū)。
36．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟處理一個或多個以下數(shù)據(jù)類型超級文本傳輸協(xié)議，超級文本鏈接標識語言，郵局協(xié)議，因特網(wǎng)信息訪問協(xié)議，簡單郵件傳輸協(xié)議，聯(lián)合照相專家組，圖形交換格式，和/或Java語言。
37．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟實時處理包數(shù)據(jù)字節(jié)。
38．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟并行處理包數(shù)據(jù)字節(jié)。
39．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟以字節(jié)串行方式處理包數(shù)據(jù)字節(jié)。
40．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟是一個硬件門級電路。
41．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟是一個程序。
42．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征是，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟進一步包含步驟被一個特定的所述狀態(tài)機多次要求的任何數(shù)據(jù)放在一個特定存儲器存儲單元中，并有一個指針指向所述存儲單元。
43．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述控制存儲器訪問的步驟進一步包含步驟仲裁所有存儲器訪問。
44．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述控制存儲器訪問的步驟進一步包含步驟用一個統(tǒng)一存儲器結(jié)構(gòu)允許系統(tǒng)和視頻存儲器駐留在同一存儲器區(qū)。
45．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述控制狀態(tài)機排序的步驟進一步包含步驟在所述編碼并譯碼網(wǎng)絡包字節(jié)的步驟，所述處理包數(shù)據(jù)字節(jié)的步驟，和所述資源控制，系統(tǒng)和用戶接口的控制存儲器訪問的步驟之間進行仲裁。
46．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，所述控制狀態(tài)機排序的步驟進一步包含步驟解釋系統(tǒng)和用戶輸入以便控制所述數(shù)據(jù)處理器模塊，和所述網(wǎng)絡協(xié)議層模塊。
47．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征是，進一步包含步驟顯示輸出數(shù)據(jù)。
48．根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征是，所述顯示輸出數(shù)據(jù)的步驟進一步包含步驟控制以下顯示類型之一VGA，電視，液晶顯示器，或發(fā)光二極管。
49．根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征是，所述處理是一個硬件門級電路。
50．根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征是，所述處理是一個消費用具的因特網(wǎng)調(diào)諧器。
全文摘要
一個多網(wǎng)絡協(xié)議編碼器/譯碼器,包含在硬件門級上實現(xiàn)的一個網(wǎng)絡協(xié)議層101,數(shù)據(jù)處理器102,操作系統(tǒng)狀態(tài)機104,和存儲器管理器103。由網(wǎng)絡協(xié)議層狀態(tài)機101從一個物理傳輸層機制接收網(wǎng)絡包,在接收到每個字節(jié)時,所述狀態(tài)機101同時對例如TCP,IP,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP),點對點協(xié)議(PPP)和原插孔的網(wǎng)絡協(xié)議譯碼。每個協(xié)議處理器立即從包分析并剝掉標頭信息而不需要中間存儲器。結(jié)果數(shù)據(jù)被傳遞到數(shù)據(jù)處理器102,它包含對例如電子函件,圖形,超級文本傳輸協(xié)議(HTTP),Java,超級文本鏈接標識語言(HTML)等數(shù)據(jù)格式譯碼的數(shù)據(jù)狀態(tài)機104。每個數(shù)據(jù)狀態(tài)機104根據(jù)相應數(shù)據(jù)作出應答,任何多個數(shù)據(jù)狀態(tài)機104要求的數(shù)據(jù),被同時提供給每個狀態(tài)機,特定的數(shù)據(jù)狀態(tài)機104多次要求的任何數(shù)據(jù)被放在有一個指針指向這種數(shù)據(jù)的特定存儲單元206中;因此保證了使用存儲器最少。結(jié)果顯示數(shù)據(jù)被立即傳遞給一個顯示控制器205。數(shù)據(jù)狀態(tài)機創(chuàng)建所有輸出的網(wǎng)絡包,并通過網(wǎng)絡協(xié)議狀態(tài)機增加標頭信息,并通過一個傳輸層機制轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)果網(wǎng)絡包的傳遞。
文檔編號H04L29/06GK1237295SQ97199269
公開日1999年12月1日 申請日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月31日
發(fā)明者J·S·米那米, R·柯亞瑪, M·W·約翰遜, M·雪諾赫拉, T·C·波夫, D·F·伯克斯 申請人:艾瑞迪公司