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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Computersysteme; genauer betrifft
die vorliegende Erfindung die Gestaltung von Computersystemen.
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HINTERGRUND
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Mobile
Computersysteme, so wie tragbare Computer bei einem Computersystem,
können
typischerweise basierend auf einer serienmäßigen Gestaltung hergestellt
werden, mit beschränkter
Austauschbarkeit von Teilen innerhalb der Fertigungsstraße oder
zwischen Herstellern. Jedoch hat es jüngst eine Nachfrage von Nutzern
tragbarer Computer in einem Computersystem gegeben, dass sie die Möglichkeit
haben möchten,
Systeme zu kaufen, die technisch maßgeschneidert sind. Gegenwärtig können solche
Möglichkeiten
nicht zur Verfügung
gestellt werden, da das Maßgestalten
eines tragbaren Computersystems wahrscheinlich erfordern würde, dass das
gesamte System jedes Mal neu gestaltet werden müsste, wenn eine neue Konfiguration
nachgefragt wird. Eine solche Neugestaltung ist nicht machbar.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen
veranschaulicht, in denen gleiche Bezugsziffern ähnliche Elemente angeben und
wobei:
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1 ein
Blockschaubild einer Ausführungsform
eines Computersystems ist;
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2 den
Herstellungsprozess eines herkömmlichen
Computersystems veranschaulicht;
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3A und 3B eine
Ausführungsform eines
Herstellungsprozesses für
ein Computersystem veranschaulichen;
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4 eine
Ausführungsform
der Anordnung einer Systemkarte veranschaulicht;
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5 eine
weitere Ausführungsform
der Anordnung einer Systemkarte veranschaulicht;
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6 eine
Ausführungsform
einer Systemkarte veranschaulicht;
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7 eine
Ausführungsform
einer Systemkarte mit einer Eingangs/Ausgangs-Erweiterungskarte veranschaulicht;
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8 eine
Ausführungsform
einer Systemkarte in dem Hauptrahmen eines tragbaren Computersystems
veranschaulicht;
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9 eine
weitere Ausführungsform
einer Systemkarte in dem Hauptrahmen eines tragbaren Computersystems
veranschaulicht;
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10 noch
eine weitere Ausführungsform einer
Systemkarte in dem Hauptrahmen eines tragbaren Computersystems veranschaulicht;
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11 eine
Ausführungsform
eines Rahmens eines tragbaren Computersystems veranschaulicht;
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12 eine
Ausführungsform
eines tragbaren Computersystems veranschaulicht;
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13 eine
Ausführungsform
eines tragbaren Computersystems veranschaulicht;
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14 eine
Ausführungsform
der Deckelbefestigung bei einem tragbaren Computersystem veranschaulicht;
und
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15 eine
Ausführungsform
eines tragbaren Computersystems veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Ein
modulares tragbares Computersystem wird beschrieben. In der folgenden
genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung können zahlreiche
bestimmte Einzelheiten aufgeführt
sein, um für ein
gründliches
Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es wird jedoch einem Fachmann deutlich
werden, dass die vorliegende Erfindung ohne diese bestimmten Einzelheiten
in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen können gut
bekannte Strukturen und Baugruppen in Form eines Blockschaubildes
gezeigt sein, anstatt in Einzelheiten, um das Verschleiern der vorliegenden
Erfindung zu verhindern.
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Der
Bezug in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform" bedeutet, dass ein
bestimmtes Merkmals, eine Struktur oder eine Eigenschaft, die in Verbindung
mit der Ausführungsform
beschrieben ist, in wenigstens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten
ist. Das Auftreten des Ausdrucks „bei einer Ausführungsform" an verschiedenen
Stellen in der Beschreibung muss sich nicht notwendigerweise immer
auf dieselbe Ausführungsform
beziehen.
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1 ist
ein Blockschaubild einer Ausführungsform
eines Computersystems 100. Gemäß einer Ausführungsform
ist das Computersystem 100 ein mobiles Computersystem (z.
B. ein Laptop oder ein tragbares Computersystem). Das Computersystem 100 umfasst
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 102, die an einen
Bus 105 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform ist die CPU 102 ein
Prozessor aus der Familie der Prozessoren Pentium®, die
die Familie der Prozessoren Pentium® II,
der Prozessoren Pentium® III und der Prozessoren
Pentium® IV umfasst,
die von der Intel Corporation, Santa Clara, Kalifornien, erhältlich sind.
Als Alternative können
andere CPUs verwendet werden.
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Ein
Chipsatz 107 kann ebenfalls an den Bus 105 gekoppelt
sein. Der Chipsatz 107 umfasst einen Speichersteuerhub
(MCH – Memory
Control Hub) 110. Der MCH 110 kann eine Speichercontroller 112 umfassen,
der an einen Hauptsystemspeicher 115 gekoppelt ist. Der
Hauptsystemspeicher 115 speichert Daten und Abfolgen von
Befehlen, die von der CPU 102 oder irgendeiner anderen
Baugruppe, die in dem System 100 enthalten ist, ausgeführt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst der Hauptsystemspeicher 115 einen dynamischen Speicher
mit wahlfreiem Zugriff (DRAM – Dynamic
Random Access Memory); jedoch kann der Hauptsystemspeicher 115 implementiert
werden, indem andere Speichertypen verwendet werden. Zusätzliche Baugruppen
können
ebenfalls an den Bus 105 gekoppelt werden, so wie mehrere
CPUs und/oder mehrere Systemspeicher. Der MCH 110 kann über eine
Hub- Schnittstelle
an einen Eingabe/Ausgabe-Steuerhub (ICH – Input/Output Control Hub) 140 gekoppelt
werden. Der ICH 140 bildet eine Schnittstelle zu Eingabe/Ausgabe
(I/O – Input/Output)-Baugruppen
innerhalb des Computersystems 100.
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Die
oben beschriebenen Komponenten (z. B. die CPU 102 und der
Chipsatz 107) können
typischerweise auf einer Systemkarte angeordnet sein. Die Ausfallraten
von Systemkartenkomponenten innerhalb des tragbaren Computersystems
können recht
hoch sein, wobei die gegenwärtige
Ausfallrate einer Systemkarte ungefähr 1% ist. Wenn jedoch ein Systemkartenfehler
auftritt, ist es oftmals schwierig, zur Wartung oder für den Austausch
auf die Systemkarte zuzugreifen.
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2 veranschaulicht
eine herkömmliche Gestaltung
einer tragbaren Computersystemanordnung, welche das Problem mit
dem Zugriff auf die Systemkarte beispielhaft veranschaulicht. Der
Zusammenbau des tragbaren Computersystems beginnt mit einer Ablage 210.
Anschließend
wird eine Systemkarte 220 hinzugefügt, zusammen mit einer thermischen
Lösung
und weiteren Komponenten. Schließlich wird eine Abdeckung hinzugefügt, um das
tragbare Computersystem zu vervollständigen.
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Die
Abdeckung 230 enthält
eine Tastatur, einen LCD-Monitor und weitere Eingabe/Ausgabe (I/O)-Komponenten,
die über
Kabel und Verbinder mit der Systemkarte 220 gekoppelt werden
können. Daher,
um bei einem auftretenden Fehler auf die Systemkarte zuzugreifen,
müssen
typischerweise viele Komponenten ausgebaut werden. In manchen Fällen kann
der Ausbauprozess mehr als eine Stunde dauern, abhängig von
den Fähigkeiten
des Technikers.
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Die 3A und 3B veranschaulichen eine
Ausführungsform
einer Gestaltung der Anordnung eines tragbaren Computersystems,
welche den Zugriff auf die Systemkarte vereinfacht. 3A ist ein
Ablaufdiagramm, das den Zusammenbau veranschaulicht, während 3B Ausführungsformen
der Gestaltung veranschaulicht, die bei jedem Arbeitsgang durchgeführt werden.
Im Arbeitsgang 301 wird eine Abdeckung 310 zur
Verfügung
gestellt. Die Abdeckung 310 kann die Unterseite der Systemtastatur sein.
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Im
Betriebsschritt 302 wird ein Rahmen 320 um die
Abdeckung 310 gelegt. Im Betriebsschritt 303 wird
eine Systemkarte 330 auf die Abdeckung gebracht. Bei einer
Ausführungsform
wird die Systemkarte 330 derart eingeführt, dass die Hauptseite nach unten
weist (z. B. eingebaute Hauptkomponente, so wie CPU, Wärmeleiter
usw. auf die Tastatur zu). Bei weiteren Ausführungsformen jedoch wird die
Systemkarte 330 so eingesetzt, dass sie nach oben weist (z.
B. eingebaute Hauptkomponenten, so wie CPU, Wärmeleiter usw. weg von der
Tastatur).
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Im
Betriebsschritt 304 können
weitere Komponenten hinzugefügt
werden (z. B. Komponenten für
die thermische Verwaltung, eine I/O-Erweiterungskarte, Adapter usw.).
Bei einer Ausführungsform
können
Versteifer hinzugefügt
werden, um die strukturelle Festigkeit des Hauptrahmens zu erhalten.
Im Betriebsschritt 305 wird eine Tür 340 hinzugefügt. Bei
einer weiteren Ausführungsform
können
die Versteifer in die Tür 340 integriert
werden, um den Zusammenbau zu vereinfachen (z. B. durch Minimieren
der Teile für
den Zusammenbau).
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Bei
weiteren Ausführungsformen
können
die strukturellen Rahmen auch auf der Abdeckung 320 und
der Tür 340 gestaltet
werden (z. B. ein Gehäuse für die Elektronik
und Peripheriegerate), um die strukturelle Festigkeit des tragbaren
Computersystems aufrecht zu erhalten. Die strukturellen Rahmen können in
der Form von Metalllegierungsrahmen vorliegen. Eine weitere Alternative
besteht darin, die Systemkarte 330 an einem inneren Rahmenelement
zu befestigen, das an das äußere Rahmenelement 320 angepasst
und daran befestigt ist. Weitere Komponenten könnten in diesem Fall an diesem
inneren Rahmenelement angebracht sein.
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Im
Betriebsschritt 306 können
die letzten Komponenten zu dem tragbaren Computersystem hinzugefügt werden.
Solche Komponenten können ein
optisches Laufwerk, ein Festplattenlaufwerk, Batterie, Deckel usw.
sein. Obwohl die 3 zeigt, dass die
Systemkarte 330 in das System gebracht wird, ist ein alternativer
Ansatz für
die Gestaltung, einen zentralisierten Anschlussverbinder auf der
Systemkarte 330 zur Verfügung zu stellen, und es der
Systemkarte 330 zu ermöglichen,
an eine Platinenrückwand
(oder Übergangskarte)
anzukoppeln, um Signale an andere Teile des Systems zu leiten (z.
B. Niederspannungs-Differentialsignalgebungs
(LVDS – Low
Voltage Differential Signaling)-Signale an die Flüssigkristallanzeige
(LCD – Liquid
Crystal Display)-Tafel auf dem Deckel, an Lautsprecher usw.). Diese
alternative Gestaltung kann ähnlich
einer Gestaltung mit Formfaktor NLX für eine Systemkarte in Desktop-Computersystemen
sein.
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Wie
oben diskutiert, kann die Systemkarte in den Hauptrahmen gebracht
werden, wobei die Kernlogikomponenten nach oben oder unten weisen.
Es sei angemerkt, dass die Arbeitsschritte 301–306 nicht
alle erforderlich sind und nicht in derselben Reihenfolge in die
Praxis umgesetzt werden müssen, wie
es hier veranschaulicht ist, wie es ein Durchschnittsfachmann in
dem betroffenen Gebiet basierend wenigstens auf den hierin zur Verfügung gestellten
Lehren erkennen würde.
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4 veranschaulicht
eine Ausführungsform
der Systemkarte 410, die in den Hauptrahmen eines Systems
gebracht ist, wobei die Seite mit der CPU nach oben weist. Bei dieser
Ausführungsform wird
auf ein optisches Laufwerk 440 auf der rechten Seite des
Systems zugegriffen, während
auf eine Expresskarte 430 auf der linken Seite zugegriffen
wird. Weiter umfasst der Hauptrahmen ein Festplattenlaufwerk 420 und
einen Kühlventilator 460,
um für
einen Luftstrom durch den Hauptrahmen zu sorgen.
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5 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform,
bei der dieselbe Systemkarte 410 in den Hauptrahmen des
Systems mit der CPU-Seite nach unten weisend gebracht ist. Bei dieser
Ausführungsform
ist das optische Laufwerk 440 auf der linken Seite des
Systems zugänglich,
während
die Express-Karte 430 auf der rechten Seite zugänglich ist. Das
doppelte Aufbauschema für
die Systemkarte ermöglicht
die Gestaltung zweier Plattformen für tragbare Com putersysteme;
einer, die es ermöglicht, dass
die Systemkarte 410 so eingebaut wird, dass die CPU-Seite
des Systems nach oben weist, und einer anderen, die es ermöglicht,
dass die Systemkarte 410 so eingebaut wird, dass die Seite
mit der CPU nach unten weist. Somit kann eine Systemkarte für mehrere
Hauptrahmenausgestaltungen für
ein tragbares Computersystem ausgeführt werden.
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Weiter
kann der zweifach mögliche
Einbau der Systemkarte zusätzliche
Optionen für
die Gestaltung ermöglichen.
Zunächst
können
alle Systemverbinder als ein Satz gestaltet werden, der die Seite
mit der nach oben gewandten CPU zum Ziel hat, und als ein weiterer
Satz, bei dem die Seite mit der CPU nach unten weist. Bei einer
weiteren Ausführungsform kann
ein Satz Verbinder so gestaltet werden, dass er mit beiden Einbauschemen
für die
Systemkarte arbeitet, mit der Seite mit der CPU nach oben oder mit der
Seite mit der CPU nach unten.
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Adapter
oder Verkabelung kann enthalten sein, um die Ausführungsform
zu behandeln, bei der die Systemkarte umgedreht ist, so wie das
Umkehren der Signalstiftausgabe auf der Tastatur mit einer flexiblen
gedruckten Schaltung (FPC – Flexible
Printed Circuit) (z. B. einem flexiblen Kabel), die es ermöglicht,
dass das Kabelverbindergehäuse
gedreht wird, so dass es mit dem passenden Verbinder auf der Systemkarte
ausgerichtet ist. Die Systemkarte kann mit zusätzlichen Kabeln oder Adapter
in den Versand gebracht werden, um unterschiedliche Einbauschemata
zu unterstützen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann auch eine gemeinsame Systemkarte für mehrere Formfaktoren tragbarer
Computersysteme implementiert werden. Zum Beispiel würde eine
einzige Systemkarte für
verschiedene Größen von
Anzeigen tragbarer Computersysteme gestaltet werden, so wie: Aspektverhältnisse
14.1'' 4x3, 14.1'' 16x10, 15.1'' 4x3,
15.4'' 16x10 für die LCD-Anzeige.
Die Systemkarte, die für den
kleineren Formfaktor gestaltet ist, so wie den Formfaktor 14.1'' 16:10 oder den Formfaktor 14.1'' 4:3, kann in die Plattformen für den Formfaktor
15'' 4:3 oder 15.4'' 16:10 eingebaut werden. Die Systemkarte
für den
kleineren Formfaktor (den Formfaktor 14.1'' 16:10
oder 14.1'' 4:3) wird als „mobile
Karte mit Mini-Formfaktor – MMFF (Mini
Mobile Form Factor Board)" bezeichnet,
während
die größere als „mobile Karte
mit standardmäßigem Formfaktor – SMFF (Standard
Mobile Form Factor Board)" bezeichnet wird.
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6 veranschaulicht
eine Ausführungsform
einer Systemkarte 600. Der Umriss 610 ist die grundlegende
Gestaltung der Systemkarte 600, was es ermöglicht,
dass die Systemkarte 600 in eine MMFF passt. Der Umriss 620 veranschaulicht
den Raum, dem eine SMFF-Systemkarte
zugewiesen ist, während
der Umriss 630 den Raum veranschaulicht, der einer abgeänderten
SMFF-Systemkarte zugewiesen ist. Somit zeigt der Umriss 640 die
Richtung, in die die Systemkarte 600 in größeren SMFF-Systemen
erweitert werden kann.
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Um
die gemeinsame Systemkarte zu implementieren, können die CPU 102 und
der Ort des Chipsatzes 107 festgelegt werden, um die Gestaltung
einer gemeinsamen thermischen Lösung
für den
Hauptrahmen zu ermöglichen.
Weiter kann die Systemkarte 600 erweitert werden, um zu
ermöglichen,
dass Peripherie- oder Adapterkarten direkt an die Systemkarte 600 angeschlossen
werden können, falls
notwendig. Weiter ermöglicht
der zusätzliche Kartenraum
zusätzlichen
Raum für
Elektronik für Produktdifferenzierungen.
Der Umriss 650 gibt die Bereiche an, in denen eine Peripherie-/Adapterkarte an
die Systemkarte 600 angeschlossen werden kann. 7 veranschaulicht
eine Ausführungsform einer
I/O-Erweiterungskarte, die an die Systemkarte 600 gekoppelt
ist.
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Die 8–10 veranschaulichen
Ausführungsformen
ein und derselben Systemkarte 600, die in dem Hauptrahmen
unterschiedlicher tragbarer Computersysteme angeordnet ist. 8 veranschaulicht
eine Ausführungsform
der MMFF-Systemkarte 600, die in einem Chassis mit 15.4'' 6:10 angeordnet ist. 9 veranschaulicht
eine Ausführungsform
der MMFF-Systemkarte 600,
die in einem Hauptrahmen mit 15'' 4:3 angeordnet ist,
während 10 eine
Ausführungsform
der MMFF-Systemkarte 600 veranschaulicht, die in einem
Hauptrah men mit 14.1'' 4:3 angeortdnet
ist. Die Figuren zeigen denselben Kern der CPU 102, der
auf der Systemkarte 600 angeordnet ist. Weiter können der
Umriss und die Einbaulöcher
für alle
wesentlichen Komponenten festgelegt sein. Darüber hinaus können die
Luftströmungswege
definiert sein, und die Orte und Größen von Luftdurchlässen können festgelegt
werden, um unterschiedliche thermische Anforderungen des Systems
zu erfüllen.
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Bei
einer Ausführungsform
können
tragbare Computersysteme technisch maßgeschneidert werden, damit
sie an Präferenzen
individueller Benutzer angepasst sind. Bei einer solche Ausführungsform
ist eine modulare Gestaltung eines tragbaren Computersystems so
implementiert, dass die Kosten der Plattform minimiert werden, während die
anderen Komponenten der Plattform durch einen Benutzer ausgewählt werden
können.
Ein erster Arbeitsschritt für
das Bereitstellen eines maßgeschneiderten
tragbaren Computersystems besteht darin, einen gemeinsamen Formfaktor
festzulegen, mit gemeinsamen Einbaumerkmalen für die Systemkarte, weglassen
was irgend geht und weiteren gemeinsamen Schnittstellen. Zum Beispiel
kann ein Formfaktor 15'' 4:3 mit einer MMFF-Systemkarte 600,
wie in 8 gezeigt, implementiert werden.
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Überdies
würde der
gemeinsame Formfaktor so gestaltet werden, dass er ein einziges
design der Systemkarte für
mehrere Ausgestaltungen des Hauptrahmens erlaubt, wie es oben mit
Bezug auf die 4 und 5 diskutiert
ist. Der nächste
Arbeitsschritt beim Bereitstellen eines maßgeschneiderten tragbaren Computersystems
besteht darin, einen Hauptrahmen zu gestalten, der nur von dem strukturellen
Rahmen unterstützt
wird. Zum Beispiel wird die Plattform in dieser Stufe von einem
strukturellen Rahmen unterstützt
und umfasst nur eine standardisierte Befestigung an der Außenhaut.
In dieser Stufe hat das System ausreichend Abschirmung, um die Electromagnetic
Interference (EMI)-Zertifizierung zu erhalten. 11 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines Computerrahmens 1100 für ein tragbares Computersystem
in dieser Stufe.
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Anschließend können Außenhäute verschiedener
Gestaltung befestigt werden, wobei standardisierte Befestigungspunkte
auf der Basis des tragbaren Computersystems verwendet werden. Somit
können
unterschiedliche Außenhäute an derselben
Plattform oder einer unterschiedlichen Plattform mit demselben Formfaktor
befestigt werden. 12 veranschaulicht eine Ausführungsform
von Außenhäuten 1200,
die an einem tragbaren Computersystem befestigt werden können. 13 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
eines tragbaren Computersystems, bei dem ein Einraststück 1300 hinzugefügt werden
kann, um ein unterschiedliches Aussehen und Gefühl zu erzeugen.
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14 veranschaulicht
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Deckelbefestigungsmechanismus
zum Befestigen einer oberen Deckschicht 1300 an einem strukturellen
Rahmen 1410 eines Deckelgehäuses 1420. 15 veranschaulicht
eine Ausführungsform
eines fertiggestellten tragbaren Computersystems mit derselben Basisgestaltung,
jedoch mit unterschiedlichen industriellen Gestaltungen, indem die
Außenhaut
und andere austauschbare Komponenten, so wie das Touchpad und die
Maustasten, geändert
wurden.
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Das
oben beschriebene modulare, tragbare Computersystem ermöglicht ein "Gestalte und Verkaufe"-Konzept für tragbare
Computersysteme, bei denen Endbenutzer die Gestaltung der Systeme beim
Kauf maßschneidern
können.
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Während viele Änderungen
und Modifikationen der vorliegenden Erfindung zweifelsohne einem Durchschnittsfachmann
deutlich werden, nachdem er die voranstehende Beschreibung gelesen
hat, soll verstanden werden, dass jedwede besondere Ausführungsform,
die gezeigt und veranschaulichend beschrieben worden ist, in keiner
Weise als von vornherein alles einschließend beabsichtigt ist. Daher sind
Bezugnahmen auf Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen nicht dazu gedacht,
den Umfang der Ansprüche
zu beschränken,
die in sich nur die Merkmale nennen, die als wesentlich für die Erfindung
angesehen werden.
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Zusammenfassung
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird ein System offenbart. Das System umfasst einen Hauptrahmen,
der eine Vielzahl von Hardewarekomponenten und eine Systemkarte
enthält,
die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU – Central Processing Unit) aufweist.
Die Systemkarte ist so anpassbar, dass sie mit üblichen Schnittstellenmerkmalen
innerhalb des Hauptrahmens eingebaut werden kann, wobei die CPU
zum Boden des Hauptrahmens weist oder wobei die CPU weg von dem
Boden des Hauptrahmens weist. Weitere Ausführungsformen können beschrieben
werden.