CN1988267A - 连接器以及其相关方法 - Google Patents

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CN1988267A CNA2006101321791A CN200610132179A CN1988267A CN 1988267 A CN1988267 A CN 1988267A CN A2006101321791 A CNA2006101321791 A CN A2006101321791A CN 200610132179 A CN200610132179 A CN 200610132179A CN 1988267 A CN1988267 A CN 1988267A
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乔纳森·A.·邓肯
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Abstract

公开了用于外部部件互连(“PCI”)Express连接设备的方法、装置与系统，其在电子和/或计算设备之间数据处理、寻址和/或控制信号的通信中支持不同于连接器的尺寸的设备总线宽度的使用。具体地，公开了一种PCI Express连接器，其通过在连接器的至少一端包含开口(或者“凹口”)以物理容纳适配器的较大尺寸，从而允许安装具有比连接器本身的总线宽度更大的总线宽度的PCI Express适配器。

Description

连接器以及其相关方法
技术领域
本发明一般涉及电子设备连接器，并且尤其涉及符合电子以及计算机设备的外部部件互连(“PCI”)Express技术标准的印刷电路板(PCB)边缘连接器。更具体地，本发明涉及这样的PCI Express连接设备，其在此类设备之间数据处理、寻址和/或控制信号的通信中支持不同于连接器的尺寸的设备总线宽度的使用。具体地，公开了一种PCIExpress连接器，其通过在连接器的至少一端包含开口(或者“凹口(notch)”)以物理地容纳适配器的较大尺寸，从而允许安装具有比连接器本身的总线宽度更大的总线宽度的PCI Express适配器。
背景技术
目前大多数电子和计算机电路利用通过使用印刷电路板(PCB)连接在一起的有源和无源器件来实现。无论电路主要是模拟性的、数字性的、还是两者混合的，均属于上述情况。在其最简单的形式中，PCB是诸如树脂填充的玻璃纤维的绝缘体(即不导电的)材料的相对较薄的板。在PCB的一个或多个面上通常形成金属线或者“迹线”以提供位于PCB上各种电子电路的元件之间的电连接。更进一步地，PCB可以是“多层的”，其中多个绝缘层位于导电层之间以形成电路、接地和/或电源平面。利用多层板，通常通过在层间形成“导孔”(或导电的插头)，或通过利用可以在其中穿过导线的“通孔”来提供不同层之间的电连接。通常，PCB上的电路可以被连接到其他设备。这些可以是输入/输出设备、位于其他PCB上的其他电子和/或计算机电路、传输线等等。虽然此类设备可以被直接连接到PCB(诸如通过焊接到其一些迹线或焊盘上)，但是到外部设备或电路的连接一般都通过可折卸连接器组件来实现。为了这一目的，这些年来已开发了许多不同类型的电连接器，并且已根据若干工业技术标准对其进行设计以便在其制造、实现和使用中建立统一性。
当前用于台式机和服务器计算的被最广泛采用的此类标准之一是外部部件互连(或“PCI”)标准。最初的IBM个人计算机(PC)结构具有一系列相关硬件通信接口(或“总线”)设计，其来源于引起PCI标准的开发和采用的最初的工业标准结构(ISA)技术规范。最初的ISA技术规范允许具有16个包含信息的二进制数字(或形成二进制“字”的“位”)的尺寸(或“宽度”)的总线传递同时发送(或“并行”)的电信号以用于执行计算机设备寻址、数据处理和控制功能。然而，ISA总线结构具有若干缺陷，包括缺乏速度、难以配置以及标准技术规范集合不完整，所有这些都会导致缺少用于一些应用的兼容性。由于这个原因，已开发了被认为技术上超越ISA的若干其他专用总线结构；包括ISA(EISA)的32位变型；由IBM开发的微通道结构(MCA)总线；由Apple开发的NuBus；由Sun开发的SBus；由Amiga使用的ZorroII(16位)以及Zorro III(32位)；由视频电子标准协会开发的VESA局部总线以及由Intel开发的PCI标准。
1991年，PCI技术规范作为标准被第一次提出，并且其最初为PCB主电路板(或“主板”)上电路与设备互连而设计，但是此后其使用被扩展到可拆卸电路卡及其他计算机与电子设备。PCI总线结构具有许多优于其他总线结构的优点；例如不用中央处理单元(“CPU”)介入就提供计算机系统存储器的直接访问；允许多个电子和/或计算机设备通过单总线(包括使用允许单个互连被用于到更多设备的连接的″桥″)互连以及自动配置(或“自动配置”)能力。由于这些优点(尤其)连同其速度和相对便宜的实现，如今PCI总线结构标准被用于几乎每种类型计算机和电子系统，以提供硬件设备之间的通信。
PCI EXPRESS是PCI标准的最新的发展，其支持PC、工作站、服务器以及其他类型计算机和电子硬件中连接器、扩展适配器和外部设备的使用。由PCI EXPRESS标准实现的总线技术可被用于给微芯片、印刷电路板(PCB)以及适配器提供允许各种类型计算机和电子系统中硬件设备之间通信的连接。这通过“串行”接口的实现来做到，该接口允许利用设备之间的点到点互连，通过通常由连接器/适配器组合组成的连接点之间的直接连线接口来进行数据的顺序传送。PCI-X和PCI EXPRESS标准在软件层次保持兼容，即使底层的硬件技术在两个标准之间是不同的。这允许基于PCI-X的操作系统、设备驱动程序以及BIOS系统在没有任何显著变化的情况下支持基于PCIExpress的硬件设备。
PCI EXPRESS标准不局限于用于适配器的连接器。由于其高速度以及可伸缩的总线宽度，其可被用作高速接口来连接含有不同硬件设计的许多不同设备，例如USB2、Infiniband、千兆以太网等。目前设备可以以超过当前PCI-X设备的带宽能力两倍的速度在PCIEXPRESS标准下运行。未来系统工作频率的提高以及在导体材料方面的改进将导致PCI EXPRESS标准能够支持的总带宽的相应增加。
发明内容
公开了用于连接设备的方法、装置与系统，该连接设备支持在电子和/或计算机设备之间的数据处理、寻址和/或控制信号的通信中使用不同于连接器的尺寸的设备总线宽度。具体地说，公开了一种外部部件互连(“PCI”)Express连接器，其允许具有比连接器本身的宽度更大的总线宽度的PCI EXPRESS适配器的安装。
PCI EXPRESS技术规范允许具有更大(或“更宽”)总线容量的设备被电连接到更小(或“更窄”)的总线。然而，机械限制存在于当前用于将总线连接到设备适配器的每个类型的PCI EXPRESS连接器中，因为连接器的物理尺寸不支持其用于具有比连接器本身更宽的总线接口的适配器。所有该问题的当前解决方案使用具有总线宽度至少与所安装的适配器的宽度一样大的PCI EXPRESS连接器，同时为用于适配器而仅将连接器的一部分接线到系统总线。
本发明通过提供允许安装总线宽度大于连接器的宽度的PCIExpress适配器的新型PCI EXPRESS连接器，通过在连接器的至少一端包含开口(或“凹口”)以物理地容纳适配器的较大尺寸来解决该问题。本发明的“凹口”构思消除了当前解决方案所经历的缺陷，同时允许连接器符合PCI EXPRESS技术规范，并且其可被用于制造各种不同的PCI EXPRESS连接器以及其他扩展总线的连接器。
因此本发明的目的是通过提供一种利用在电子和/或计算机设备之间的数据处理、寻址和/或控制信号的通信中支持使用不同于连接器尺寸的设备总线宽度的连接设备的方法、装置与系统来克服现有技术的缺陷。
本发明的另一个目的是通过提供一种连接器来克服现有技术的缺陷，该连接器支持在符合外部部件互连(“PCI”)Express技术标准的电子和/或计算机设备之间的数据处理、寻址和/或控制信号的通信中使用不同于连接器的尺寸的设备总线宽度。
本发明的另一个目的是通过提供一种PCI EXPRESS连接器来克服现有技术的缺陷，该连接器允许安装具有比连接器本身宽度更大的总线宽度的PCI EXPRESS适配器。
本发明的另一个目的是通过提供一种PCI EXPRESS连接器来克服现有技术的缺陷，其通过在连接器的至少一端中包含开口(或“凹口”)以物理地容纳适配器的较大尺寸，允许安装具有比连接器宽度更大的总线宽度的PCI EXPRESS适配器。
在申请文件的结尾部分专门指出被认为是发明的主题并且清楚地要求给予保护。然而，本发明连同其进一步的目的和优点通过参考下面结合附图的描述可被更好地理解。
附图说明
图1是图解PCI Express串行链接电气连接的示意图。
图2图解了各种PCI与PCI EXPRESS连接器/适配器配置的机械槽尺寸的比较。
图3和4是图解现有技术的插入卡边缘连接器系统的透视图。
图5A-5C是图解本发明的“带凹口”PCI EXPRESS连接器的透视图。
图6是图解安装在本发明的“带凹口”PCI EXPRESS连接器中的PCI EXPRESS适配器的透视图。
图7A和7B是图解加在本发明的“带凹口”PCI EXPRESS连接器的端部附近的“支架”的透视图。
具体实施方式
图3和4图解了现有技术印刷电路板(PCB)边缘连接系统，其可在PCI标准下使用，如此处引为参考的美国专利6,814,583中所示以及所描述的。这些连接器可被用于连接物理上分立的电子设备，并且虽然连接器在图3和4中被示出为连接到PCB，然而任何一个连接器都可被连接到电缆或单独的电路板。
如图3中所示，第一PCB或“插件板”44包括公头边缘连接器46，其可被实现为具有与母头边缘连接器56的触点70电连接的迹线48的PCB的一部分。在该具体例子中，公头边缘连接器46具有被槽54分开的第一部分50和第二部分52。(现有技术中也存在边缘连接器的无槽变型)。母头边缘连接器56具有包括连接到插脚62的若干触点70的一对槽66和68。通过延伸其插脚62穿过孔64，母头边缘连接器56可被电连接到在其底面60(未示出)具有迹线的PCB58，虽然迹线也可以位于PCB的顶面59。操作中，公头边缘连接器46的第一和第二部分50和52分别被插入母头边缘连接器56的槽66和68中，使插件板44的迹线48通过触点70和插脚62与PCB58的迹线(未示出)电接触。
图4示出了现有技术边缘连接器系统100，其包括PCB主板102以及一个或多个插件板104a、104b和/或104c。每个电路板分别包括公头边缘连接器部分106a、106b和/或106c，其可以是电路板的物理延伸。公头边缘连接器106a、106b和106c适合于分别接入母头边缘连接器110a、110b和110c的槽108a、108b和108c中。因此，当公头边缘连接器106a-106c与母头边缘连接器110a-110c接合时，电路板104a-104c上的电子电路被电连接到主板102上的电路。
图3和4中所图解的连接器具有若干优点。它们被机械引导并且固定到位，这有助于保持其彼此进行的电接触。其外壳也对其进行良好的屏蔽，从而减小了电磁辐射干扰(EMI)。两种连接器都可在配置方面变化，并且如上面参考图3所描述的，可采用分割式连接器设计。图3和4中所图解的边缘连接器技术具有某些优于现有技术系统的优点，包括消除分立公头连接器，从而降低了成本，以及促使两个PCB的接地面更接近在一起，这在高频应用中是有利的。然而，这些现有技术边缘连接器设计是为了用于这样的设备，其实现用于同步信号处理的共享并行总线结构。如上所说明的，PCI EXPRESS标准实现串行接口，其允许利用这些连接点之间的直接连线接口在设备之间进行点到点互连，从而要求不同类型的连接器满足该标准。
如图1中所示，单个PCI EXPRESS串行链接是利用两对线路(或“通道”)的双单工连接，其中一对用于发送数据(Tx)而另一对用于接收数据(Rx)，其可以以每秒2.5千兆位(Gbps)的流速在所连接的设备A和B之间每周期均传送一位。PCI EXPRESS链接可由多通道组成。在此配置中，连接被标记为x1、x2、x4、x8、x16或x32(或更大的)等，其中“x数”实际上是用于链接中的通道的数量。因此，PCIEXPRESS x1配置要求四(4)条线路来连接单通道链接，而x16实现要求十六(16)乘该数量(或64线路)来完成十六通道链接。这导致了每个不同的PCI EXPRESS链路配置有不同尺寸的机械连接(或“槽”)。
图2示出了当前32位PCI2.0、PCI EXPRESS x1以及PCIEXPRESS x16连接器/适配器配置的槽尺寸的比较。从该图很清楚看到，PCI EXPRESS适配器可以被安装到为更大连接设计的槽中，但不能安装到为更小连接而设计的槽中。例如，PCI EXPRESS x16适配器物理上不适合PCI x1连接器槽，而PCI Express x1适配器可以被安装到PCI x16连接器槽中。该兼容性在下面的表格中示出。
    x1槽     x4槽     x8槽     x16槽
    X1卡     支持     支持     支持     支持
    X4卡     不支持     支持     支持     支持
    X8卡     不支持     不支持     支持     支持
    X16卡     不支持     不支持     不支持     支持
如上所说明的，PCI EXPRESS技术规范允许具有更大(或“更宽”)总线容量的设备来被电连接到更小(或“更窄”)总线，例如通过适配器将PCI EXPRESS x16设备(具有尺寸为16位“字”的总线结构)连接到PCI EXPRESS x8(单字节)、x4(半字节)、或x1(一位)总线。然而，如参考图2所图解的，机械限制存在于当前用于连接总线到设备适配器的每种PCI EXPRESS连接器，因为连接器的物理尺寸不支持其用于具有比连接器本身更宽的总线接口。因此，由于该机械限制，PCI EXPRESS x16适配器目前不能被安装在PCI EXPRESS x8、x4、或x1连接器槽中。
该问题的所有当前解决方案使用总线宽度至少与所安装的适配器的宽度一样大的PCI EXPRESS连接器，同时为用于适配器而仅将连接器的一部分接线到系统总线。例如，通过仅接线其连接中的八(8)个到PCB上的系统集成电路(IC)芯片组，PCI EXPRESS x16连接器可通过安装适配器到连接器槽中而被用来将8位(单字节尺寸)系统总线与PCI EXPRESS x8或x16适配器连接。然而，这种解决方案要求使用更大、更昂贵的PCI EXPRESS连接器，从而占用比要进行的电连接所需要的空间更大的空间，并且其导致闲置连接。本发明通过提供新型PCI EXPRESS连接器解决了该问题，通过在连接器的至少一端包含开口(或“凹口”)以物理地容纳适配器的较大尺寸，该连接器允许安装具有比连接器自身宽度更大的总线宽度的PCI EXPRESS适配器。
如图5A-5C中所示，通过向连接器槽15的至少一端(例如最靠近系统前面的一端)增加开口(或“凹口”)20来修改标准PCI EXPRESS连接器。凹口20允许尺寸比连接器槽15更大的PCI EXPRESS适配器25(即“扩展卡”)经由该槽被安装(或“插”)到连接器10中，如图6的例子中所示，其中PCI EXPRESS x16适配器被安装在PCI EXPRESS x8连接器槽中。如图5C和7B中所示，凹口可以延伸到连接器的中央区域，其中存在金属总线连接插脚(以及朝向连接器的底部)，以允许物理上大于连接器的PCI EXPRESS适配器卡如图6中所示完全地坐落到连接器中。
如图7A和7B中所示，“支架”支撑件30(由诸如塑料的材料制成)可以被加到PCI EXPRESS连接器10的端部附近，其中包括凹口20以防止当适配器25被安装时连接器壁过分向外弯曲，从而确保足够的压力来完成连接器内插脚与扩展卡上的触头之间的电连接。连接器的每个侧面上的“支架”可以是交错的(如图7A中所示)，以允许多个“带凹口”PCI EXPRESS连接器不产生机械干扰问题地彼此挨着放置。
虽然PCI EXPRESS x8连接器在此处所描述的例子中被图解，然而“凹口”技术可以被应用于任何尺寸的PCI EXPRESS连接器，或被应用于使用允许不同总线宽度的结构的任何其他扩展连接器。通过消除当前PCI EXPRESS连接器/适配器配置所经历的问题，同时也允许连接器符合PCI EXPRESS技术规范，本发明的“带凹口”PCI EXPRESS连接器克服了现有技术的缺陷，并且其可被用于制造各种不同的PCIEXPRESS连接器以及其他扩展总线的连接器。
虽然本发明的某些优选特性已经通过图解来示出，但可以做出属于下面权利要求中所体现的本发明的真实精神的许多修改和改变，所述权利要求将如法律所允许地进行广义的解释，以涵盖本发明的全部范围，包括其所有等同方案。

Claims (27)

1.一种包括外壳的连接器，该外壳含有至少一个槽，该至少一个槽保持一个或多个触点，所述一个或多个触点被配置用于在至少一个接口总线上所连接的设备之间有关数据处理、寻址或控制信号的通信中，电连接一个或多个电子或计算机设备，以使一个或多个所连接的设备具有的总线宽度不同于连接器的总线宽度。
2.根据权利要求1的连接器，其中至少一个槽被配置用于安装其总线宽度大于连接器的总线宽度的设备适配器。
3.根据权利要求2的连接器，其中一个或多个槽的配置包括在槽的至少一端的开口以物理地容纳适配器的一个或多个较大尺寸。
4.根据权利要求3的连接器，其中至少一个开口延伸到连接器的中央区域。
5.根据权利要求3的连接器，其中至少一个开口向连接器的底部延伸。
6.根据权利要求3的连接器，包括安装在连接器的包括开口的一端附近的至少一个支撑件。
7.根据权利要求6的连接器，其中安装在连接器的相对边上的支撑件相对于彼此处于交错位置。
8.根据权利要求6的连接器，其中安装在连接器的相对边上的支撑件相对于彼此不处于交错位置。
9.根据权利要求3的连接器，其中连接器以及所连接的设备被配置成满足外部部件互连(“PCI”)Express技术标准。
10.根据权利要求9的连接器，其中连接器被配置成满足×1总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×2、×4、×8或×16或×32总线宽度。
11.根据权利要求9的连接器，其中连接器被配置成满足×2总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×4或×8或×16或×32总线宽度。
12.根据权利要求9的连接器，其中连接器被配置成满足×4总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×8或×16或×32总线宽度。
13.根据权利要求9的连接器，其中连接器被配置成满足×8总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×16或×32总线宽度。
14.根据权利要求9的连接器，其中连接器被配置成满足×16总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×32总线宽度。
15.一种包括一个或多个电子或计算机设备并且包括至少一个连接器的系统，该连接器包括含有至少一个槽的外壳，该至少一个槽保持一个或多个触点，所述一个或多个触点被配置用于在至少一个接口总线上所连接的设备之间有关数据处理、寻址或控制信号的通信中，电连接一个或多个设备，以使一个或多个所连接的设备具有的总线宽度不同于连接器的总线宽度。
16.根据权利要求15的系统，其中一个或多个连接器包括至少一个槽，所述至少一个槽被配置用于安装其总线宽度大于连接器的总线宽度的设备适配器。
17.根据权利要求16的系统，其中一个或多个连接器槽的配置包括在槽的至少一端的开口以物理地容纳适配器的一个或多个较大尺寸。
18.根据权利要求17的系统，其中连接器以及所连接的设备被配置成满足外部部件互连(“PCI”)Express技术标准。
19.根据权利要求18的系统，其中至少一个连接器被配置成满足×1总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×2、×4、×8或×16或×32总线宽度。
20.根据权利要求18的系统，其中连接器被配置成满足×2总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×4、×8或×16或×32总线宽度。
21.根据权利要求18的系统，其中至少一个连接器被配置成满足×4总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×8或×16或×32总线宽度。
22.根据权利要求18的系统，其中至少一个连接器被配置成满足×8总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×16或×32总线宽度。
23.根据权利要求18的系统，其中至少一个连接器被配置成满足×16总线宽度，并且至少一个适配器被配置成满足PCI EXPRESS技术标准的至少×32总线宽度。
24.一种在包括一个或多个电子或计算机设备的系统中使用连接器的方法，包括制造以及安装至少一个连接器的步骤，该连接器包括含有至少一个槽的外壳，该至少一个槽保持一个或多个触点，所述一个或多个触点被配置用于在至少一个接口总线上所连接的设备之间有关数据处理、寻址或控制信号的通信中，电连接一个或多个设备，以使一个或多个所连接的设备具有的总线宽度不同于连接器的总线宽度。
25.根据权利要求24的方法，其中一个或多个连接器包括至少一个槽，所述至少一个槽被配置用于安装其总线宽度大于连接器的总线宽度的设备适配器。
26.根据权利要求25的方法，其中一个或多个连接器槽的配置包括在槽的至少一端的开口以物理地容纳适配器的一个或多个较大尺寸。
27.根据权利要求26的方法，其中连接器以及所连接的设备被配置成满足外部部件互连(“PCI”)Express技术标准。
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