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Die Erfindung betrifft ein modulares Computersystem, umfassend ein Chassis mit einer Mehrzahl von Aufnahmeschächten zur Aufnahme von korrespondierenden Funktionsmodulen, insbesondere Servermodulen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Servermodul für ein modulares Computersystem und eine Rackanordnung mit wenigstens einem als Rack-Einschub in das Rackgehäuse aufgenommenen modularen Computersystem.
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Mit der weltweit steigenden Nachfrage nach IT-Dienstleistungen nimmt der Bedarf an Rechenleistung weiter zu. Dabei nimmt neben der reinen Bereitstellung von Rechenleistung auch der damit verbundene Platz- und Energiebedarf eine bedeutende Rolle ein. Dies betrifft sowohl relativ kleine Server-Anordnungen, wie sie beispielsweise in IT-Abteilungen kleiner und mittlerer Unternehmen zu finden sind, als auch Rechenzentren von großen Unternehmen oder spezialisierten Anbietern von IT-Dienstleistungen.
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Um Rechenleistung bedarfsgerecht erweitern zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze zum Aufbau erweiterbarer Rechenanlagen bekannt. Ein verhältnismäßig einfacher Ansatz besteht darin, Servercomputer in Server-Racks mit einem Standard-Formfaktor, typischerweise einem 19-Zoll Rack-Einschub, einzubauen und nach Bedarf entsprechende Server-Racks um weitere Servercomputer zu ergänzen. Die einzelnen Servercomputer arbeiten dabei verhältnismäßig eigenständig. Insbesondere weisen derartige Servercomputer individuelle Stromversorgungen und Netzwerkschnittstellen auf. Solche Systeme sind vergleichsweise kostengünstig, erfordern aber einen relativ hohen Raumbedarf und Verwaltungsaufwand.
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Ein alternativer Ansatz besteht in der Integration von einzelnen, so genannten Blade-Servern in ein Blade-Serversystem. Dabei umfasst ein Blade-System neben den eigentlichen Blade-Servern mit darauf angeordneten Prozessoren und Hauptspeichern eine Anzahl von Infrastrukturkomponenten wie etwa Netzteile, Netzwerk-Switches, Netzwerkschnittstellen und Massenspeichereinheiten, auf die die einzelnen Bladeserver als gemeinsam genutzte Ressourcen zugreifen. Darüber hinaus umfasst jedes Blade-System typischerweise ein oder mehrere sogenanntes Management-Blades, die zur Überwachung, Verwaltung und Administration der übrigen Komponenten dient. Blade-Serversysteme gestatten eine hohe Rechendichte, sind aber verhältnismäßig teuer. Dies ist unter anderem auf die Vielzahl von speziellen Komponenten zurückzuführen, die zum Aufbau eines funktionstüchtigen Blade-Serversystems benötigt werden.
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Aus der
DE 10 2011 017 386 A1 ist ein Baugruppenträger mit einem Einschubschacht zur Aufnahme von Servern, insbesondere Bladeservern, bekannt, wobei der Einschubschacht zwei gegenüberliegende Innenbereiche im Gehäuse definiert, welche parallel zu einer Einschubrichtung der Server angeordnet sind und in eine Vielzahl von Einschubplätzen unterteilt sind. Im Baugruppenträger sind eine oder mehrere Datenleitungen zur Datenverbindung von Servern eingerichtet. Erfindungsgemäß umfassen die Datenleitungen optische Datenleitungen, wobei an zumindest einem der zwei Innenbereiche des Einschubschachtes an jedem Einschubplatz ein Endabschnitt einer Datenleitung mit einer Datenschnittstelle angeordnet ist derart, dass eine berührungslose optische Datenverbindung zu einer weiteren Datenschnittstelle an einem entsprechenden Server ermöglicht ist.
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Aus der
US 2005/0283549 A1 sind ein Verfahren und ein System bekannt, die es einem Server-Blade in einem Blade-Gehäuse gestatten, ein entferntes USB-Gerät zu verwenden. Mehrere USB-Geräte sind mit einem Management-Modul im Blade-Chassis verbunden. Eine Persönlichkeit, die nur autorisierte USB-Geräte beschreibt, wird an ein rekonfigurierbares Eingabe-/Ausgabe-Gerät in dem Server-Blade im Blade-Chassis gesendet, das es dem Server-Blade gestattet, das entfernte USB-Gerät zu nutzen.
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Aus der
US 7,844,768 ist ein weiteres Blade-Server-System bekannt. Jedes Chassis umfasst eine Rückwandplatine mit einer Vielzahl von Einsteckplätzen und einen CPU Blade-Server und CMMs, die in die Einsteckplätze eingeführt sind. Die Rückwand hat eine Speichereinheit, die eine Gehäusenummer zum Identifizieren des Gehäuses, eine innerhalb des Gehäuses gültige Chassisnummer zur Identifizierung des Chassis im Gehäuse und innerhalb des Chassis gültige Einsteckplatz-IDs zum Identifizieren der Einsteckplätze. Aus der
US 7,533,210 ist eine virtuelle Kommunikationsschnittstelle für einen Mikrocontroller bekannt. Dort ist ein Compact Peripheral Component Interconnect (CPCI) System vorgesehen, das es gestattet, einen Intelligent Plattform Management Interface (IPMI) Controller für viele interessierte Client-Einheiten zu virtualisieren. Das System kann eine oder mehrere Schnittstellen aufweisen, die durch eine Virtualisierungseinheit zur Verfügung gestellt werden, um einer Client-Anwendung zu ermöglichen, Zugriff auf eine virtuelle Mikrosteuerung zu erhalten.
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Bei einem dritten Ansatz, der unter anderem als modulares Computersystem oder als Multi-Node-Computersystem bezeichnet wird, ist eine Mehrzahl von Servermodulen in einem gemeinsamen Chassis aufgenommen. Da die Servermodule teilweise über kein eigenes abgeschlossenes Gehäuse verfügen, werden sie teilweise auch als ”skinless” Server bezeichnet. Über das Chassis können die einzelnen Servermodule mit einer gemeinsamen Stromversorgung, Kühlung und ähnlichen einfachen oder standardisierten Komponenten wie Festplattenlaufwerken verbunden werden, wobei die Servermodule selbst jedoch weitgehend eigenständige Servercomputer darstellen.
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Insbesondere benötigen derartige modulare Computersysteme keine zentrale Verwaltungsinstanz, wie dies beispielsweise bei Blade-Serversystemen üblich ist. Sie gestatten eine hohe Rechendichte bei relativ geringen Kosten des Gesamtsystems.
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Ein modulares Computersystem der zuvor beschriebenen Art ist beispielsweise aus der internationalen Anmeldung
WO 2013/068250 A1 bekannt. Das dort offenbarte Serversystem umfasst wenigstens eine in dem Chassis angeordnete Leiterplatte zur Kontaktierung von in Einschubplätzen aufgenommenen Server-Einschüben, wobei die Leiterplatte wenigstens einen ersten Mikrocontroller aufweist. Das Serversystem umfasst des Weiteren einen in dem ersten Einschubplatz angeordneten und mit der wenigstens einen Leiterplatte gekoppelten ersten Server-Einschub, wobei der erste Server-Einschub einen ersten System-Management-Controller aufweist. Dabei sind der erste Mikrocontroller und der erste System-Management-Controller über wenigstens eine erste Signalleitung miteinander gekoppelt, und der erste Mikrocontroller ist dazu eingerichtet, dem System-Management-Controller wenigstens einen Chassis-spezifischen Konfigurationswert bereitzustellen. Durch die genannte Anordnung wird insbesondere ermöglicht, über ein Netzwerk und einen System-Management-Controller eines einzelnen Server-Einschubs mittelbar auf Chassis-spezifische Konfigurationsdaten des Serversystems zuzugreifen, ohne dass das Chassis selbst eine Netzwerkschnittstelle aufweist.
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Bei derartigen Computersystemen besteht eine Herausforderung darin, die Nutzung von über das Chassis bereitgestellte Systemkomponenten zu vereinfachen oder zu verbessern, um eine Integration des modularen Computersystems zu verbessern. Gleichzeitig soll der Aufbau des Chassis selbst bzw. der darin verbauten Komponenten so einfach wie möglich gehalten werden, um deren Preis und Komplexität zu begrenzen.
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Vor diesem Hintergrund beschreibt die vorliegende Anmeldung ein modulares Computersystem, umfassend ein Chassis mit einer Mehrzahl von im Bereich einer ersten Gehäuseseite angeordneten Aufnahmeschächten zur Aufnahme von korrespondierenden Funktionsmodulen, insbesondere Servermodulen. Das modulare Serversystem umfasst wenigstens ein erstes an einer zweiten Gehäuseseite angeordnetes Bedienpanel mit einer Mehrzahl von Bedienelementen. Das wenigstens eine Bedienpanel ist über wenigstens ein erstes serielles Bussystem mit wenigstens mit einem ersten Anschluss eines ersten Aufnahmeschachtes und einem zweiten Anschluss eines zweiten Aufnahmeschachtes gekoppelt. Wenigstens eine erste Untergruppe der Bedienelemente ist einem ersten Aufnahmeschacht und eine zweite Untergruppe der Bedienelemente ist einem zweiten Aufnahmeschacht zugeordnet. Dabei ist das modulare Computersystem dazu eingerichtet, modulspezifische Steuerdaten über das erste serielle Bussystem zwischen der ersten Untergruppe der Bedienelemente und einem in dem ersten Aufnahmeschacht aufgenommenen Funktionsmodul und zwischen der zweiten Untergruppe der Bedienelemente und einem in dem zweiten Aufnahmeschacht aufgenommenen Funktionsmodul zu übertragen.
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Durch die Verwendung eines seriellen Bussystems zur Verbindung von in einzelnen Aufnahmeschächten aufgenommenen Funktionsmodulen und zugehörigen Untergruppen von Bedienelementen eines an dem modularen Computersystem angeordneten Bedienpanels kann die Anzahl von benötigten Signalleitungen gegenüber bekannten Ansätzen reduziert werden. Neben der Reduzierung von Signalleitungen als solchen wird damit unter anderem der Vorteil erzielt, dass eine größere Anzahl von Funktionsmodulen in einem modularen Computersystem aufgenommen werden kann, ohne dass die zu deren Anschluss benötigten Leitungen eine Kühlung des modularen Computersystems nachhaltig beeinträchtigen oder die Komplexität von Verbindungselementen zu erhöhen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Chassis wenigstens ein Mikrocontroller angeordnet, der dazu eingerichtet ist, modulspezifische Steuerdaten mit in unterschiedlichen Aufnahmeschächten aufgenommenen Funktionsmodulen nacheinander über das serielle Bussystem auszutauschen. Durch die Vorsehung eines Mikrocontrollers in dem Chassis kann ein geordneter Austausch von modulspezifischen Steuerdaten über das serielle Bussystem sichergestellt werden. Hierdurch werden Buskollisionen vermieden, so dass ein vorgegebener zeitlicher Ablauf beim Austausch der Steuerdaten gewährleistet ist.
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In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst das modulare Computersystem zwei Bedienpanels, die jeweils über ein eigenes serielles Bussystem mit dem Mikrocomputer verbunden sind. Durch die Vorsehung unterschiedlicher serieller Bussysteme wird der Datenverkehr von und zu den Funktionsmodulen einerseits und von und zu den Bedienpanels andererseits voneinander getrennt.
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In wenigstens einer Ausgestaltung sind der Mikrocontroller, die den Aufnahmeschächten zugeordneten Anschlüsse und/oder das wenigsten eine serielle Bussysteme auf wenigstens einer Leiterplatte im Inneren des Chassis angeordnet. Bei der Anordnung der entsprechenden Komponenten auf einer im Chassis befindlichen Leiterplatte, insbesondere einer sogenannten Midplane, kann auf die Vorsehung einzelner Kabel zum Anschluss der Bedienmodule weitgehend verzichtet werden.
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Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung ist der Mikrocontroller des Weiteren über wenigstens einen Systemmanagementbus mit wenigstens einer Verwaltungskomponente des modularen Computersystems verbunden. Dabei weist das wenigstens eine Bedienpanel wenigstens ein dem modularen Computersystem als Ganzem zugeordnetes systemspezifisches Bedienelement auf und der Mikrocontroller ist dazu eingerichtet, systemspezifische Steuerdaten über den Systemmanagementbus mit der wenigstens einen Verwaltungskomponente auszutauschen, zwischenzuspeichern und mit dem systemspezifischen Bedienelement auszutauschen. Durch die genannten Merkmale können neben den modulspezifischen Steuerdaten auch systemspezifische Steuerdaten über das Bedienpanel angezeigt oder entgegengenommen werden.
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Bei den Bedienelementen des Bedienpanels kann es sich um Schaltelemente, wie beispielsweise Taster, handeln, deren Schaltzustände abgefragt und an die einzelnen Funktionsmodule weitergeleitet werden kann. Alternativ oder zusätzlich handelt es sich bei den Bedienelementen um Anzeigeelemente, wie beispielsweise Leuchtdioden, die einen Zustand der einzelnen Funktionsmodule anzeigen können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Servermodul zur Verwendung in einem modularen Computersystem, insbesondere dem zuvor beschriebenen Computersystem, beschrieben. Das Servermodul weist wenigstens eine Systemplatine zur Aufnahme von Systemkomponenten, wenigstens einen Modulanschluss zur elektrischen Kontaktierung eines korrespondierenden Anschlusses des modularen Computersystems und wenigstens einen Ein-/Ausgabebaustein mit einer Mehrzahl von parallelen Ein-/Ausgabeanschlüssen sowie mit einem Busanschluss für ein serielles Bussystem auf. Dabei ist der Busanschluss des Ein-/Ausgabebausteins elektrisch mit dem Modulanschluss verbunden, die parallelen Ein-/Ausgabeanschlüsse sind mit modulspezifischen Steuersignalen verbunden und der Ein-/Ausgabebaustein ist dazu eingerichtet, die über die parallelen Ein-/Ausgabeanschlüsse empfangenen bzw. abgegebenen Steuersignale seriell als modulspezifische Steuerdaten über das serielle Bussystem zu übertragen.
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Durch die Vorsehung eines Ein-/Ausgabebausteins mit einer Mehrzahl von parallelen Ein-/Ausgabeanschlüssen auf einer Systemplatine eines Servermoduls können in einem Servermodul typischerweise auftretende Steuersignale ohne weitere Anpassung, insbesondere ohne Anpassung der Firmware des Servermoduls, auf einfachem Weg über einen seriellen Busanschluss an ein von dem Servermodul getrenntes Bedienpanel gesendet und/oder von dort empfangen werden.
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In wenigstens einer Ausgestaltung eignet sich das modulare Serversystem mit darin aufgenommenen Servermodulen zur Aufnahme in einer Rackanordnung. Dabei ist das wenigstens eine Bedienpanel auf einer zur Befestigung des modularen Computersystems an dem Rackgehäuse dienenden, in einem von der ersten Seite des Rackgehäuses zugänglichen Bereich des modularen Computersystems angeordnet. Eine derartige Anordnung dient zur verbesserten Ausnutzung des zur Verfügung stehende Platzes der Frontseite des modularen Serversystems.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den angehängten Patentansprüchen sowie der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels offenbart.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines beispielhaften modularen Computersystems unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren und der Beschreibung werden einzelne Instanzen gleichartiger Komponenten durch einen alphabetischen Suffix voneinander unterschieden. Ist kein Suffix angegeben, wird jeweils auf alle Komponenten Bezug genommen. In den Figuren zeigen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht eines Chassis eines modularen Computersystems,
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2 eine perspektivische Rückansicht des Chassis gemäß 1,
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3 eine schematische Darstellung des Systemaufbaus des modularen Computersystems,
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4 eine perspektivische Ansicht unterschiedlicher Funktionseinheiten des modularen Computersystems,
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5 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Konfigurationen des modularen Computersystems,
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6 eine schematische Darstellung der Verbindung von Funktionsmodulen mit Komponenten des Chassis,
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7 eine schematische Darstellung der Verbindungen von Funktionsmodulen mit zwei Bedienpanels,
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8 einen elektrischen Anschlussplan zum Anschluss eines Servermoduls an ein serielles Bussystem,
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9 eine detaillierte Darstellung der zwei Bedienpanels mit zugehörigen Funktionen und
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10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Austauschen von Steuerdaten.
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Bevor auf die Details der erfindungsgemäßen Lösung eingegangen wird, wird zunächst anhand der 1 bis 5 der allgemeine Systemaufbau eines modularen Computersystems gemäß dem verwendeten Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem beschriebenen Computersystem handelt es sich um ein sogenanntes Multi-Node-System, bei dem mehrere, logisch weitgehend unabhängig voneinander arbeitende Servermodule in einem gemeinsamen Chassis angeordnet sind.
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1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Chassis 2 für ein derartiges modulares Computersystem 1. Im Ausführungsbeispiel entspricht das Chassis 2 einem Standardformat, insbesondere einem 19-Zoll-Rackformat zum Einschub in ein korrespondierendes Rackgehäuse. Hierzu weist das Chassis 2 im Bereich einer Vorderseite zwei Befestigungslaschen 3a und 3b auf, mit denen das Chassis 2 an senkrechten Lochschienen 6 des im Übrigen nicht dargestellten Rackgehäuses befestigt ist. Zur Befestigung dienen beispielsweise Daumenschrauben oder andere an sich bekannte Befestigungsmittel. Das Chassis 2 gemäß 1 weist eine Bauhöhe von zwei sogenannten Höheneinheiten von jeweils 44,45 Millimetern auf. Selbstverständlich ist auch die Verwendung anderer Bauhöhen zur Aufnahme von größeren oder anderen als den nachfolgend beschriebenen Komponenten möglich.
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Um die zur Verfügung stehende, von der Vorderseite des Rackgehäuses aus erreichbare Fläche optimal auszunutzen, sind auf den Befestigungslaschen 3a und 3b Bedienpanels 4a bzw. 4b angeordnet, die verschiedene Steuerdaten anzeigen bzw. zur Eingabe von Steuerdaten dienen. Der zwischen den Bedienpanels 4a und 4b zur Verfügung stehende Raum dient im Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Speichereinschüben in einem Standardformat, insbesondere Festplattenmodulen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel lassen sich in dem mittleren Bereich insgesamt 24 Festplattenmodule mit Festplattenlaufwerken im 2,5-Zoll-Format anordnen, die in vier Gruppen 5a bis 5d von Speichereinschüben aufgeteilt sind.
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Das beschriebene modulare Computersystem 1 dient zur Aufnahme von bis zu vier einzelnen Funktionsmodule, insbesondere Servermodulen, in korrespondierenden Aufnahmeschächten 7a bis 7d. Die Funktionsmodule werden von einer in 2 dargestellten Rückseite her in das Chassis 2 eingeschoben. Obwohl die einzelnen Aufnahmeschächte 7a bis 7d in der 2 durch gestrichelte Linien voneinander getrennt dargestellt sind, wird darauf hingewiesen, dass eine physikalische Trennung in dem Chassis 2 nicht erforderlich ist. Auf diese Weise können insbesondere größere Funktionsmodule in benachbarte Aufnahmeschächte 7a bis 7d aufgenommen werden, wie unten anhand der 5 beschrieben. In einem seitlichen Bereich der Rückseite weist des Chassis 2 zwei weitere Aufnahmeschächte 8a und 8b zur Aufnahme von zwei korrespondierenden Netzteilen auf. Auch diese Aufnahmeschächte sind nicht physikalisch voneinander getrennt.
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3 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Systemaufbau des modularen Computersystems 1. Darin ist zu erkennen, dass im Inneren des Chassis 2 neben den zuvor genannten Komponenten weitere Komponenten angeordnet sind. Insbesondere umfasst das Chassis 2 eine senkrecht zur Einschubrichtung von Funktionsmodule 13 angeordnete erste Leiterplatte 9. Die erste Leiterplatte 9 wird teilweise auch als Midplane bezeichnet, da sie in einem Gehäuseinneren angeordnet ist und von zwei Seiten durch weitere Komponenten kontaktiert werden kann. Über die erste Leiterplatte 9 sind die einzelnen Funktionsmodule 13 und sonstige Komponenten des modularen Computersystems 1 miteinander verbunden. Zur elektrischen Kontaktierung weist jedes der Funktionsmodule 13 einen Modulanschluss 17 auf, der in einen korrespondierenden Anschluss 18 der ersten Leiterplatte 9 eingesteckt werden kann.
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Darüber hinaus umfasst das modulare Computersystem 1 im Ausführungsbeispiel vier zweite Leiterplatten 10a bis 10d, die jeweils einer der Gruppen 5a bis 5d von Speichereinschüben 14 zugeordnet sind. Über die zweiten Leiterplatten 10a bis 10d kann eine Gruppe 5 von jeweils sechs Speichereinschüben 14, beispielsweise über genormte SAS- oder SATA-Steckverbinder kontaktiert werden. Die vier zweiten Leiterplatten 10a bis 10d sind über vier korrespondierende Leiterplattenverbinder 11a bis 11d mit der ersten Leiterplatte 9 verbunden. Bei den Leiterplattenverbindern 11a bis 11d kann es sich selber um Leiterplatten mit entsprechenden Steckverbindern handeln.
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Zwischen der ersten Leiterplatte 9 und den zweiten Leiterplatten 10a bis 10d sind im Ausführungsbeispiel vier Kühlvorrichtungen 12a bis 12d angeordnet. Bei den Kühlvorrichtungen 12a bis 12d handelt es sich jeweils um Doppellüftersysteme, mit zwei axial hintereinander angeordneten Einzellüftern. Die Kühlvorrichtungen 12a bis 12d saugen Luft von vorne durch die Gruppen 5a bis 5d von Speichereinschüben 14 an und blasen diese durch in die Aufnahmeschächte 7a bis 7d eingesetzten Funktionsmodule 13 und Netzteile 15 aus dem Chassis 2 heraus.
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Schließlich ist in 3 zu erkennen, dass die Netzteile 15 sich nicht über die gesamte Tiefe zwischen der Rückseite des Chassis 2 und der ersten Leiterplatte 9 erstrecken. Zur elektrischen Kontaktierung ist zwischen den Netzteilen 15 und der ersten Leiterplatte 9 daher eine Verbindungsstruktur 16 angeordnet, die sich insbesondere zur Übertragung von großen Strömen eignet.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Systemkomponenten des modularen Computersystems 1 ohne das zugehörige Chassis 2.
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In der Darstellung gemäß 4 ist insbesondere der Aufbau der Verbindungsstruktur 16 im Detail zu erkennen. Neben zwei Kupferplatten 19 weist die Verbindungsstruktur 16 des Weiteren eine dritte Leiterplatte 20 auf, die Steuerkomponenten der Netzteile 15 über einen in der Figur nicht zu erkennenden Systemmanagementbus mit weiteren Systemkomponenten des modularen Computersystems 1 verbindet. Im Ausführungsbeispiel sind Kupferschienen 21 auf der Rückseite der Leiterplatte 9 angeordnet, um die über die Verbindungsstruktur 16 von den Netzteilen übertragene elektrische Energie an die in den Aufnahmeschächten 7a bis 7d aufgenommenen Funktionsmodule 13 zu übertragen.
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Die erste Leiterplatte 9 sowie die zweiten Leiterplatten 10a bis 10d weisen neben dem zum Anschluss der verschiedenen Funktionsmodule 13 bzw. Speichereinschübe 14 erforderlichen Anschlüsse jeweils Öffnungen auf, die eine Belüftung der in dem Chassis 2 verbauten Komponenten ermöglicht.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel das Funktionsmodul 13 als Servermodul 22 ausgestaltet ist. Im Ausführungsbeispiel weist das Servermodul 22 eine in der 4 verdeckte Systemplatine sowie zwei darauf angeordnete Prozessoren 23a und 23b mit insgesamt vier zugeordneten Speicherbänken 24 auf. An der Rückseite des Servermoduls 22 sind verschiedene Steckverbinder, beispielsweise zum Anschluss des Servermoduls 22 an ein lokales Datennetzwerk, vorgesehen.
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5 zeigt schematisch unterschiedliche Möglichkeiten zur Bestückung des modularen Computersystems 1 mit Funktionsmodulen 13. In einer ersten Konfiguration 25 ist jeder der Aufnahmeschächte 7a bis 7d mit einem eigenen Funktionsmodul 13a bis 13d, beispielsweise einem Servermodul 22, bestückt. In einer zweiten Konfiguration 26 sind nur zwei Funktionsmodule 13a und 13b mit jeweils doppelter Breite in jeweils zwei benachbarten Aufnahmeschächten 7a und 7c bzw. 7b und 7d angeordnet. In einer dritten Konfiguration 27 sind jeweils zwei Funktionsmodule 13a und 13b mit einer doppelten Bauhöhe in zwei übereinander liegenden Aufnahmeschächten 7a und 7b bzw. 7c und 7d angeordnet. Diese Konfiguration ist besonders flexibel, da beispielsweise ein Servermodul 22 mit einer einzelnen Bauhöhe mit einem darüber liegenden Zusatzmodul, beispielsweise einem High-Performance-Computing-Modul mit einer oder mehreren Grafikprozessoren, kombiniert werden kann. Schließlich ist in 5 eine vierte Konfiguration 28 zu erkennen, in der nur ein einzelnes Funktionsmodul 13 mit einer doppelten Breite und doppelten Höhe alle Aufnahmeschächte 7a bis 7d ausfüllt.
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Im Folgenden wird die Verbindung der einzelnen Funktionsmodule 13 mit weiteren Komponenten des Chassis 2 im Detail beschrieben. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Funktionsmodule 13, insbesondere in der Form von Servermodulen 22, weitgehend unabhängig voneinander arbeiten. Insbesondere ist jedes der Funktionsmodule 13 mit einer eigenen, korrespondierenden Gruppe 5 von Speichereinschüben verbunden. Zur Kommunikation nach außen nutzt jedes der Funktionsmodule 13 eine eigene Netzwerk- oder sonstige Kommunikationsschnittstelle. Dementsprechend können zum Aufbau der einzelnen Funktionsmodule 13 weitgehend Standardkomponenten eingesetzt werden. Bei der Ausführung als Servermodule 22 umfasst beispielsweise jedes der Funktionsmodule 13 eine als Systemplatine ausgeführte Leiterplatte mit darauf angeordneten Komponenten, wie beispielsweise Prozessoren 23 und Speicherbänken 24. Eine Systemverwaltung findet in der Regel über ein Datennetzwerk und einen Systemmanagement-Baustein der einzelnen Servermodule 22 statt. Für die Systemintegration des modularen Computersystem 1 ist daher unter anderem eine standardkonforme Anbindung der einzelnen Funktionsmodule 13 von Bedeutung.
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6 zeigt schematisch die Verbindung von vier Servermodulen 22a bis 22d mit den verschiedenen Komponenten des Chassis 2. Wie sich der 6 entnehmen lässt, ist jedes der Servermodule 22a bis 22d über drei Bussysteme 34, 36 und 45 mit den jeweils anderen Servermodulen 22a bis 22d bzw. einer Chassis-Schnittstellen-Einheit 31 verbunden.
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Insbesondere sind sogenannte Systemmanagement-Bausteine 32, auch bekannt als „intelligent Remote Management Controller” (iRMC), der Servermodule 22 über einen ersten Schnittstellenbaustein 33 mit einem sogenannten IPMB-Bus 34 zur Kommunikation mit benachbarten Servermodulen 22 verbunden. Des Weiteren sind die Systemmanagement-Bausteine 32 über einen zweiten Schnittstellenbaustein 35 und einen seriellen Systemmanagementbus 36 an verschiedene Komponenten der Chassis-Schnittstellen-Einheit 31 angeschlossen. Insbesondere dient der Systemmanagementbus 36 zum Anschluss der Systemmanagement-Bausteine 32 an in der 6 nicht dargestellte Steuerbausteine der Netzteile 15, einen Umgebungstemperatursensor 37, einen sogenannten Chassis-FRU-Speicher 39 zum Speichern einer Chassiskennung, einen kondensatorgepufferten Light-Path-Controller 40 zum Speichern und Ausgaben von Fehlerzuständen über so genannte „Customer Self Service” (CSS) Leuchtdioden, einen ersten Mikrocontroller 41 zum Austausch von Steuerdaten über die Bedienpanels 4a und 4b, einen zweiten Mikrocontroller 42 zur Anbindung eines Flash-Speichers 43 sowie einen dritten Mikrocontroller 44 zur Ansteuerung der Kühlvorrichtungen 12a bis 12d. Neben dem Systemmanagementbus 36 sind die Servermodule 22a bis 22d auch unabhängig von den Systemmanagement-Bausteinen 32 über ein weiteres serielles Bussystem 45 mit dem ersten Mikrocontroller 41 zur Anbindung an die Bedienpanels 4a und 4b verbunden. Jedes der Bedienpanels 4a und 4b ist über ein eigenes, weiteres serielles Bussystem 47a bzw. 47b mit dem ersten Mikrocontroller 41 verbunden.
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Im Ausführungsbeispiel sind die Bussysteme 34, 36, 45, 47a und 47b jeweils als serielle Bussysteme ausgestaltet. Es wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen seriellen Bussysteme 34, 36, 45, 47a und 47b jeweils nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl an Signalleitungen der daran angeschlossenen Komponenten benötigen. Somit müssen auf der ersten Leiterplatte 9 nur verhältnismäßig wenige Leitungen vorgesehen werden, was insbesondere die Durchlüftung und somit Kühlung des modularen Computersystems 1 verbessert.
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Über buseigene Methoden werden parallele Zugriffe durch unterschiedliche Funktionsmodule 13 auf die Bussysteme 34, 36 und 45 vermieden. Im Fall des IPMB-Bussystems 34 sowie des Systemmanagementbusses 36 überwachen die Bus-Master, wie beispielsweise die Systemmanagement-Bausteine 32, gemäß dem I2C-Protokoll, ob Busleitungen bereits von einem anderen Busteilnehmer getrieben werden, während sie selber Daten senden. Wird eine solche Kollision festgestellt, wartet der erkennende Busteilnehmer für einen vorbestimmten Zeitraum, bevor eine Transaktion erneut gestartet wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass jeweils nur eine Transaktion auf dem Systemmanagementbus 36 stattfindet. Für die seriellen Bussysteme 45, 47a und 47b ist der erste Mikrocontroller 41 einziger Busmaster, sodass sich keine Konflikte ergeben.
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Schließlich ist in der 6 zu erkennen, dass die zwei Netzteile 15 über eine dedizierte Steuerschaltung 46 miteinander verbunden sind. Die Steuerschaltung 46 erlaubt unter anderem eine Überwachung der durch die Netzteile 15 bereitgestellten sekundären Versorgungsgleichspannung sowie einer primären Netzwechselspannung unabhängig von dem Systemmanagementbus 36. Auch die Steuerschaltung 46 benötigt nur wenige Steuerleitungen zum Anschluss an die Netzteile 15. Beispielsweise weist jedes der Netzteile 15 eine Steuerleitung zum Signalisieren einer Störung der primären Versorgungsspannung, eine Steuerleitung zum Signalisierung einer stabilen sekundären Versorgungsspannung und eine dritte Steuerleitung zum Einschalten des jeweiligen Netzteils 15 auf. Die verschiedenen Steuerleitungen werden durch die Steuerschaltung 46 mit Hilfe einer diskreten Schaltung ausgewertet und an die einzelnen Servermodule 22 weitergeleitet bzw. von den Servermodulen 22 abgefragt, kombiniert und an die Netzteile 15 weitergeleitet.
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7 zeigt im Detail die Verbindung der einzelnen Servermodule 22a bis 22d mit den Bedienpanels 4a bzw. 4b. Dabei wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung von weiteren Komponenten des Chassis 2 verzichtet, die für die Ansteuerung der Bedienpanels 4a und 4b nicht von Bedeutung sind.
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Wie in der 7 zu erkennen, weist jedes der Servermodule 22 einen Ein-/Ausgabebaustein 48 auf, über den verschiedene Steuersignale ausgewertet und als seriell übertragene Steuerdaten über das serielle Bussystem 45 an den ersten Mikrocontroller 41 übertragen werden können. Diese Steuersignale stammen teilweise von dem Systemmanagement-Baustein 32, können jedoch auch von anderen Systemkomponenten der Servermodule 22 bereitgestellt werden. Durch diesen Ansatz kann insbesondere auf eine Anpassung der Firmware der Servermodule 22 verzichtet werden. In den einzelnen Servermodulen 22 auftretende Steuersignale werden hardwaremäßig durch die Ein-/Ausgabebausteine 48 zwischengespeichert, zu modulspezifischen Steuerdaten zusammengefasst und für die Firmware der einzelnen Servermodule 22 transparent über das serielle Bussystem 45 an den Mikrocontroller 41 übertragen.
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Hierzu fragt der Mikrocontroller 41 nacheinander die einzelnen Ein-/Ausgabebausteine 48 der Servermodule 22 ab, wie nachfolgend anhand der 10 beschrieben. Die abgefragten Steuerdaten werden durch den Mikrocontroller 41 zwischengespeichert und über die seriellen Bussysteme 47a bzw. 47b an das erste Bedienpanel 4a bzw. das zweite Bedienpanel 4b übertragen.
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Auf Seiten der Bedienpanels 4a und 4b ist jeweils eine weitere Leiterplatte mit jeweils zwei darauf angeordneten Ein-/Ausgabebausteine 49 vorgesehen. Die Leiterplatten der Bedienpanels 4a bzw. 4b sind jeweils über eine mehradrige Kabelverbindung mit der ersten Leiterplatte 9 verbunden. Die Ein-/Ausgabebausteine 49 setzen die seriell übertragenen Steuerdaten wieder in einzelne Steuersignale für einzelne, dem jeweiligen Steuersignal zugeordnete Bedienelemente der Bedienpanels 4a bzw. 4b ums. In umgekehrter Richtung können über Bedienelemente der Bedienpanels 4a und 4b vorgenommene Eingaben, wie insbesondere Tastendrücke, über die Ein-/Ausgabebausteine 49 und die seriellen Bussysteme 47a bzw. 47b von dem ersten Mikrocontroller 41 abgefragt werden. Die abgefragten Steuerdaten werden dann durch den Mikrocontroller 41 den einzelnen Servermodule 22a bis 22d zugeordnet und als entsprechende serielle Steuerdaten über das erste serielle Bussystem 45 zurück an die Ein-/Ausgabebausteine der Servermodule 22a bis 22d übertragen.
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In der 7 ist zu erkennen, dass auf dem im Ausführungsbeispiel linken, ersten Bedienpanel 4a zusätzlich ein Temperatursensor 50 angeordnet ist. Die Daten des Temperatursensors 50 werden ebenfalls über das serielle Bussystem 47a von dem ersten Mikrocontroller 41 abgerufen und über den Systemmanagementbus 36 anderen Komponenten des modularen Computersystems 1 zur Verfügung gestellt.
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8 zeigt einen elektrischen Anschlussplan für den Anschluss des Ein-/Ausgabebausteins 48 eines Servermoduls 22 über einen seriellen Busanschluss 52 an das serielle Bussystem 45. Wie der 8 zu entnehmen ist, weist der Ein-/Ausgabebaustein 48 jeweils acht frei konfigurierbare Ein-/Ausgabeanschlüsse 51 auf. Von den Ein-/Ausgabeanschlüssen 51 entgegengenommene Daten können zu einem Steuerdatensatz zur seriellen Übertragung zusammengefasst werden. Umgekehrt können von dem seriellen Bussystem 45 übertragene serielle Steuerdatensätze zur Ausgabe über entsprechend konfigurierte Ein-/Ausgabeanschlüsse 51 ausgegeben werden. Wie der 8 zu entnehmen ist, handelt es sich bei einem Busanschluss 52 des Ein-/Ausgabebausteine 48 um einen Anschluss für ein Zweidraht-Bussystem gemäß dem I2C-Standard.
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Der Eingabe-/Ausgabebaustein 48 dient in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Weiteren dazu, die Nummer des Aufnahmeschachts 6 zu erkennen, in dem ein Servermodul 22 eingesteckt ist. Im Ausführungsbeispiel weisen entsprechende Anschluss-Pins eines Anschlusses 18 der ersten Leiterplatte 9 hierzu fest codierte Signalpegel auf, die über den Modulanschluss 17 von dem Ein-/Ausgabebaustein 48 abgefragt werden können.
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9 zeigt im Detail die dem ersten, im Ausführungsbeispiel linken Bedienpanel 4a zugeordneten Bedienelemente und die dem zweiten, im Ausführungsbeispiel rechten Bedienpanel 4b zugeordneten Bedienelemente. Hierin ist zu erkennen, dass jedes der Bedienpanels 4a und 4b jeweils zwei Untergruppen 53a und 53b bzw. 53c und 53d von Bedienelementen aufweist, die korrespondierenden Aufnahmeschächten 7a und 7b bzw. 7c und 7d zugeordnet sind, und eine weitere Untergruppe 54a bzw. 54b von Bedienelementen aufweist, die dem modularen Computersystem 1 insgesamt zugeordnet ist. Insbesondere ist jedem der Aufnahmeschächte 7 zur Aufnahme eines Servermoduls 22 ein Einschalttaster 55, eine korrespondierende Einschalt-LED 56 und Bereitschafts-LED 57, ein Identifizierungstaster 58 und eine dazugehörige Identifizierungs-LED 59 sowie zwei weitere LED-Anzeigen 60 und 61 zum Anzeigen von CSS-Steuercodes bzw. globalen Fehlerzuständen zugeordnet. Diese Bedienelemente sind im Ausführungsbeispiel jeweils vier Mal, für die vier Aufnahmeschächte 7a bis 7d, vorhanden, wobei die Bedienelemente für die Aufnahmeschächte 7a und 7b auf dem linken Bedienpanel 4a und die Bedienelemente für die Einschubschächte 7c und 7d auf dem rechten Bedienpanel 4b angeordnet sind. Des Weiteren sind auf dem ersten Bedienpanel 4a zwei weitere LED-Anzeigen 62 und 63 zur Anzeige von systemspezifischen Zuständen vorgesehen. Insbesondere sind dort jeweils eine LED für einen CSS-Status-Code der Netzteile 15 bzw. der Kühlvorrichtungen 12a bis 12d vorgesehen. Beispielsweise kann über die LED-Anzeige 63 angezeigt werden, dass ein Lüfter ausgefallen ist und ausgetauscht werden sollte. Schließlich sind auf dem zweiten Bedienpanel 4b zwei weitere systemspezifische Anzeigeelemente angeordnet. Eine erste LED-Anzeige 64 dient zur Anzeige eines globalen Fehlerzustands. Eine zweite LED-Anzeige 65 dient zur Anzeige einer Verbindung des Chassis 2 mit einer Netzwechselspannung.
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10 zeigt ein Ablaufdiagramm einer durch den ersten Mikrocontroller 41 ausgeführten Steuersoftware. In einer ersten Phase P1 werden in Schritten S1 bis S4 die Zustände von Steuersignalen der Servermodule 22a bis 22d abgefragt, die über korrespondierende Anzeigeelemente der Bedienpanels 4a und 4b angezeigt werden sollen. Insbesondere wird in jeweils einer Bustransaktion per Funktionsmodul 13 gemeinsam der Zustand der Einschalt-LED 56, Bereitschafts-LED 57, Identifizierungs-LED 59, der CSS-LED 61 und der Fehler-LED 61 abgefragt und durch den ersten Mikrocontroller 41 zwischengespeichert.
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In einer zweiten Phase P2 werden in jeweils einer Bustransaktion in Schritten S5 bis S8 die Zustände von Schaltelementen der Bedienpanels 4a und 4b abgefragt. Insbesondere werden in den Schritten S5 und S6 die über die Eingabe-/Ausgabebausteine 49 angeschlossenen Taster 56 und 58 des rechten Bedienpanels 4b und in den Schritten S7 und S8 die korrespondierenden Bedienelemente des linken Bedienpanels 4a abgefragt sowie in dem ersten Mikrocontroller 41 zwischengespeichert. In einer weiteren Bustransaktion des seriellen Bussystems 47b wird in einem Schritt S9 ein Wert des Temperatursensors 50 abgefragt und in dem ersten Mikrocontroller 41 zwischengespeichert.
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In einer dritten Phase P3 werden in vier aufeinanderfolgenden Bustransaktionen die abgefragten Schalterstellungen der Schaltelemente in den Schritten Sl0 bis S13 zurück an die korrespondierenden Servermodule 22a bis 22d übertragen.
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In einer letzten Phase P4, die wiederum vier Bustransaktionen umfasst, werden in den Schritten S14 bis S17 schließlich die Anzeigeelemente des ersten Bedienpanels 4a und des zweiten Bedienpanels 4b aktualisiert. Dabei werden neben den in der ersten Phase P1 abgefragten Steuersignale der Funktionsmodule 13 zusätzlich auch systemspezifische Steuersignale berücksichtigt. Beispielsweise können Fehlerzustände der Netzteile 15 oder der Kühlvorrichtungen 12 über den Systemmanagementbus 36 an den ersten Mikrocontroller 41 signalisiert und dort zwischengespeichert werden. Im Ausführungsbeispiel wird dabei jeweils ein für die Übertragung der modulspezifischen Steuersignale nicht benötigtes Bit eines 8-Bit breiten Steuerwertes der vier Ein-/Ausgabebausteine 49 zur Ansteuerung einer der LED-Anzeigen 62 bis 65 verwendet. Nachfolgend wird das Verfahren im Schritt S1 erneut gestartet.
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In der beschriebenen Ausgestaltung werden jeweils bis zu acht Bit in einem gemeinsamen Steuerdatensatz zusammengefasst und in einer Transaktion seriell über die Bussysteme 45 bzw. 47a und 47b übertragen. Dabei werden die einzelnen Schritte S1 bis S17 hintereinander durch den ersten Mikrocontroller 41 als Busmaster ausgeführt, sodass es zu keinen Kollisionen bei der Datenübertragung über das Bussystem 45 kommt. Da kein anderer Busmaster an die seriellen Bussysteme 45, 47a und 47b angeschlossen ist, kann auf die Vorsehung einer Busarbitrierung verzichtet werden. Jede Bustransaktion benötigt im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Zeitspanne von 5 ms, sodass die gesamte Steuerschleife insgesamt 85 ms in Anspruch nimmt. Diese Zeitspanne ist hinreichend klein, um eine Echtzeitanzeige der verschiedenen Anzeigeelemente bzw. eine zeitnahe Reaktion auf Tastendrücke der Bedienelemente sicherzustellen.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde aus Gründen einer einfachen Implementierung des Hardware-Aufbaus und der Steuersoftware des Mikrocontrollers 41 die oben beschriebene sequenzielle Implementierung von Bus-Transaktionen gewählt. Sofern der Mikrocontroller 41 zum gleichzeitigen Senden bzw. Empfangen von Daten auf den unterschiedlichen Bussystemen 45, 47a und 47b eingerichtet ist, kann die Zykluszeit noch weiter verkürzt werden. Beispielsweise könnten in einer ersten Phase die Zustände der Steuersignale von den Servermodulen 22 parallel zu den Tastenzuständen der Schaltelemente der Bedienpanels 4a und 4b abgefragt und in einer nachfolgenden zweiten Phase an die entsprechenden Anzeigeelemente bzw. Servermodule 22a bis 22d übertragen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modulares Computersystem
- 2
- Chassis
- 3
- Befestigungslasche
- 4
- Bedienpanel
- 5
- Gruppe von Speichereinschüben
- 6
- Lochschiene
- 7
- Aufnahmeschacht (für Funktionsmodul)
- 8
- weiterer Aufnahmeschacht (für Netzteil)
- 9
- erste Leiterplatte
- 10
- zweite Leiterplatte
- 11
- Leiterplattenverbinder
- 12
- Kühlvorrichtung
- 13
- Funktionsmodul
- 14
- Speichereinschub
- 15
- Netzteil
- 16
- Verbindungsstruktur
- 17
- Modulanschluss
- 18
- (korrespondierender) Anschluss
- 19
- Kupferplatte
- 20
- dritte Leiterplatte
- 21
- Kupferschiene
- 22
- Servermodul
- 23
- Prozessor
- 24
- Speicherbank
- 25
- erste Konfiguration
- 26
- zweite Konfiguration
- 27
- dritte Konfiguration
- 28
- vierte Konfiguration
- 31
- Chassis-Schnittstellen-Einheit
- 32
- Systemmanagement-Baustein
- 33
- erster Schnittstellenbaustein
- 34
- IPMB-Bussystem
- 35
- zweiter Schnittstellenbaustein
- 36
- Systemmanagementbus
- 37
- Umgebungstemperatursensor
- 39
- Chassis-FRU-Speicher
- 40
- Light-Path-Controller
- 41
- erster Mikrocontroller (für die Bedienpanels)
- 42
- zweiter Mikrocontroller (für den Flash-Speicher)
- 43
- Flash-Speicher
- 44
- dritter Mikrocontroller (für die Kühlvorrichtungen)
- 45
- serielles Bussystem
- 46
- Steuerschaltung
- 47
- serielles Bussystem
- 48
- Ein-/Ausgabebaustein
- 49
- Ein-/Ausgabebaustein
- 50
- Temperatursensor
- 51
- Ein-/Ausgabeanschluss
- 52
- Busanschluss
- 53
- Untergruppe von (modulspezifischen) Bedienelementen
- 54
- Untergruppe von (systemspezifischen) Bedienelementen
- 55
- Einschalttaster
- 56
- Einschalt-LED
- 57
- Bereitschafts-LED
- 58
- Identifizierungstaster
- 59
- Identifizierungs-LED
- 60 bis 65
- LED-Anzeigen
- P1 bis P4
- Phasen
- S1 bis S17
- Verfahrensschritte
