CN101126952B - 用于计算机系统电源初始化的远程监控模块 - Google Patents

用于计算机系统电源初始化的远程监控模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于计算机系统电源初始化的远程监控模块，包括一逻辑监控器和一BMC(主板管理控制器；Baseboard Management Controller)，逻辑监控器与计算机系统主板上的一启动顺序控制器和数个基本电压域电性连接，逻辑监控器也定义了监控启动顺序来执行定义在启动顺序控制器中的基本启动顺序并允许在电源初始化时的系统改变，附加电压域按照监控启动顺序被启动并被监控，最终，多个电源初始化事件/状态信号通过BMC被逻辑监控器传输至远程监控主机。本发明通过附加的硬件电路和BMC之间附加的通信路径来获取电源初始化状态/事件，突破了计算机系统的监控限制，可满足对计算机系统电源初始化过程中每一启动顺序进行监控的要求，并具有监控的灵活性。

Description

用于计算机系统电源初始化的远程监控模块
技术领域
本发明涉及远程监控技术，特别是涉及一种用于计算机系统电源初始化的远程监控模块。
背景技术
通常，计算机系统的系统初始化过程包括两大部分，其中一部分是发生在获取初始化代码(BIOS；Basic Input/Output System)之前，另一部分是发生在开始获取BIOS之后。前一部分的主要过程是利用恰当的基本启动顺序，开启所有基本电压以及重置复位信号。通常，系统芯片控制计算机系统的系统板上的基本启动顺序。然而，在系统初始化过程中，仅监控了像“电源状态正常”、“系统复位信号状态”等少数几个与电源相关的初始化状态。为了提高计算机系统的可靠性，仅监控这些基本电源状态信号，缺乏实施的灵活性，达不到控制的要求。
请参见图1，为系统主板监控电源初始化的一个典型结构示意图。启动顺序控制器10，可内置于系统芯片(组)或南桥中，主要用于控制一个或多个AC(交流)-DC(直流)电源21、DC-DC转换器410、420、430和440，以及不同的基本电压域41、42、43、44。AC-DC电源21将交流电转化为基本电压域41、42、43及44所需的直流电。DC-DC转换器410、420、430和440将基本直流电压转换为计算机系统设计的工作电压，并将转换后的电压提供给电子元件412、422、432和442，以及基本电压域41、42、43和44。
当系统主板电源打开后，启动顺序控制器10根据基本启动顺序(请参见图2所示)，需传送基本使能信号Sen来启动AC-DC电源21以及DC-DC转换器410、420、430和440，基本启动顺序为在启动顺序控制器10中预定的一个专用的基本状态机(或顺序机)(图中未示)。特定的状态监控器22、411、421、431和441分别监控AC-DC电源21和DC-DC交换器410、420、430、440的输出电气，如果输出电气正常时，给启动顺序控制器10传送回基本的有效(或电源正常)信号Sv。
然而，启动顺序控制器10并不能监控系统主板在系统初始化过程中的每个电源初始状态/事件或电压。当电源初始化失败时，启动顺序控制器10可能无法精确的确认哪个电压发生了故障；同样，除非使用示波器或逻辑分析器，一些电源初始化状态/事件也不能被监控。
另外，某些重要元件，譬如CPU(s)，需要特定启动顺序来开启各种电压。但内置状态的启动顺序控制器10并不允许对包括基本启动顺序在内做任何变更。此外，大部分可获取的电源始化状态信号是传送至LED显示灯(未绘示)来实现主板级管理，也就是说，难于实现远程系统管理。不管是使用逻辑分析器，还是打开机箱读取LED显示灯，毫无疑问，需要浪费时间和精力。即使在具体实施中，基本的电源信号可以传递至BMC(主板管理控制器；BaseboardManagement Controller)电路(如图1中，BMC 30)进行远程监控，但被监控的状态/事件信号由于系统的变化而受诸多限制、缺乏灵活性。
发明内容
本发明是通过增加附加的硬件电路来获取电源初始化状态/事件，另外，本发明无须打开机箱或使用逻辑分析仪，通过附加的硬件电路和BMC之间附加的通信路径可获取电源初始化状态/事件。
根据本发明的一个较佳具体实施例，远程监控模块包括BMC(主板管理控制器；Baseboard Management Controller)和逻辑监控器。BMC连接至一远程管理主机。逻辑监控器与BMC、启动顺序控制器和系统主板上的多个基本电压域电性连接，其将来自启动顺序控制器的若干个基本的使能信号传送给基本电压域使之启动，并将来自基本电压域的若干个有效信号传送给启动顺序控制器，最终产生大量的电源初始化事件/状态信号并通过BMC传送给远程管理主机。
根据本发明的另一个较佳实施例，在启动顺序控制器中定义一个基本启动顺序，在逻辑监控器中定义一个监控启动顺序；基本启动顺序包括在监控启动顺序之中；逻辑监控器根据监控启动顺序传送基本的使能信号、有效信号和电源初始化事件/状态信号。
根据本发明的再一个较佳实施例，逻辑监控器根据监控启动顺序可给附加电压域传送使能信号使之启动，并接收附加电压域的附加有效信号。
由此，与现有技术相比，本发明无须打开机箱或使用逻辑分析仪，通过附加的硬件电路和BMC之间附加的通信路径来获取电源初始化状态/事件，具有监控计算机系统电源初始化的灵活性，可满足对计算机系统电源初始化过程中每一启动顺序进行监控的要求。
附图说明
图1是已知技术中电源初始化的控制结构示意图。
图2是图1中定义的启动顺序控制器的基本启动顺序示意图。
图3是本发明中第一种电源初始化监控结构的一个较佳实施例的示意图。
图4是本发明中第二种电源初始化监控结构的一个较佳实施例的示意图。
图5是本发明中第二种电源初始化监控结构的另一个较佳实施例的示意图。
图6A是本发明中第二种电源初始化监控结构的再一个较佳实施例的示意图。
图6B是本发明中图6A中定义的监控启动顺序的示意图。
图7是本发明中具有灵活SMP配置的计算机系统中电源初始化变化的监控结构示意图。
具体实施方式
请参考图3所示，为本发明的一个具体实施例，远程监控模块50与计算机系统的电源源域20、启动顺序控制器10和计算机系统中系统主板上的数个基本电压域40电性连接。本发明的计算机系统可包括不止一个系统主板。
启动顺序控制器10最初设计为用于直接控制系统主板的启动顺序，如背景技术中所描述的。一般而言，启动顺序控制器10被内置于系统芯片或南桥中，其具有一个用于定义基本启动顺序的状态机，如图2所示。
电源源域20，包括一个或多个AC-DC电源21以及一个或多个状态监控器22，其主要为系统主板提供电源。状态监控器22可为一监控电路，用于侦测AC-DC电源21提供的电气中的电压。本发明中，AC-DC电源21可为计算机系统中的一个或多个系统主板服务，而状态监控器22可在通过启动顺序控制器来控制AC-DC电源21的系统主板上实施。某些类型的电源具有专门用于表明其输出电气状态的状态监控器。在具有多个系统主板的计算机系统中，仅在特定的系统主板(比如头节点系统主板)上具有有一个能够控制电源启动的启动顺序控制器。
基本电压域40包括DC-DC转换器400、状态监控器401和数个电子元件402。DC-DC转换器400将基本的直流电压转换成某一电压并提供给电子元件402以及每个基本电压域40。状态监控器401用于侦测由DC-DC转换器400提供电气的电气状态。本发明中，基本电压域根据启动顺序控制器10中所定义的启动顺序提供设计的工作电压；通常，不同的电压域提供不同的工作电压。
本实施例中，远程监控模块50包括逻辑监控器51和BMC(主板管理控制器；Baseboard Management Controller)52。
逻辑监控器51与BMC 52、启动顺序控制器10以及电源源域20和基本电压域40电性连接。在逻辑监控器51中，定义一个监控启动顺序，逻辑监控器51根据该监控启动顺序产生并传送控制信号。CPLD(复杂可编程逻辑器)、SPLD(简单可编程逻辑器)、或FPGA(现场可编程逻辑门阵列)都可用于在一个整体设备中实现逻辑监控器51；主板上监控电路的特定结合也能够作为逻辑监控器，实现本发明的逻辑监控器的功能。
大致上，本发明中，基本启动顺序被包括在监控启动顺序之中。但在本发明的具体实施例中，监控启动顺序和基本启动顺序是相同的。
当计算机系统的电源打开时，启动顺序控制器10将根据其基本启动顺序，给控制逻辑器51传送基本使能信号Sen，此使能信号Sen在启动过程中被传送至基本电压域40或/和电源源域20。在本发明的具体实施例中，使能信号Sen也用作逻辑监控器51的状态信号。由于实施例中监控启动顺序和基本启动顺序相同，逻辑监控器51根据监控启动顺序，产生并传送相同的有效信号Sen来启动基本电压域40或/和电源源域20。
当每一个基本电压域40或/和电源源域20的输出电气均被侦测为正常时，状态监控器21、401产生有效信号Sen，该有效信号Sen流经逻辑监控器51传送至启动顺序控制器10，其中，状态监控器21、401产生有效信号Sen也用作逻辑监控器51的状态信号。同样，由于实施例中监控启动顺序和基本启动顺序相同，逻辑监控器51将产生相同的有效信号Sv并将该信号Sv传给启动顺序控制器10。
而且，监控逻辑器51根据监控启动顺序以及收到的使能信号Sen和Sv，产生电源初始化事件/状态信号。然后，将电源初始化事件/状态信号传送至BMC52。一般而言，BMC 52连接远程管理主机。如此，电源初始化事件/状态信号通过BMC 52被送到远程管理主机。本发明中，远程管理主机配置于集群系统中的头节点的机箱内/外或为一个附加的管理主机。
相应地，在本发明的具体实施例中揭露的远程监控模块50允许用户从远程管理主机获取电源初始化事件/状态信号。无须打开机箱，通过显示器或逻辑分析仪即可监控系统主板的电源初始化。
本发明中，BMC 52通过远程管理链接与远程管理主机连接。该远程管理链接可与定义在IPMI(智能平台管理接口)规格中的通信链接兼容，譬如通信链接通过系统总线、网络接口(NIC控制器和连接器)，串口，和系统主板之间的SMBus(系统管理总线)。另外，在本发明中，BMC 52可简单地被实施作为一个配置在系统主板上或SMDC(系统管理子卡)上的本地管理控制器，或作为计算机系统中管理多个系统主板的一个集中系统级本管理控制器。
请参见图4，为本发明的另一个具体实施例示意图。通过逻辑监控器51定义监控启动顺序的一种方式是在逻辑监控器51中执行一个附加的状态机。一个普通的状态机包括状态监控电路和一个或多个用于记录启动顺序的电流状态的内存单元。在本发明的实施例中，多个附加状态监控器51a和一个内存单元51b可实现状态机的功能。然而，一个以适当硬件构造成的完整附加状态机也可在逻辑监控器51中实施来定义监控启动顺序。
附加状态监控器51a与内存单元51b、南桥11(其内置有一启动顺序控制器)、电源源域20和基本电压域40电性连接。每个附加状态监控器51a包括一同步器511和一条件检验器512。同步器511南桥11接收使能信号Sen，或从从电源源域20或基本电压域40接收使能信号Sv，与系统时钟同步，然后传送至条件检验器512。在某些情形下，由于使能/有效信号Sen/Sv已经同步，同步器511并非必须的。条件检验器512与同步器511电性连接，用于确认同步的使能/有效信号Sen/Sv是否在预设的电平(表明某一状态)，然后将信号传送至内存单元51b。附加状态监控器51a中的条件检验器512是根据监控启动顺序的要求所排列的。
内存单元51b可包括移位寄存器或计数器以同步记录监控启动顺序的当前状态，检验来自附加状态监控器51a的使能/有效信号Sen/Sv。然后，内存单元51b发送一个状态信号Ss至BMC 52或允许BMC 52获取监控启动顺序的的当前状态。
监控逻辑器51的状态机功能允许远程监控该监控启动顺序的当前状态。如果需要，来自附加状态监控器51a的使能/有效信号Sen/Sv经同步、检验后，传送至BMC 52来直接监控监控启动顺序中的每一步骤。实际上，一些附加状态监控器51a可被用作监控其它硬件并给BMC 52传送类似的状态信号。
如果有更多与电源相关的事件需要被监测，在逻辑监控器51中可执行一个或多个附加事件监控器51c。事件监控器51c主要包括一同步器、一个条件检验器和一个事件锁存器。同步器和条件检验器与附加状态监控器51a中的同步器和条件检验器相似，只是用于处理一些来自附加状态信号源的附加状态信号。附加状态信号源可能是那些与电源初始化相关的系统硬件元件、系统I/O总线或身份监控器。事件锁存器将附加状态信号锁住在某一特定电平，并传送至BMC52。另外，由于这些期待状态信号已与系统时钟同步，在附加事件监控器51c中同步器并非必须的。而且，附加状态监控器和事件锁存器可用作事件监控器。一个完整的事件监控器不是必须的。
在本发明中，所有的同步器、条件检验器以及事件锁存器可由具有触发器的电路实现。本发明中所有的状态/事件信号以及所有发送至BMC的信号都与电源初始化相关。通常，一个事件信号是状态信号被锁住在表明一个事件的特定电平。但是，仅将经过同步、检验处理后的使能/有效信号Sen/Sv将被传达给启动顺序控制器(系统芯片组或南桥)、电源源域或基本电压域。
相应地，如图4所示，BMC 52可能需要接收多个电源初始化事件/状态信号。但一个普通的BMC仅有有限的总线带宽，一般GPIO(通用输入-输出端口)接脚具有定制功能；有限的总线宽是不能同时接收所有电源初始化事件/状态信号。所以，一种解决方法是，远程监控模块50可进一步包括总线复用器(BusMultiplexer)53，其被配置在监控逻辑器51和BMC 52之间。电源初始化事件/状态信号将首先将传给总线复用器53。然后，总线复用器53将从电源初始化事件/状态信号中选择一类型的信号进行复用后，并根据从BMC 52选择的信号，将复用后的信号传送给BMC 52。根据远程管理主机或BMC 52中的选择逻辑，该选择信号从BMC 52传输。
请参见图5，解决逻辑监控器51与BMC 52之间通信路径的另一方法是在远程监控模块50中应用一个GPIO设备54。GPIO设备54为电源初始化事件/状态信号提供足够的GPIO接脚。一个GPIO扩充器或一个具有空闲GPIO接脚的控制器能够实现GPIO设备54的功能。BMC 52和GPIO设备54都需连接至从系统主板上南桥11外延的SMBus(系统管理总线)12。
远程控制模块允许用户作系统更改或修改启动顺序，因此，系统主板可能改变一些与电源相关的硬件配置，逻辑监控器51的监控启动顺序也可能比启动顺序控制器的基本启动顺序具有更多监控步骤/状态，以控制相应的电源初始化的变化。
请参见图6A和图6B。当系统主板上增加一个新元件，一些附加的电压需要被监控，或一些电源相关的硬件配置被改变，一个或多个附加电压域A将由远程监控模块50所监控。
附加电压域A与逻辑监控器50电路连接，用于接收附加的使能信号Senx以及提供附加有效信号Svx。如此，根据监控启动顺序，逻辑监控器51能传送似能信号Senx来启动附加电压域A，并从附加电压域接收附加有效信号Svx。假设附加电压域A必须原始的状态1和2之间动作，即附加电压域A在基本电压域41之后和在基本电压域42之前动作。然后，附加电压域A动作的监控启动顺序的状态将与基本启动顺序不同。修改后的状态数字显示在图6B中。附加的使能信号Senx和附加的有效信号Svx仅可能由BMC 52来监控，而不是通过启动顺序控制器10来监控。
请参考图7。本发明揭露的远程监控模块50为计算机系统提供修改不同的SMP(对称多处理技术)之间的配置。如图7所示，计算机系统1包括2块系统主板01和02，以及两个电源PS1和PS2。系统主板01包括两个具有专门的系统内存M0和M1的处理器CPU0和CUP1，南桥SB1，BIOS I1和远程监控模块MM1。同样，系统主板02包括两个具有专门系统内存M2和M3的处理器CPU2和CUP3，南桥SB2，BIOS I2和远程监控模块MM2。
作为SMP的一种灵活配置，系统主板01、02各自由其BIOS I1/I2独立启动，并其专门的电源PS1/PS2各自启动电压域。系统主板01、02可作为二台计算机，通过特定的管理软件/固件/硬件能够执行任务集。远程监控模块MM1、MM2可为每个系统主板提供如上揭露的监控功能。
在另一种SMP配置中，两系统主板01、02作为单一计算机启动。处理器CPU0将作为一个主要处理器来访问BIOS I1，并启动系统主板01、02所包括的系统元件；而处理器CPU1、CPU2、CPU3作为从属处理器并被处理器CPU0所初始化。此时，远程监控模块MM1、MM2由同步单元03结合二个启动顺序来同步。
或，远程监控模块MM1可能控制系统主板1的启动顺序，使远程监控模块MM2中断。此方法通过可修改的逻辑监控器，比如基于FPGA的设备来实现。
然而，本发明将不再描述具体实施例的更详细实施。尽管远程监控模块具有前述功能，但是，本发明通过灵活配置SMP，大致解决了计算机系统中电源初始化波动的技术问题。
综上所述，本发明无须打开机箱或使用逻辑分析仪，通过附加的硬件电路和BMC之间附加的通信路径来获取电源初始化状态/事件，具有监控计算机系统电源初始化的灵活性，可满足对计算机系统电源初始化过程中每一启动顺序进行监控的要求。
以上所揭露的本发明，还具有其它改变方式来实现，在不脱离本发明精神的改变，为本发明请求之范围，当然，熟知本发明技艺的相关人员对本发明所作的显而易见的改变，都在本发明权利要求所保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种远程监控模块，用于监控计算机系统主板上的多个电源初始化事件/信号，其特征在于，其与启动顺序控制器以及系统主板上包括的多个基本电压域电性连接，该远程监控模块包括：
主板管理控制器，与一远程管理主机连接；
逻辑监控器，与主板管理控制器电性连接，将接收自启动顺序控制器的多个使能信号传输给基本电压域使之启动，并将接收自基本电压域的多个有效信号传输给启动顺序控制器，且产生多个电源初始化事件/状态信号并通过主板管理控制器传送至远程管理主机。
2.如权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，启动顺序控制器中包括一基本启动顺序，逻辑监控器中包括一监控启动顺序，其中，监控启动顺序包括基本启动顺序，逻辑监控器根据监控启动顺序传送使能信号、有效信号以及电源初始化事件/状态信号。
3.根据权利要求2所述的远程监控模块，其特征在于，逻辑监控器与至少一个附加电压域电性连接，根据监控启动顺序传送至少一附加使能信号来启动附加电压域，并接收来自附加电压域的至少一附加有效信号；逻辑监控器包括一定义在监控启动顺序中的附加状态机；逻辑监控器包括定义在监控启动顺序中的若干个附加状态监控器和内存单元。
4.根据权利要求3所述的远程监控模块，其特征在于，内存单元包括移位寄存器，或记录监控启动顺序当前状态的计数器；附加状态监控器包括条件检验器，用于确定使能信号或有效信号是否为预设电平，并将使能信号或有效信号传送给内存单元来记录监控启动顺序当前状态。
5.根据权利要求4所述的远程监控模块，其特征在于，附加状态监控器还包括用于将使能信号或有效信号与系统时钟同步并将使能信号或有效信号传送给条件检验器的同步器。
6.根据权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，逻辑监控器还包括至少一条件检验器和至少一事件锁存器，条件检验器用于确认来自至少一附加状态信号源的至少一附加状态信号是否为预设电平，事件锁存器用于将已确认的附加状态信号锁存和保留在特定电平，并将附加状态信号传送给主板管理控制器；条件检验器或事件锁存器包括至少一触发器。
7.根据权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，还包括通用输入/输出端口设备，为接收电源初始化事件/状态信号提供大量的通用输入/输出端口接脚；主板管理控制器和通用输入/输出端口设备连接到系统管理总线，主板管理控制器通过系统管理总线获取电源初始化事件/状态信号。
8.根据权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，还包括总线复用器，配置在主板管理控制器和逻辑监控器之间，用于选择并传送一个或多个电源初始化事件/状态信号至主板管理控制器；总线复用器是根据来自主板管理控制器的至少一选择信号来对电源初始化事件/状态信号进行选择。
9.根据权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，逻辑监控器与计算机系统中电源源域电性连接，将从启动顺序控制接收的使能信号传送给电源源域，并将从电源源域接收的有效信号传送给启动顺序控制器；电源源域包括至少一AC-DC电源。
10.根据权利要求1所述的远程监控模块，其特征在于，主板管理控制器为配置在系统主板或系统管理子卡上的一个本地管理控制器，或为计算机系统的集中系统级本地管理器。
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