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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Prozessoren im allgemeinen. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum horizontalen
Verbinden eines Mikroprozessors mit einem Motherboard eines Computers.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Konzeptionen in der Mikroprozessorarchitektur beschleunigen sich
mit außerordentlicher Geschwindigkeit.
Es ist allgemeines Wissen, dass Computertechnologie alle 12 Monate
als überholt
gilt. Dies ist insbesondere in dem Bereich des Aufbaus von Mikroprozessoren
gültig,
wo Benutzer leistungsfähigere
Softwareanwendungen wünschen
und daher leistungsfähigere
Mikroprozessoren benötigen. In
einem Versuch, die mit der horizontalen Anordnung eines Mikroprozessors
auf einem Motherboard verbundenen Probleme (z. B. den großen Platzbedarf
auf dem Motherboard zum Halten dieser Komponente) zu lösen, wurde
ein Mikroprozessor entwickelt, der als Single Edge Connector Cartrige
(SECC) Mikroprozessor (Slot Prozessor) bezeichnet wird. Ein Beispiel
für einen
SECC-Mikroprozessor ist in 1 gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, enthält der SECC-Mikroprozessor 10 eine
SECC-Abdeckung 12, einen Verbinder 14 und einen
Lüfter-Kühlkörper 16.
Der Verbinder 14 ist in diesem Fall ein Slot 1 Verbinder.
In 1 ist ebenfalls das Motherboard 20 gezeigt,
auf welchem ein Aufnahme-Slot 18 angebracht ist.
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Wie
in 1 gezeigt, weist der Prozessor 10 einen
Verbinder 14 auf einer Seite des Cartridge 12 auf,
welches den Mikroprozessor eigentlich enthält. Der Prozessor 10 kann
auf diese Weise mit dem größeren Bereich
des Cartridge 12 senkrecht oder vertikal zu dem Motherboard 20 befestigt
werden. Indem der Prozessor 10 vertikal auf dem Motherboard 20 befes tigt
wird, weist der Prozessor 10 einen kleineren Basisbereich
auf und schafft Raum für
zusätzliche Komponenten
auf dem Motherboard 20. Die vertikale Anordnung ermöglicht auch
die zusätzliche
Anordnung eines Kühlkörpers 16 an
den Prozessor 10.
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Obwohl
der Prozessor 10 eine Menge von Problemen gelöst hat,
hat sich eine neue Menge von Problemen ergeben. Zum Beispiel hat
der Prozessor 10 einen kleineren Basisbereich, was Schutzmaßnahmen
erforderlich macht, die eine Loslösung der Verbindung des Prozessors 10 von
dem Motherboard 20 verhindern. Die Lösung einer Verbindung könnte aus
einer Anzahl von Gründen
auftreten, wie beispielsweise der Bewegung oder Vibration während des
Transports oder einem Schlag, wenn jemand aus Versehen an das Gehäuse für das Motherboard 20 stößt. Außerdem wurde
das Verbindungsloslösungsproblem
für den
Prozessor 10 aufgrund des Kühlkörpers 16 verstärkt. Das
Gesamtgewicht des Prozessors 10 beläuft sich auf ungefähr 1 Pfund mit
dem Zusatz des Kühlkörpers 16.
Das Gewicht des Prozessors 10 bedeutet, dass eine Bewegung des
Prozessors 10 leicht den Prozessor 10 von dem Motherboard 20 entkoppeln
könnte
und in extremen Situationen die verhältnismäßig empfindliche Struktur des
Motherboards 20 beschädigen
könnte.
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Das
Problem mit dem Prozessor 10 führte zu der Entwicklung einer
Struktur zum Festhalten des Prozessors 10, um eine stabile
Halterung sicherzustellen. Diese Struktur, bezeichnet als „Haltemodul" erfordert jedoch
einen großen
Basisbereich, wobei in beträchtlichem
Maße der
Vorteil des Basisbereichs, welcher durch die Verwendung eines SECC-Mikroprozessors
erzielt wurde, zunichte gemacht wird. Ferner fügt es eine weitere Struktur
beim Zusammenbau eines Computers hinzu und erhöht daher die Kosten eines Computers
für den
Konsumenten. Tatsächlich
erfordern viele herkömmliche
Haltemodule zwei separate Strukturen, nämlich eine zum Halten des Prozessors 10 und
eine zweite zum Tragen des Kühlkörpers 16.
Schließlich
erfordert der Prozessor 10 zusätzliche Bestandteile, wie unverlierbare
Verbindungsmittel und angeschrägte
Verbindungszapfen. In Konsequenz tragen die zusätzlichen Komponenten, die durch
den Prozessor 10 benö tigt
werden, zu den Gesamtkosten des Computers bei und erhöhen die
Schwierigkeiten beim Zusammenbau des Computers während des Herstellungsprozesses.
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Ein
weiteres Problem ist mit dem Prozessor 10 verbunden. Das
Motherboard 20 und der Prozessor 10 sind Teile
eines Computers. Daher sind das Motherboard 20 und der
Prozessor 10, wie auch andere Computerkomponenten wie eine
Festplatte, ein Diskettenlaufwerk, ein Netzteil usw. durch ein Gehäuse umgeben.
Das Gehäuse
ist üblicherweise
aus Hartplastik oder Metall gefertigt. Dies bedeutet, dass der Prozessor 10 nicht
zugreifbar ist, ohne das Gehäuse
zu entfernen. Dieses Erfordernis hat verschiedene damit verbundene
Beschränkungen.
Es gibt beispielsweise keine Sicherheit für einen möglichen Erwerber eines Computers,
dass der Prozessor der gleiche wie der für den Computer angegebene oder beworbene
ist. Ein anderes Beispiel besteht darin, dass Reparaturen oder Upgrades
schwierig zu vollziehen sind.
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Ein
Beispiel eines modularen Notebookcomputers ist in dem US-Patent
Nr. 5,331,501 (Kikinis) offenbart und weist eine Mehrzahl von Modulfächern zur
Befestigung von verschiedenen Modulen, einschließlich einer CPU auf.
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Unter
Berücksichtigung
des Voranstehenden ist zu erkennen, dass ein beträchtlicher
Bedarf für eine
neue Prozessorbefestigung besteht, welche sich den voranstehenden
Problemen widmet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Probleme werden durch
die in den Ansprüchen
1 bis 14 wiedergegebenen Merkmale überwunden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen herkömmlichen
SECC-Mikroprozessor.
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2 zeigt
eine schematische Zeichnung in einer Ansicht von vorne, von einem
Computersystem, welches zur Anwendung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung geeignet ist.
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3 zeigt
eine schematische Aufsicht auf den Computer aus 2,
wobei die horizontale Befestigung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung gezeigt ist.
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4 zeigt
eine seitliche Ansicht eines mit einem Motherboard gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung gekoppelten Verbinders.
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5 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer horizontalen Befestigung gemäß einer
anderen Ausführungsform.
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6 zeigt
eine seitliche Teilansicht eines Computers mit einem Kühlkörper zur
Verwendung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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7 zeigt
eine seitliche Teilansicht eines Computers mit einem Verriegelungsmechanismus, geeignet
zur Verwendung mit einer Ausführungsform der
Erfindung.
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8 zeigt
eine Ansicht auf einen Computer von vorne mit einem anderen Verriegelungsmechanismus,
geeignet zur Verwendung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung weist ein Verfahren und eine Vorrichtung auf,
welche herkömmliche Verfahren
zur Verbindung eines Mikroprozessors mit einem Motherboard verbessert.
Die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verringern die Anzahl von Komponenten,
die zur Bildung einer Verbindung erforderlich sind und verringern
dadurch die Gesamtkosten der Herstellung eines Computers und vereinfachen
den Zusammenbau eines Computers. Ferner erlauben die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung es einem Benutzer, einen Mikroprozessor
zu reparieren und upzugraden, ohne das Gehäuse, welches den Mikroprozessor
aufnimmt, physisch öffnen
zu müssen.
Zusätzlich
erlaubt es die vorliegende Erfindung einem Benutzer, in einfacher Weise
die Art des Mikroprozessors festzustellen, welche in dem Computer
Verwendung findet. Dies erfolgt ohne dass mehr Platz auf einem Motherboard
in Anspruch genommen wird als durch einen SECC-Mikroprozessor und
Haltemodule, wie sie in dem Stand der Technik verwendet werden.
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Es
wird nun ausführlich
auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen entsprechende Teile durch
gleiche Bezugsnummern bezeichnet sind. In 2 ist die äußere Frontansicht
eines Computers gezeigt, die zur Anwendung einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung geeignet ist. Wie in 2 gezeigt,
weist der Computer ein Computergehäuse 30 auf, mit Laufwerksschächten 32 und 34 zur
Aufnahme von beispielsweise einem 1,44 Megabyte (mb) Diskettenlaufwerk
bzw. einer Festplatte. Das Computergehäuse 30 weist einen
Slot 36 auf, der einen Zugriffspunkt für die Komponenten innerhalb
des Gehäuses 30 bildet.
In den Slot 36 ist ein Prozessor 40 (siehe 3)
eingesetzt. Sobald dieser eingesetzt ist, ist ein Teil des Prozessors 40 für einen
Benutzer für
außerhalb
des Gehäuses 30 sichtbar.
Der Prozessor 40 ist ähnlich
oder gleich dem Prozessor 10 aus 1. Auf dem
Prozessor 40 kann von außerhalb des Gehäuses 30 Ansicht
genommen werden, aufgrund eines horizontalen Befestigungsverbinders,
wie er ausführlicher
in 3 beschrieben ist.
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3 ist
eine Aufsicht im Umriss des Computers aus 2 und zeigt
eine horizontale Befestigung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie in 3 gezeigt, befindet sich ein
Motherboard 20 innerhalb eines Gehäuses 30. In herkömmlichen Computern
ist das Motherboard 20 im wesentlichen quadratisch mit
vertikalen Verbindern, wie in 1 gezeigt.
In dieser Ausführungsform
der Erfindung jedoch ist ein Teil des Motherboards 20 entfernt,
um den Cartridge-Prozessor 40 aufzunehmen. In dieser Ausführungsform
der Erfindung ist das Motherboard 20 mit Führungsslots 41 und 42 versehen,
welche die Führungsschienen 43 und 45 des
Prozessors 40 entsprechen, so dass der Prozessor parallel
oder horizontal zu dem Motherboard 20 befestigt werden kann.
In diesem Zusammenhang wird der Begriff „horizontale Befestigung" als auf eine Befestigung
bezogen verstanden, welche es erlaubt, dass der Prozessor im wesentlichen
parallel zu dem Motherboard 20 bleibt, im Gegensatz zu
einer herkömmtlichen „vertikalen
Befestigung" welche
es erlaubt, dass ein Prozessor im wesentlichen senkrecht zu dem
Motherboard 20 bleibt. Ferner bezieht sich hierbei der Begriff „parallel" auf Einrichtungen,
die sich in derselben Ebene oder verschiedenen Ebenen befinden.
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Wie
vorstehend ausgeführt
ist, der Prozessor 40 gleich oder ähnlich dem Prozessor 10.
Der Prozessor 40 weist ein SECC-Gehäuse 48 auf, einen Verbinder 46 und
Führungsschienen 43 und 45.
Der Prozessor kann ferner einen Kühlkörper (nicht gezeigt) aufweisen,
was in Verbindung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung besprochen
wird.
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Ein
Mikroprozessor-Verbinder 44 ist auf dem Motherboard 20 befestigt.
Der Mikroprozessor-Verbinder 44 ist die Schnittstelle,
welche elektrische Signale zwischen dem Prozessor 40 und
dem Motherboard 20 führt
und bildet einen Aufnahmeschacht oder einen „weiblich" Verbinder, welcher zur Aufnahme der
Prozessoranschlüsse
oder „männlichen" Verbinder (d. h.
Verbinder 46) des Prozessors 40 ausgelegt ist.
Der Verbinder 44 ist dem Verbinder 18 aus 1 ähnlich oder
gleich diesem, bis auf die Tatsache, dass der Verbinder 44 horizontal
oder parallel zu dem Motherboard 20 ist, statt vertikal
oder senkrecht zu dem Motherboard 20, wie bei herkömmlichen
Mikroprozessor-Verbindern.
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Im
Betrieb kann ein Benutzer den Prozessor 40 mit dem Motherboard 20 ohne
Entfernung des Gehäuses 30 verbinden.
Der Benutzer setzt den Prozessor 40 durch den Schacht 36 ein.
Die Führungsschienen 43 und 45 sind
an die Führungs-Slots 41 und 42 angepasst.
Wenn der Benutzer den Einsetzungsvorgang beginnt, hilft die Auslegung
der Führungsschienen
und Slots, wie auch Slot 36, bei der Ausrichtung des Prozessors 40 zur
sanften Verbindung des Verbinders 46 in den Verbinder 44.
Sobald die Führungsschienen 43 und 45 in
die Führungs-Slots 41 bzw. 42 eingesetzt
sind, kann der Benutzer den Prozessor 40 in den Slot 36 einschieben, bis
der Verbinder 46 richtig in dem Verbinder 44 sitzt. Eine
ausführliche
Beschreibung des Verbinders 44 ist in 4 gezeigt.
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Es
ist anzumerken, dass bei dieser Ausführungsform der Erfindung die
Führungs-Slots 41 und 42 zur
Aufnahme der Führungsschienen 43 und 45 gemäß in der
Technik wohlbekannten Grundsätzen ausgelegt
sind. Die Führungs-Slots 41 und 42 und die
Führungsschienen 43 und 45 helfen
zur Führung des
Verbinders 46 in den Verbinder 44 zur Sicherstellung,
dass eine richtige physische und elektrische Verbindung zwischen
dem Motherboard 20 und dem Prozessor 40 besteht.
Es ist jedoch ersichtlich, dass beliebige Mittel zum Führen des
Verbinders 46 in den Verbinder 44 gemäß der Erfindung
verwendet werden können.
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4 ist
eine seitliche Ansicht eines Verbinders, der gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung mit einem Motherboard gekoppelt ist. Wie in 4 gezeigt,
weist der Verbinder 44 Aufnahmestifte 50 und 52 auf.
Der Verbinder 44 ist auf dem Motherboard 20 derart
befestigt, dass die Aufnahmestifte 50 und 52 im
wesentlichen parallel zu dem Motherboard 20 sind. Auf diese
Weise ist der Verbinder 44 dazu in der Lage, den Prozessor 40 derart
aufzunehmen, dass der Prozessor 40 parallel zu dem Motherboard 20 ist.
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5 ist
eine seitliche Schnittansicht einer horizontalen Befestigung gemäß einer
anderen Ausführungsform.
Die horizontale Befestigung, welche unter Bezug auf 5 beschrieben
ist, ist ähnlich derjenigen
in 3. In 5 sind jedoch die Führungsschienen
und Führungs-Slots
nicht auf dem Prozessor 40 bzw. dem Motherboard 20 befestigt. Stattdessen
sind ein erster Führungsblock 60 und
ein zweiter Führungsblock 62 verwendet,
um den Prozessor 40 auszurichten, wenn er in den Slot 36 eingesetzt
wird, so dass der Verbinder 46 richtig mit dem Verbinder 44 zusammensitzt.
Der Führungsblock 60 ist
angeordnet, um zu verhindern, dass der Prozessor 40 sich
nach oben auf die Oberseite des Gehäuses 30 zubewegt.
Der Führungsblock 62 wird
verwendet, um den Prozessor 40 von links nach rechts in
der Bahn zu halten und es zu verhindern, dass sich der Prozessor 40 nach
unten in Richtung der Unterseite des Gehäuses 30 bewegt.
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Es
ist anzumerken, dass obwohl die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung bestimmte Mittel zum Führen des Verbinders 46 in
den Verbinder 44 beschreiben, beliebige Führungsmittel
Verwendung finden können,
welche diese Funktion erfüllen
und dennoch gemäß der Erfindung
eingesetzt werden können.
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Wie
voranstehend beschrieben, befestigen herkömmliche Prozessoren einen Kühlkörper auf
einer Seite des SECC-Gehäuses.
In einem solchen Fall würde
der Slot 36 erforderlicherweise breit genug sein, um die
Größe des SECC-Prozessors
und des Kühlkörpers aufzunehmen.
Ferner würde
der Führungsmechanismus
ausreichend stark ausgelegt, um das zusätzliche Gewicht des Kühlkörpers aufzunehmen,
sowie derart konstruiert, um ein richtiges Sitzen des Verbinders 46 in
dem Verbinder 44 mit der zusätzlichen Masse und Raumbedarfs
des Kühlkörpers zu
ermöglichen.
Alternativ könnte
der Kühlkörper von dem
Prozessor zu der inneren Struktur des Computers innerhalb des Gehäuses 30 verlegt
werden. Ein Beispiel der letztgenannten Art der Konfiguration ist in 6 gezeigt.
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6 ist
eine seitliche Teilansicht eines Computers mit wenigstens einem
Kühlkörper zur Verwendung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie in 6 gezeigt, ist ein Kühlkörper 70 oberhalb
des Slots 36 angeordnet und zwischen dem Verbinder 44 und
der Vorderseite des Gehäuses 30. Der
Kühlkörper 70 ist
oberhalb des Gehäuses 36 angeordnet,
da in dem Fall, dass der Kühlkörper 70 unterhalb
des Prozessors 40 angeordnet wäre, ein Problem mit der Wärmeableitung
auftritt, da Wärme
natürlicherweise
aufsteigt. An der Vorderseite des Gehäuses 30 ist ferner
ein Lüfter 72 angeordnet.
Der Prozessor 40 ist in den Slot 36 eingesetzt
und weist einen Kühlkörper-Verbinder (nicht
gezeigt) auf. Der Kühlkörper-Verbinder
wird verwendet, um Wärme von
dem Prozessor 40 an den Kühlkörper 70 zu leiten.
Wenn der Verbinder 46 richtig in dem Verbinder 44 sitzt,
ist der Kühlkörper 70 derart
angeordnet, dass der Kühlkörper-Verbinder
in Kontakt mit dem Kühlkörper 70 tritt.
Auf diese Weise wird Wärme
von dem Prozessor 40 durch den Kühlkörper 70 abgeführt. Wärmeableitung
kann außerdem
durch die Verwendung des Lüfters 42 verstärkt werden.
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Sicherheit
ist eine wesentliche Betrachtung, da die Größe des Prozessors 40 verhältnismäßig klein
ist und dennoch der Wert des Prozessors 40 groß ist. Dies
erzeugt für
Kriminelle die Motivation, den Prozessor 40 einfach ohne
Autorisierung zu entfernen. Um diese Situation zu verhindern, enthält eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Verriegelungsmechanismus zur Verhinderung von
unautorisiertem Entfernen, sobald der Prozessor 40 an seinem
Ort verriegelt wurde.
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7 ist
eine seitliche Teilansicht eines Computers mit einem Verriegelungsmechanismus, welcher
für die
Verwendung einer Ausführungsform der
Erfindung geeignet ist. Wie in 7 gezeigt,
ist an der Innenseite des Gehäuses 30 eine
Schloß-Anordnung 80 befestigt.
Die Schloßanordnung 80 enthält ein Schlüsselloch 82 zur
Aufnahme eines Schlüssels
(nicht gezeigt) und eine Feder 84. Die Feder 84 kann
beispielsweise 5 Pfund Kraft aufwenden. Wenn daher der Prozessor 40 in
den Slot 36 eingesetzt ist und so an seinen Platz geführt ist,
dass der Verbinder 46 richtig in dem Verbinder 44 sitzt,
kann ein Benutzer den Prozessor 40 an seinem Ort unter Verwendung
der Schloß-Vorrichtung 80 verriegeln.
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8 ist
eine Ansicht von vorne von einem Computer mit einem anderen Verriegelungsmechanismus,
geeignet zur Verwendung mit einer Ausführungsform der Erfindung. Wie
in 8 gezeigt, sind gezahnte Verriegelungsmittel 90 an
dem SECC-Gehäuse für den Prozessor 40 befestigt.
Zusätzlich
ist eine Führungsanordnung ähnlich der
unter Bezug auf 5 beschriebenen verwendet, bis
auf die Tatsache, dass der Führungsblock 62 angepasst
ist, um den Prozessor 40 nach oben zu drücken, so
dass die gezahnten Verriegelungsmittel 90 es verhindern, dass
der Prozessor 40 entfernt wird. Beispielsweise kann eine
schloßgekoppelte
Feder oder ein anderer Mechanismus verwendet werden, um den Prozessor 40 nach
oben zu bewegen und ihn an seinem Platz zu verriegeln oder nach
unten um ihn zu entriegeln.
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Obwohl
hier verschiedene Ausführungsformen
konkret dargestellt und beschrieben wurden, ist es zu erkennen,
dass Abweichungen und Veränderungen
der vorliegenden Erfindung durch die vorstehenden Lehren und innerhalb
der Darstellung der angefügten
Ansprüche
abgedeckt sind, ohne von dem beabsichtigten Schutzbereich der Erfindung
abzuweichen.
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Beispielsweise
sind verschiedene Beispiele für
Führungsvorrichtungen
offenbart, es ist jedoch klar, dass jede Vorrichtung zur Führung des
Verbinders 46 für
den Prozessor 40 in den Verbinder 44 für das Motherboard 20 in
den Schutzbereich der Erfindung fällt. In gleicher Weise können verschiedene Verriegelungsmechanismen
mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden und fallen weiterhin
in den Schutzbereich der Erfindung. Beispielsweise kann die Vorrichtung
zum Verhindern des Entfernens des Prozessors 40 eine klare
durchsichtige Platte oder Gitterstruktur zur Abdeckung des Slots 36 in
dem Gehäuse 30 aufweisen
und eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln der Platte oder
Gitterstruktur an dem Gehäuse 30.