专利名称：单主板双独立安全计算机系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机技术领域，具体涉及一种单主板双系统的计算机实现技 术。
背景技术：
以往，计算机的单主板双系统技术是在单硬盘上设两个系统分区或安装两个系统 硬盘，在计算机启动时需要人工选择将要启动的系统，两个系统只能分时工作。随着技术的 发展，实现了在一台计算机上同时设置两个CPU，这样可分别安装两个系统，但在计算机启 动时还是需要人工选择将要启动的系统，两个系统还是只能分时工作，两个系统切换时需 要重新启动计算机，操作不便。这在一定程度上就失去双系统的意义，两个CPU的设置不能 够充分得以利用，造成资源浪费。
实用新型内容本实用新型需解决的问题是提供一种具有物理隔离的单主板双独立系统的安全 计算机系统。根据上述需解决的问题，本实用新型采取的技术方案为一种单主板双独立安全 计算机系统，包括第一硬件系统，具有独立CPU、硬盘、光驱、电源模块，配合显示器件能够独立形成 一个完整的计算机系统；第二硬件系统，具有独立CPU、硬盘、光驱、电源模块，配合显示器件能够独立形成 一个完整的计算机系统；所述第一硬件系统及第二硬件系统通过智能切换模块控制共享显示器、鼠标、键 盘等人机交换界面。具体的，所述智能切换模块包括所述智能切换模块包括接收并处理外界操作按 键的总控制单片机电路及与两硬件系统中的显示、键盘、鼠标信号相连接的共享切换控制 单片机电路；VGA视频接口切换电路，与总控制单片机电路及两硬件系统中VGA视频接口 电路连接，接收共享切换控制单片机信号实现显示切换；PS/2接口切换电路，与总控制单 片机电路及两硬件系统中键盘、鼠标电路连接，接收共享切换控制单片机信号实现键盘、鼠 标的切换使用；USB接口切换电路，与总控制单片机电路及两硬件系统连接，接收共享切换 控制单片机信号实现外部USB接口切换；复位电路，与总控制单片机电路及两硬件系统连 接，接收共享切换控制单片机信号实现按键后复位当前系统操作。所述外界操作按键包括系统总电源按键、复位按键、系统切换按键。优选的方案为所述第一硬件系统及第二硬件系统及智能切换模块设置在同一块 PCB板上。更优选的，所述第一硬件系统及第二硬件系统的电源模块共用一个电源总开关即 总电源按键，第一硬件系统及第二硬件系统分别独立设置电源指示灯及板载蜂鸣器。2/4页与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于(1)本实用新型所述安全计算机系统使用两套独立的计算机硬件系统，工作时两 系统互不影响，同时独立工作，安全性能高，尤其可以抵制两个不同类型网络间接串接所造 成的侵害；(2)两硬件系统整合在同一 PCB板上，减少连接线，整机结构简洁，性能可靠；(3)双系统操作互不影响，完全独立运作，可独立开关机或单独重启，切换过程不 需重启电脑、不打断当前操作，使用方便。
图1为所述系统整体结构示意框图；图2为所述系统中一硬件系统实施例整体结构示意框图；图3为所述智能切换模块中总控制单片机电路实施例电路原理图；图4为所述智能切换模块中VGA、PS/2接口切换电路实施例原理图；图5为所述智能切换模块中复位电路实施例原理图；图6为所述智能切换模块中USB接口切换电路实施例原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型所述安全计算机系统设置包括分别具有独立CPU、硬盘、光驱、电源模 块的第一、第二硬件系统，两硬件系统通过智能切换模块控制共享显示器、键盘、鼠标等人 机交换界面，两系统配合显示器、键盘、鼠标均能够独立形成完整的计算机系统。所述智能 切换模块包括接收并处理外界操作按键的总控制单片机电路及与两硬件系统中的显示、键 盘、鼠标信号相连接的共享切换控制单片机电路。共享切换控制单片机电路配合总控制单 片机电路与两硬件系统构成一套独立双系统运行的整体安全计算机系统电路。两套独立计 算机硬件系统和控制电路都整合在同一块PCB板上，双系统可同时或分时工作，可应用在 两个相互独立的的网络系统中，共享部分配件采用硬件隔离技术。安全性能高；且双系统可 独立开关机或复位，切换过程无需重启或关闭电脑，不打断当前操作，使用方便。如图2为所述系统中任一硬件系统实施例整体结构示意框图。具体实施时，每个 硬件系统可以采用INTEL公司的微处理器为核心，周边配合足够容量的DDR3SDRAM存储器， 并配置VRD^oltageRegulation-Down电压调节模块规范)实现系统节能稳定的电源提供。 在接口方面，采用PCH(输入/输出控制器)芯片，该芯片与微处理器连接，负责SATA(串 行硬件驱动器接口)电路、SPI串口电路、VGA视频接口电路、PCIE总线接口电路、AUDIO CODEC (音频编译码器)电路、LAN接口电路、USB接口电路等的管理；另还连接SIO (超级输 入输出芯片)通过该芯片实现PS/2键盘、PS/2鼠标、COM串口等管理。如图1，本实用新型中所述智能切换模块分别与两硬件系统连接，而键盘、鼠标 (PS/2)、显示器(VGA视频接口)及各种共用的外界接口电路(例如USB)与智能切换模块 及两系统连接，根据智能切换模块的控制可服务于任意一个硬件系统。所述智能切换模块包括总控制单片机电路及与其连接的VGA视频接口切换电路、 PS/2接口切换电路、USB接口切换电路、复位电路。总控制单片机电路接收并处理外界操作按键信号(例如电源按键、系统切换按键)，控制将键盘、鼠标、显示器在两系统之间切换， 实现第一硬件系统及第二硬件系统的选择及相应控制。图3至图6为本实用新型所述系统中各模块具体实施例电路原理图。各图中芯 片功能如下U10为总控制单片机，Ul为切换控制单片机，U2、U6为信号反向集成芯片，U3、 U4、U5、U7、U20为切换输入输出控制芯片，Ql Q12为驱动器件，LDl LD5为指示灯。如图3为所述智能切换模块中单片机电路原理图。具体实施时，所述智能切换模 块中单片机电路采用PIC16C57C U10，其采用5V电源供电。所述单片机UlO接收系统总电 源按键K3输入信号后，分别通过两I/O 口 15、16脚输出给两系统实现两系统同时开/关机； 单片机接收系统切换按键输入信号K2后，则通过一 I/O 口 18脚输出，该信号一路经反相后 输入到复位电路一输入端，另一路经双反向器输入复位电路另一输入端，实现切换时复位 按键信号的同步切换。单片机18脚还连接有指示灯LD7，用于指示切换信号的输出。所述复位电路实施例原理图见图5。该电路包括集成芯片U20，集成芯片U20两输 入端2、11脚接收复位按键K3信号，与两输入端分别对应的输出端18、9脚分别通过一开关 三极管连接两硬件系统，集成芯片U20两输出控制端1、19脚与单片机电路中的切换按键信 号连接，分别控制上述两通道的信号输出，实现按复位键复位当前硬件系统。集成芯片U20 输出控制脚1脚为低、19脚为高时18脚输出，1脚为高、19脚为低时9脚输出。当系统切换 按键信号输入时，U20的1、19脚接收到的信号总是相反，则U20输出端只有一个能够输出， 即对应当前系统的输出端输出。按下复位按键K3时，集成芯片U20输出端输出高电平，控制 三极管Q7或Q9导通，复位当前系统。复位电路中，U20的1、19脚也分别连接指示灯用于指 示两脚信号的输入状态，便于系统故障时的故障排查，提高使用的方便性。RESET1、RESET2 是当双系统中的单边系统单独关闭后，而需要再次开机时，此时总控制单片机UlO的8、9脚 判断出已关闭的系统，然后在UlO的11、12脚中对已关机的系统输出一个对应的复位信号， 以保证再开启的系统中所有芯片状态都处于正常状态。所述智能切换模块中VGA和PS/2接口切换电路实施例原理图见图4。所述VGA视 频接口切换电路包括切换控制芯片U1、输入输出控制芯片U4、U5，所述切换控制控制芯片 Ul的16脚接收系统切换按键信号，处理后通过Ul的7脚分别输出给输入输出控制芯片U4、 TO输出控制端，控制输入输出控制芯片U4、TO两组输出端切换输出，实现两硬件系统的视 频功能切换。每按动一次系统切换按键K2，Ul的7脚输出电平反转一次，对应的U4两组输 出控制端信号也反转一次，U4两组输出控制端信号总是互为反相，保证只有一组输出端输 出。实施例中设定当Ul的7脚输出高电平时，允许U4第一组输出端12、14、16、18脚输出 即将显示器连接到第一硬件系统，当Ul的7脚输出低电平时，允许U4第二组输出端3、5、7、 9脚输出即将显示器连接到第二硬件系统，U4输出端信号分别通过接口 J8、J9引出连接到 两硬件系统。所述PS/2接口切换电路包括切换控制芯片U1、集成芯片U3，所述控制芯片Ul的 16脚接收系统切换按键信号，处理后通过Ul的7脚输出给集成芯片U3，由集成芯片U3控 制鼠标信号与两硬件系统的切换。图4中接口 J5连接键盘、J6连接鼠标；接口 J1、J2为一 组，J3、J4为一组分别连接两硬件系统。与上类似，集成芯片U3的9、10、11脚为输出控制 端，其接收控制芯片Ul的8脚输出的信号，控制鼠标在两硬件系统的切换；Ul的10 15脚 控制键盘在两硬件系统的切换。[0032]所述USB接口切换电路包括切换控制芯片U1、集成芯片U7，反相器TO。所述切换 控制芯片Ul的16脚接收系统切换按键信号，处理后通过Ul的7脚一路输出给集成芯片U7 的1脚，另一路经反相器U6的5脚输入，U6的6脚输出到U7的19脚，分别由集成芯片U7 的四组输出端切换两组USB信号与两硬件系统的切换，由于集成芯片U7的两个输出控制脚 信号始终为相反的，所以保证每次切换过程只有一边处于接通状态，而另一边则处于关闭 状态。综上所述，本实用新型所述系统支持下述基本操作1、开启系统，按总电源键“POWER”，双系统同时开机，长按“POWER”键(大于4秒) 双系统同时关闭；2、系统切换，按键盘“scroll lock”键，实现双系统切换功能，将显示、键盘、鼠标、 共用接口等信号切换到另外一系统；该键也可以换成键盘上其它按键只要与单片机电路对 应连接即可；3.切换按键当单边系统出现故障，系统仍可正常进行切换；4.系统关闭选择“开始”= > “关闭计算机⑶，，= > “关闭⑶”，此操作只能关 闭当前的操作系统，此时按一下键盘上的‘Scroll Lock”键(或等当前系统关闭后自动切 换到另一系统)，进行如上关闭系统操作；当两边系统都关闭后，自动关闭电源；5.自动切换当双系统中单边关机后，将系统显示、键盘、鼠标、共用外置USB接口 的信号自动切换到未关机的系统；6.重新开启已关机系统按住键盘上的‘Scroll Lock”键并保持4秒钟以上时间， 重新开启已关闭的系统，并切换到刚开起的系统这边。7.系统复位按下“复位”按钮只复位当前显示的操作系统；8.强制关机按下“POWER”按钮保持4秒钟以上时间，双系统同时强制关闭电源。上述实施例仅仅是本实用新型的一种较佳实施方式，不能以此来限制本实用新型 的保护范围，在不脱离本实用新型构思前提下，对其所做的任何显而易见的替换和微小变 化均属于本实用新型保护范围。
权利要求1.单主板双独立安全计算机系统，其特征在于，包括第一硬件系统，具有独立CPU、硬盘、光驱、电源模块，配合显示器、键盘、鼠标等人机交 换界面，能够独立形成一个完整的计算机系统；第二硬件系统，具有独立CPU、硬盘、光驱、电源模块，配合显示器、键盘、鼠标等人机交 换界面，能够独立形成一个完整的计算机系统；所述第一硬件系统及第二硬件系统通过智能切换模块控制共享显示器、鼠标、键盘等 人机交换界面。
2.根据权利要求1所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于所述智能切换 模块包括接收并处理外界操作按键的总控制单片机电路及与两硬件系统中的显示、键盘、鼠标 信号相连接的共享切换控制单片机电路；VGA视频接口切换电路，与总控制单片机电路及两硬件系统中VGA视频接口电路连接， 接收共享切换控制单片机信号实现显示切换；PS/2接口切换电路，与总控制单片机电路及两硬件系统中键盘、鼠标电路连接，接收共 享切换控制单片机信号实现键盘、鼠标的切换使用；USB接口切换电路，与总控制单片机电路及两硬件系统连接，接收共享切换控制单片机 信号实现外部USB接口切换；复位电路，与总控制单片机电路及两硬件系统连接，接收共享切换控制单片机信号实 现按键后复位当前系统操作。
3.根据权利要求2所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于所述外界操作 按键包括系统总电源按键、复位按键、系统切换按键。
4.根据权利要求3所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于所述第一硬件 系统及第二硬件系统及智能切换模块设置在同一块PCB板上。
5.根据权利要求4所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于所述第一硬件 系统及第二硬件系统的电源模块共用一个电源总开关即总电源按键，第一硬件系统及第二 硬件系统分别独立设置电源指示灯及板载蜂鸣器。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于 所述总控制单片机UlO接收系统总电源按键(K3)输入信号，则分别通过UlO的15、16脚输 出给两系统实现两系统同时开/关机；所述总控制单片机UlO接收系统切换按键输入信号 (K2)，则通过UlO的18脚输出，该信号一路经反相后输入到复位电路一输入端，另一路经双 反向器输入复位电路另一输入端，实现切换时复位按键信号的同步切换。
7.根据权利要求2-5中任意一项所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于 所述复位电路包括集成芯片U20，集成芯片U20两输入端接收复位按键(D)信号，与两输入 端分别对应的输出端分别通过一开关器件连接两硬件系统，集成芯片U20两输出控制端与 两系统的复位输入接口电路连接，分别控制上述两通道的信号输出，实现按复位键复位当 前硬件系统。
8.根据权利要求2-5中任意一项所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于 所述VGA视频接口切换电路包括切换控制芯片Ul、输入输出控制芯片U4、U5，所述切换控制 芯片Ul的16脚接收系统切换按键信号，处理后通过Ul的7脚分别输出给输入输出控制芯片U4、TO输出控制端，控制输入输出控制芯片U4、TO两组输出端切换输出，实现两硬件系统 的视频功能切换。
9.根据权利要求2-5中任意一项所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于 所述PS/2接口切换电路包括控切换制芯片U1、集成芯片U3，所述切换控制芯片Ul的16脚 接收系统切换按键信号，处理后通过Ul的7脚输出给集成芯片U3，由集成芯片U3控制鼠 标信号与两硬件系统的切换，由切换控制芯片Ul的10 15脚控制键盘在两硬件系统的切换。
10.根据权利要求2-5中任意一项所述的单主板双独立安全计算机系统，其特征在于 所述USB接口切换电路采用集成芯片U7，所述切换控制芯片Ul的16脚接收系统切换按键 信号，处理后通过Ul的7脚输出给集成芯片U7的1脚和19脚，由集成芯片U7的四组输出 端切换USB信号与两硬件系统的切换。
专利摘要本实用新型所述系统涉及计算机技术领域，包括分别具有独立CPU、电源模块等的第一、第二硬件系统，两硬件系统通过智能切换模块控制共享显示器、键盘、鼠标等人机交换界面；所述智能切换模块包括接收并处理外界操作按键信号的总控制单片机电路及与共享切换控制单片机电路。共享切换控制单片机电路配合总控制单片机电路与两硬件系统构成一套独立双系统运行的整体安全计算机系统电路。两套独立计算机硬件系统和控制电路都整合在同一块PCB板上，双系统可同时或分时工作，可应用在两个相互独立的网络系统中，共享部分配件采用硬件隔离技术。安全性能高；且双系统可独立开关机或复位，切换过程无需重启或关闭电脑，不打断当前操作，使用方便。
文档编号G06F11/16GK201845329SQ20102062203
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者谢剑峰 申请人:惠州市创亿鑫科技有限公司