CN109753121A - 计算机装置与通用图形处理单元载具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种计算机装置与通用图形处理单元载具，该计算机装置具有插槽，此插槽包含第一锁定元件和第二锁定元件，用以收纳通用图形处理单元载具。通用图形处理单元载具包含托架。托架包含用以固定插槽的第一锁定元件的第一闩锁机构和用以固定插槽的第二锁定元件的第二闩锁机构。通用图形处理单元载具还包含固定在托架上的框架。此框架包含具有第一引导槽的第一端和具有第二引导槽的第二端，以用于将通用图形处理单元载具固定在插槽内。第一引导槽和第二引导槽被配置为使通用图形处理单元载具备固定于插槽内时，从第一位置调整到第二位置。

Description

计算机装置与通用图形处理单元载具
技术领域
本发明涉及通用图形处理单元(general purpose graphic processing units,GPGPU)载具的技术领域，特别是涉及一种可靠且无需工具的通用图形处理单元载具。
背景技术
通用图形处理单元(general purpose graphic processing units,GPGPU)通常用于执行传统上由中央处理单元(central processing unit,CPU)处理的计算应用。由于每个芯片的专业化(specialzation)，即使是单一的图形处理单元也可以提供相对于多个中央处理单元本身无法提供的优势。虽然图形处理单元的工作频率较低，但是其核心数量通常要多出许多倍。因此，图形处理单元可以远快于传统的中央处理单元，以更有效地操作图片和图形数据。通过将数据转换成图形形式，然后使用图形处理单元进行扫描和分析，可达成效果显着的加速运行。
从现今许多类型的计算机系统中移除通用图形处理单元需要工具并涉及从电缆插座中拉出电缆。频繁地或者不正确的使用将使这些电缆或插座变得脆弱，并可能会引起与使用中的通用图形处理单元相关的数据传输错误。安装通用图形处理单元并不是一件容易的事情，因为它涉及到类似的困难。
此外，计算机数据中心(也称为网络数据中心或企业数据中心)是包含利用各种通用图形处理单元的数量众多(myriad)个计算机系统。数据中心内大量且高容量的通用图形处理单元会带来与拆卸和安装相关的重大问题。在数据中心内拆卸或安装通用图形处理单元所涉及的时间和技能可能会变得繁重。
因此，基于各种原因(例如通常为通用图形处理单元的数据备份)能够容易、快速并且高效率地将通用图形处理单元移除或安装在计算机系统中变得非常重要。
发明内容
根据本发明的部分实施例，提供一种计算机装置，其包含：至少一插槽与通用图形处理单元载具。至少一插槽包括第一锁定元件和第二锁定元件，至少一插槽用以容纳通用图形处理单元载具。通用图形处理单元载具用于可移动插入到至少一插槽中。通用图形处理单元载具包含：托架与框架。托架包含用于固定第一通用图形处理单元的第一容纳空间、用于固定第二通用图形处理单元的第二容纳空间、用于固定插槽的第一锁定元件的第一锁定机构和用于固定插槽的第二锁定元件的第二锁定机构。框架被固定到托架，其中框架包含具有第一引导槽的第一端和具有第二引导槽的第二端。框架被配置为将通用图形处理单元载具固定在插槽内，其中第一引导槽和第二引导槽被配置为使得通用图形处理单元载具被固定在插槽内时，可从第一位置调整到第二位置。
根据本发明的部分实施例，框架通过紧固件、螺钉和点焊中的至少一种固定到该托架。
根据本发明的部分实施例，通用图形处理单元载具还包含连接至一快捷外设互联标准(PCIe)电缆的一快捷外设互联标准接口。
根据本发明的部分实施例，第一锁定机构和该第二锁定机构包含一闩锁机构。
根据本发明的部分实施例，第一锁定机构和该第二锁定机构包含一弹簧和一锁定机构。
根据本发明的部分实施例，至少一插槽包含一连接器，用于耦合该通用图形处理单元载具的一对应连接器。
根据本发明的部分实施例，提供一种通用图形处理单元载具，其包含：托架与框架。托架包含用于固定第一通用图形处理单元的第一容纳空间、用于固定第二通用图形处理单元的第二容纳空间、第一闩锁机构和第二闩锁机构。框架被固定到托架，其中框架包含具有第一引导槽的第一端和具有第二引导槽的第二端，框架被配置为将通用图形处理单元载具固定在主板插槽内，其中第一引导槽和第二引导槽被配置为能使通用图形处理单元载具被固定于主板插槽内时，可从第一位置调整到第二位置。
根据本发明的部分实施例，框架通过紧固件、螺钉和点焊中的至少一种固定到托架。
根据本发明的部分实施例，通用图形处理单元载具还包含连接到快捷外设互联标准电缆的快捷外设互联标准接口。
根据本发明的部分实施例，通用图形处理单元载具包含连接器，用于耦合主板插槽的对应连接器。
附图说明
图1是本发明实施例的通用图形处理单元(general purpose graphicprocessing units,GPGPU)载具第一状态的立体图；
图2是图1中通用图形处理单元载具第二状态的立体图，其根据一实施例安装有第一通用图形处理单元和第二通用图形处理单元；
图3是一实施例中图1和图2的通用图形处理单元载具被插入到主板内的插槽中的立体图；
图4A是通用图形处理单元载具的闩锁与插槽的锁定机构耦合的局部放大图；
图4B是通用图形处理单元载具的闩锁被固定在插槽的锁定机构上的局部放大图；
图5是图1的通用图形处理单元载具被插入到计算机装置的主板内的插槽中的立体图；
图6是一连接器将图1的通用图形处理单元载具连接到图5的计算机装置的主板的立体图；
图7是图1的通用图形处理单元载具的左侧立体视图；
图8是图1的通用图形处理单元载具的右侧立体视图；
图9是在计算机装置主板内的第一位置内的通用图形处理单元载具的局部放大图；
图10是在计算机装置主板内的第二位置内的通用图形处理单元载具的示意图；
图11是在主板内被配置为连接到通用图形处理单元载具的适配器的局部放大图；
图12是在第二位置且被配置在插槽内的通用图形处理单元载具的引导销的局部放大图；
图13是在第一位置且配置在插槽内的通用图形处理单元载具的引导销的局部放大图。
符号说明
50：方向
51：方向
61：方向
62：方向
71：方向
100：通用图形处理单元载具
101：接口
102：托架
104A：第一容纳空间
104B：第二容纳空间
105：框架
106A：第一端
106B：第二端
107A、107B：引导槽
108A、108B：闩锁
109A、109B、109C：插槽
120：第一通用图形处理单元
130：第二通用图形处理单元
300：主板
301：插槽
302：引导销
303：锁定机构
303A、303B、303C：销
350：适配器
400：连接器
420：第一接收器
430：软性构件
440：第二接收器
450：适配器
500：计算机装置
X、Y、Z：轴
具体实施方式
参照附图描述本发明，其中全部的附图使用相同的符号标记来表示相似或等同的元件。附图不是按比例绘制的，并且它们仅用于说明本发明。下面参照用于说明的示例应用来描述本发明的几个方面。应该理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面理解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者以其他方法来实施本发明。在其他情况下，未详细示出公知的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受所示的操作或步骤的顺序的限制，因为一些操作可能以不同的顺序发生和/或与其他操作或步骤同时发生。此外，根据本发明的方法，并非所有示出的操作或步骤都需要执行。
如上所述，针对研发用于有效且可靠地附加或移除计算机系统中的通用图形处理单元(general purpose graphic processing units,GPGPU)的方法存在显着的需求。具体来说，有显着的需求于研发：(1)不需要工具即可将通用图形处理单元安装到计算机系统中；(2)尽量减少通用图形处理单元在计算机系统中的空间需求；(3)减少或消除通用图形处理单元安装不正确的情况，因为其可能导致通用图形处理单元、计算机系统或两者间的连接器的损坏。
鉴于前述内容，本发明提供用于计算机系统的通用图形处理单元载具的设计并且此计算机系统系针对上述的需求。具体而言，本发明考虑到：(1)允许技术人员可容易且可靠地将通用图形处理单元安装在通用图形处理单元载具中的通用图形处理单元载具的设计；(2)用于计算机系统的对应的驱动插槽设计(drive slot design)，其允许技术人员以最少的努力和培训便可在计算机系统中进行通用图形处理单元的机械和电气安装。此设计在图1至图13中绘示。虽然本发明是针对多个通用图形处理单元的载具，但是本发明可以扩展到可以在单个载具内组合的任何组件。这可以实现节省伺服器的空间，因为一些组件可以放置在类似的托架中。此外，连结类似的元件于如本发明所述的同一个托架内，便能够在不断开(disconnecting)载具的元件的情况下进行维护。
图1是根据一个实施例的通用图形处理单元载具100的立体图。如图1所示，通用图形处理单元载具100包括具有第一容纳空间104A和第二容纳空间104B的托架(bracket)102。第一容纳空间104A可容纳第一通用图形处理单元120。第一通用图形处理单元120可沿方向50插入第一容纳空间104A中。第二容纳空间104B可容纳第二通用图形处理单元130。第二通用图形处理单元130可沿方向51插入第二容纳空间104B。通用图形处理单元载具100还可以包括框架(frame)105。框架105可以通过已知的连接装置连接到托架102。例如，框架105可以通过紧固件、螺钉或点焊固定到托架102。在一些实施例中，框架105和托架102可以由例如塑料、金属、陶瓷和其他高品质3D打印材料等材料制成。
通用图形处理单元载具100及其元件可以使用例如弯曲、成形和冲压之类的常规金属制造技术由金属片制成。因此，通用图形处理单元载具100可以非常便宜地制造。或者，通用图形处理单元载具100及其元件可以由铝合金、钢合金或其任何组合制成。应当理解到，通用图形处理单元载具100及其元件可由可承受变化的温度以及高速(来自多个未绘示的风扇模块)的气流的任何材料构成。上述提到的材料仅是示例，而不是用以限制本发明。本领域普通技术人员可以根据本发明灵活选择任何材料。
框架105可以包括第一端106A和第二端106B。第一端106A和第二端106B都可以位于框架105的相对的远端处。第一端106A可以包括第一引导槽107A。第二端106B可以包括第二引导槽107B。下面将更详细地讨论第一引导槽107A和第二引导槽107B。在替代实施例中，第一端106A可以包括其他固定装置。此外，第二端106B可以包括其他固定装置。通用图形处理单元载具100还可以包括快捷外设互联标准(peripheral component interconnectexpress,PCIe)接口101。PCIe接口101可以包括用于连接到PCIe电缆(未绘示)的接口。PCIe电缆(未绘示)可以连接到位于远端的PCIe元件(未绘示)。在一些实施例中，PCIe组件位于通用图形处理单元载具100的伺服器元件内。在替代实施例中，PCIe元件位于远离通用图形处理单元载具100的伺服器元件的位置。
图2是根据一个实施例中具有第一通用图形处理单元120和第二通用图形处理单元130的通用图形处理单元载具100的立体图。在图2的示例性配置中，闩锁108A、108B可位于托架102上。闩锁机构(latching mechanism)可包括弹簧、锁定元件或任何其他在本领域中是已知的闩锁机构。在一些实施例中，连接元件可以位于托架102的底部下方。因此，当通用图形处理单元载具100安装在伺服器装置(未绘示)内时，第一通用图形处理单元120和第二通用图形处理单元130可以连接到主板(将于下面讨论)。
请先参考图7和图8，其以不同方向绘示通用图形处理单元载具100。图7绘示通用图形处理单元载具100和没有通用图形处理单元元件的第一容纳空间104A的左侧立体视图。图8绘示通用图形处理单元载具100和没有通用图形处理单元组件的第二容纳空间104B的右侧立体视图。图7和图8也绘示在通用图形处理单元载具100处用以接收(receive)连接器(未绘示)的适配器(adapter)450。通用图形处理单元载具100的适配器450耦合到主板(未绘示)的连接器(未绘示)。
图3绘示根据一个实施例，将图1、图2和图7中的通用图形处理单元载具100插入到主板300内的插槽301中。主板300包括插槽301，此插槽301用于在当第一通用图形处理单元120和第二通用图形处理单元130都被安装时，容纳通用图形处理单元载具100。通用图形处理单元载具100可沿方向61滑入插槽301。通用图形处理单元载具100可被引导销302和插槽301内的锁定机构(locking mechanism)303固定。引导销302被配置为固定对应的第一引导槽107A和第二引导槽107B(如图2所示)。引导销302在插槽301中具有第一位置和第二位置。在第一位置时，通用图形处理单元载具100可以自由旋转。在第二位置时，旋转受到限制，因此通用图形处理单元载具100将被固定在适当位置以允许存取位于其下的元件。第二位置在图3中示出。
请先参考图6，其绘示连接器400连接到通用图形处理单元载具100(如图1、图2、图7和图8所示)的适配器450。连接器400具有第一接收器420、软性构件(flexible member)430和第二接收器440。第一接收器420被配置为连接到通用图形处理单元载具的适配器450(如图3所示)。第二接收器440被配置为连接到主板的适配器350(如图3所示)。软性构件430可以包括电子元件，其用于促进安装在通用图形处理单元载具内的第一通用图形处理单元和第二通用图形处理单元与主板(参见图10)的电连接。软性构件430使得通用图形处理单元载具100能够在第一位置和第二位置(将于下面讨论)之间变化并且保持连接到主板。下面将更详细地讨论这个元件。
请先参考图11，其绘示主板300的适配器350。如上所述，连接器400可被配置为将通用图形处理单元载具的适配器连接到主板300的适配器350。此连接有助于促进安装在通用图形处理单元载具内的第一通用图形处理单元和第二通用图形处理单元与主板300的电连接。
回头参考图3，插槽301和引导销302使得通用图形处理单元载具100能够依据方向62旋转到如图3的位置。插槽301和引导销302使得通用图形处理单元载具100能够保持在此位置，以便能够在通用图形处理单元载具100下面存取元件。这使得技术人员能够在不断开(disconnect)通用图形处理单元载具100的情况下存取其他元件。
请先参考图9，通用图形处理单元载具100在主板300内的第一位置内。图10例示了在第二位置内的通用图形处理单元载具100。通用图形处理单元载具100以一定角度保持在此位置，以使得能够直接在通用图形处理单元载具100的下方存取主板300的元件。
回头参考图2和图3，锁定机构303被配置为固定对应的闩锁108A、108B(在图2中绘示闩锁108B)。例如，当通用图形处理单元载具100被插入时，引导销302可以耦合引导槽107A(引导槽107A在图2中绘示)和引导槽107B。在一些实施例中，引导销302可以加载弹簧(spring loaded)。在其他实施例中，引导销302可以被固定进而固定对应的引导槽107A(引导槽107A在图2中绘示)和引导槽107B。一旦引导销302被固定在对应的引导槽107A(引导槽107A在图2中绘示)和引导槽107B内，闩锁108A、108B(闩锁108B在图2中绘示出)就可以牢固地连接到锁定机构303上。以上细节将于图4A和图4B更详细地讨论。
图4A绘示与插槽301的锁定机构303(图3)耦合的通用图形处理单元载具100的闩锁108A。在本发明的一些实施例中，闩锁108A可加载弹簧，使得其在与锁定机构303耦合或分离之后可返回到其初始位置。锁定机构303可以包括销303A、303B和303C。沿y轴向下推动托架102，使得闩锁108A与销303A接触并耦合。闩锁108A通过耦合于锁定机构303具有角度的表面而沿方向71移动。销303A使闩锁108A沿方向71移动，将销303B定位在插槽109B内，并将销303C定位在插槽109C内。闩锁108A沿方向71的运动也暴露出用于销303A的插槽109A。
图4B绘示将通用图形处理单元载具100的闩锁108A固定到插槽301的锁定机构303(图3)。销303A向上滑入插槽109A中，推动闩锁108A使其弹回到原始位置(往方向71移动前的位置)，在此情况下，销303A脱离闩锁108A。此移动将销303A固定在插槽109A内，接着将销303B固定在插槽109B内，然后将销303C固定在插槽109C内。因此，闩锁108A被固定到插槽301的锁定机构303中。此过程与闩锁108B和其对应的锁定机构同时完成。当解锁闩锁108A时，闩锁108A沿方向71被推动，并且托架102被提高以远离锁定机构303。
在所讨论的实施例中，锁定机构303(图3)包含多个销303A至销303C。因此，所描述的闩锁108A包含插槽109A至插槽109C。然而，应该注意的是，锁定机构303可以包括单个销。此外，闩锁108A可以包括单个插槽以接收插槽301中的引导销。本领域普通技术人员可以灵活地选择闩锁108A中所包含的构造，只要其可将通用图形处理单元载具100固定在插槽301内即可。
请参考图12和图13，主板300的插槽301被配置为固定通用图形处理单元载具100的引导销302。如上所述，通用图形处理单元载具100可以在第一位置和第二位置之间自由旋转。引导销302使得通用图形处理单元载具100能够在插槽301中的第一位置和第二位置之间旋转。图12绘示于第二位置中配置在插槽301内的通用图形处理单元载具100的引导销302。在第二位置，通用图形处理单元载具100被固定在适当位置以允许存取位于其下的主板300的元件。图13绘示于第一位置中配置在插槽301内的通用图形处理单元载具100的引导销302。
上述已经描述通用图形处理单元载具100的配置和操作，现在本发明将描述用于容纳通用图形处理单元载具100的主板插槽的配置和操作。图5绘示将通用图形处理单元载具100(图1)插入到计算机装置500的主板300内的插槽301中。根据一个实施例，通用图形处理单元载具100被配置在加载位置，其中第一通用图形处理单元120和第二通用图形处理单元130两者都被安装。计算机装置500可以是独立的计算机、伺服器或任何其他类型的计算装置。
在此配置中，通用图形处理单元载具100的闩锁108A、108B与插槽301的锁定机构303(如图3所绘示)的相互作用使得通用图形处理单元载具100的连接器(图6中绘示)与主板300的连接器(如图11所绘示)耦合。应该理解，在一些实施例中，松开通用图形处理单元载具100的闩锁108A、108B和插槽301的锁定机构303(图3)并不会断开连接器。因此，这允许技术人员在不将通用图形处理单元载具100从主板300断开的情况下维修第一通用图形处理单元120或第二通用图形处理单元130。
尽管以上已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解的是，它们仅作为示例而不是用来限制。在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以根据本文对所公开的实施例进行各种改变。因此，本发明的广度和范围不应该受到任何上述实施例的限制。相反，本发明的范围应该根据所附权利要求及其等同物来限定。
尽管已经关于一个或多个实施方式说明和描述了本发明，但是在阅读和理解了本说明书和附图之后，本领域技术人员将会想到等同的改变和修改。另外，虽然本发明的特定元件可能已经相对于几个实现中的仅仅一个被公开，但是这样的元件可以与其它实施例的一个或多个其他元件组合，这对于任何给定的或特定的应用是期望的和有利的。
这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式「一」、「一个」和「此」也旨在包括多种形式。此外，就在详细描述和/或权利要求中使用术语「包括」、「具有」、「有」或其变体而言，这样的术语旨在是包括类似于术语「包含」在内的方式。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，例如通常使用的字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被理解为理想化或过度正式的意义，除非明确如此定义。

Claims (10)

1.一种计算机装置，其特征在于，包含：
至少一插槽，该至少一插槽包括第一锁定元件和第二锁定元件，该至少一插槽被配置以接收一通用图形处理单元载具(general purpose graphic processing units,GPGPU)；以及
该通用图形处理单元载具可移动地插入到该至少一插槽中，该通用图形处理单元载具包含：
托架，该托架包含用于固定一第一通用图形处理单元的第一容纳空间，用于固定一第二通用图形处理单元的第二容纳空间，用于固定该第一锁定元件的第一闩锁机构和用于固定该第二锁定元件的第二闩锁机构；以及
框架，该框架被固定到该托架，其中该框架包含具有第一引导槽的第一端和具有第二引导槽的第二端，以将该通用图形处理单元载具固定在该插槽内，其中该第一引导槽和该第二引导槽被配置为使该通用图形处理单元载具被固定于该插槽内时，可从一第一位置调整到一第二位置。
2.如权利要求1所述的计算机装置，其中该框架通过多个紧固件、多个螺钉和点焊中的至少一种固定到该托架。
3.如权利要求1所述的计算机装置，其中该通用图形处理单元载具还包含连接至一快捷外设互联标准(peripheral component interconnect express,PCIe)电缆的一快捷外设互联标准接口。
4.如权利要求1所述的计算机装置，其中该第一锁定机构和该第二锁定机构包含闩锁机构。
5.如权利要求1所述的计算机装置，其中该第一锁定机构和该第二锁定机构包含弹簧和锁定机构。
6.如权利要求1所述的计算机装置，其中该至少一插槽包含连接器，用于耦合该通用图形处理单元载具的一对应适配器。
7.一种通用图形处理单元载具，其特征在于，包含：
托架，包含用于固定一第一通用图形处理单元(general purpose graphicprocessing units,GPGPU)的第一容纳空间，用于固定一第二通用图形处理单元的第二容纳空间、第一闩锁机构和第二闩锁机构；以及
框架，该框架被固定到该托架，其中该框架包含具有第一引导槽的第一端和具有第二引导槽的第二端，以将该通用图形处理单元载具固定在一主板插槽内，其中该第一引导槽和该第二引导槽被配置使该通用图形处理单元载具被固定于该主板插槽内时，可从一第一位置调整到一第二位置。
8.如权利要求7所述的通用图形处理单元载具，其中该框架通过多个紧固件、多个螺钉和点焊中的至少一种固定到该托架。
9.如权利要求7所述的通用图形处理单元载具，还包含连接到一快捷外设互联标准(peripheral component interconnect express,PCIe)电缆的快捷外设互联标准接口。
10.如权利要求7所述的通用图形处理单元载具，还包含连接器，用于耦合该主板插槽的对应连接器。
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