CN1198218C - 可于热交换总线上热交换的处理器附插卡 - Google Patents

可于热交换总线上热交换的处理器附插卡 Download PDF

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Abstract

一处理器附插卡，其以可热交换方式安插于一热交换总线的处理器插槽上。该处理器附插卡包括：一连接端，使该处理器附插卡以可热交换的方式插入或拔出该热交换总线的处理器插槽；一讯号切换电路，连接该处理器附插卡的讯号线及该热交换总线的讯号线，而该讯号切换电路电连接于该连接端而使该处理器附插卡得以被热交换；一处理器，电连接于该讯号切换电路；一电源切换电路，控制该处理器附插卡的电源供应。

Description

可于热交换总线上热交换 的处理器附插卡
技术领域
本发明涉及一种处理器附插卡，尤指一种可于热交换总线上热交换的处理器附插卡。
背景技术
对于越来越依赖电脑设备的现今社会来说，电脑设备的故障是越来越不能被使用者所接受。尤其对于提供通讯功能或网络服务的电脑设备而言，因其特殊运作需求，当其当机时，可能会对整个系统造成难以估计的损失。所以为使电脑设备所发生的错误以及当机时间能减到最小，电脑业者已经采用某些设计来解决上述的问题。例如，目前有些主机板已经采用被动式基板(passive backplane)的架构。被动式基板上几乎没有任何的电路，其上设有一处理器插槽用来安插一处理器附插卡，以及多个附插卡插槽用来安插其他电路板，而该处理器附插卡及安插于该多个附插卡插槽上的电路板通过被动式基板上的线路(trace)来通讯。因被动式基板上的电路结构非常简单，其每两次故障之间的平均时间(mean time between failures，MTBF)比一般主机板每两次故障之间的平均时间还长，而其发生故障的机率比一般主机板发生故障的机率要来得小。
当安插于被动式基板的处理器附插卡或是其他附插卡故障时，使用者可以轻易地将之拔除，并插入一替代卡，整个过程十分简单。在一般的主机板中，若是主机板本身有损坏，则其上的附插卡需逐一被拔除，再重新插入新的主机板，然而这样的情况在使用被动式基板时不易发生，因为被动式基板不像一般主机板上有许多的主动电路，因此被动式基板不会如同主机板一样会因其上的电子元件发生故障而须置换。因此，当使用者更新或维护电脑设备时，可因电脑设备采用被动式基板的架构设计，而获得不少的好处及便利。
尽管上述的被动式基板于更换安插于其上的附插卡的速度是如此快速，但是当它须更换附插卡时，仍须先将电脑设备关机。所以尽管电脑设备只是更换一张功能不多的附插卡，电脑设备仍须先关机并暂时停止相关的功能。另外，因为电脑设备的关机程序往往都须历时一段相当长的时间，对于须即时使用到电脑设备功能的使用者而言，确实会造成相当程度的不便。为此，目前业界已采用了一种热交换(hot swapping)的技术来解决。当电脑设备采用此一热交换技术后，若使用者须更换附插卡，可将之直接从附插卡插槽上拔除，而不须先将电脑设备关机。虽然当附插卡拔除时，电脑设备无法提供该附插卡的相关功能，但是电脑设备的其他装置仍然可以正常运作。使用者只须以另一正常的附插卡来交换原本故障的附插卡，就可以使电脑设备提供该附插卡故障前的所有功能。
前面所述的PCI总线(peripheral communicat ions interface bus)的热交换技术的标准已经定义在精简型PCI总线热交换规格(CompactPCI HotSwap Specification)之中，此一规格由国际PCI工业电脑协会(PCIIndustriall Computers Manufacturing，PICMG)所制订。截至目前，精简型PCI总线热交换规格所公开发表的版本为PICMG 2.1 R1.0。
请参考图1。图1为公知技术PCI(peripheral communicationsinterface)热交换总线(hot swap bus)10的功能方块图。热交换总线10用来控制一伺服器的RAID(redundant array of independent disks，独立磁盘冗位阵列)硬盘机阵列。热交换总线10包括一处理器插槽(processorslot)11，用来安插一处理器附插卡(processor card)20，以及多个附插卡插槽12，用来安插各种附插卡。附插卡插槽12所安插的附插卡可以是一种输出入卡14，用来与周边装置(如数据机)作通讯连接，或是一种网络卡16，用来连接至一网络，亦或是一种SCSI卡18，用来控制其他SCSI接口装置。通过连接端13，热交换总线10上可安插许多种类的装置(如处理器附插卡20、输出入卡14、网络卡16、SCSI卡18)于相对应的插槽11、12上。除了处理器附插卡20之外，每一种安插于热交换总线10上的附插卡(如输出入卡14、网络卡16、SCSI卡18)都包括一电源切换电路15、一讯号切换电路17以及一PCI电路19，以使该附插卡能以可热交换(hot swappable)的方式安插于热交换总线10的附插卡插槽12上。每一电源切换电路15用来控制其附插卡的电源。电源切换电路15可以是由手动控制，或是由热交换总线10上的其他装置(如处理器附插卡20)控制。讯号切换电路17用来切换附插卡的讯号线与热交换总线10的讯号线之间的电连接状态。当一附插卡从附插卡插槽12上拔除时，讯号切换电路17可以防止热交换总线10产生瞬间电流脉冲，以保护其他附插卡上的电路元件。当一附插卡以热交换的方式插入或拔出附插卡插槽12时，讯号切换电路17可以提供相关的硬件接口功能，以使该附插卡的功能可以被使用或移除。
处理器附插卡20包括一处理器25以及一PCI电路27。处理器附插卡20与其他附插卡(如输出入卡14、网络卡16、SCSI卡18)不同的是，处理器附插卡20并无电源切换电路以及讯号切换电路。PCI电路27用来提供处理器25与热交换总线10之间的硬件接口。如图1所示，处理器附插卡20用来控制一RAID控制电路40的操作，RAID控制电路40用来控制硬盘机42的读取以及写入的动作。
热交换总线10包括一电源控制电路30，用来提供电源给热交换总线10。因此，输出入卡14、网络卡16、SCSI卡18以及处理器附插卡20可分别经由电源控制电路30来获得其所需的电源。
综合以上所述，尽管使用者可以以热交换的方式插入或拔出输出入卡14、网络卡16以及SCSI卡18，但是还是无法以热交换的方式来插入或拔出处理器附插卡20。因为处理器附插卡20缺少了PCI热交换规格中所必需的电源切换电路以及讯号切换电路。另外，因为处理器附插卡20会控制热交换总线10的讯号线的传递操作，以使各种附插卡能正常运作，所以一般认为要以热交换的方式插入或拔出处理器附插卡20是一件不太可能的事。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可于热交换总线上热交换的处理器附插卡，让使用者可以以热交换的方式从热交换总线的处理器插槽上插入或拔出处理器附插卡。
为实现本发明的目的，本发明提供一种处理器附插卡，其以可热交换的方式安插于一热交换总线的处理器插槽上，该处理器附插卡包括：一连接端，设于该处理器附插卡的一侧，用来使该处理器附插卡可以以热交换的方式插入或拔出该热交换总线的处理器插槽；一讯号切换电路，用来连接该处理器附插卡的讯号线及该热交换总线的讯号线，该讯号切换电路电连接于该连接端而使该处理器附插卡得以被热交换；一处理器，电连接于该讯号切换电路；一电源切换电路，用来控制该处理器附插卡的电源供应。
附图说明
图示的简单说明：
图1为公知技术PCI热交换总线的功能方块图。
图2为本发明PCI热交换总线的功能方块图。
具体实施方式
请参考图2。图2为本发明PCI热交换总线100的功能方块图。PCI热交换总线100依据PICMG 2.1 R1.0的规格设计，而PICMG 2.1 R1.0的相关文件资料可从一般的PCI组织(如国际PCI工业电脑协会，PICMG)获得。PCI热交换总线100建置于一基板102之上。基板102包括多个附插卡插槽104以及二处理器插槽105。所有的附插卡插槽104以及处理器插槽105经由PCI热交换总线100而彼此电连接在一起。附插卡插槽104可用来安插多种可热交换的附插卡，例如，可安插一输出入卡106，用来与周边装置(如数据机)作通讯连接，或是安插一SCSI卡108，用来控制其他SCSI接口装置(如硬盘机)，亦或是安插一网络卡110，用来连接至一网络。另外，二处理器插槽105可用来安插二处理器附插卡120。每一个附插卡106、108、110以及处理器附插卡120分别透过其各自的一连接端130来安插于附插卡插槽104以及处理器插槽105，并使各自的讯号线与PCI热交换总线100的讯号线相连接。
每一安插于附插卡插槽104的附插卡都包括一电源切换电路112，一讯号切换电路114以及一PCI电路116，以使每一附插卡都能执行其相关的功能。讯号切换电路114电连接于连接端130。每一处理器附插卡120包括一处理器118，一电源切换电路122，一讯号切换电路128以及一PCI电路126。讯号切换电路128电连接于连接端130。PCI电路126用来当作处理器附插卡120与其他附插卡106、108、110之间的硬件接口，以使处理器附插卡120提供相关的功能于其他附插卡106、108、110。另外，每一PCI电路126也可用来当作处理器118以及PCI热交换总线100之间的传递接口。
基板102包括一电源控制电路150，用来提供电源给附插卡插槽104以及处理器插槽105，并进而供应电源给处理器附插卡120及其他附插卡106、108、110。处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110的电源切换电路122、112用来控制处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110的电源供应。电源切换电路112、122可以是由手动控制，或是由PCI热交换总线100上的其他装置控制。本实施例中，处理器附插卡120可以控制其他附插卡106、108、110以及其他处理器附插卡120的电源开启或关闭状态。电源切换电路122、112分别透过各自的连接端130从PCI热交换总线100处获得电源，并将电源传送到处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110中的其他元件(如讯号切换电路128、114，PCI电路126、116以及处理器118)。
讯号切换电路128、114其硬件架构皆符合PCI总线热交换规格，分别用来切换处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110的讯号线与PCI热交换总线100的讯号线之间的电连接状态。讯号切换电路128、114可以确保处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110在插入或拔出处理器插槽105、附插卡插槽104时，不会中断PCI热交换总线100上的其他装置的操作。当处理器附插卡120以及其他附插卡106、108、110插入或拔出处理器插槽105、附插卡插槽104时，讯号切换电路128、114会通知PCI热交换总线100上的其他装置，通知它们处理器附插卡120或其他附插卡106、108、110已经从处理器插槽105或附插卡插槽104插入或拔出。
每一处理器附插卡120通过一通讯线路140与其他处理器附插卡120连接并互相传送讯号。通讯线路140与PCI热交换总线100分别独立，互不影响。所以，每一处理器附插卡120不须通过PCI热交换总线100即可与其他的处理器附插卡120互相传送讯号。通讯线路140可为一局域网络(Local Area Network，LAN)缆线、一串联缆线(如RS-232)、一通用串列总线(Universal Serial Bus，USB)缆线或一光纤缆线(fiber channel cable)。每一处理器118会持续地通过通讯线路140与其他的处理器118互相传送讯号。另外通讯线路140与处理器附插卡120之间的连接方式，除了可透过一缆线140直接连接两处理器附插卡120外，也可以以连接两处理器插槽105的方式实现。
当电源控制电路150传送电源至处理器附插卡120与其他附插卡106、108、110时，只有一处理器附插卡120会真正地通过讯号切换电路128电连接于PCI热交换总线100。此一处理器附插卡120定义为第一处理器附插卡，而另一处理器附插卡120定义为第二处理器附插卡。第二处理器附插卡120会通过讯号切换电路128切断其与PCI热交换总线100之间的电连接。所以第一处理器附插卡120的处理器118会成为主要的处理器，用来控制该伺服器的一RAID控制电路200的操作。同时间内，第二处理器附插卡120则是处于待命状态。另外，第一处理器附插卡120会持续通过通讯线路140与第二处理器附插卡120互相传送讯号，并周期性地通知第二处理器附插卡120其运作状况。除此之外，第二处理器附插卡120也可以主动监控第一处理器附插卡120的运作状况。
当第一处理器附插卡120侦测其本身运作状况发生不正常情形时，第一处理器附插卡120会立刻通知第二处理器附插卡120。然后，第二处理器附插卡120会使其讯号切换电路128电连接于PCI热交换总线100，而同时第一处理器附插卡120会指示其讯号切换电路128切断其与PCI热交换总线100之间的电连接。所以，第二处理器附插卡120会接管第一处理器附插卡120的操作。原本由第一处理器附插卡120所执行的工作会转移至第二处理器附插卡120。因此当第一处理器附插卡120运作发生不正常情形时，RAID控制电路200会继续由第二处理器附插卡120控制，因此其运作并不会因此而中断或因而造成资料上的错误。RAID控制电路200控制硬盘机202的读取及写入操作。
当第一处理器附插卡120运作发生不正常情形时，除了可以以上述的方法来防止其所可能造成的影响之外，其运作方式还可以如下所述。第二处理器附插卡120会监控第一处理器附插卡120的运作状况。当第一处理器附插卡120运作发生不正常情形时，第二处理器附插卡120会控制第一处理器附插卡120的讯号切换电路128切断第一处理器附插卡120与PCI热交换总线100之间的电连接。同时，第二处理器附插卡120会指示其讯号切换电路128电连接于PCI热交换总线100，而让第二处理器附插卡120接管第一处理器附插卡120的操作。此外，第二处理器附插卡120还会指示第一处理器附插卡120的电源切换电路122关闭第一处理器附插卡120的电源。此外，当第二处理器附插卡120经过一特定时间还无法侦测到第一处理器附插卡120时，会视为第一处理器附插卡120已经故障，并接管其相关的运作。同样的，第一处理器附插卡120也会以同样的方法来监控第二处理器附插卡120。
相较于公知处理器附插卡，本发明的目的在于利用至少两个各自包括一讯号切换电路128及一电源切换电路122的处理器附插卡120，以及一通讯线路140，让使用者可以以热交换的方式更换该处理器插卡120。当处理器附插卡120其中有一故障时，其相关操作可由其他处理器附插卡120接管，使整个系统可以继续正常运作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (18)

1.一种处理器附插卡，其以可热交换的方式安插于一热交换总线的处理器插槽上，该处理器附插卡包括：
一连接端，设于该处理器附插卡的一侧，用来使该处理器附插卡可以以热交换的方式插入或拔出该热交换总线的处理器插槽；
一讯号切换电路，用来连接该处理器附插卡的讯号线及该热交换总线的讯号线，该讯号切换电路电连接于该连接端而使该处理器附插卡得以被热交换；
一处理器，电连接于该讯号切换电路；以及
一电源切换电路，用来控制该处理器附插卡的电源供应。
2.如权利要求1的处理器附插卡，其特征在于，该处理器附插卡的构造与一PCI总线相容。
3.如权利要求2的处理器附插卡，其特征在于，该处理器附插卡还包括一PCI电路，用来使该处理器附插卡与该PCI总线相配合。
4.如权利要求1的处理器附插卡，其特征在于，该处理器附插卡安插于一电子装置的基板上。
5.如权利要求1的处理器附插卡，其特征在于，该处理器附插卡为一第一处理器附插卡，而该第一处理器附插卡通过一通讯线路与一第二处理器附插卡互相传送讯号。
6.如权利要求5的处理器附插卡，其特征在于，该通讯线路为一局域网络缆线、一串联缆线、一通用串列总线缆线或一光纤缆线。
7.如权利要求5的处理器附插卡，其特征在于，该第二处理器附插卡安插于该热交换总线之上。
8.如权利要求7的处理器附插卡，其特征在于，该第二处理器附插卡可控制该第一处理器附插卡的讯号切换电路来切断该第一处理器附插卡与该热交换总线之间的电连接。
9.如权利要求8的处理器附插卡，其特征在于，当该第一处理器附插卡的讯号切换电路切断该第一处理器附插卡与该热交换总线之间的电连接后，该第一处理器附插卡可由该热交换总线上拔除。
10.如权利要求7的处理器附插卡，其特征在于，该第二处理器附插卡可控制该第一处理器附插卡的电源切换线路，使其开启或关闭该第一处理器附插卡的电源供应。
11.一种热交换总线，其包括：
一第一处理器附插卡与第二处理器附插卡，该第一处理器附插卡安插在该热交换总线上的一第一处理器插槽上，该第二处理器附插卡安插在该热交换总线上的一第二处理器插槽上，而每一处理器附插卡包括：
一连接端，设于该处理器附插卡的一侧，用来使该处理器附插卡可以以热交换的方式插入或拔出该热交换总线的第一或第二处理器插槽；
一讯号切换电路，用来连接该处理器附插卡的讯号线及该热交换总线的讯号线，该讯号切换电路电连接于该连接端而使该处理器附插卡得以被热交换；
一处理器，电连接于该讯号切换电路；以及
一电源切换电路，用来控制该处理器附插卡的电源供应；以及
一通讯线路，电连接于该第一及第二处理器附插卡之间以使该二处理器附插卡得以互相传递讯号。
12.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，其为一PCI总线。
13.如权利要求12的热交换总线，其特征在于，每一处理器附插卡还包括一PCI电路，用来使该处理器附插卡与该PCI总线相配合。
14.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，该二处理器附插卡安插于一电子装置的基板上。
15.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，该通讯线路为一局域网络缆线、一串联缆线、一通用串列总线缆线或一光纤缆线。
16.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，该第二处理器附插卡可控制该第一处理器附插卡的讯号切换电路来切断该第一处理器附插卡与该热交换总线之间的电连接。
17.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，当该第一处理器附插卡的讯号切换电路切断该第一处理器附插卡与该热交换总线之间的电连接后，该第一处理器附插卡可由该热交换总线上拔除。
18.如权利要求11的热交换总线，其特征在于，该第二处理器附插卡可控制该第一处理器附插卡的电源切换线路，使其开启或关闭该第一处理器附插卡的电源供应。
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