外部數據存儲設備共享切換電路及其應用系統的制作方法

專利名稱：外部數據存儲設備共享切換電路及其應用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及計算機及多媒體領域，更具體地說，涉及一種外部數據存儲設備共享切換電路及其應用系統，特別是一種硬盤共享切換電路及其應用系統。
背景技術：
外部數據存儲設備是計算機系統中重要的組成部分，其作用在于給計算機提供大容量、非易失性的數據存儲功能。本發明所說的外部數據存儲設備，主要包括磁盤存儲設備(例如硬盤)、光盤存儲設備、FLASH存儲設備(如CF卡、MMC卡、SD卡)等。計算機系統通過一定的接口(例如ATAPI接口)對外部數據存儲設備進行訪問。
通常情況下，每個計算機系統均各自配有外部數據存儲設備，每個計算機系統各自獨立地通過外部數據存儲設備的接口，來訪問屬于自己的外部數據存儲設備。當某一計算機系統需要訪問另一計算機系統的外部數據存儲設備時(這種情況稱為外部數據存儲設備數據共享)，常用的解決辦法有以下三種(1)、將需要被共享的數據先拷貝到一些方便攜帶的外部數據設備上(例如USB便攜式硬盤)，再將該設備接駁至需要該數據的計算機系統上以供使用。這種方法適用于數據量較小且無實時性數據共享需求的場合，對于有大量數據需要共享訪問或是所有計算機系統均需隨機實時共享訪問的場合，則不能滿足應用的要求。
(2)、將所有的計算機系統通過計算機網絡進行連接，需要數據的計算機(稱為客戶機)利用網絡向保存有數據的計算機(稱為主機)發出數據請求，由主機從自己的外部數據存儲設備中讀取數據，然后將其通過網絡發送給客戶機。這樣可以實現數據的實時共享，但由于所有的客戶機在需要數據時均需要通過主機來進行讀取，這樣主機負擔的工作比較繁重，當網絡規模較大的時候或是數據量較大的時候，就需要設置專門的主機(稱為數據服務器)來提供共享訪問。當規模較小(例如只有2、3臺計算機系統需要共享)且數據量較大或者每臺計算機自己均已有較重工作負擔時，如單獨設置主機，則成本較高；而如果不設主機則會影響各個計算機系統自身的工作。
(3)、將所有的計算機系統通過計算機網絡連接，為需要共享訪問的外部數據存儲設備制作一個網絡接口，所有的計算機通過這個網絡接口來訪問共享的外部數據存儲設備(例如網絡光盤驅動器、網絡硬盤等)，這實際上是一種簡化的數據服務器，將數據服務器簡化為不具備完整的計算機功能而只有網絡數據共享功能，這種方法能降低一定的成本，但對于小規模的應用成本還是較高。

發明內容
針對現有技術的上述缺陷，本發明要解決現有技術中在共享外部數據存儲設備時所需的成本較高的問題。
為解決上述技術問題，本發明提供一種外部數據存儲設備共享切換電路，其中包括用于與外部數據存儲設備連接的第一接口；用于與一個或多個計算機系統連接的多個第二接口；一個總線狀態仲裁器，它可接收外部計算機系統所發來的總線申請信號，并根據所述總線申請信號發出相應的開關選擇信號；一個總線選擇開關，它連接于所述第一接口與各個第二接口之間，并與所述總線狀態仲裁器的開關選擇信號輸出端連接，可根據所述開關選擇信號將第一接口與一個相應的第二接口之間連通，或斷開已處于連通狀態的第一接口與第二接口之間的連接，從而實現對應的計算機系統與所述外部數據存儲設備之間的連通或斷開。
本發明中的外部數據存儲設備可以是硬盤存儲設備、光盤存儲設備、MD卡、SD卡等；其中的總線選擇開關是一個N選1的選擇開關，它根據總線狀態仲裁器的控制信號來將被選中第二接口與第一接口直接對接，也就是將相應的計算機系統的ATA總線與外部數據存儲設備的ATA總線直接對接，使該計算機系統能訪問外部數據存儲設備。
本發明還提供一種雙屏多媒體點播機，其中包括主多媒體解碼芯片，與所述主多媒體解碼芯片連接的輸入設備、顯示設備；輔多媒體解碼芯片，與所述輔多媒體解碼芯片連接的音頻和/或視頻播放設備；用于存儲音視頻節目的外部數據存儲設備；以及上述外部數據存儲設備共享切換電路，所述外部數據存儲設備與所述共享切換電路的第一接口連接，所述主多媒體解碼芯片和輔多媒體解碼芯片分別與所述外部數據存儲設備的一個第二接口連接。
另外，本發明還提供一種多路多媒體點播機，其中包括至少兩個多媒體解碼芯片，每一個多媒體解碼芯片配有自己的輸入設備、以及音頻和/或視頻播放設備；用于存儲音視頻節目的外部數據存儲設備；以及上述外部數據存儲設備共享切換電路，所述外部數據存儲設備與所述共享切換電路的第一接口連接，每一個多媒體解碼芯片與所述外部數據存儲設備的一個第二接口連接。
采用本發明的外部數據存儲設備共享切換電路后，既實現了各個計算機系統對硬盤的隨機共享訪問，又無需設置一數據服務器來進行共享服務，從而大幅降低了成本。同時，由于使用了上述外部數據存儲設備共享切換電路之后無需再使用傳統的主控系統來進行重復的數據傳送，從而可實現低成本、高穩定性，免安裝、免維護的雙屏多媒體點播機以及多路多媒體點播機。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1本發明一個優選實施例中的硬盤共享切換電路的原理示意圖；圖2是使用本發明硬盤共享切換電路的雙屏多媒體點播機的原理示意圖；圖3是使用本發明硬盤共享切換電路的多路多媒體點播機的原理示意圖；圖4是與圖1對應的2路總線狀態仲裁器的時序圖；圖5是與圖4對應的2路總線狀態仲裁器的邏輯原理圖；具體實施方式
因為各外部數據存儲設備接口具有很大相似性，且硬盤是現在最常用的可隨機讀寫的海量外部數據存儲設備，所以下面以共享硬盤ATA接口總線的硬盤共享切換電路為例進行說明。
如圖1所示，本發明的硬盤共享切換電路101主要由總線狀態仲裁器102和ATA(Asynchronous Terminal Adapter，異步通信終端適配器)總線選擇開關103構成。并配有用于與硬盤連接的第一ATA總線接口(位于ATA接口總線選擇開關右側)，以及用于計算機系統連接的多個第二ATA總線接口(位于ATA接口總線選擇開關左側)，這些ATA總線接口未在圖中畫出，而是僅以相應的ATA總線(例如107)來表示。
具體實施時，其中總線狀態仲裁器既可以由通用邏輯電路來實現，也可以用單片機實現，可以根據應用需要設計成2路或多路。這里以2路為例，圖4為2路總線狀態仲裁器的時序圖，圖中DRQ0、DRQ1為總線申請信號，DCK0、DCK1為總線狀態信號，SE0、SE1為選擇開關信號。下表1為2路總線狀態仲裁器的真值表，圖5為2路總線狀態仲裁器的邏輯原理圖。
表1

22天后，轉基因家系和對照在田間的干旱篩選情況。實驗表明，轉基因植株的抗旱性明顯高于對照植株，對該兩家系進行了相對含水量的檢測，實測相對含水量的數據分別為83.9％和85.2％，可見相對含水量差異并不大。該結果說明OsNACx基因的確與干旱相關，其超量表達能提高轉基因植物的抗旱性。為了更充分說明本發明基因能提高植物抗旱性，申請人還分析了干旱脅迫后轉基因家系的結實率。統計數據表明，超量表達的轉基因植株的結實率遠高于對照，其結實率從1.8％提高到25％(如表1所示)，而分蘗數和千粒重并沒有明顯差異，從另一面說明轉基因水稻植株的抗性增強確實與轉入的OsNACx基因有關。
表1 干旱脅迫后轉基因家系和對照的結實率比較

實施例5OsNACx基因轉基因T1家系苗期抗鹽篩選在實施例4中已證明本發明基因OsNACx轉基因植株成株期的抗旱性極顯著高于對照，為了驗1證OsNACx轉基因植株是否還具有其他的抗逆效果，本實施例中對其進行了苗期的高鹽脅迫處理。具體方法如下T1代轉基因超表達植株選用5個家系，在加潮霉素選擇下(50mg/ml)浸泡T1代種子，去除不發芽種子，催芽后直播到小圓桶中(試驗用的土壤為南方水稻土與粗沙按2∶3混合而成，每圓桶等量均勻沙土加等體積水，水自行滲漏確保土壤的緊實度一致)，試驗設三次重復。對健康生長的5葉期的植株進行高鹽脅迫(200mMNaCl溶液)直至對照植株全部萎焉死亡，調查植株的成活率(單株綠葉面積在20％以下的植株通常難以繼續存活，視為枯死)。圖7顯示脅迫處理12天后對照植株已全部死亡情況下的各超量表達轉基因家系的生長狀況，表2是對照植株已全部死亡時調查的各超量表達轉基因家系的存活率，各轉基因家系的存活率普遍高于80％，表明本發明基因OsNACx轉基因植株能顯著提高植物的抗高鹽性。
表2 高鹽脅迫12天后各轉基因家系植株的存活率(％)

雙屏多媒體點播機是目前娛樂場所廣泛使用的一種娛樂設施，其特點是可輸出一個或多個音視頻信號和圖形界面信號的端口分別連接至電視機和顯示器，用戶通過遙控器或者控制面板等輸入設備，可在顯示器上選取自己需要的節目，然后由雙屏多媒體點播機根據用戶的輸入、通過電視機播放相應的節目。
傳統的多媒體播放器主要由硬盤、中央控制系統、多媒體解碼系統等三個主要部分組成，三者之間通過總線連接，其中硬盤用來存儲多媒體數據，多媒體解碼部分則將獲取的數據解碼還原為音視頻信號輸出，而中央控制系統不僅負擔著監控協調系統運作、接受外界播放控制信息、提供人機交互界面等功能，還負責通過總線從硬盤讀取多媒體數據，然后再通過總線將其傳輸給多媒體解碼部分。由上面的介紹我們可以看到，中央控制系統處于核心的地位，負擔了大量的工作，特別是大量的數據需要從硬盤讀取然后再傳輸給多媒體解碼系統，這一部分工作占用了中央控制系統的絕大部分時間。
所以，傳統的多媒體播放機采用兩類方法來解決這個問題，第一類方法是中央控制系統部分都是采用完整的電腦來實現。這帶來了以下問題(1)、造價高；每臺點播機必須由一套完整的PC機構成，由于播放視頻節目需要消耗大量的CPU資源，因此要求CPU的運行速度較高。(2)、穩定性差，故障率高；由于PC兼容機一般由散件組裝而成，因此無法保證系統的長期穩定。(3)、技術要求高；點播機的軟件系統通常是基于Windows或Linux系統開發的，其安裝與維護均需要計算機專業的人士來實施。
第二類方法是中央控制系統采用單片機系統來實現，為了降低成本，甚至出現了將中央控制系統的單片機和多媒體解碼系統集成在一塊集成電路上的方案(以下簡稱為多媒體處理芯片，由于這類芯片在家電行業尤其是DVD播放機的大量應用，現在價格均非常低廉)，這樣的系統結構比較簡單、穩定，但是由于控制系統的任務沒有減少，使得我們必須使用高性能的單片機來實現，即便這樣，還是不能在為硬盤和多媒體解碼部分搬運數據的同時實現良好的人機交互界面。此處所謂良好人機交互界面的基本要求，是指至少實現了五種以上點播方式、按客戶需要實時顯示節目列表、在屏幕上直接選取需要的節目，且此過程勿須人工干預。
通過使用本發明的硬盤共享切換電路，再利用前述的多媒體處理芯片，可用較低的成本實現高穩定、免安裝、免維護、具有良好的人機交互界面的雙屏多媒體點播機。
如圖2所示，本實施例中的雙屏多媒體點播機由主多媒體解碼芯片201、輔多媒體解碼芯片202、電源部分、硬盤共享切換電路204、硬盤205等部分組成。
圖2中的主多媒體解碼芯片201負責接收外界遙控、鍵盤、控制面板等所發送來的人工操作的信息；將需要提供給人機交互的操作信息、節目信息、數據、圖形等送往顯示器顯示；根據點播的規則和要求，向輔多媒體解碼芯片202發送播放控制命令；根據操作和顯示的需要從硬盤讀取數據。
圖2中的輔多媒體解碼芯片202則用于根據主多媒體解碼芯片201的命令執行相應的工作，例如從硬盤讀取特定節目的音視頻數據，進行解碼播放等。
圖2中的主多媒體解碼芯片201會通過控制總線203向輔多媒體解碼芯片202發送一些命令，如命令其播放某一首特定曲目，或者暫停播放、切換伴音等。
圖2中的硬盤共享切換電路204提供了在主多媒體解碼芯片從硬盤讀取媒體庫信息、人機交互信息的同時，允許輔多媒體解碼芯片從硬盤讀取節目音視頻數據的能力。
圖2中的硬盤205用來存儲各種人機交互信息、媒體信息庫、多媒體文件等數據。
可見，通過采用硬盤共享切換電路，大量的多媒體音視頻數據由輔多媒體解碼芯片202直接從硬盤205獲取，無需再使用傳統的主控系統來進行重復傳送，只需要使用主多媒體解碼芯片來完成相應的控制、人機交互功能即可。從而在保留良好的人機交互界面的同時，實現了低成本、高穩定性，免安裝、免維護的雙屏多媒體點播機。
本發明硬盤共享切換電路的應用之二，是多路多媒體點播機。
多路多媒體點播機的特點是單節目庫、能同時播放多路不同的媒體節目、具有相對簡單的點播界面(相對簡單是指相對于前述良好的點播界面而言，區別在于點播界面是文字界面而非圖形界面)。多路多媒體點播機一般采用電腦網絡系統來實現，使用一套節目服務器用來存儲節目，客戶端可采用PC機或機頂盒來進行播放，傳統的多路多媒體點播機系統構建復雜，故障率高，可維護性差，需要高額的軟件費用且需要電腦專業人員安裝和維護。
由于多路多媒體點播機和雙路多媒體點播機區別僅在于多媒體解碼芯片數量的機械增長，所以下面用雙路多媒體點播機來進行說明。
如圖3所示，該雙路多媒體點播機由多媒體解碼芯片1#、多媒體解碼芯片2#、電源部分、硬盤共享切換電路、硬盤等部分組成。每一個多媒體解碼芯片都能接受自己相應的外界遙控、鍵盤、控制面板等發送來的人工操作的信息，根據操作或系統要求(比如定時播放)播放相應的媒體節目，并且通過多媒體解碼芯片的OSD(On Screen Display)功能提供簡單的人機交互界面。硬盤共享切換電路則使得多個多媒體解碼芯片可以各自獨立的訪問硬盤，讀取數據，而不需要一個高性能的中央控制系統來為各個多媒體解碼芯片搬運數據。從而實現了低成本、高穩定性，免安裝、免維護多路多媒體點播機。
權利要求
1.一種外部數據存儲設備共享切換電路，其特征在于，包括用于與外部數據存儲設備連接的第一接口；用于與一個或多個計算機系統連接的多個第二接口；一個總線狀態仲裁器，它可接收外部計算機系統所發來的總線申請信號，并根據所述總線申請信號發出相應的開關選擇信號；一個總線選擇開關，它連接于所述第一接口與各個第二接口之間，并與所述總線狀態仲裁器的開關選擇信號輸出端連接，可根據所述開關選擇信號將第一接口與一個相應的第二接口之間連通，或斷開已處于連通狀態的第一接口與第二接口之間的連接，從而實現對應的計算機系統與所述外部數據存儲設備之間的連通或斷開。
2.根據權利要求1所述的外部數據存儲設備共享切換電路，其特征在于，所述總線狀態仲裁器還通過相應的信號線向所述各個計算機系統輸出一個開關狀態信號，以反映當前是否有一個第二接口與第一接口之間處于連通狀態。
3.根據權利要求1所述的外部數據存儲設備共享切換電路，其特征在于，所述總線狀態仲裁器可采用通用邏輯電路來實現，或采用單片機來實現；所述總線選擇開關由一組總線緩沖器或模擬開關及相應的外圍電路元件來實現。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的外部數據存儲設備共享切換電路，其特征在于，所述外部數據存儲設備為磁盤存儲設備、光盤存儲設備、或FLASH存儲設備。
5.一種雙屏多媒體點播機，其特征在于，包括主多媒體解碼芯片，與所述主多媒體解碼芯片連接的輸入設備、顯示設備；輔多媒體解碼芯片，與所述輔多媒體解碼芯片連接的音頻和/或視頻播放設備；用于存儲音視頻節目的外部數據存儲設備；以及，一個權利要求1-4中任一項所述的外部數據存儲設備共享切換電路，所述外部數據存儲設備與所述共享切換電路的第一接口連接，所述主多媒體解碼芯片和輔多媒體解碼芯片分別與所述外部數據存儲設備的一個第二接口連接。
6.一種多路多媒體點播機，其特征在于，包括至少兩個多媒體解碼芯片，每一個多媒體解碼芯片配有自己的輸入設備、以及音頻和/或視頻播放設備；用于存儲音視頻節目的外部數據存儲設備；以及一個權利要求1-4中任一項所述的外部數據存儲設備共享切換電路，所述外部數據存儲設備與所述共享切換電路的第一接口連接，每一個多媒體解碼芯片與所述外部數據存儲設備的一個第二接口連接。
全文摘要
本發明涉及一種外部數據存儲設備共享切換電路，為解決現有技術中在共享外部數據存儲設備時所需的成本較高的問題，本發明的外部數據存儲設備共享切換電路中包括用于與外部數據存儲設備連接的第一接口；用于與一個或多個計算機系統連接的多個第二接口；一個總線狀態仲裁器，它可根據計算機系統的總線申請信號發出相應的開關選擇信號；一個總線選擇開關，它可根據開關選擇信號將第一接口與一個第二接口連通，或斷開處于連通狀態的第一、第二接口。所述外部數據存儲設備可以是磁盤存儲設備、光盤存儲設備、FLASH存儲設備(如CF卡、MMC卡、SD卡)等。另外，本發明還提供了一種應用上述外部數據存儲設備共享切換電路的雙屏多媒體點播機和多路多媒體點播機。
文檔編號G06F3/06GK1797377SQ20041009184
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月24日 優先權日2004年12月24日
發明者劉龍威, 王國樂 申請人:劉龍威, 王國樂