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Hintergrund der Erfindung
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(a) Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft den Bereich der Schnittstellen von Computer Hauptplatinen,
insbesondere eine Schnittstellenstruktur zur Erleichterung des Anschlusses
von mehreren Grafikkarten.
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(b) Beschreibung des derzeitigen
Standes der Technik
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PCI
Express (im Folgenden kurz: PCIe) ist ein ursprünglich von Intel vorgeschlagener
fortgeschrittener Standard für
Computer Ein-/Ausgabeschnittstellen (I/O). PCIe wird als PCIe ×1, PCIe ×2, PCIe ×4, PCIe ×8 und PCIe ×16 implementiert,
wobei die Zahl hinter dem Multiplikationszeichen "x" die Anzahl der in der Schnittstelle
realisierten Duplexdatenkanäle
angibt. PCIe ×1
beispielsweise ist eine Schnittstelle mit einem Duplexkanal, PCIe ×2 mit zweien.
Jeder Kanal kann bis zu 500MB/s Daten in jeder Richtung übertragen.
Neue, diesen Standard enthaltende Computer Hauptplatinen haben im
Allgemeinen eine PCIe ×16-Schnittstelle,
die die herkömmliche,
langsamere VGAAGP 8X-Schnittstelle ersetzt.
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NVIDIA,
eine amerikanische Firma, die Grafikchipsets herstellt, hat darüber hinaus
einen auf dem PCIe Standard aufbauenden Standard "Scalable Link Interface" (SLI) vorgeschlagen,
bei dem sich zwei SLI-konforme Grafikkarten, die jeweils einen Steckplatz
auf der Computer Hauptplatine belegen, eine PCIe ×16-Schnittstelle
teilen. Die beiden Steckplätze
werden im Folgenden als PCIe ×16-Steckplätze bezeichnet.
Wenn die beiden Grafikkarten gebrückt werden, können sie
gemeinsam einen hochwertigen Bildschirm für sehr rechenintensive Ausgaben,
wie z. B. dreidimensionales Modeling und Rendering ansteuern. Ähnlich wie
bei Dual-Pozessor Architekturen sorgt der SLI-Standard für die Aufteilung der
Rechenarbeit auf die Grafikprozessoren der SLI-konformen Grafikadapter
und führt
am Ende die Ergebnisse auf einer Anzeige wieder zusammen. Auf diese
Weise wird eine sehr hochwertige Grafikausgabe erzielt.
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SLI-konforme
Computer Hauptplatinen werden jedoch nicht immer mit SLI-konformen
Grafikkarten bestückt.
Es kommt häufig
vor, daß ein
Benutzer eine einzelne normale PCIe ×16-Grafikkarte verwenden möchte. Um
dieses möglich
zu machen, implementieren die Hersteller von Computer Hauptplatinen
im Allgemeinen eine Schnittstellenstruktur wie in 1 dargestellt
(die übrigen
Teile sind zur Vereinfachung weggelassen). Wegen der großen Kühlkörper haben
SLI-konforme Grafikadapter im Allgemeinen eine beträchtliche
Bauhöhe,
so daß die
beiden PCIe ×16-Steckplätze 110 und 120 (im
folgenden als "Master" bzw als "Slave" bezeichnet) einen
entsprechenden Abstand voneinander haben müssen. In diesem Raum wird normalerweise
vom Computer Hauptplatinenhersteller ein Umschaltermodul (130),
welches eine Platine (134) hat, vorgesehen. Hierzu befindet sich
auf der Computer Hauptplatine eine Steckvorrichtung (132),
in die das Umschaltermodul (130) entweder mit seiner einen
Seite (A) oder der anderen (B) voraus, gesteckt werden kann. Wenn
die Seite A in die Steckvorrichtung (132) gesteckt ist,
sind alle 16 Kanäle
der PCIe ×16-Schnittstelle
mit dem Master-Steckplatz (110) verbunden und der Slave-Steckplatz
hat keine Funktion. Diese Konfiguration wird gewählt wenn eine einzelne PCIe ×16-Grafikkarte
verwendet werden soll und wird im Folgenden als Normalmodus bezeichnet.
Wenn die Seite B in die Steckvorrichtung (132) gesteckt
wird, werden Steckplatz (110) und Steckplatz (120)
jeweils mit acht der sechzehn Kanäle verbunden. Diese Konfiguration
ist für den
Betrieb mit zwei SLI-konformen Grafikkarten und wird im Folgenden
als SLI-Modus bezeichnet.
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Diese
Schnittstellenstruktur ist nicht wirklich benutzerfreundlich. Wenn
ein Benutzer nur eine PCIe ×16-Grafikkarte
hat oder nur den Normalmodus benutzen möchte, muß er zuerst den Master Steckplatz identifizieren,
die Grafikkarte dort installieren und dann das Umschaltermodul (130)
mit der richtigen Seite voran in die Steckvorrichtung (132)
stecken. Falls er das Umschaltermodul (130) mit der falschen Seite
voraus in die Steckvorrichtung (132) steckt, wird die Grafikkarte
nur noch mit der halben Bandbreite betrieben, da sie nur von acht
Kanälen
bedient wird. Falls der Benutzer zwei SLI-konforme Grafikkarten
benutzen will, muß er
immer noch das Umschaltermodul (130) mit der richtigen
Seite voraus in die Steckvorrichtung (132) stecken, obwohl
die Unterscheidung zwischen Master und Slave jetzt belanglos ist,
da sonst die Arbeitsaufteilung auf die zwei Grafikkarten nicht funktioniert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Da
die Installation einer Grafikkarte auf einer SLI-konformen Computer
Hauptplatine mühsam
ist und leicht falsch gemacht werden kann, ist es ein Hauptziel
der vorliegenden Erfindung eine Schnittstellenstruktur zu schaffen,
bei der eine solche Installation intuitiv und ohne die Gefahr eines
Fehlers erfolgen kann.
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Die
Schnittstellenstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung ist
ein integraler Bestandteil einer SLI-konformen Computer Hauptplatine.
Sie enthält
mindestens drei PCIe ×16-Steckplätze, von denen
zwei für
die Installation von SLI-konformen Grafikkarten, die im SLI-Modus
betrieben werden sollen, gedacht sind und der dritte für die Installation einer
herkömmlichen
Grafikkarte im Normalmodus. Die Leitungsführung der Computer Hauptplatine
ist dabei so, daß zu
den Steckplätzen,
die die SLI-konformen Grafikkarten aufnehmen sollen, jeweils acht Kanäle führen, während alle
sechzehn Kanäle
zu dem für
die Aufnahme einer normalen Grafikkarte bestimmten Steckplatz führen.
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Alle
drei Steckplätze
haben visuelle Markierungen, die dem Benutzer eine einfache und
eindeutige Identifizierung ermöglichen.
Bei einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung sind zum Beispiel die Steckverbinder
der SLI-konformen Steckplätze grün, während der
Steckverbinder für
die normale Grafikkarte gelb ist. Der Steckplatz für die normale Grafikkarte
ist zwischen den Steckplätzen
für die SLI-konformen
Grafikkarten angebracht, dort wo normalerweise die Steckvorrichtung
für das
Umschaltermodul liegt. Dies stellt sicher, daß im Vergleich zu einer normalen
Computer Hauptplatine weder mehr Platz auf der Platine gebraucht
wird, noch auf Funktionalität
verzichtet werden muß.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1.
Schematische Darstellung der herkömmlichen Schnittstellenstruktur
für SLI-konforme Grafikkarten
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2 Schematische
Darstellung der Schnittstellenstruktur entsprechend der vorliegenden
Erfindung
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3 Schematische
Darstellung der Leitungsverbindungen einer Schnittstellenstruktur
entsprechend der vorliegenden Erfindung
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführung
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2 ist
eine schematische Darstellung der Schnittstellenstruktur entsprechend
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Sie ist ein integraler Bestandteil einer
SLI-konformen Computer Hauptplatine (200), was bedeutet,
daß diese
mit einem entsprechenden Chipset (210), wie z. B. dem NVIDIA Chipset
nForce4 ausgerüstet
und damit in der Lage ist, mindestens eine PCIe ×16-Schnittstelle und mindestens
zwei PCIe ×16-Steckplätze zu bedienen.
Andere, auf der Computer Hauptplatine angebrachte Komponenten sind
in diesem Zusammenhang nicht wichtig und werden daher weder im Text
noch in den Zeichnungen erwähnt.
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Die
Schnittstellenstruktur hat mindestens drei PCIe ×16-Steckplätze (220, 230, 240),
von denen zwei (220, 240) für den Anschluß von zwei SLI-konformen
Grafikkarten, die im SLI-Modus betrieben werden sollen, vorgesehen
sind. Der dritte Steckplatz (230) ist für den Anschluß einer
einzelnen PCIe ×16-Grafikkarte,
die im Normalmodus betrieben werden soll. Da SLI-konforme Graphikkarten
wegen der voluminösen
Kühlkörper eine
beträchtliche
Bauhöhe
haben, haben die Steckplätze
(220) und (240) einen entsprechenden Abstand voneinander.
Der Steckplatz (230) ist räumlich zwischen ihnen angeordnet.
Andere Anordnungen sind möglich,
die Anordnung entsprechend 2 ist jedoch
die platzsparendste. Der Steckplatz (230) ist an der Stelle
angebracht, wo bei einer herkömmlichen
Lösung
das Umschaltermodul (130) angebracht wäre. Die Schnittstellenstruktur
entsprechend der vorliegenden Erfindung benötigt also weder zusätzlichen
Raum auf der Computer Hauptplatine noch müssen andere Funktionen geopfert
werden.
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Um
Irrtümer
beim Installieren von Grafikkarten zu vermeiden, sind die drei Steckplätze visuell markiert.
Bei der vorliegenden Ausführung
sind die Steckverbinder der SLI-konformen Steckplätze (220) und
(240) grün,
während
der Steckverbinder des normalen Steckplatzes (230) gelb
ist. Es können
selbstverständlich
auch andere Arten der Markierung verwendet werden.
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Wie 3 zeigt,
teilen sich die Steckplätze (220, 230, 240)
eine PCIe ×16-Schnittstelle
am Chipset (210). Die SLI-Steckplätze (220) und (240)
sind mit den ersten bzw den letzten acht der sechzehn Kanäle der PCIe ×16-Schnittstelle
(250) verbunden, während
der normale Steckplatz (230) mit allen sechzehn Kanälen verbunden
ist. Diese Leitungsführung macht
ein Umschaltermodul überflüssig.
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Wenn
der Benutzer nur eine PCIe ×16-Grafikkarte
verwenden möchte,
kann er mühelos
den Steckplatz (230) identifizieren und die Karte dort
installieren. Er braucht sich nicht um Dinge wie Master, Slave,
richtige Stellung eines Umschalters, halbe oder ganze Bandbreite
etc. zu kümmern.
Das gleiche gilt auch, wenn er zwei SLI-konforme Grafikkarten einsetzen
will. Er braucht nur die zwei Steckplätze zu identifzieren und die
Karten dort hineinzustecken.