CN109828942A - 智能化PCIe插槽通道分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化PCIe插槽通道分配方法，应用于一主板，该主板包括有中央处理单元、切换电路、PCIe插槽组合及逻辑控制器，中央处理单元提供有至少十六个传输通道，并由逻辑控制器采用智能型的控制来执行侦测PCIe插槽组合的第一PCIe插槽、第二PCIe插槽与第三PCIe插槽是否有插入PCIe扩充卡，便可根据插入的PCIe扩充卡个数与配置变化来决定切换电路不同切换方式自动分配第一PCIe插槽、第二PCIe插槽与第三PCIe插槽传输通道数的配置，让用户不需手动调整主板在电路上的控制通道切换开关，即可依PCIe扩充卡的带宽需求实现传输通道数的弹性配置，以提高扩充应用上的方便性。

Description

智能化PCIe插槽通道分配方法

技术领域

本发明涉及一种智能化PCIe插槽通道分配方法，尤指可利用逻辑控制器侦测PCIe插槽插入的PCIe扩充卡个数与配置变化来决定切换电路切换方式自动分配传输通道数的配置，让用户不需手动调整，以提高扩充应用上的方便性。

背景技术

现今电子科技快速发展，计算机、服务器等运算的速度及效能越来越快，并于计算机或服务器内部除了具有主板上的中央处理器与内存作为信息处理中枢之外，各种的屏幕、调制解调器等接口设备也是计算机、服务器等电子装置进行画面显示、数据传输以及指令控制的重点，便可利用主板上的插槽加装各种型式的适配卡，使接口设备能够通过适配卡和电子装置间进行传输数据及作为扩充用途使用。

另外，随着计算机或数据处理系统对速度的要求日益提高，使得当前的PCIExpress(快捷外设组件互连，以下简称为PCIe)被大量的使用，PCIe是一种可用来连接外部适配卡的先进输入/输出(I/O)接口标准，主要是为了提升计算机内部总线的传输速度而设计，其带宽具有多种不同的规格标准(如PCIe x1、PCIe x4、PCIe x8、PCIe x16等)，通常依据不同的应用及使用需求，可选择不同规格的带宽标准，如PCIe x16一般是专为显示适配器设计所采用的标准。

由于PCIe接口采用串行信号点对点连接的传输方式，并在设备之间建立专属的通道(Lane)，前述数字代表PCIe接口支持双向传输通道的数量，如PCIe x1包括单一通道，PCIe x2包括两个通道，依此类推得到PCIe x16有十六个通道，所以可提供更高的带宽，而计算机或数据处理系统的主板上设置有各种不同规格的PCIe插槽，并且为了满足PCIe 3.0接口连接设备相同的带宽需求，大都是使用PCIe x4、PCIe x8与PCIe x16插槽，亦可依实际的应用有不同的配置方式，但一般PCIe接口传输带宽的限制，往往是来自PCIe通道供应的数量，这与中央处理单元(CPU)与芯片组提供的通道数有直接的关联。

一般计算机系统的组件，如从主板上的中央处理单元提供的十六个PCIe通道，可分配给一个PCIe x16插槽或两个PCIe x8插槽、一个PCIe x8插槽加上两个PCIe x4插槽或其他不同的配置方式，传统主板的作法在设计开发时，就已经决定要如何配置资源，所以在PCIe插槽能提供的通道数皆是固定，当使用者需要使用PCIe x16插槽时，若是主板只能提供一个PCIe x8插槽，并将剩下通道分配到其他PCIe插槽上，便会造成其插入的PCIe x16扩充卡自动降频而效能无法发挥的窘境，或者是使用者有两个以上的PCIe扩充卡，但主板上的插槽却只有一个PCIe x16插槽而无法扩充，便会影响到系统效能与可扩充性。

为了改善上述的问题，便有业者在主板上的电路中加入可切换通道配置的切换开关，并使中央处理单元的16个PCIe通道通过切换开关连接到PCIe插槽，但使用者需要操作跳接器(Jumper)以跳线连接的方式来控制切换开关的切换，才能进行设定PCIe插槽所能提供的通道数，其虽然已具有高效能与可扩充性，不过使用者在操作前必须先了解每个PCIe扩充卡所支持的通道数量，并需要参考主板使用手册中的说明，才能顺利调整跳接器正确位置或所需要的设定，若是调整位置错误或设定不当，在PCIe插槽搭配PCIe扩充卡使用方面便会造成影响，整体系统效能也会受到一定限制，则有待从事于此行业者重新设计来加以有效解决。

发明内容

本案发明人有鉴于上述现有技术中的问题，乃搜集相关数据经由多方的评估及考虑，并利用从事于此行业的多年研发经验不断的试作与修改，始有此种可采用智能型的控制来弹性配置通道资源，让用户不需手动调整主板上的控制通道切换开关，以提高扩充应用的方便性及高效能的智能化PCIe插槽通道分配方法。

本发明的主要目的在于主板的中央处理单元可提供至少十六个传输通道，并由逻辑控制器采用智能型的控制来执行侦测PCIe插槽组合的第一PCIe插槽、第二PCIe插槽与第三PCIe插槽是否有插入PCIe扩充卡，便可根据插入的PCIe扩充卡个数与配置变化来决定切换电路不同切换方式自动分配第一PCIe插槽、第二PCIe插槽与第三PCIe插槽传输通道数的配置，让用户不需手动调整主板在电路上的控制通道切换开关，即可依PCIe扩充卡的带宽需求达成传输通道数的弹性配置，以提高扩充应用上的方便性。

附图说明

图1为本发明应用的计算机系统的结构示意图；

图2为本发明应用的计算机系统的方块图；

图3为本发明PCIe插槽传输通道配置的架构图；

图4为本发明PCIe插槽传输通道自动分配的步骤流程图。

附图标记说明:1-主板；11-中央处理单元；12-切换电路；121-第一开关；122-第二开关；123-第三开关；13-PCIe插槽组合；131-第一PCIe插槽；132-第二PCIe插槽；133-第三PCIe插槽；14-逻辑控制器；15-芯片组；151-南桥芯片；16-内存插槽组合；S11-S21-S31-第一接点；S12-S22-S32-第二接点；S13-S23-S33-第三接点；DET1～3-检知信号；SW1～3-开关信号。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其构造与功能如下。

如图1、图2、图3、图4所示，分别为本发明应用的计算机系统的结构示意图、方块图、PCIe插槽传输通道配置的架构图及自动分配的步骤流程图，由图中可清楚看出，本发明提供的智能化PCIe插槽通道分配方法应用的计算机系统包含但不限于个人计算机、工业计算机、服务器等，该计算机系统的主板1包括中央处理单元11、切换电路12、PCIe(快捷外设组件互连；PCI Express，又简称为PCI-E)插槽组合13及逻辑控制器14，中央处理单元11可提供至少四组PCIe 3.0x4共十六个传输通道数的信号，其中该两组PCIe 3.0x4传输通道为电性连接于PCIe插槽组合13符合PCIe3.0x16规格的第一PCIe插槽131任两组x4传输通道，并由另外两组PCIe3.0x4传输通道分别电性连接于切换电路12包含的第一开关121及第二开关122，且第一开关121与第二开关122输入端的第一接点S11、S21为电性连接于中央处理单元11，而第一开关121与第二开关122其中一输出端的第二接点S12、S22则分别电性连接于第一PCIe插槽131另外两组x4传输通道，并由第一开关121另一输出端的第三接点S13电性连接于符合PCIe 3.0x8规格的第二PCIe插槽132任一组x4传输通道，且第二开关122另一输出端的第三接点S23电性连接于第三开关123位于输入端的第一接点S31，再由第三开关123其中一输出端的第二接点S32电性连接于第二PCIe插槽132另外一组x4传输通道，以及第三开关123另一输出端的第三接点S33电性连接于符合PCIe 3.0x4规格的第三PCIe插槽133，且逻辑控制器14为电性连接于切换电路12与PCIe插槽组合13，用以切换第一开关121、第二开关122与第三开关123分别闭合或断开。

在本实施例中，该PCIe插槽组合13是以长度来区分其带宽的大小，如x1、x4、x8、x16、x32等规格，其中x4代表总共可使用四个传输通道的带宽，而x16代表总共可使用十六个传输通道的带宽，并以PCIe 3.0x4规格为例，若采用双向传输最大带宽可达到3.938GB/s，PCIe 3.0x8规格最大带宽可达到7.877GB/s，PCIe 3.0x16规格最大带宽可达到15.754GB/s，且不同版本PCIe各传输通道数的带宽有多种不同的规格标准，便可藉由中央处理单元11所内建的PCIe控制器匹配PCIe插槽组合13控制各传输通道数的带宽，但于实际应用时，主板1亦可依结构设计或需求变更PCIe插槽组合13的传输通道配置与插槽数量，举凡运用本发明说明书及图式内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本发明的保护范围内，合予陈明。

另外，该逻辑控制器14为设置于主板1上并具有储存命令、执行逻辑运算、顺序控制等功能，用以控制切换电路12执行中央处理单元11所提供十六个传输通道配置的分配顺序，且逻辑控制器14可单独设置于主板1上，或者是直接整合在芯片组15成为一系统单芯片(SoC)，使整体电路设计缩小化及模块化，并减少占用主板1上的空间与电路布局。

然而，上述的主板1更包括有芯片组15及内存插槽组合16，该芯片组15包含一南桥芯片151，并将北桥芯片直接整合在中央处理单元11，以解决芯片间的兼容性问题及可提升系统的效能，使主板1上只有南桥芯片151，即可通过中央处理单元11电性连接于内存插槽组合16以控制其相同的频率和个别的工作频率，且可支持PCIe插槽组合13数据传输等功能，而南桥芯片151则可通过总线(DMI)电性连接于中央处理单元11，并作为输入/输出控制器中枢(ICH)，如PCI控制器、SATA控制器、USB控制器、音效控制器、LAN控制器和键盘控制器等，以实现与外部设备间的数据传输功能，且南桥芯片151可提供PCIe 2.0传输通道的带宽，藉此支持其他符合PCIe 2.0规格的PCIe插槽，但于实际应用时，并不以此为限，北桥芯片亦可不包含在中央处理单元11，并将北桥芯片通过总线(FSB)电性连接于中央处理单元11，以及通过一总线或通讯路径电性连接于内存插槽组合16，且南桥芯片151通过总线(DMI)电性连接于北桥芯片，所以在以下说明书内容中皆一起进行说明，合予陈明。

在本实施例中，当本发明提供的智能化PCIe插槽通道分配方法应用于计算机系统的主板1时，该方法包含下列步骤:

(201)开始执行。

(202)逻辑控制器14自动侦测第三PCIe插槽133内是否有插入PCIe扩充卡？若为有，即进行步骤(203)，若为否，则进行步骤(204)。

(203)逻辑控制器14控制切换电路12分配给第一PCIe插槽131八个传输通道配置，以及第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133分别得到四个传输通道配置。

(204)逻辑控制器14自动侦测第二PCIe插槽132内是否有插入PCIe扩充卡？若为有，即进行步骤(205)，若为否，则进行步骤(206)。

(205)逻辑控制器14控制切换电路12分配给第一PCIe插槽131与第二PCIe插槽132分别得到八个传输通道配置，第三PCIe插槽133没有配置。

(206)逻辑控制器14控制切换电路12分配给第一PCIe插槽131十六个传输通道配置，第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133没有配置。

由上述实施步骤可清楚得知，当逻辑控制器14依照如下表1所例示控制切换电路12的分配组态时，可由中央处理单元11提供四组PCIe 3.0x4共十六个传输通道(Lane 0～7及Lane 8～15)数的信号，并将信号分别分配给PCIe插槽组合13包含至少三个的第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132及第三PCIe插槽133，其中该第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133可分别为PCIe x16、PCIe x8与PCIe x4插槽，但于实际应用时，PCIe插槽组合13亦可依需求或硬件架构设计的不同包含至少一个PCIe x16以及一个或两个PCIe x8插槽。

由于PCIe插槽组合13搭配PCIe扩充卡插接不同的使用情况下，第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133会有不同的传输通道配置方式，所以在以下说明书内容中分别以第一实施例、第二实施例及第三实施例进行说明:

在本发明第一实施例中，若是第一PCIe插槽131内插入有一PCIe扩充卡，第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133内未插入PCIe扩充卡时，其设定的侦测脚位便会分别输出检知信号(DET1＝1、DET2＝0、DET3＝0；其中该0表示未插入PCIe扩充卡，1表示有插入一PCIe扩充卡)传送至逻辑控制器14，并由逻辑控制器14根据检知信号启用开关信号(SW1＝Hi、SW2＝Hi、SW3＝X；其中该Hi表示高电位，X表示不在乎)来分别控制切换电路12，使第一开关121、第二开关122的第一接点S11、S21与第二接点S12、S22分别闭合连接可依路径(channel)a切换两组PCIe 3.0x4传输通道以分别分配给第一PCIe插槽131，且因第三开关123与第二开关122形成开路可不在乎是否切换，所以第一PCIe插槽131可接收到中央处理单元11直接分配的两组PCIe 3.0x4传输通道(Lane 0～7)，再加上切换电路12分配的两组PCIe 3.0x4传输通道(Lane 8～11及Lane 12～15)，进而得到十六个传输通道(Lane 0～7+Lane 8～15)配置的信号。

在本发明第二实施例中，若是第一PCIe插槽131与第二PCIe插槽132内分别插入有一PCIe扩充卡，第三PCIe插槽133内未插入PCIe扩充卡时，其设定的侦测脚位便会分别输出检知信号(DET1＝1、DET2＝1、DET3＝0)传送至逻辑控制器14，并由逻辑控制器14根据检知信号启用开关信号(SW1＝Lo、SW2＝Lo、SW3＝Hi；其中该Lo表示低电位)分别控制第一开关121、第二开关122的第一接点S11、S21与第三接点S13、S23闭合连接可依路径b切换两组PCIe 3.0x4传输通道分别分配给第二PCIe插槽132与第三开关123，且第三开关123的第一接点S31与第二接点S32闭合连接可依路径a切换第二开关122提供的一组PCIe 3.0x4传输通道分配给第二PCIe插槽132，所以使第一PCIe插槽131可接收到中央处理单元11直接分配的两组PCIe 3.0x4传输通道(Lane 0～7)，且第二PCIe插槽132可接收到第一开关121分配的一组PCIe 3.0x4传输通道(Lane 8～11)，再加上第三开关123分配的一组PCIe 3.0x4传输通道(Lane 12～15)，进而使第一PCIe插槽131与第二PCIe插槽132分别得到八个传输通道(Lane 0～7及Lane 8～15)配置的信号，且因第三PCIe插槽133与第三开关123为形成开路，所以第三PCIe插槽133没有得到传输通道配置。

在本发明第三实施例中，若是第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133内分别插入有一PCIe扩充卡时，其设定的侦测脚位便会动作分别输出检知信号(DET1＝1、DET2＝1、DET3＝1)传送至逻辑控制器14，并由逻辑控制器14根据检知信号启用开关信号(SW1＝Lo、SW2＝Lo、SW3＝Lo)分别控制第一开关121、第二开关122可依路径b切换两组PCIe 3.0x4传输通道分别分配给第二PCIe插槽132与第三开关123，且第三开关123的第一接点S31与第三接点S33闭合连接可依路径b切换第二开关122提供的一组PCIe 3.0x4传输通道分配给第三PCIe插槽133，所以第一PCIe插槽131可得到中央处理单元11直接分配的八个传输通道(Lane 0～7)配置的信号，第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133则可分别得到四个传输通道(Lane 8～11及Lane 12～15)配置的信号。

表1逻辑控制器控制切换电路通道配置的组合

如上所述，本发明中的逻辑控制器14可依照表1所例示的配置方式来执行PCIe插槽组合13插入PCIe扩充卡的自动侦测，以及控制切换电路12切换分配的传输通道配置，除了可以完成上述的第一实施例、第二实施例及第三实施例的自动侦测及分配外，更进一步地，可由逻辑控制器14根据侦测PCIe插槽组合13插入多少个PCIe扩充卡的检知信号(DET1、DET2、DET3＝0、0、1；0、1、0；0、1、1；1、0、1)启用开关信号(SW1、SW2、SW3＝Lo、Lo、Lo；Lo、Lo、Hi；Lo、Lo、Lo；Lo、Lo、Lo)控制切换电路12可依不同路径切换方式自动分配第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133传输通道数的配置，此种主板1上设置有PCIe插槽组合13的传输通道切换电路12，并由逻辑控制器14采用智能型的控制执行侦测PCIe插槽组合13插入的PCIe扩充卡个数与配置变化决定切换电路12以不同切换方式自动分配对应的传输通道配置，让用户不需手动调整主板1在电路上的跳接器(Jumper)来控制通道切换开关，即可依PCIe扩充卡的带宽需求达成传输通道数的弹性配置，以提高扩充应用上的方便性，同时也可拥有更高的效能与可扩充性，以符合使用者自行升级、扩充的使用需求。

综上，本发明主要针对主板1包括中央处理单元11、切换电路12、PCIe插槽组合13及逻辑控制器14，该中央处理单元11可提供至少十六个传输通道，并由逻辑控制器14采用智能型的控制执行侦测PCIe插槽组合13的第一PCIe插槽131、第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133是否有插入PCIe扩充卡，便可根据侦测到插入的PCIe扩充卡个数与配置变化来决定切换电路12以不同切换方式自动分配第一PCIe插槽131第二PCIe插槽132与第三PCIe插槽133传输通道数的弹性配置，以提高扩充应用上的方便性，同时也可拥有更高的效能与可扩充性。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，但该实施例并非用以限定本发明的保护范围，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能化PCIe插槽通道分配方法，该方法应用于一主板，该主板包括一中央处理单元、一切换电路、一PCIe插槽组合及一逻辑控制器，并由该中央处理单元提供至少十六个传输通道，该PCIe插槽组合包含一第一PCIe插槽、一第二PCIe插槽及一第三PCIe插槽，该逻辑控制器侦测该PCIe插槽组合是否插入PCIe扩充卡的一检知信号，以及根据该检知信号控制该切换电路分配该第一PCIe插槽、该第二PCIe插槽与该第三PCIe插槽传输通道配置的一开关信号，其特征在于，该方法包含下列步骤:

(a)开始执行；

(b)该逻辑控制器自动侦测该第三PCIe插槽内是否有插入该PCIe扩充卡，若为有，即进行步骤(c)，若为否，则进行步骤(d)；

(c)该逻辑控制器控制该切换电路分配给该第一PCIe插槽八个传输通道配置，以及该第二PCIe插槽与该第三PCIe插槽分别得到四个传输通道配置；

(d)该逻辑控制器自动侦测该第二PCIe插槽内是否有插入该PCIe扩充卡，若为有，即进行步骤(e)，若为否，则进行步骤(f)；

(e)该逻辑控制器控制该切换电路分配给该第一PCIe插槽与该第二PCIe插槽分别得到八个传输通道配置，该第三PCIe插槽没有配置；

(f)该逻辑控制器控制该切换电路分配给该第一PCIe插槽十六个传输通道配置，该第二PCIe插槽与该第三PCIe插槽没有配置。

2.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该中央处理单元提供四组PCIe x4共十六个传输通道，并由两组PCIe x4传输通道为电性连接于该第一PCIe插槽的任两组x4传输通道，另外两组PCIe x4传输通道分别电性连接于该切换电路包含的一第一开关及一第二开关输入端，该第一开关与该第二开关其中一输出端为分别电性连接于该第一PCIe插槽另外两组x4传输通道，并由该第一开关另一输出端电性连接于该第二PCIe插槽的任一组x4传输通道，该第二开关另一输出端电性连接于一第三开关的输入端，该第三开关其中一输出端为电性连接于该第二PCIe插槽另外一组x4传输通道，并由该第三开关另一输出端电性连接于该第三PCIe插槽的x4传输通道。

3.如权利要求2所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该步骤(c)的该逻辑控制器根据该检知信号启用该开关信号控制该第一开关、该第二开关切换两组PCIe x4传输通道分别分配给该第二PCIe插槽与该第三开关，该第三开关切换该第二开关所提供的一组PCIe x4传输通道分配给该第三PCIe插槽，进而使该第一PCIe插槽得到该中央处理单元直接分配的八个传输通道配置，该第二PCIe插槽与该第三PCIe插槽分别得到四个传输通道配置。

4.如权利要求2所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该步骤(e)的该逻辑控制器根据该检知信号启用该开关信号控制该第一开关、该第二开关切换两组PCIe x4传输通道分别分配给该第二PCIe插槽与该第三开关，该第一PCIe插槽得到该中央处理单元直接分配的八个传输通道，该第三开关切换该第二开关所提供的一组PCIe x4传输通道分配给该第二PCIe插槽，进而使该第一PCIe插槽与该第二PCIe插槽分别得到八个传输通道配置。

5.如权利要求2所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该步骤(f)的该逻辑控制器根据该检知信号启用该开关信号控制该第一开关、该第二开关切换两组PCIe x4传输通道分别分配给该第一PCIe插槽，该第一PCIe插槽得到该中央处理单元直接分配的八个传输通道，再加上该第一开关、该第二开关所分配的两组PCIe x4传输通道，进而得到十六个传输通道配置。

6.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该PCIe插槽组合包含至少三个PCIe x16、PCIe x8与PCIe x4插槽。

7.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该PCIe插槽组合包含至少一个PCIe x16以及一个或两个PCIe x8插槽。

8.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该第一PCIe插槽为符合PCIe 3.0x16规格。

9.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该第二PCIe插槽为符合PCIe 3.0x8规格。

10.如权利要求1所述的智能化PCIe插槽通道分配方法，其特征在于，该第三PCIe插槽为符合PCIe 3.0x4规格。