一种互联网环境下的分离式通用计算机系统的制作方法

1.本发明涉及计算机、智能手机、云电脑和云手机等技术领域，特别是涉及一种互联网环境下的分离式通用计算机系统。


背景技术：

2.随着互联网、移动互联网和移动通信的飞速发展，移动计算终端广泛应用在人们的日常生产和生活中，极大的便利和改变了人们的生活。现有技术中，桌面云和云手机将计算机处理单元放在云端，用户端采用客户端或智能终端应用程序的形式访问云端计算机，这种应用方式借助用户端瘦客机或终端上的应用程序访问互联网和移动互联网实现接入云端系统。人们使用的智能计算机终端是在不同的生活场景中呈现不同的类型：个人计算机、平板、云电脑、智能手机、云手机等，它们拥有不同独立的操作系统和计算单元，用户通过安装或云服务器端虚拟出手机系统，来实现不同的服务和功能。
3.由于众多智能计算机或移动智能终端的广泛使用，在现有技术下面临着以下几个重要问题：
4.1)用户和家庭所使用拥有的智能计算机终端数量种类众多、接口众多，同时面对众多的智能物联网设备管理复杂；
5.2)用户端需要瘦客机或轻量化智能终端运行相应系统和程序来实现云端访问；
6.3)众多智能计算机终端所涉及的文档同步共享困难，必须拷贝复制实现共享；终端更换需要备份转移个人数据；终端设备遗失会造成个人数据永久丢失，无法保障数据安全；
7.4)人们对计算机处理能力要求越来越高，要求便携智能计算设备的处理器核数已经达到八核，处理速率也越来越高，用户每个电子设备中都需要独立的处理器；但是便携智能计算设备的移动性限制了设备的计算资源数量，制造成本高和技术难度大，移动处理器的一般性能都不高，性能高的成本太高；
8.5)移动智能终端存储资源受限、应用增加，智能手机和平板电脑的空间不足，影响运行速度，存储照片、视频、音频等数据就会受限，必须定期的与家庭电脑或存储设备拷贝保存；
9.6)用户在使用现计算机终端时，比如智能手机、智能平板、个人电脑、智能物联网设备、智能电视等终端使用不同的计算主机和操作系统，用户使用不同终端必须使用不同的操作系统和不同的应用程序，应用程序也无法兼容不同的操作系统；
10.7)现有技术对智能可穿戴设备或智能物联网器件并无法兼容共享，其要求电路更小化，对硬件资源限制使其无法处理较复杂的计算和结果，操作系统也必须采用精简独立版本，计算和处理的功耗大大受限。


技术实现要素：

11.本发明的目的是：实现众多电子设备计算单元的归一化，用户端设备的接口器件
化和网络化，以解决现有技术存在的问题。
12.为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种互联网环境下分离式通用计算机系统，其特征在于，包括通用互联网总线、通用主机、通用接口器件，其中：
13.通用互联网总线，用于实现通用主机与通用接口器件即连即用的互联网化的计算机总线，借助通用互联网总线实现通用主机的集中单一化、互联网化的挂载样式，并实现通用主机与多种类通用接口器件网络化的分离；
14.通用主机，是用于实现用户众多接口相关的指令和数据，集中处理的单一通用计算机系统，通用主机借助通用互联网总线对通用接口器件实现交互，实现多种电子计算设备的集中单一化；
15.通用接口器件，其定义是借助通用互联网总线实现通用主机与人、通用主机与智能联网物体的输入输出交互信息的多样式、多种类的接口器件的统称，其实现了替代现有智能计算机的器件化、网络化的便携终端；
16.借助互联网环境下的通用互联网总线将用户单一通用主机挂载连接用户多种类泛网络化的通用接口器件，形成新型的网络化分离式计算机系统，实现了用户利用单一的通用主机处理用户所有的数据计算、指令任务和文档数据存储，并通过通用互联网总线实时的传输指令或计算结果到用户指定的网络化分离的多种类的通用接口器件上。
17.优选地，所述通用互联网总线包括：主端总线控制器、主端通信模块、通信互联网总线通信信道、从端通信模块、从端总线控制器，其中：
18.主端总线控制器用于实现：对主端软件以及主端硬件驱动的管理；通用互联网总线的建立和管理；数据传输；对从端设备的登记与管理；
19.主端通信模块为用于实现主端总线控制器通过指定网络与互联网进行通信的模块设备；
20.通用互联网总线通信信道为用于基于通信协议或移动通信网络实现总线数据传输的虚拟通信信道；
21.从端通信模块为用于实现从端总线控制器通过指定网络与互联网进行通信的模块设备；
22.从端总线控制器用于实现：对从端软件以及从端硬件驱动的管理；通用互联网总线建立和管理；数据传输；对从端设备的登记与管理。
23.优选地，所述主端总线控制器采用软件模拟或硬件芯片实现。
24.优选地，所述从端总线控制器分为集线总线控制器和从端功能器件，其中：
25.集线总线控制器用于实现：集线设备多层次；从端功能器件；从端功能器件组的传输数据的汇聚转发；
26.从端功能器件用于：功能器件描述存储和上报，包括设备描述、配置描述、器件唯一标识id、ip地址、二维码、产品信息、网络描述；从端器件的驱动管理；实现通用互联网总线的建立；数据传输；对接口器件的数据输入和输出；
27.考虑所述从端总线控制器的应用实现智能终端器件化，所述从端总线控制器实现方式以硬件芯片为主，使从端无复杂的程序和处理。
28.优选地，所述主端总线控制器主动发启或所述从端总线控制器触发申请建立所述通信互联网总线包括以下步骤：
29.所述主端总线控制器发起或所述从端总线控制器申请挂载；
30.所述主端总线控制器或所述从端总线控制器通过本地注册器件存储器或通用总线设备管理网络服务器寻找指定二维码、ip或id的设备和端点位置；
31.所述主端总线控制器为所述从端总线控制器分配总线地址，以确定从端设备所处的端点位置；
32.所述主端总线控制器和所述从端总线控制器在本地注册器件存储器或通用总线设备管理网络服务器中完成的登记，通知所述主端总线控制器和所述从端总线控制器确认挂载信息；
33.完成所述互联网通信总线的建立。
34.优选地，所述主端总线控制器主动发启或所述从端总线控制器触发申请删除所述互联网通信总线包括以下步骤：
35.所述主端总线控制器发起或所述从端总线控制器申请卸载；
36.所述主端总线控制器或所述从端总线控制器通过本地注册器件存储器或通用总线设备管理网络服务器寻找指定二维码、ip或id的设备和端点位置；
37.所述主端总线控制器删除所述从端总线控制器分配的总线地址，并删除相应的设备所处的端点位置；
38.所述主端总线控制器和所述从端总线控制器在本地注册器件存储器或通用总线设备管理网络服务器中完成的删除更新，通知所述主端总线控制器和所述从端总线控制器确认删除信息；
39.完成所述互联网通信总线的删除。
40.优选地，在所述通信互联网总线建立后，通用互联网总线数据是由总线包进行传输的基本单元，每一个传输都是由所述主端总线控制器和所述从端总线控制器进行处理，转化为总线事务并依序进行传输；每个总线事务都由令牌包、可选的数据包、握手包依序完成传输，包的格式包括网络包头、总线包头、单器件/ 器件组总线包，由多个单器件组成的器件组总线包可以由多个总线包组成；总线包的定义包括：当前总线包序号、当前总线包数据长度、总线包类型、包地址、包数据、时间戳和总线校验码；
41.所述主端总线控制器和所述从端总线控制器将不同类型的数据包提交给所述通用互联网总线中的通信模块，所述通用互联网总线中的通信模块按照总线通信信道采用的通信协议完成数据主端通信模块与从端通信模块之间的数据包的传输；
42.总线包通过标准命令来完成总线的配置和管理，标准命令中的命令字包括：清除特性描述、获取配置、获取器件描述、设置配置、设置密钥、设置地址，设置器件描述；
43.通过器件描述配置符定义通用网络接口器件的相关信息，其中包括：设备描述符、配置描述符和端点描述符。
44.优选地，所述主端总线控制器和所述从端总线控制器之间的数据传输共有四种类型，分别为：控制传输、批量传输、中断传输和同时传输：
45.批量传输：用于批量的和非实时的数据传输；
46.中断传输：用于数据量小的数据不连续的但实时性高的场合的一种传输方式；
47.同时传输：用于要求数据连续、实时且数据量大的场合，其对传输延时十分敏感；
48.控制传输：所述从端总线控制器初次连接主控系统时，用控制传输传送控制命令
对设备进行配置，通过控制传输去获取从端设备的描述符以及对设备进行识别，在设备的枚举过程中使用控制传输进行数据交换。
49.优选地，所述主端通信模块用于实现主端网络鉴权，授权从端设备器件使用网络，加密解密，信道编解码和虚拟专用通信信道建立与删除。
50.优选地，所述从端通信模块用于申请使用网络授权，发起网络广播和登记，加密解密，信道编解码和虚拟专用通信信道建立与删除。
51.优选地，已授权或拥有用户识别卡的所述主端通信模块或所述从端通信模块可以向指定二维码、ip或id的含通用互联网总线通信模块的设备进行使用网络鉴权，网络网关或鉴权网络服务器将被鉴权设备作为已授权设备的子设备享有上网权限；
52.已授权或拥有用户识别卡的所述主端通信模块或所述从端通信模块对用户指定被鉴权设备网络使用权限进行鉴权和权限等级管理，并在本地总线管理器和通用总线设备管理网络服务器中更新相应的权限等级。
53.优选地，所述通用互联网总线通信信道是使用通信网络作为传输媒介，经所述主端通信模块或所述从端通信模块鉴权，授权后，所述主端通信模块或所述从端通信模块基于基础物理通信网络建立总线数据加密传输的虚拟通道；所述通用互联网总线通信信道的性能具有低时延、实时性、高速率、保密安全、泛存在的要求；所述通用互联网总线通信信道使用的物理通信网络包括有线或无线局域网有线或无线专用网，有线或无线互联网，ieee802.11wifi，3gpp协议中3g、4g、 5g网络，下一代移动通信网络或卫星通信网。
54.优选地，所述通用主机包括通用主机硬件和通用主机软件，其中：
55.通用主机硬件包括：硬件计算资源、硬件存储资源、硬件通用互联网总线模块和硬件网络资源，其中：
56.硬件计算资源用于对用户和设备的指令执行，数据计算，应用的处理，用户的物联网设备集中的控制和数据分析；
57.硬件存储资源，用于对用户和设备的数据和文档的统一存储以及物联网设备的数据采集；
58.硬件通用互联网总线模块为所述通用互联网总线模块；
59.硬件网络资源，用于所述通用主机以其他方式通信和交互的网络通信模块；
60.通用主机软件包括：软件通用核心操作系统、软件底层驱动程序、软件通用外设子操作系统；
61.软件通用核心操作系统为所述通用主机运行的底层系统，用于对所述通用主机的控制，指令的执行，数据的运算和存储的控制；
62.软件通用外设子操作系统，是所述通用主机为适配不同界面形式的接口器件而运行在软件通用核心操作系统上的子操作系统，其通过一般软件接口与软件通用核心操作系统交互；
63.软件底层驱动程序，用于对硬件资源的底层驱动或网络资源的管理。
64.优选地，所述硬件计算资源是用户在不同接口器件界面所使用的同一集中计算资源，用来统一处理用户所有各种通用接口器件输入输出的指令，数据计算和应用程序的执行，包括：对指令执行，数据计算，应用程序的处理和文档数据的计算，对用户的物联网设备集中的控制管理，对物联网设备的数据采集汇总和集中分析；
65.同一集中硬件计算资源替代用户所需的各类多样式计算单元，包括：台式机、笔记本、平板电脑、手机、穿戴设备、电视、物联网器件，将不同的主机计算资源单元合而为一，形成单一通用主机的硬件计算资源，实现用户计算资源的归一化和集中化。
66.优选地，所述硬件存储资源是用户在不同接口器件界面在同一存储资源池内完成数据管理和存储，对不同接口器件的信息管理和数据采集分析；
67.用户在不同界面所使用的文档或数据是同一份存储文档，借助所述通用互联网总线真正的实现了网络化的用户文档同一存储和多接口器件平台共用，只是在不同的呈现界面上呈现不同方式。
68.优选地，所述硬件通用互联网总线模块为所述通用互联网总线模块，利用通用互联网总线技术实现用户众多主机的合而为一的集中化，并与接口器件分离，其用户众多主机包括台式机、笔记本、平板电脑、手机、穿戴设备、电视、物联网器件的主机形式。
69.优选地，所述硬件网络资源为实现所述通用主机其他形式的通信和数据交互的网络资源总称，或包括pci、pcie、usb、wifi、zigbee、bluetooth等。
70.优选地，所述通用主机硬件可远端固定放置也可随身携带移动化；可私人购置所述通用主机硬件也可商业性租赁所述通用主机硬件；可组装单机作为所述通用主机硬件也可以云主机的形式存在；借助网络云主机实现无缝无级的维护、搬迁和升级。
71.优选地，所述通用主机硬件还包括其他辅助设备，包括电源设备、电路板、音视频模块、通信线路、散热器、风冷设备。
72.优选地，所述软件通用核心操作系统是在用户同一台主机上运行的天然的同一操作系统，支撑通用主机的运行，提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务的系统软件，其负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，同时通过软件接口与外设子操作系统进行交互，为外设子操作系统提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，其管理调度所述通用互联网总线，并统一管理所有借助所述通用互联网总线挂载在所述通用主机上的所述通用接口器件，并依据一般接口器件的类型调度适配接口器件特点的外设子操作系统。
73.优选地，所述通用外设子操作系统包括：适配接口器件不同特点呈现不同的用户界面系统和应用程序；多所述通用外设子操作系统可同时运行在所述通用主机上以适配多个不同的用户界面的接口器件的用户操作或数据输入和输出；所述通用外设子操作系统支持运行不同种类的应用程序，并保证了其运行在同一所述通用主机上的同一所述软件通用核心操作系统上；所述通用外设子操作系统包括台式机显示和笔记本显示的windows、linux或mac程序，电视机显示，平板显示，移动手机显示所需的android应用，穿戴显示，音视频输出，指令输出。
74.优选地，所述通用接口器件包括通用互联网总线模块、一般接口器件、电源模块、其他通信模块，其中：
75.通用互联网总线模块为所述通用互联网总线的组成部分，是通用接口器件区别于一般接口的主要特征；
76.将提供与人及与智能联网物体的传统输入输出界面的接口器件定义为一般接口器件；
77.电源模块是为通用接口器件提供电源供应和存储的模块，可以使用一般接口为电
源模块充电；
78.其他通信模块：通信接口器件用于实现近端设备连接所需的通信组件，包括 usb、蓝牙、wifi、移动网络模块。
79.优选地，所述一般接口器件分为人机接口器件和物机接口器件，其中：
80.人机接口器件是指人与主机交互的界面器件的总称，其实现指令、数据、应用控制和输入输出；
81.将智能物体设备与主机交互的界面器件定义为物机接口器件，通过物机接口器件实现用户的物联网智能物体设备集中的控制指令、数据采集和输入输出。
82.优选地，借助所述通用互联网总线实现所述一般接口器件的互联网化，并与所述通用主机分离交互，可以使所述通用接口器件作为主端发起向所述通用主机的挂载申请，也可以作为从端向网络登记器件描述，被动由所述通用主机实现挂载；
83.挂载时，可以单一接口器件挂载，也可以多接口器件通过近端连接技术实现接口器件组集中使用单一总线挂载；
84.使用所述通用互联网总线实现互联网化的人机接口器件即插即用，挂载在所述通用主机上实现交互控制。
85.优选地，实现所述人机接口器件与主机处理单元的分离，将简化的人机接口器件来替代现有电子设备，处理由所述通用主机完成，所述人机接口器件只完成人机界面的输入输出交互，自身不需要计算处理，借助远端的所述通用主机完成数据和任务的计算处理，
86.所述人机接口器件借助所述通用互联网总线将用户相关的指令传送给所述通用主机，指令包括键盘字符、鼠标控制、语音控制、手势控制、图形控制；
87.用户或所述通用主机借助通用互联网总线将指令和数据输出到所述人机接口器件上，因所述人机接口器件特点不同呈现不同的软件用户界面和形式，包括指令输出、音频输出、视频输出、图像输出，并适配所述人机接口器件呈现不同的输出形式；
88.所述人机接口器件通过集成所述通用互联网总线挂载在所述通用主机上实现替代用户现有电子设备，现有电子设备包括台式机显示器、电脑显示器、电视屏、小触摸屏、穿戴设备、家用大触摸屏、ar/vr眼镜、音响、耳机、键盘、鼠标、摄像头、投影仪、打印机。
89.优选地，基于所述人机接口器件的低成本替代和更换，用户通过多种多样的所述通用接口器件连接同一所述通用主机，用户在不同所述人机接口器件可以共用同一所述通用主机上的数据和文档。
90.优选地，简单的触摸屏通过所述通用互联网总线实现了理想的最佳简化实现单一的屏幕实现人机交互；
91.触摸屏通过利用所述通用互联网总线将核心计算应用在所述通用主机上，且远端计算和存储不受便携设备的轻量化限制，实现低成本，高性能替代家用平板和笔记本；
92.小触摸屏蔽与移动语音通话模块集成模组后，利用所述通用互联网总线将核心计算应用在所述通用主机上，且远端计算和存储不受移动设备的轻量化限制，实现语音通话与计算相分离的智能终端实现低成本，高性能替代现有移动计算受限的智能手机。
93.优选地，智能联网物体设备使用一般物机接口器件，并借助所述通用互联网总线挂载在所述通用主机上，由用户通过同一所述通用主机实现对相关智能联网物体设备的统一管理，可以单一接口器件挂载，也可以多接口器件通过近端连接技术实现接口器件组集
中使用单一总线挂载；
94.借助所述通用互联网总线实现所述物机接口器件与主机处理单元的分离，借助所述通用互联网总线实现互联网化的所述物机接口器件即插即用，挂载在所述通用主机上，所述物机接口器件仅完成物联网设备与所述通用主机界面的数据和指令输入输出交互，自身不需要计算处理，借助远端的所述通用主机完成数据和任务的计算处理；
95.所述物机接口器件借助所述通用互联网总线将采集的数据和收到的相关的指令传送给所述通用主机，指令包括物联网数据、物联网告警、视频控制、语音控制、手势控制、图像控制、图形控制；
96.用户或所述通用主机借助所述通用互联网总线将相关的指令和数据输出到不同的所述物机接口器件，因所述物机接口器件不同特点呈现不同的形式，包括指令输出、控制接口器件、音频输出、视频输出、图像输出，并适配所述物机接口器件呈现不同的输出形式；
97.简化的所述物机接口器件来替代现有物联网设备，包括各种家电、传感器、物联网设备、与人相关的智能家居设备。
98.优选地，通过多种类的所述人机接口器件来控制同一所述通用主机实现了对各种各样的物机接口器件的统一管理，即简化实现智能联网物体设备的管理，包括个人通过单一的主机对个人和家庭相关联的智能联网物体设备及智能家居设备实现统一、授权、挂载、控制和管理。
99.与现有技术相比，本发明公开的一种互联网环境下的分离式通用计算机系统，具有以下有益的效果：
100.1)用户和家庭采用互联网环境下的分离式通用计算机系统实现了采用集中单一的用户和家庭计算系统，消除了用户需要采购和使用数量众多的智能计算机终端现象，继而节省了用户费用；用户通过的通用接口器挂载在单一主机上，实现单一集中的计算和指令处理；通过单一主机管理和控制众多智能联网物机接口器件，消除了用户管理物联网设备的复杂度现象；
101.2)用户端采用将接口器件网络化的通用接口器件，消除了用户端廋客机或智能终端安装应用程序的复杂现象；
102.3)用户使用单一通用主机实现文件和数据存档的天然唯一性；在各个应用场景下实现文档和数据的共用，通用主机对唯一的文档和数据进行加密存储，通用接口器件消除了终端更换带来的数据备份转移现象，也消除了传统智能终端丢失造成数据丢失不安全的现象；
103.4)采用互联网环境下的分离式通用计算机系统可以将用户众多电子设备的处理器集中一台主机中，用户只需要一个或少量集中处理器并且可多用户共用，这样消除了每一台电子设备需要独立处理器的现象，大大减少了用户所需的处理器的数量，也消除了用户便携移动处理器资源限制的现象，并得到极佳的性能；通用计算和程序运行处理消除了对终端运算能力的过于依赖的现象，用户使用通用接口器件只需关注最终结果的呈现；
104.5)通用主机远端存储资源不受限，移动终端，智能手机和平板电脑的存储空间实现远端化，相应的存储照片，视频，音频等数据就实时的实现远端存储，保障了数据的安全和空间充足，消除了移动智能终端经常出现的存储资源受限，空间不足，影响运行速度的现象；
105.6)用户在使用通用接口器件界面，使得天然的同一台主机上的同一操作系统成为可能，方便了用户的操作，更加方便兼容和扩展；使应用程序开发更加方便，专注应用性能，消除了操作系统多，操作复杂，应用程序无法兼容多操作系统的现象；
106.7)智能可穿戴设备或智能物联网器件不再需要处理硬件资源，只借助通用互联总线实现智能穿戴设备或智能物联网器件挂载在通用主机上，实现了统一的计算机管理，消除了智能穿戴设备或智能物联网器件无法处理较复杂的计算和处理的现象。
附图说明
107.图1为本发明实施例提供的一种互联网环境下的分离式通用计算机系统逻辑框图；
108.图2为本发明实施例提供的一种通用互联网总线的逻辑框图；
109.图3为本发明实施例提供的一种通用互联网总线建立，实现通用接口器件挂载通用主机的流程框图；
110.图4为本发明实施例提供的一种通用互联网总线通信的数据包传输格式示意图；
111.图5为本发明实施例提供的一种通用互联网总线数据包传输方式的示意图；
112.图6为本发明实施例提供的一种通用主机的内部模块框图；
113.图7为本发明实施例提供的一种通用主机侧系统原理框图；
114.图8为本发明实施例提供的一种通用接口器件的内部模块框图；
115.图9为本发明实施例提供的一种通用接口器件侧系统原理框图；
116.图10为本发明实施例提供的一种通用接口器件侧语音与数据选择的流程示意图。
具体实施方式
117.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
118.本发明中的通用分离式计算机系统通过通用互联网总线将用户所有接口器件挂载在集中单一处理主机上，实现人们众多电子设备计算单元的归一化，用户端设备的接口器件化和网络化。其系统如图1所示包括三大部分：通用互联网总线(由模块116、130、122组合而成)，通用主机110和通用接口器件120。
119.通用互联网总线：作为通用主机网络化的计算机总线由模块116、130、122 组成，将通用主机与网络化的接口器件互联形成分离的计算机系统。总线的媒介可以是现有成熟通信网络作为传输媒介和成熟的传输协议。第一，其物理通信网络包括但不限于成熟的有线以太网lan(local area network)或无线局域网wlan (wireless lan)，有线或无线虚拟专用网vpn(virtual private network)，有线或无线互联网，ieee 802.3，ieee802.11wifi，3gpp协议中3g、4g、5g，下一代移动通信网络或卫星通信网等基础通信网络。第二，通用主机110也可作为ap，即access point，也就是无线接入点，通用接口器件120通过标准协议实现多点到点(points to point)接入，形成私有的通用总线通信信道，这样通用主机110 与通用接口器件120形成局域私有的网络为总线的分离计算机系统。本实施
例将以以太网、4g/5g网络为主要总线媒介来阐述，本发明不局限于此实施例。
120.通用主机110：可以是家用电脑、服务器、便携计算单元或云计算服务器的形式，其中通用主机中的通用互联网总线的形式可以是pci(peripheral componentinterconnect)扩展卡也可以asic(application specific integrated circuit)集成在主板电路中。本发明不局限如下实例，实施例中通用主机110以家用服务器为实例，通用互联网总线以pci扩展板的形式设计，本实例将通用主机侧的通用互联网总线作为主端master，通用接口器件侧的通用互联网总线作为从端slave。通用主机侧的软件可以采用现有商用的操作系统，也可以采用本例描述的通用核心操作系统112，上层采用通用外设操作系统111组合的形式，其中通用外设操作系统可以是多用户界面117，可以适配不同的接口器件的外设操作系统。实现不同接口器件最优的用户体验。
121.通用接口器件120：采用网络化的通用总线将一般接口器件121互联，使得用户的应用更加广泛，可以单一器件(device)，也可是器件组(device group)。在本实施例中以触摸屏、语音模块加通用总线组成通用器件组为例，可以实现替代智能手机。其中原有智能手机的处理器、gpu或ddr存储放置在通用主机110 中实现如113，114，在通用主机110上完成计算任务和程序的执行，这样实现了智能手机的器件化。本发明不局限于这种示例，通用接口器件120可以是不限于台式机显示器、电脑显示器、电视屏、小触摸屏、穿戴设备、家用大触摸屏、 ar/vr眼镜、音响、耳机、键盘、鼠标、摄像头、投影仪、打印机等家用智能电子设备。通用接口器件120中包括一般接口器件121，本发明将其分为两类：人机接口器件：hid human interface device和物机接口器件：tid thing interfacedevice，其中物机接口器件可以是物联网iot中的智能物体器件。
122.第一方面，通用互联网总线具体的实施例如下，包括具体的流程和方法。
123.通用互联网总线是实现分离式计算机系统的关键技术，如图2所示，其总线系统是由五个逻辑模块组成：主端总线控制器211、主端通信模块212、通用互联网总线通信信道230、从端通信模块222、从端总线控制器221。总线的功能实现是由客户软件和器件设备方的功能单元组成与总线控制器形成交互，通过功能层可直观地理解总线传输的数据内容，具体实现放在通用主机110和通用接口器件120段落中详细阐述。
124.本段落重点阐述主端通信模块212、从端通信模块222和主端总线控制器211、从端总线控制器221，及其相应的通信传输方法。通信层是实现总线建立总线通信信道，传输协议和物理通信网络的逻辑分层。本发明中将通信层的实现单元命名为通信模块，其主要功能包括：1，通信鉴权；2，网络权限管理；3，数据的加密解密；4，通信协议的实现；5，传输网络的选择；6，基础通信网络。总线控制层是实现通信总线管理的逻辑单元，本发明中将总线控制层的实现单元命名为总线控制器，其主要功能包括：1，挂载接口器件管理登记和网络注册信息；2，通用接口器件网络地址与总线地址注册存储器；3，器件参数与数据传输配置表； 4，密钥存储器。
125.通用互联网总线依据控制模块和通信模块各单元来实现设备挂载、主从端通信和数据的传输，其具体流程如附图3所示：
126.1，从端器件启动或主端唤醒，从端总线控制器221之前是否已经有主端挂载，如果是，则从端总线控制器221申请恢复总线连接，进而直接恢复之前的总线加密信道；
127.2，若从端总线控制器221之前未挂载，则向网络广播或向总线服务器登记器件信
息，并向总线服务器查询指定主端的地址信息并，向指定二维码或id的主机申请挂载；
128.3，主端总线控制器211确认同意新挂载从端器件，则建立了通信信道；
129.4，随后启动总线设备的管理枚举过程；枚举就是由从端设备读取一些信息，知道设备是什么样的设备，如何进行通信，这样主端就可以根据这些信息来加载合适的驱动程序，实现总线的建立。
130.5，主端发送获取设备描述请求获取默认管道的最大包长度，主端向新增从端设备地址发送读设备描述符报文，以取得缺省控制管道所支持的最大数据包长度。
131.6，主端给从端分配一个密钥，从而建立起私有的加密信道；
132.主端总线控制器211再通过设置密钥请求向从端总线控制器221分配一个密钥，从端总线控制器221返回确认，并在下次通信中采用建议加密信道。
133.7，主端给设备分配一个地址
134.主端总线控制器211在新加密信道中通过设备地址请求向设备分配一个唯一总线地址，主端总线控制器211、从端总线控制器221和总线网络服务器完成从端设备总线地址和网络地址的存储更新。在完成这次传输之后，设备进入地址状态，之后就启用新地址继续与主端通信。这个地址对于设备来说是终生制的，设备在，地址在；设备消失(被删除挂载)，地址被收回。
135.8，主端获取设备的信息
136.主端发送获取设备描述请求到新地址读取器件设备描述符，主端总线控制器 211会认真解析设备描述符的内容。器件设备描述符内信息包括端点的最大包长度、设备所支持的配置个数、设备类型等信息。
137.9，主机向设备循环发送获取配置描述请求命令，要求从端设备回答，以读取全部配置信息。
138.10，主端总线控制器211通过主机给从端设备挂载驱动
139.主端总线控制器211通过解析描述符后对设备有了足够的了解，通过主机会选择一个最合适的驱动给设备。对于同一端点器件组，通常应该是不同的接口配置给不同的驱动，因此，需要等到当设备被配置并把接口使能后才可以把驱动挂载上去。
140.11，设备驱动选择一个配置驱动
141.根据前面设备回复的信息，发送设置配置描述请求来正式确定选择设备的指定配置作为工作配置。
142.上述流程步骤以挂载为例，其中删除设备有相以的流程，此处省略删除步骤的说明，其流程详见附图。
143.总线数据传输依据器件类型和通信阶段可以分为四种类型传输模式：控制传输、批量传输、中断传输和同时传输；
144.批量传输：一般用于批量的和非实时的数据传输；
145.中断传输：用于鼠标和触摸屏等器件量小的输入数据，不连续的但实时性高的场合的一种传输方式；
146.同时传输：用于要求类似显示器，摄像数据连续、实时且数据量大的场合，其对传输延时十分敏感；
147.控制传输：从端总线控制器221初次连接主端系统时，用控制传输传送控制命令等
对设备进行配置，通过控制传输去获取从端设备的描述符以及对设备进行识别，在设备的枚举过程中都是使用控制传输进行数据交换。
148.总线包是通用互联网总线传输的基本单元，由总线包组成总线事务。每一个传输都是由总线控制器进行处理，转化为总线事务并依序进行传输，每个总线事务都是由令牌包、数据包(可选)、握手包依序完成传输，总线包的其中一种定义格式如图4所示：
149.通用互联网总线的通信信道是基于现有成熟的大带宽、低时延、泛存在的有线或无线通信网络，当前网络限制在局域网内或时延较少的网络中，总线性能较好。但在较广域的网络时延不确定的条件下，影响了通用互联网总线应用的体验，我们相信未来下一代的通信网5g移动通信网目标实现1ms的时延，或优化修改通信协议，大幅降低时延，将会使本发明中的通用互联网总线的应用性能很好。当前总线传输采标准的通信协议比如：tcpip协议来传送数据包401、402，主端控制器确认数据目标网络地址与总线地址，将总线数据包加密后，封装在tcp、ip协议。如果使用vpn网络，可以使用ipsec协议再封装。
150.本发明中网络总线应用中由k个接口器件(interface device)可以组成接口器件组(interface device group)，其连接方式可以是usb、蓝牙、电缆等链接的接口器件。407中的包序号最多k《63个器件组成，从端总线控制器221统一识别为总线接口器件，并分配地址，将所有接口器件打包成接口器件组，以同一网络地址向主端发起挂载，建议总线链接；可以将多个总线包404、405、406、407 封装在一个ip包中传输。其构成为ip包中的一个通用互联网总线包头403和多个总线包。
151.通用互联网总线总包包头本ip包中总线包数量crc8bit00+6bit8bit
152.表1：通用互联网总线包头
153.通用互联网总线包头如表1所示，由8bit总包包头；本ip包中的6bit总线包数量，其中高两位补0构成一个字节和8bit crc x8+x2+x+1校验组成。
154.当前总线包序号当前总线包数据长度总线包类型包地址包数据时间戳crc00+6bits16bits4+4bits00+6bitsm*8(m＝0，1，2
···
63356-40-14)32bits16bits
155.表2：总线包自定义格式
156.总线包的组成如表2所示，其定义格式包括：
157.1，当前总线包序号字段421，由高两位置0，6bit序号组的一个字节；
158.2，当前总线包数据长度字段422，设定了当前数据包的字节数量，由16bits 占用两个字节；
159.3，总线包的标识符字段423，如表2所示，包标识符的可靠性能够得到保证，主要是因为它的管四位表示包险类型，而后四位是用来校验管四位的二进制反码，包类型有下面四种如表3所示：
[0160][0161]
表3：总线包类型和标识符
[0162]
4，包地址字段424
[0163]
低6位为同一网络地址或节点下的端点地址位，可挂载63个端点器件，端点器件可以是总线从端器件，也可以是从端器件组即由总线从端管理器统一管理的，由通用接口器件120外接usb或蓝牙等构成的器件组，其中从现管理器为每一个接口器件分配一个地址网，并统一上报主端总线控制器211。地址位： 0b000000保留为新加载默认器地址，在数据包中直接体现为包地址，其中高两位置0构成一个字节。
[0164]
高10位为同一网络地址或节点下的端点地址位，可以有1023个端点器件，其中0b0000000000保留为新加载默认器地址，在数据包中不直接体现，而是与网络ip或mac地址形成一对一关系，并存储在总线控制器中，形成网络总线结构拓扑图。完整的包地址定义如表4所示。
[0165][0166]
表4：总线包地址的定义
[0167]
5，包数据字段425
[0168]
包数据字段是指定地址器件需要传输的包数据，它是由多个字节组成，数据长度为适应ip包的传输，本发明将总线包数据的长度限制为不超过ip包长度减去ip包头、tcp包头和总线包头(共54字节)；
[0169]
总线包数据长度：m*8(m＝0,1,2,
…
,63356-54)
[0170]
6，时间戳426
[0171]
时间戳由32bits组成，是总线包传输的时间和时延的判断依据；
[0172]
7，crc校验证427
[0173]
循环冗余校验字段由16bits x
16
+x
12
+x5+1两字节。
[0174]
本实例将以控制传输为例具体说明的总线传输和总线包的格式的具体应用。控制传输是一种特殊的数据交换，它是以总线控制命令字组成的数据包为单元的特殊传输，即总线的管理。具体的操作可以分为三个阶段：阶段一，初始设置阶段；阶段二，可选数据阶段；阶段三，状态信息阶段，参考图5所示；
[0175]
阶段一，初始设置阶段501
[0176]
令牌包阶段:主机发送setup令牌包。
[0177]
数据包阶段:主机发送固定为8字节的data0包，并且有确定的结构，将这8个字节
分配给不同种命令信息，即requesttype、request、value、index和 length。具体看标准命令表5。
[0178]
握手包阶段：设备自动应答。
[0179]
其中命令字包括：清除特性描述clear_feature，获取配置get_configuration，获取器件描述get_descriptor，设置配置set_configuration，设置密钥 set_secretkey，设置地址set_address，设置器件描述set_descriptor。
[0180][0181]
表5：总线标准命令表
[0182]
阶段二，数据阶段502
[0183]
如果在上一步骤中的命令要求读/写数据的话，就由这一步骤来具体交换数据。如果没有数据交换要求的，这个步骤就可以省去。(由setup事务的数据包阶段发送的标准请求命令决定)，当一个数据包阶段发送不了时候，就分多个数据包发送。
[0184]
根据数据阶段的数据传输的方向，控制传输又可分为3种类型：
[0185]
1)控制读取504(读取从端设备描述符，即包括设备相关信息的字符串，省略字符串的定义)
[0186]
2)控制写入505(配置从端设备，即设置设备相关信息的字符串在从端存储器，省略字符串的定义)
[0187]
3)无数据控制506
[0188]
描述符名称编码设备描述符(device descriptor)0x01配置描述符(configuration descriptor)0x02端点描述符(endpont descriptor)0x03
[0189]
表6：描述符类型表
[0190]
参考现技术中的接口器件试举例说明描述符的种类，如表6所示，典型的三种标准描述符：设备描述符(device descriptor)、配置描述符(configurationdescriptor)和端点描述符(endpoint descriptor)。不同描述符可以定义设备不同的信息，以字符串的形式存储在主端，从端和总线网络服务器的存储器中，由总线控制器进行管理。
[0191]
阶段三，状态信息阶段503
[0192]
获取状态信息，由in或out事务构成的传输；
[0193]
传输方向相反，这里in表示向从端设备里面传送数据，out表示数据向主机里面送数据，这是为了和可选数据阶段向结合，数据包都是0长度。
[0194]
第二方面，通用主机110具体的实施例如下，包括关键应用框架和系统电路框图。
[0195]
通用主机110是本发明中所有涉及电子设备计算机单元的单一集中软、硬件实体。本发明将传统电子设备相关的计算单元利用网络化的通用互联网总线实现计算单元和存储单元集中归一，接口设备则实现了器件化和网络化。通用主机 110的实现方式可以是家庭主机(家庭多用户共用，典型以家用服务器为主要形式)，也可以是小型化便携式，也可采用云计算服务器。
[0196]
本实例中以家庭主机为例，其主机软件资源可以采用现有操作系统，也可以另外开发更加适合这种分离式计算机系统的操作系统，其适配通用网络总线连接用户的不同的接口器件或多用户对主机的操作，如附图6中所示的，接口器件1 子系统601至接口器件n子系统607，更加灵活的对主机的操作或对接口器件的应用。这种系统可能的实现方案是开发在通用核心操作系统602上的软件子操作系统，其中通用核心操作系统是针对底层硬件和驱动相关的软件的操作和管理，而子操作系统是适配不同用户或不同接口器件的子系统，包括：子操作系统、应用程序和用户界面。子操作系统依据通过通用互联网总线挂载通用接口器件120 的配置信息，调用相应的操作系统。其通过软件通用接口与核心操作系统交互，调用低层各类资源，实现一种从用户面看到的完整独立的计算机系统或智能处理系统。
[0197]
本实例中以家庭主机为例，其硬件资源包括几部分：
[0198]
计算资源603：用户各种电子设备通过通用网络总线集中起来的单一计算资源的统称，以家庭主机来说，包括cpu资源、内存资源、gpu资源、dsp资源和各类加速器等相关的处理器。
[0199]
存储资源604：用户存放文档、数据和程序的资源池，其特点在于不需要区分不同的接口器件，同一用户调用的用户文档具有天然的唯一性，这自然实现了多终端接口器件文档和数据的共享，无需额外的拷贝和复制，这规避了现有技术的必须拷贝或备份不同电子设备的数据的问题。
[0200]
网络资源605：通用主机110实现更加广泛连接或互联调用其他资源的基础网络资源，具有通用性。
[0201]
通用主机110的计算资源、存储资源和网络资源具有成熟技术和通用性，本文重点详述通用主机110与通用互联网总线606操作和控制，并将网络化的器件挂在在主机上，实现主机的通用化和分离式的具体实现，即通用主机侧的通用互联总线的具体实现。本实例中通过家庭主机增加pci扩展卡来实现，实现的系统原理框图如附图7所示：
[0202]
主机侧通用互联网总线逻辑层：通信层7200和总线控制层7100由详细的硬件组件
框图画出，硬件各个组件可以表示软件或配件(或现场可编程门阵列fpga) 或专用集成电路asic，其中标准通信模块可以采用已商用的以太网phy芯片或移动通信模组或芯片组来实现，在组件中提供的功能可以进一步细分来实现或部分硬件部分驱动软件的形式共同执行完成特定功能。
[0203]
硬件组件中的总线管理器7101存储着四类数据信息：1，挂载接口器件管理登记和网络注册信息；2，通用接口器件网络地址与总线地址注册存储器；3，器件参数与数据传输配置表；4，密钥存储器。
[0204]
硬件组件中的总线控制接口逻辑7102：实现对数据流的管理，本地地址的转换，信息的控制。
[0205]
硬件组件中的总线网络接口逻辑7201：实现总线包的网络协议处理，网络地址的转换，通信接口的控制即实现网络的数据链路层，与网络通信模块的物理层交互，用户身份的识别和信息识别。
[0206]
tcp/ip通信接口电路7205：是硬件电路直接实现网络协议的模块或芯片组。
[0207]
以太网和移动基带模块7206：实现网络包的通信模块，将网络总线包经过以太网phy芯片或4g/5g基带芯片实现链路层和物理层，将数据转化为网络信号，进而实现数据包的传输。
[0208]
本地时钟7207：提供基准的时钟信号。
[0209]
实例中总线控制器与主机交互信息的是pci接口，控制器中的pci接口电路 7104实现与主机7300pci总线的连接。由总线控制器中的本地接口逻辑从总线管理器中读取数据流与器件相对应的信息表，由逻辑控制电路依据信息表，实现数据流的管理，数据经过pci总线、pci接口电路，实现数据的分流，并保存在 fifo存储空间7105中。
[0210]
用户数据进入缓冲区，同时向总线驱动程序请求数据传输；
[0211]
总线控制器接收请求，并对数据进行处理，转化为具有通用互联网总线格式的事务处理；
[0212]
主机侧的主端控制器7100将这些事务处理建立成事务列表，并将每一个事务分为3个包步骤进行传输：首先，发送令牌包，确认传输方式；其次，发送数据包，将事务列中的数据部分发送到通信模块；最后，由用户从端控制器反馈握手包，以确认数据传输是否正确。
[0213]
数据加密/解密模块7208读取接口器件的虚拟数据信号流对应的密钥存储器中的密钥，对数据流进行加密/解密。网络接口逻辑读取接口器件的网络地址和接口器件地址，将信号数据流打包成网络总线数据包。再由网络模块实现网络协议硬件处理，将总线数据包打包成为网络数据包。网络数据包进入到标准的网络模块7205中，如phy模块或4g/5g基带模块，经过模拟通信模块将网络数据包发送到通信网络7400中。标准通信网络7400完成网络数据包的传输，数据经过网络路由到达目的用户从端接口器件。
[0214]
第三方面，通用接口器件120具体的实施例如下，包括典型替代智能手机的器件组框图和系统电路框图。
[0215]
通用接口器件120，采用网络化的通用总线将一般接口器件互联，用户可以更加广泛方便地使用通知接口器件与单一通用主机交互。通用接口器件120可以是单一器件(device)功能模块，也可是接口器件组(device group)。其中接口器件组(device group)可以是物理实体器件组，也可以是通过电缆或蓝牙的接口器件经过同一通用互联网总线挂
载在主机上，即在同一网络地址下的器件组。
[0216]
本实例中以触摸屏和语音模块组合器件组为例来说明通用接口器件120的应用，其功能可以实现远端计算器的任务和程序运行，用户端仅有通用接口器件 120，基本实现了替代智能手机或移动电脑等电子设备。
[0217]
本发明中的通用接口器件120中的一般接口器件所图8所示，是由触摸屏模块器件801和语音接口器件802这两个接口器件组成的器件组。触摸屏模块器件 801实现显示和操作控制，并将信息与通用互联总线交互传输。语音接口器件802 完成语音与人的交互。
[0218]
身份鉴权模块803实现可以是类似用户识别模块sim卡读取器或esim设备授权、身份卡、帐户密码关系模块，是用户进行语音通信或网络使用的身份读取设备。总线建立安全加密信息时也需要身份鉴权模块803进行鉴权。
[0219]
电源模块804实现本地器件组的供电，可以是可充电电池组也可以是外接电源适配器。
[0220]
通用互联网总线805即是用户端器件的互联网总线的实现模块，在用户端电子设备是以器件化的形式存在，并没有复杂的处理器和软件操作，所有的控制和管理通过通用互联网总线805与主机挂载后实现。
[0221]
这种触摸屏和语音模块组合器件组能够实现替代智能手机或移动电脑等电子设备。电子设备器件化的主要优势在于硬件电路的简化，没有复杂的处理器和存储，一般接口器件外加总线模块和电池，可以大幅地实现轻薄的用户端设备。用户端器件化替代设备可以远小于现有智能手机或智能平板的厚度和重量，依据现有的器件能力，整体设备最厚处可以实现小于3mm，最薄处仅触摸屏+保护壳，可以设计控制在1-2mm内。
[0222]
实现的系统原理框图如附图9所示，用户端通用互联网总线逻辑层：与通用主机侧分层相似，硬件各个组件采用配件(或现场可编程门阵列fpga)或专用集成电路asic，其中标准通信模块可以采用已商用的以太网phy芯片或移动通信模组或芯片组来实现，在组件中提供的功能可以进一步细分来实现或部分硬件部分驱动软件的形式共同执行完成特定功能。用户端设备是器件化的，由总线控制器完成对用户端器件的统一管理，无较大的软件运行和处理器资源。
[0223]
硬件组件中的总线管理器9101存储着四类数据信息：1，挂载接口器件管理登记和网络注册信息；2，通用接口器件网络地址与总线地址注册信息；3，器件参数与数据传输配置信息；4，密钥信息。
[0224]
硬件组件中的总线控制接口逻辑9102：实现对数据流的管理，本地地址的转换，信息的控制。
[0225]
硬件组件中的总线网络接口逻辑9201：实现总线包的网络协议处理，网络地址的转换，通信接口的控制即实现网络的数据链路层，与网络通信模块的物理层交互，用户身份的识别和信息识别9202。
[0226]
tcp/ip通信接口电路9205：是硬件电路直接实现网络协议的模块或芯片组。
[0227]
以太网和移动基带模块9206：实现网络包的通信模块，将网络总线包经过以太网phy芯片或4g/5g基带芯片实现链路层和物理层，将数据转化为网络信号，进而实现数据包的传输。
[0228]
本地时钟9207：提供基准的时钟信号。
[0229]
实例中总线控制器与一般接口器件9300交互信息的器件驱动器，控制器中的驱动接口电路9104与一般接口器连接。由总线控制器9100中的本地接口逻辑从总线管理器9101中读取数据流与器件相对应的信息表，其中地址信息如下：
[0230][0231]
表7：总线包中的包地址位
[0232]
器件组内的触摸屏和语音器件经同通用互联网总线挂载在主机上，具有同一网络地址。通用主机侧的总线控制器分配地址时：将器件组内的器件地值的高 10位adr15～adr6分配相同的地址比如：0b0110110010，并与网络地址对应。器件组内的器件低6位分配不同的地址，比如：触摸屏地址：0b000001，语音模块地址：0b000002。在总线控制器存储的完整的地址为：触摸屏地址：0x 6c81，语音模块地址：0x6c82。
[0233]
由逻辑控制电路依据信息表实现数据流的管理，数据经过驱动接口电路，实现数据的分流，并保存在fifo存储空间9105中。
[0234]
用户数据进入缓冲区，同时向总线驱动程序请求数据传输；
[0235]
总线控制器接收请求，并对数据进行处理，转化为具有通用互联网总线格式的事务处理；
[0236]
从端控制器9100将这些事务处理建立成事务列表，并将每一个事务分为3 个包步骤进行传输：首先，发送令牌包，确认传输方式；其次，发送数据包，将事务列中的数据部分发送到通信模块；最后，由通用主机侧主端反馈握手包，以确认数据传输是否正确。
[0237]
数据加密/解密模块9208读取接口器件的虚拟数据信号流对应的密钥存储器中的密钥，对数据流进行加密/解密。网络接口逻辑9201读取接口器件的网络地址和接口器件地址，将信号数据流打包总网络总线数据包。再由网络模块实现网络协议硬件处理，将总线数据包打包成为网络数据包。网络数据包进入到标准的网络模块9205中，如phy模块或4g/5g基带模块9206，经过模拟通信模块将网络数据包发送到通信网络6500中。通信网络6500完成网络数据包的传输，经成熟的网络路由到达目的通用主机。
[0238]
语音通信模块9400的处理流程参见图10语音与数据选择的流程示意图，因用户端器件组已经实现用户身份的鉴权9202，网络语音通信可以不经过通用主机，直接由4g/5g基带芯片实现链路层和物理层，直接将语音数据转化为语音，直接实现通话，也就是直接实现移动电话的功能。
[0239]
本发明中的通用分离式计算机系统，通过通用互联网总线将用户端设备实现了接口器件化，用户端不需要复杂的计算和处理，仅仅是一个接口界面，通过总线挂载在集中单一通用主机上完成相关的任务和程序的计算，实现人们网络化操作。本发明实现了众多电子设备计算单元的集中单一化，接口智能设备的器件化和网络化，用户的数据集中存储和文档的唯一。