CN100541391C - 多处理器系统之机壳隔间结构 - Google Patents

Abstract

本发明针对一多处理器系统之机壳，提供符合弹性、可使用性及可安装性之机壳隔间结构。此机壳隔间结构主要包含一节点隔间，一扩充隔间及一功能隔间。节点隔间位于机壳的中段部位，主要用以容纳垂直纵向设置的复数处理器板；扩充隔间位于节点隔间的后侧，主要用可容纳垂直纵向设置的复数扩充板；及功能隔间，位于机壳前段部位并低于节点隔间及扩充隔间，主要用以容纳由下而上垂直纵向设置的复数功能卡。

Description

多处理器系统之机壳隔间结构

【技术领域】

本发明系关于机壳隔间结构，特别是一种多处理器系统之机壳隔间结构。

【背景技术】

机壳空间的安排对于计算系统而言一直是一重要的问题。通常而言，物理硬件结构决定机壳的空间安排。且相对于机壳需求而提供必要的操作支持予涉及计算系统的全部电子单元及模块。因此，精心设计的硬件结构往往伴随一相符的机壳，其具有优良的隔间结构。

针对一多处理器系统，其具有设置于复数印刷电路板上的处理器而言，传统电子包围的设计需要一复杂且昂贵的内部机壳，具有许多线路电缆在其中，以提供操作的支持予电子组件。而对于不同输入/输出装置及储存单元的需求，包含为散热而增加空气流动的热交换，更增加了系统设计上的复杂性。整个系统的复杂程度增加了，并且在某些情况下限制住了机壳各方面及内部结构的外观设计选择。一例为提供中央内连结板的困难。由于在组合的机壳中存取困难或无法存取，先前技术中大部份背板及中板的设计无法适用。另一例为由于替换了系统的不同部分造成阻碍，亦无法提供各种组件足够的散热及气流。除此之外，一旦若需安装很多各种功能卡，满足冷却、机能性及硬件的稳定性的各方面需求将更困难。而对高阶系统而言，弹性是另一项重要的议题。

基本上，在硬件结构方面，有两个主要因素用以决定结构的走向或一计算系统的使用。首先是物理的隔间方法，决定计算系统的硬件组件在次系统板中如何被分隔配置。扩充卡及开关板的使用亦为常见的。另一则为在这些次系统板间的连接形式。硬件组件的物理隔间方法及次系统板的连接形式皆影响着散热的执行及硬件的稳定。虽然理论上较多的次系统板分隔开来，将会有较高度的系统弹性。然而物理分隔仍然受限于实际的硬件功能。

机壳隔间需要提供空间以容纳这些板及卡，具有依据可安装或可使用的开口，并同时产生内部通道已允许板、卡、甚至电缆线间的联系。此外，散热设计在整体上亦为一重要的需求。

如图1A及图1B所示，在一丛集系统机壳10中的前端设置复数主板(母板)11。机壳10被分隔为一主板隔间P10、一风扇隔间P11、一电源隔间P12及一预备隔间P13。机壳10中后端的下半部(电源隔间P12)设置一个或多个电源供应器12，其具有专用风扇；然而，电源供应器，在下方的电源供应器仍为主要气流的阻碍，该主要气流产生自在上方的数个主要风扇13。由于气流必须透过小风扇通过电源供应器12，透过电源供应器的流动率常小于主要风扇13。因此，处理器110设置于主板隔间P10的上部。在此简单系统中，主板11可透过主板隔间P10的前侧向内/向外滑动，故其仅在前侧可使用或可安装。通常主板隔间P10已预定取出孔或开口以让使用者手触及内部。

图2A及图2B为一八路系统，其具有二堆栈主板隔间P20、P21；四风扇隔间P22；一硬盘隔间P23及一电源隔间P24。具专用系统内存211的四处理器210设置于二堆栈处理器板21的每一个上。在二处理器板21之间，二系统总线卡22透过连接器212用以板对板连接。此类的系统因为其硬件结构，明显的为上侧可使用或可安装的。工程师必须自主板隔间P20移去上方处理器板21以拔取下方的处理器板21及在处理器板21间的二系统总线卡22。

图3A及图3B显示另一八路系统3，其包含设置于基板32上的四个双处理器卡31；透过数边缘连接器34与基板32接合的一输入/输出板33。此相同的机壳隔间结构包含一处理器隔间P31、一输入/输出隔间P32、二风扇隔间P33、一硬盘隔间P34及一电源隔间P35。四处理器卡31中每一个皆两两相对，并具有一个或多个风扇35设置在四处理器卡的每一对间。扩充卡331、输入/输出器332及桥式芯片333位于输入/输出板33上。散热问题在此类「平面」系统为风扇35尺寸相对较小，需要高转速以有效带走热量。然而，风扇速度较高会产生较多噪音。此外，虽然此系统整体上具有二或三可使用/可安装侧边(二长边及上侧)，散热、可安装及稳定性问题在额外的功能卡(图中未示)增加于系统结构中时将仍发生。

当有大量扩充卡或功能卡的需求时，机壳隔间将变的较为复杂。如果额外的功能卡安排于机壳的长的方向(接着双处理器板31的方向)，系统将需要有一额外的隔间，并具有一异常的平面、长的结构。此外，有效散热的气流路径将会过长。如果额外功能卡被安排于宽的方向(平行于扩充卡331)，在输入/输出板33上的线路长度将会过长以符合总线通讯需求。加上如硬盘等障碍单元的安排，结构将变的非常复杂。

【发明内容】

因此，本发明基本上提供一理想的机壳隔间结构予像丛集系统的一多处理器系统。

在本发明的一实施例中，一机壳的隔间结构以设置一多处理器系统主要包含一节点隔间、一扩充隔间及一功能隔间。节点隔间位于机壳的中段部位，用以容纳垂直纵向设置的复数处理器板。扩充隔间位于节点隔间之后，以容纳垂直纵向设置的复数扩充板。以及功能隔间位于机壳前段部位，较低于节点隔间以及扩充隔间，以容纳由下向上垂直纵向设置的复数功能卡。

在本发明的实施例中，多处理器系统的一底板面朝上并设置于节点隔间及扩充隔间上，以允许处理器板及扩充卡连结于其上。此外，一功能板面朝下，设置与底板前缘边对边相连接，以允许功能卡向下纵向设置于功能板的底面上。

在本发明的实施例中，节点隔间越过而达到功能隔间的上方。

在本发明的实施例中，此结构更包含一主要空间及一次要空间，分别提供一专用气流；其中主要空间包含节点隔间及扩充隔间，而次要空间包含功能隔间。在一些例子中，主要空间更包含一主要风扇隔间，位于节点隔间前方，以容纳一个或多个主要系统风扇。主要空间可更包含一储存隔间，位于节点隔间之后并在扩充隔间上方，以容纳数硬盘。另一方面来说，次要隔间可更包含一次要风扇隔间，位于功能隔间之后，以容纳一个或多个辅助系统风扇。在某些状况下，次要空间可更包含一电源隔间，位于次要风扇隔间之后，以容纳一些电源供应器。

为对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：

【附图说明】

图1A为先前技术中一丛集系统的硬件结构的示意图

图1B为依图1A的一机壳隔间结构的示意图

图2A为先前技术中一八路系统的硬件结构的示意图

图2B为依图2A的一机壳隔间结构的示意图

图3A为先前技术中另一八路系统的硬件结构的示意图

图3B为依图3A的一机壳隔间结构的示意图

图4A为本发明的一多处理器系统的机壳隔间结构的一实施例的示意图

图4B为依图4A的一机壳隔间结构的示意图

图5A为本发明的一机壳隔间结构的机壳隔间结构的一实施例的示意图

图5B为依图5A的一机壳隔间结构的示意图

【具体实施方式】

为达到一多处理器系统的明显可使用、可安装及散热能力，依本发明提供在一些硬件限制下的以隔间为目的的机壳设计。

请参阅图4A及图4B。依照本发明的一实施例，一机壳40的隔间结构主要包含一节点隔间P411、一扩充隔间P412及一功能隔间P421。此隔间结构被专门设计予显示于图4B的具复数板及许多卡的一多处理器系统。此所称的「隔间」系指定义为一机壳的内部空间，且不具有操作结构上的限制。

多处理器系统主要包含一机壳40、一底板41、复数处理器板42、复数扩充卡43、一功能板44及复数功能卡45、46。

此外，节点隔间P411位于机壳40的中段部位，以容纳垂直纵向设置的处理器板42。扩充隔间P412位于节点隔间P411之后，用以容纳垂直纵向设置的扩充板。以及功能隔间P421位于机壳40的前段部位，并较低于节点隔间以及扩充隔间。功能隔间P421主要容纳由下向上垂直纵向设置的功能卡45、46。

为方便说明，机壳40的物理结构在图中被省略。机壳40包含必要的结构或机箱以提供稳定的机械支撑予底板41、处理器板42、扩充卡43、功能板44、功能卡45、46及其他电子配件，亦即所谓的隔间。为提供多向的配置或可使用，必要的开口及相关的滑动模块也已预先决定予机壳40。

底板41水平设置于机壳40的后方较低部位并面朝上。即底板41位于节点隔间P411及扩充隔间P412之上。底板41主要包含复数系统连接器410(例如FCI Airmax连接器)在其前段部位以与在节点隔间P411中的处理器板42连结。复数前缘连接器411(例如FCI Airmax连接器)位于底板41底面的前缘，用以边对边连接底面41及功能板44。在另一方面，底面41是与功能卡44边对边相连接。在底板41后段部位设置复数扩充连接器412(例如PCI-Express连接器)以在扩充隔间P412内允许扩充卡43插入其中。在本实施例中，底板41基本上为整个硬件系统的主体。几乎每一其他的单元或模块皆直接或间接连接于底板41。底板41的使用方向可为侧边(左或右)或后侧。其首先被设置于机壳40内并最后成为可用的。在某些情况下，底板41可设置于一滑动盘上以利于配置。

此外，节点隔间P411可超过而达到功能隔间P421的上方。即底板41可为较短的，并使部分处理器板42超过底板41的前缘而达到开关板44的上方。此设计将缩短节点隔间P411或底板41的长度并保留空间予功能板44或功能隔间P421，因此实现一理想空间安排及一紧密的结构。

在节点隔间P411中，每一处理器板42主要包含二处理器420、二内存421、一桥式芯片423(例如北桥芯片或南桥芯片)及一基板管理控制器424(BMC，Baseboard Management Controller)。数个底缘连接器425(例如FCI Airmax连接器)设置于处理器板42的底缘，以连接系统连接器410，并垂直坐落于底板41上。处理器板42可从上侧装配/卸除或具可使用或可安装性。某些滑动盘模块(图中未示)可被用于每一处理器板42。在某些情况中，此五个处理器板运作如同一主节点及四运算节点。

基本上，在扩充隔间P412中，扩充卡43设置平行于处理器板42。在本实施力中这些扩充卡43可由上侧或后侧可使用或可安装性的加以配置。在一些情况中，扩充卡为网络卡(例如无线网卡或以太卡)、声卡或绘图卡。扩充卡可能插入扩充连接器412于设置底板41进入机壳40前。

在节点隔间P411及功能隔间P421间，功能板44面朝下设置，并透过位于其后缘底面的后缘连接器441(如FCI Airmax连接器)连接于底板的前缘连接器411。复数功能连接器442亦被设置于功能板44的底面以连接复数功能卡45、46。受到连接方向的限制，功能板44从前方可使用或可安装性的配置。

在功能隔间P421中，功能卡45、46设置平行于处理器板42或扩充板43。在本实施例中，功能卡45、46可从底侧可使用或可安装性的配置。在一些情况，功能卡为网络卡(例如无线网卡或以太卡)、声卡或绘图卡。当然功能卡45、46可插入功能连接器442于连接功能板44及底板41之前。

如上所揭露的机壳隔间结构提供一多向、具可使用即可安装性予一多处理器系统。此结构可需要一散热系统以提供两气流；一予节点隔间P411及扩充隔间P412，另一予功能隔间P421。

如果功能隔间P421位于节点隔间P411之前(隔间的次序为功能-节点-扩充)，即功能板44面朝上设置，功能卡45、46垂直纵向座落，整体的长度将太长以有效的散热。

同时，倘若功能隔间P421位于扩充隔间P412之后(隔间次序为节点-扩充-功能)，即功能板44设置于紧邻底板41后缘，在处理器板42及功能卡45、46间的通讯路径将太长以执行高速数据传输速度的需求；此结构也具有整体长度过长及散热问题。

如果功能隔间P421位于紧邻节点隔间P411的一侧边(左侧或右侧)，即功能板44设置紧邻底板41的一侧边，并使功能卡45、46成一直线水平于扩充卡43，通讯路径可不会过长。但散热解决对功能板44及功能卡45、46将是困难的。理论上，额外的风扇将需要专用提供散热气流予功能隔间P421。此外，其他模块或单元的安排，例如硬盘或电源供应器可能成为功能卡45、46的散热障碍。

如果隔间维持相同但功能板44及底板41连结如同一板，此系统将因无法允许功能卡变更项目而缺乏弹性。

因此，此所揭露的隔间机壳以及整个系统的方法亦提供一达到硬件性能、具可使用、弹性及散热能力的理想结构。

请参阅图5A及图5B，为本发明的另一实施例，针对一完整多处理器系统提供一理想的结构。其主要单元维持如图4A及图4B所示，包含具有底板41、处理器板42、扩充卡43、功能板44及功能卡45、46的节点隔间P411、扩充隔间P412及功能隔间P421。

此呈现的结构包含具有专用散热气流的二空间。一主要空间P41位于上方，其包含一主要风扇隔间P413、节点隔间P412、储存隔间P414及扩充隔间P412。节点隔间P411主要位于主要空间P41的中段部位。主要风扇隔间P413位于节点隔间P411前方，以容纳系统风扇470。储存隔间P414位于节点隔间P411之后，并在扩充隔间P412的上方，以容纳复数硬盘49。

一次要空间P42位于下方(或位于主要空间之上)，包含功能隔间P421、次要风扇隔间P422及电源隔间P423。功能隔间P421主要位于次要空间P42的前段部位。次要风扇隔间P422位于功能隔间P421之后，以容纳辅助系统风扇471。又电源隔间P423位于次要风扇隔间P422之后，以容纳复数电源供应器48。

二气流之一由主要风扇隔间P413中的主要系统风扇470产生，并通过主要空间P41的每一隔间。另一气流由次要风扇隔间P422中的辅助系统风扇471所产生，并通过次要空间P42的每一隔间。

至于相关的硬件配置，主要系统风扇470的选择可为一较大尺寸的风扇、或四较小的风扇；可设置于底板41的前方及功能板44的上方。一个或多个系统风扇470可由上侧或侧边可使用或可被配置的配置。

复数硬盘49可安装于扩充卡43的上方，并可保留足够的空间在硬盘49之下以供上方气流流通。在某种情况下，无须保留空间因扩充卡43是主要的热源。处理器420可设置于处理器板42的较低部位以与前述的预留空间及/或扩充卡43排列成一直线。硬盘49亦可从上侧或后侧可使用或可安装的配置。

辅助系统风扇471(可能具有较小尺寸)设置在底板41的下方，并位于功能卡45、46及电源供应器48之间。如果功能卡45、46及扩充卡43产生不同量的热，该些产生较多热的卡可被安排于上方气流通道中，即主要空间P41。具有专用风扇的复数电源供应器48可安装于底板41后段部位之下。如果功能卡45、46产生较少的热度，电源供应器的专用风扇及较小的辅助系统风扇将提供足够的气流。

辅助系统风扇471可从底侧或侧边可使用或可安装的配置。关于电源供应器48，通常后侧已足供其设置。

总之，图5A及图5B显示具双路径冷却的一隔间结构，符合一多处理器系统的硬件结构。此不仅提供弹性、可使用及可安装性，且亦达到-理想散热能力。

Claims (8)

1.一种机壳隔间结构，用以设置一多处理器系统，其特征在于，该机壳隔间结构包含：

一主要空间，包含一节点隔间及一扩充隔间，该节点隔间位于该主要空间之中段部位，以容纳垂直纵向设置的复数处理器板，该扩充隔间位于该节点隔间之后，以容纳垂直纵向设置的复数扩充板；及

一次要空间，位于主要空间之下，包含一功能隔间，该功能隔间位于该次要空间的前段，以容纳由上而下垂直纵向设置的复数功能卡。

2.如权利要求1所述的机壳隔间结构，其特征在于该多处理器系统的一底板面朝上，并设置于该节点隔间及该扩充隔间下方，以供该处理器板及该扩充卡连接于其上。

3.如权利要求2所述的机壳隔间结构，其特征在于一功能板面朝下，设置与该底板前缘边对边相连接，以供该功能卡在该功能板的正面向下纵向设置。

4.如权利要求1所述的机壳隔间结构，其特征在于该节点隔间超出而达到该功能隔间的上方。

5.如权利要求1所述的机壳隔间结构，其特征在于该主要空间更包含一主要风扇隔间，位于该节点隔间的正前方，以容纳至少一主要系统风扇。

6.如权利要求1所述的机壳隔间结构，其特征在于该主要空间更包含一储存隔间，位于该节点隔间之后，并于该扩充隔间上方，以容纳复数硬盘。

7.如权利要求1所述的机壳隔间结构，其特征在于该次要空间更包含一次要风扇隔间，位于该功能隔间之后，以容纳至少一辅助系统风扇。

8.如权利要求7所述的机壳隔间结构，其特征在于该次要空间更包含一电源隔间，位于该次要风扇隔间之后，以容纳复数电源供应器。

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