一种具有多种使用模式的个人计算机的制作方法

专利名称：一种具有多种使用模式的个人计算机的制作方法
技术领域：
本发明属于个人计算机领域，特别是一种具有多种使用模式的个人计算机。
背景技术：
近几年，低功耗计算技术发展迅猛。
以往，只有台式机才具有足够的性能，从而满足日常计算任务，例如运行
Office,玩具有华丽界面的游戏等。台式机的处理器功耗一般在60W以上,需要 大型散热系统，因此体积无法小型化。2002年，Intel推出了迅驰移动计算平台 以后，可以使得功耗为20W左右的处理器具有以往台式机的性能，从而笔记本 开始真正流行。笔记本由于功耗低、噪音小、便于携带，比台式机更具有吸引力。 现在笔记本的销售量已经超过了台式机。
2008年，Intel推出了最新的Atom系列处理器，其功耗只有0.6~4W,从而 又诞生了 3种新的个人计^m类别上网机(NetTop)、上网本(NetBook)和移 动互联网设备(Mobile Latemet Device, MID)。 i^H种设备的共同点是功耗十 分低；噪音小；价格低；性能虽然不如笔记本和台式机，但也足以满足日常计算 任务。上网机就是一种低功耗、小体积的台式机。上网本是一种采用8~10英寸 的小型笔记本。移动互联网设备(NOD)的外观类似于MP4和高端智能手机， 采用3 5英寸的显示屏，可采用直板、翻盖或者滑盖设计。
Intel将于2010或稍后推出专门面向手机的处理器，这种处理器将以更低的 功耗(小于1W)提供足够强的计算功能，使得手机可以拥有像以往的笔记本和 台式机一样的计算能力，满足日常大部分计算需求。另一方面，微型存储技术的发展也十分迅猛。目前L8英寸硬盘容量已经达 到160GB以上。更小体积、更高容量的硬盘或者固态盘也在研发中，不久就会 上市。
可见，微型设备(例如手机或者MID)已经可以达到了以往的笔记本和台式 机一样的性能，从而可以满足大多数日常计算需求。具有相同计算和存储能力的 微型设备肯定比大型设备(指笔记本和台式机等)的价格更高，但是随着技术的 发展，微型设备的价格将进一步接近大型设备，就像笔记本的价格已经十分接近 台式机一样。而微型设备相对于大型设备的优势却是十分明显的功耗低、噪音 低、便于携带。
因此可以预见，随着低功耗计算技术和微型存储技术的进一步发展，微型设 备逐渐替代大型设备是个人计算机的一种趋势。例如笔记本的销量在2008年超 过了台式机，这其中很重要的原因就是Intel推出了足够强劲的低功耗迅驰处理 器平台。也许在不久的将来，笔记本、上网本、MID,会依次取代前者，成文个 人计算的最核心。
但是，上述"取代"仅仅是指在计算、存储、通信和显示的能力上，但仅凭 这些"内在能力"，还不能真正取代。这是因为MID这种设备和标准的计算机在 使用模式上是不同的。标准的计算机(指台式机和笔记本)，用键盘和鼠标来操 作， 一般把计算机放在桌子上，座在桌前操作。而MID则是用QWERTY键盘 或者触摸屏来操作，而且屏幕不会超过5英寸，因而只能近距离观看，并且是双 手持机操作。
因此，虽然MID的性能将接近标准计算机，完全可以满足一般曰常计算， 但是人们还是需要配备一个MID，同时再配备一台或者多台标准计算机。很多 人由于消费能力有限，就不再配备MBD了，而是只拥有一台标准计算机，但这 样显然就无法享受MID的优势了。
这种配备多种个人计算机的方式有很多缺点.
首先，重复投资严重，需要配备多套硬件和软件。
第二，升级成本高。计算机产业发展十分迅猛， 一般5年就需要进行升级。 如果配备多种计算机，则分别需要升级。如果不升级，就会有各种不便。例如，蓝牙接口流行以后，如果不升级，就会发现无法连接到各种蓝牙设备，从而带来 不便。同时，每次升级以后，就会产生多个"废品"，浪费十分严重。
第三，多个计算机管理困难。例如，需要为每个计算机进行软件系统的补丁 安装、升级和配置等等，十分麻烦。家里有多台计算机的人对此深有体会。
第四，数据管理困难。 一个人拥有多台计算机，就需要管理多台计算机上的 数据。经常会有这种问题想打开一个文件，例如一个视频，结果发现此文件不 在当前使用的计算机上，而存储该文件的计算机已经关机了，还得先开机，然后 用U盘拷贝文件或者建立网络共享，才能够查看该文件。再如，在网上银行上 交易一般需要安装证书，也许要付款的时候才发现本台计算机还没有配置好证 书，得到另外一台计靴上交易。以上种种问题，根源都是一个人拥有多台计算 机，需要管理多份相同的数据。
第五，携带困难。例如，某人拥有一个上网本和一个MID。他出门旅行的时 候，希望能在火车或飞机上玩MID，然后到旅店以后，用上网本上网和编辑文 档。这样就需要携带两种设备。而且，如上如第4点所述，玩MID的时候可能 发现某个视频在上网本中，而上网本在行李中，无法取出，从而带来不便。
本发明针对这一问题，提出了一种具有多种使用模式的个人计算机，从而解 决了上述大部分问题。
此处说明一点，目前最高端的智能手机在结构和性能上已经和MBD完全相 同了 ，只是多了打电话的功能。例如已经有厂商推出基于Atom处理器和MWndows XP的手机。本文中的"MID"是一个广义的概念，也包含了结构和性能上和 MID相同的手机。随着技术的进一步发展，也许主流手机都可以达到这一水平， 此时可以说大部分手机都是一个MID 了。

发明内容
本发明提出了一种具有多种使用模式的个人计算机。其特征在于，由主机、 笔记本底座和台式机底座组成。主机本身是一个MID，可以独立作为MD使用。 主机也可以通过底座接口连接到笔记本底座，从而组成笔记本。主机也可以通过 底座接口连接到台式机底座，从而组成台式机的机体，再搭配上外部的显示器和 键盘鼠标等就成为完整的台式机了。主机和各种底座通过同样的"底座接口"连 接。
主机就是一个MED，其组件包括主板、显示屏(一般是触摸屏)、主摄像头、 附摄像头、QWERTY键盘、存储装置、扬声器、电池和外壳。主板上载有处理 器、芯片组、DRAM (内存)、flash (用于存储BIOS)等元件。主板上还有各种 通信模块，例如wifi、蓝牙、gps、 3G等。主机可以采用直板、滑盖和翻盖等设 计。存储装置可以是大容量闪存或者微型硬盘。常见外部接口包括miniUSB、音 频输入输出、读卡器口 (可插入SD卡等存储介质)、HDMI接口、交流适配器 接口等等。主机上还带有底座接口。
无论是笔记本底座还是台式机底座，其最主要的功能都是为主机皿各种附 加外围设备。这些外围设备中包括底座内置的显示屏、键盘、触控板、扬声器、 存储装置、摄像头、光驱等；也包括连接到底座的外部设备，树如外部显示器、 电视机、投影仪、移动硬盘、键盘和鼠标等；还包括通过无线连接到底座的设备， 例如无线鼠标(要求底座上有相应的无线通信模块)，
在这些外围设备中，有些主机上可能已经有了，例如显示屏、键盘、存储装 置等，但底座提供了性能更为强大的设备，例如更大的显示屏和键盘，容量更大、 成本更低的存储装置。
同时，底座还可以带有附属的计算部件，从而为主机麟附加的计算能力， 例如显卡。主机所用的芯片组中肯定也带有显卡功能单元，能够支持一般的3D 游戏，但底座上仍然可以提供独立显卡，这种显卡的性能一般远强于主机上的显 卡，同时功耗和体积也大于主机上的显卡。底座还可以,视频编解码加速卡、科学浮点计算加速卡等等。
当主机连接到底座的时候，主机原有的各种外围设备仍然可以继续使用，例 如主机的显示屏、硬盘、触摸屏、音频输入输出、扬声器、SD读卡器、wifi、 蓝牙、3G等功能模块。只是连接到底座的时候，进一步增加了底座上的外围设 备而已。
无论单独使用主机，还是把主机连接到底座上使用，操作系统和应用软件都 运行在主机的处理器上。此处的操作系统和应用软件指的是用于生成图形界面和 完成大部分日常计算任务的操作系统和应用软件，例如Windows XP、 Ubuntu Linux、 MacOS、办公软件、web浏览器、游戏等。不排除底座上也会有一些小 型智能处理器，上面运行嵌入式操作系统，用于完成一些附属功能，例如通信。 另外，图形界面可能也是部分地由底座上的计算部件生成的，例如3D游戏的画 面可能就是由主机的处理器配合底座上的独立显卡生成的，而底座显卡的GPU 可能也运行某种意义上的操作系统和应用软件，但这仅是一种协处理工作，核心 的软^Oi然是运行在主机的处理器上的。再如底座上的视频编解码加速卡和科学 计算卡也都是进行辅助性计算工作，即使他们的处理器上运行有某种操作系统和 应用软件。
可见，本发明相当于在MID、笔记本和台式机之间复用了主机上的各种硬件， 还复用了主机上的操作系统和应用软件，因而降低了整体成本，还方便了使用， 因为只需要管理一台电脑了，底座仅仅是各种外设的组合而已。
"底座接口"用于连接主机和各种底座，接口中包含电源线路和各种信号线 路。电源线路用于在主机和底座之间传渝电力。 一般是底座给主机供电，但也可 以设计成主机给底座供电。信号线路用于在主机和底座之间传输数据。例如，信 号线路可以包括HDNO、 DVI、 VGA、 USB、 SATA、 PCI express等等。这些信 号线路一般不采用标准的连接器(例如标准的DVI连接器^是很大的)，而是 把所有这些信号线路连同电源线路放到同一个(一般是一个，也可以是多个)精 密的小型连接器中，从而实现底座接口的小型化。
实际底座接口包含哪些信号线路，则根据具体的设计而各不相同。随着计算 机工业的发展，也会逐渐出现各种新式接口，因此底座接口也会不断改进。同时，还可以提供"无线底座接口"。无线底座接口则通过一种超高速无线 通信协议，代替了底座接口中的信号线路。例如，目前60GHz的射频技术正在 开发中，该技术可以提供1Gbps以上的无线带宽，因此完全可以用于实现无线 底座接口。具体的无线协议则需要产业界制定的标准来实现。实际上，目前已经 有了无线HDMI之类的技术，其目标都是用无线技术代替相应的有线技术。
无线底座接口的稳定性和带宽肯定不如有线接口。但无线底座接口为使用者 提供了更大的便利。例如只需要把主机放在底座附近，即可在主机和底座之间建 立无线连接。因此，实施本发明时，肯定会提供"底座接口"，同时，对于高端 产品，则可以同时提供"无线底座接口"。
无线底座接口的连接建立方式和现有的无线技术类似，例如蓝牙。主机可以 发现附近的底座,然后让使用者选择要连接到哪个底座，此时可能需要输入密码。 这些都是在无线底座接口的无线协议中实现的。
笔记本底座呈笔记本电脑状，即合页状， 一页是显示屏， 一页是机身。其组 件包括外壳、电路板、显示屏、摄像头、键盘、触控板、扬声器、存储装置(目 前一般是2.5英寸硬盘)、光驱或刻录机、显卡、电池等。其中某些组件是可选 的，例如摄像头、触控板、存储装置、光驱和显卡。和一般的笔记本一样，笔记 本底座也带有多种外部接口，例如DVI、 HDMI、 VGA、 USB、 S^Video、 EEEE1394、 读卡器口、音频输入输出口、以太网、交流适配器接口，等等。
笔记本底座上有主机插槽，底座接口设置在主机插槽里。当把主机插入到主 机插槽中的时候，主机和笔记本底座就通过底座接口建立电气连接，并且在机械 上合为一体，最终形成了一个完整的笔记本。 一般地，笔记本底座上会提供一个 和主机形状尺寸相似的主机插槽，主机插入槽中以后，就像一块笔记本的电池一 样嵌入到笔记本底座中了。当然，也可以不完全嵌入，而只是部分嵌入，这取决 于最终的工业设计。实施实例部分给出了几种设计方式。
台式机底座的组件包括外壳、电路板、存储装置(目前一般是3.5英寸硬盘)、 光驱、显卡等。其中存储装置、光驱和显卡是可选的。台式机底座也可以带有更 多其它模块，这取决于最终的设计。台式机底座也带有各种接口，例如DVI、HDMI、 VGA、 USB、以太网、音频输入输出口、交流适配器接口，等等。
台式机底座也可以带有主机插槽，槽里带有底座接口。这样只要把主机插入
槽中，即可连接主机和台式机底座，再配上外置的显示器、鼠标和键盘，就成为
一台完整的台式机了。
台式机也可以不提供主机插槽，而是只有底座接口，这时则用线缆连接主机
和台式机底座。需要专门定制一种线缆，该线缆根据底座接口的不同而不同，如
果能定制相关标准，则可以用统一的接口和线缆了。
还可以,一种简易的台式机底座。这种底座主要用于把主机和电视机连接
起来，从而实现了所谓的"数字家庭"。和全功能的台式机底座相比，简易台式
机底座省去了很多外围设备例如硬盘等。详见"具体实施方式
"部分。
本发明支持热插拔和即插即用。主机可以随时连接到底座或者从底座上断 开，在整个插拔过程中无需使用者进行任何软件操作和配置(例如关机)，这给 使用者提供了最大的灵活度。此处的插拔不仅包括底座接口的连接和断开，也包 括了无线底座接口的连接和断开。
例如，上班的时候则把主机插入笔记本底座，成为笔记本电脑，用来办公； 下班之前可以把主机拔下来，然后在路上即可当做MD,进行各种娱乐活动； 回家以后把主机再次插入笔记本底座，或者连接到台式机底座，开始上网玩游戏 或者继续办公，台式机底座上可能带有高端显卡从而支持最新的绚丽3D游戏；
如果累了则可以把主机拔下来躺到躺椅上网；也可以把主机插入电视旁的简易台
式机底座，从而直接在电视上进行娱乐活动。在上述整个过程中，都不需要关机 或者重新启动， 一切都流畅自如。
使用者也可以配备多个同类底座。例如可以配置一个8.9英寸的笔记本底座 和一个15.4英寸的笔记本底座，前者用于出门旅行时携带，后者用于平时固定 使用《消费者添置一台15.4英寸的笔记本底座只需要付出液晶屏和外围设备的 成本，远低于主机的成本。另外，当需要升级电脑的时候，可以分别升级底座和 主机。例如只要升级了主机，就相当于升级了家里的所有笔记本和台式机。
无论消费者配置多少台计算机，用的都是同一个主机和相同的操作系统、应 用软件和数据，省去了多台计募机的软件配置和数据管理的麻烦。可见，本发明使得使用者以较低的成本和十分高的灵活度，真正实现了全面的"移动性"。
主机可以支持多种"工作模式"。 一个工作模式就是一组软件和硬件的工作 状态。工作在哪种模式下是由当前主机和底座的连接状态决定的。当主机检测到 连接状态改变的时候，主机会自动切换相应的工作模式下。
当主机没有连接到任何底座的时候对应一种工作模式；连接到底座的时候， 每种底座都对应一种工作模式。例如某人有一个主机、 一个8.9英寸笔记本底座、 一个15.4英寸笔记本底座和一个台式机底座，则共有4种工作模式。
当主机连接到任何底座的时候，主机可以从底座上读取一些信息，从而可以 判定连接的是哪个底座，从而进入相应的工作模式。可以像USB设备一样，从 底座中读取"底座代号"等信息。 一个底座代号可以唯一标识一个底座(类似于 USB的设备ID)，使得主机能够识别以前曾经连接过的底座。这些信息可以存储 在底座上的单片机或者专用芯片中。
每个工作模式下的软件和硬件状态可以由使用者来配置(在操作系统提供的 一个配置界面里配置，如Windows的控制面板)。例如，可以配置图形界面的模 式、各个显示屏的显示内容、各个硬件的电源状态、以及操作系统的各种行为， 等等。现在假设有一个笔记本底座A。可以配置成当主机连接到笔记本底座A 的时候，笔记本底座的显示屏显示标准桌面，而主机显示屏显示"附属界面"(类 似于Windows Vista的SideShow)。再如，也可以配置成当连接到笔记本底座 A的时候，笔记本底座的显示屏和主机显示屏都显示标准桌面，两者拼合成一个 大桌面(例如Windows XP就可以把多个显示器拼合成一个大桌面，即使其分辨 率是不同的)。再如，还可以配置成当连接到笔记本底座A的时候，笔记本底 座的显示屏显示标准桌面，而主机显示屏关闭。
为笔记本加入触摸和双显示屏(指除了主显示屏之外还有一个小型显示屏， 类似于手机的副屏)功能逐渐成为时尚潮流。本发明十分自然地利用了主机的显 示屏为笔记本加入了触摸和双显示屏功能(参见附图1)。主机的显示屏一般是 3~5英寸的触摸屏，十分适合于显示"附属界面"。附属界面可以用于显示各种 绚丽时尚的应用界面，例如手写板、快捷按钮、音乐播放器界面、时钟界面、照 片循环显示、自然景观图像、电子邮件消息、即时通信软件界面等等，类似于Windows Vista的SideShow功能。另外，主机显示屏还可以替代笔记本的触控板。 同时，还可以提供"底座类"这一功能，类似于USB的"设备类"概念。 当主机首次连接到底座的时候，此时使用者还没有对这个底座所对应的工作模式 进行配置，此时主机可以根据该底座所属的"底座类"自动配置该底座，之后使 用者可以进一步根据自己的喜好修改配置。例如，"笔记本底座"就是一个底座 类，无论是8.9英寸的笔记本底座还是15.4英寸的，都属于笔记本底座类。当主 机发现连接到了一个新的笔记本底座时，可以自动配置成为在笔记本底座的显示 屏上显示主界面，在主机显示屏上显示附属界面，因为大多数使用者都会这样配 置。和USB规范类似，"底座类"信息也存储在底座上，当主机连接到底座的时 候，主机不仅会读取底座代号，还会读取底座类的代号。
另外，各种应用软件在不同工作模式下也可以有不同的状态。主机的操作系 统在切换工作模式的时候，可以向每个应用软件发送一个"工作模式切换"消息， 应用软件可以根据这个消息来改变自己的界面和行为方式。例如，当主机连接到 笔记本底座的时候，QQ用鼠标来操作；当主机脱离底座的时候，QQ则自动切 换到类似于"手机QQ"的界面模式下，这种模式适合于用没有鼠标的操作情景。 能切换状态的应用软件应该相应地提供配置界面，从而让使用者配置每种工作模 式下的软件特性。
下面的3段文字具体描述了一种常见的工作模式配置情景，仅仅作为举例之 用。实际可以采用任意的配置，根据软件系统提供的可配置项目和使用者的喜好而定。
当主机没有和任何底座连接的时候，自动进入"MID工作模式"。在MID工 作模式下，操作界面显示在主机的显示屏上。这个界面和一般的MID或者手机 的界面类似，其特点是为小型显示屏设计；适合于双手持机操作；适合于触摸 屏操作；适合于娱乐活动，如视频播放、游戏、即时通信等。
当主机连接到任何的笔记本底座或者台式机底座的时候，自动进入"桌面工 作模式"(实际上还是每种底座对应一种工作模式，只是这些模式下的软硬件状 态配置完全相同，此处统称为"桌面工作模式")。在桌面工作模式下，操作界面 显示在笔记本底座的显示屏上或者连接到笔记本或者台式机的外部显示器上。此时操作界面就是一般的桌面系统界面，例如Windows XP、 Lima或者Mac OS 的界面。这种界面的特点是，为大尺寸显示屏设计；适合用鼠标和键盘操作。同 时，在主机的显示屏上显示"附属界面"，例如\^0(!0^8\^淑的81<168110\^界面。 当主机连接到和电视连接的简易台式机底座的时候，自动进入"媒体中心工 作模式"。媒体中心工作模式的界面和Windows XP Media Center Edition的界面 类似，其特点是操作界面显示在电视上；适合于用遥控器操作。此时主机的显 示屏上仍然可以显示"附属界面"。
底座也可以根据和主机的连接状态来进入不同的电源状态。底座可以检测主 机是否已经连接，如果没有连接，则可以自动关闭底座上的各种外围设备，从而 降低功耗。这可以通过底座上的单片机或者专门设计的芯片来实现。如果带有无 线底座接口，则相应的无线模块也应该参与底座的电源管理。当主机连接到底座 以后(通过底座接口或者无线底座接口)，主机可以更详细地控制底座上的设备 的电源状态，从而底座可以全面纳入主机的电源管理体系中来。
另外，假设主机和底座已经通过无线底座接口连接，此时如果又将主机通过 底座接口连接到底座的话，则可以自动断开无线底座接口连接从而降低功耗，这 也是热插拔过程的一部分。
为了实现本发明所说的热插拔，必须要求底座上的外设全面支持热插拔。全 面的热插拔需要硬件、操作系统和驱动程序的良好支持。例如，USB、 HDMI等 已经完全能够进行热插拔，但目前的PCI experss接口的显卡还不能热插拔(虽 然PCI express规范是支持热插拔的)。但只要稍微修改硬件的设计和操作系统、 驱动程序中的部分代码，即可实现热插拔。热插拔是已有的成熟技术，随着硬件 的改进和软件的升级，将来是可以逐渐全面支持的。目前一些设备不支持热插拔 都是因为这些设备本来也不需要热插拔，例如按目前的计算机来说，并没有对热 插拔显卡的任何需求，因此厂商也就没有提供相应的产品。
主机是一个MID，其电池的容量比较小。当主机连接到底座的时候， 一般主 机不再使用主机内部的电池，而是使用来自底座的电源(通过底座接口上的电源线路获得)。同时底座提供的电源还可以用来给主机电池充电。底座提供的电源 可以来自于底座的电池(对于笔记本底座来说)或者给底座供电的外部交流电源 适配器。同时，主机本身也带有外交流适配器接口，可以用独立的电源适配器来 供电和充电，这和一般的MID是相同的。


附图1是第1种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图。
附图2是第2种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图。
附图3是第3种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图。
附图4是一种简易台式机底座和主机连接模式设计的示意图。
附图5是第1种电气实施实例的主机电气结构示意图。
附图6是第1种电气实施实例的笔记本底座电气结构示意图。
附图7是第1种电气实施实例的简易台式机底座电气结构示意图。
附图8是第2种电气实施实例的主机电气结构示意图。
附图9是第2种电气实施实例的笔记本底座电气结构示意图。
具体实施例方式
在后文中，将提出4种主机和底座连接模式实例和2种电气结构实例。连接 模式实例和电气结构实施例之间没有任何关联。任何一种连接模式实例在电气结 构上都可以采用任何一种方案。
附图5、附图6和附图7给出了本发明在电气结构方面的第1种实施例。 本实施例采用了目前已有的Intel处理器和芯片组，受该芯片组的限制，本实
施例的底座接口的信号线路只包含一路HDNfl和一路PCI exiTCss (图中有时简
称为PCfe)，以及电源线路。
附图5给出了第1种电气实施实例的主机电气结构示意图，图中只罗列了最主要的部分。本实施例采用4.8英寸触摸屏，带有全功能键盘(一般称为 "QWERTY键盘")，可采用滑盖式设计。目前MID的主要芯片方案是intel的 Z5xx系列处理器(包括Z500、 Z510、 Z520和Z530)和配套的US15W芯片组。 US15W在单芯片中集成了以往的北桥和南桥，实现了髙性能、小体积和超低功 耗。主机带有多种通信模块，其主板上可以载有wifi模块、蓝牙模块和3G通信 模块，也可以带有GPS模块。主机可以带有多种外部接口，本实施例只有SD 卡接口 、miniUSB接口和音频输入输出接口 。主板上还带有电源管理等外围电路。 主机可以从内部电池供电，也可以从底座接口供电，也可以从外部的交流适配器 供电。电源管理电路把这些电翁转变为主机上各个元件所需要的电压，同时还负 责电源的切换选择和对电池进行充电。
附图6是第1种电气实施实例的笔记本底座的电气结构示意图，图中只罗列 了最主要的部分。主机通过底座接口发送来的HDNfl信号经过HDMI接收芯片 和LVDS发送芯片以后转变为LVDS信号输入给笔记本底座内置的14.1英寸液 晶屏。由于US15W芯片组仅支持两路显示输出， 一路用于主机显示屏， 一路用 于笔记本底座显示屏，因此本实施例的笔记本底座就无法再支持外部显示器了 。 来自主机的一路PCIe连接到PCIe以太网芯片从而实现了以太网接口。另一路 PCIe则通过PCIe到USB桥接芯片转换为USB接口 ，然后通过一个USB集线器 芯片扩展为多个USB接口。其中若干的接口用作外部USB接口，其余的用于连 接各种内部外围设备，例如内置键盘、摄像头、硬盘和声卡等。笔记本底座可以 从内部电池供电(这个电池的容量远大于主机内部的电池)，也可以从外部交流 适配器供电，这和一般的笔记本是相同的。同时，笔记本底座还可以向主机供电。 本实施例的笔记本底座使用了大量的芯片，这是因为还没有推出专门针对笔记本 底座的单芯片方案，单芯片方案可以集成此处的大多数芯片从而实现超低成本。 附图6中的USB单片机主要用于存储底座ID、底座类ID等信息，可供主机判 断所连接的底座是哪个底座。
全功能的台式机底座的电气结构和笔记本底座类4以，只是去掉了摄像头、显 示屏、电池、音频功放、扬声器和键盘等组件。
附图7是第1种电气实施实例的简易台式机底座的电 结构示意图，图中只 罗列了最主要的部分。简易台式机底座主要用于把主机连接到电视。简易台式机底座直接把来自主机的HDNfl信号连接到了外部HDMI接口，从而主机输出的 HDMI信号可以直接输送给外部的显示设备,如电视机;也可以连接到带有HDMI 或者DVI接口的显示器。同时，简易台式机底座用一个PCIe到USB桥接芯片 和一个USB集线器芯片把来自主机的PCIe拓展为多个USB接口。其中部分接 口连接到外部USB接口，从而可以连接鼠标、键盘、移动硬盘等设备，从而可 以在电视或显示器上进行文档编辑等工作。另外一个内部USB接口连接到一个 USB单片机，用于控制红外接收电器，从而可以支持红外遥控器。简易台式机 底座从外部交流适配器供电。同时，简易台式机底座可以通过底座接口为主机供 电。
附图8、附图9给出了本发明在电气结构方面的第2种实施例。这种实施例 则是基于目前还没有的下一代芯片解决方案。这种芯片是完全能够实现的，只是 目前还没有厂商推出这种芯片。
附图8给出了第2种电气实施实例的主机电气结构示意图，图中只罗列了最 主要的部分。主机的核心芯片是集处理器和芯片组于一体的单芯片MID解决方 案(Intel即将推出类似的芯片)。该方案带有HDMI接口，也就是说主机本身就 带有HDMI接口(这和底座接口里的HDMI是两码事)。这样也可以直接用HDMI 线缆把主机连接到电视，无需简易台式机底座了。其中的"超高速IO总线"可 以是全新设计的一种总线，也可以是PCI express之类的已有成熟总线，例如可 以用PCIexpress"6。这里之所以要"超高速"，是因为实施例2支持底座上的独 立显卡，因此必须确保主机和底座有一个超高速数据连通。
附图9是第2种电气实施实例的笔记本底座的电气结构示意图，图中只罗列 了最主要的部分。其中的核心是一个"笔记本底座控制器"芯片。这个芯片的结 构和目前计算机中的南桥十分类似。它集成了图6中的大多数芯片，在功能上和 图6是类似的。附图9中还加入了蓝光刻录机等更多设备。主机通过底座接口输 出给笔记本底座控制器2路HDNfl信号，笔记本底座控制器把其中一路转换为 LVDS信号输出给笔记本底座的显示屏，把另外一路转换为HDMI或者VGA以 后输出给外部显示器。
附图9中的笔记本底座上带有独立显卡。因此当主机连接到底座以后，就可以使用底座上的显卡(其性能一般远强于主机的芯片组里的内置显卡单元)来运 行各种高级游戏了。同时，所用的操作系统应该支持显卡的热插拔。例如目前的 台式机己经可以支持2块显卡，每块输出到2个显示器,可同时支持4个显示器， 但是还不能动态插入或拔下显卡。
附图8和附图9中还带有"无线底座接口模块"。这种模块也是一种未来的 无线技术模块，例如可以采用60GHz射频技术。该模块类似于目前笔记本上的 PCIewifi模块。这两个模块形成了 "无线底座接口"，用于代替底座接口中的信 号线路。这样使用者既可以使用底座接口，也可以使用无线底座接口连接主机和 底座。但是，无线技术的带宽一般低于同时期的有线接口带宽，因此如果使用无 线底座接口连接，则受到带宽限制，整机性能也会有所下降，例如底座上的显卡 性能肯定会下降。另外，使用无线底座接口，则底座和主机之间就没有电源线路 连接了，因此主机得靠其内置电池来供电了。
附图1是一种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图。其中包括笔记本底 座(1)、笔记本底座的内置键盘(2)、笔记本底座的显示屏(3)、笔记本底座的 摄像头(4)、笔记本底座的主机插槽(5)、底座接口 (6)(主机和笔记本底座各 有一个，其连接器可以相互插入)、主机(7)、主机的显示屏(8)。
其中箭头表示把主机插入笔记本底座的过程。可见，把主机(7)插入笔记 本底座(1)的主机插槽(5)以后，两者成为一个整体，就是一个笔记本。此时 主机的显示屏(8)朝上露在外面，恰好作为了笔记本的第二个显示屏，可以显 示绚丽的附属界面，还可以当fbfet控板来用，这点前文已经叙述。
显然，主机和主机插槽上需要设有相应的导轨和锁扣等机构，使得主机可以 顺利地、正确地、唯一方向地插入插槽，并且插入以后能够固定住主机。这都是 已有技术(例如笔记本电池插槽、CardBus卡插槽等)，设计方法也千变万化， 这里就不叙述了。
附图2给出了第2种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图，图中的序号 含义和图1相同。这种设计能够比附图1中的设计做得更小。这种设计把主机插 入到了笔记本底座的下面，被键盘盖住了，其缺点是无法利用主机显示屏作为附属显示了。这种设计和附图1中给出的设计的主机上的底座接口位置是不同的， 一个在长边一个在短边。
附图3给出了第3种笔记本底座和主机连接模式设计的示意图，图中的序号 含义和图1相同。这种设计的主机插槽(5)是一个可以绕转轴(10)转动的机 构，平时就收在笔记本底座(1)内部。当需要把主机(7)连接到笔记本底座上 的时候，则把主机插槽(5)转出来，然后把主机(7)竖着插进去即可。而且还 可以调整主机(7)的角度，因为主机(7)可以随着主机插槽(5) —起绕转轴 (IO)转动。可见这种设计不仅使得体积很小，也支持了笔记本的第2块显示屏， 从而支持各种绚丽的用户界面。
附图4给出了一种简易台式机底座和主机连接模式设计的示意图。其中包括 台式机底座(O、主机插槽(2)、底座接口 (3)、主机(4)、主机的显示屏(5)、 电视(6)、电视的显示屏(7)、显示信号线缆(8)、遥控器(9)。
显示信号线缆(8)用于连接台式机底座和电视，例如HDMI线缆。遥控器 (9)用于操控主机。如果是蓝牙遥控器，则可以直接操作主机，如果是红外遥 控器，则通过台式机底座和主机通信从而操作主机。
权利要求
1、一种具有多种使用模式的个人计算机，其特征在于由主机、笔记本底座和台式机底座组成；主机是一个MID，并带有底座接口；主机可以独立使用；主机可以通过底座接口连接到笔记本底座，从而组成笔记本；主机可以通过底座接口连接到台式机底座，从而组成台式机的机体；主机也可以通过一个可选的无线底座接口连接到底座；底座接口的线路包括电源线路和信号线路，电源线路用于在主机和底座之间传输电力，信号线路用于在主机和底座之间传输数据；底座用于为主机提供各种外围设备；这些外围设备可以安装在底座内部，也可以是底座外部的设备但是连接到底座，连接可以是有线的或者无线的；底座还可以带有附属计算部件，从而为主机提供附加的计算能力；当主机连接到底座的时候，主机自有的外围设备仍可继续使用，同时可以使用底座提供的外围设备；无论单独使用主机，还是把主机连接到底座上使用，操作系统和应用软件都运行在主机的处理器上；笔记本底座呈笔记本电脑状，其部件至少包括外壳、电路板和显示屏；笔记本底座带有主机插槽，当主机插入主机插槽的时候，主机和笔记本底座在机械上成为一体，同时通过底座接口建立电气连接；台式机底座的部件至少包括外壳和电路板；台式机底座可以带有主机插槽，其中含有底座接口，可以把主机插到主机插槽中从而连接主机和台式机底座；台式机底座也可以只带有底座接口，并通过线缆连接到主机上的底座接口；可以热插拔和即插即用，可以随时把主机连接到底座或者从底座上断开，在整个过程中无需使用者进行任何其它软硬件配置；主机提供多种工作模式；不连接任何底座的时候对应一种工作模式；连接到底座的时候，每个底座对应一种工作模式；当主机连接到底座或者和底座断开的时候，主机自动切换到相应的工作模式；每个工作模式下的软件和硬件状态可以由使用者来配置；主机切换工作模式的时候，主机操作系统向所有应用软件发送工作状态切换消息，应用软件可以根据消息和使用者的配置来改变自己的状态；底座可以根据和主机的连接状态而进入不同的电源状态；当主机连接到底座的时候，主机可以进一步详细控制底座的电源状态。
全文摘要
本发明提出了一种具有多种使用模式的个人计算机，由主机、笔记本底座和台式机底座组成。主机可以独立作为MID使用，也可以分别和笔记本底座或台式及底座结合而形成笔记本或者台式机的机体。本发明可以支持热插拔和即插即用。本发明解决了配备多台个人计算机所带来的成本高昂、管理困难等问题。
文档编号G06F1/16GK101609353SQ200910157209
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者朱曼平 申请人:朱曼平