JP2003044189A - 情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続方法 - Google Patents
情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続方法Info
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Abstract
報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続方法に関
し、モジュールとコントローラ間の信号の伝送歪を低減
できる情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 バスラインと複数のモジュールとの各分
岐点後にそれぞれに複数のモジュールの夫々と前記コン
トローラとの間の特性インピーダンスの整合をとるイン
ピーダンス整合用素子を間挿して実装し、モジュールと
コントローラとの間の特性インピーダンスを50〔Ω〕
に整合させる。
Description
路基板並びにモジュール接続方法に係り、特に、高速バ
スに複数のモジュールが接続された情報処理装置及び回
路基板並びにモジュール接続方法に関する。
高速化に伴ってデータ伝送速度が高速化している。例え
ば、マザーボード上ではメモリとシステムコントローラ
との間では、266MHzのデータ速度でデータ伝送が
行なわれている。
ボード上に配線されたバスのインピーダンスの不整合に
よる影響が問題化されている。マザーボード上でのデー
タ伝送速度を向上させるために、バス上のインピーダン
スを整合させる必要がある。
の高速化に対応するため、モジュール同士をできるだけ
近接して配置したり、モジュール内に直列抵抗を実装す
るなどしたりして対応していた。従来のマザーボード上
に搭載できるメモリモジュールは、例えば、データ伝送
速度266MHzのDDR SDRAM(Double Data
Rate Synchronous DRAM)モジュールでは、実装枚数4
枚が限界であった。
す。
トローラ11、配線12、メモリモジュール13、終端
抵抗14を含む構成とされている。
モリモジュール13と接続されており、メモリモジュー
ル13のコントロールを行なう。配線12は、マザーボ
ード上に配線されており、特性インピーダンスがZ0と
されている。メモリモジュール13は、内部の配線15
が特性インピーダンスZmとされている。
のインピーダンスをZcont、メモリモジュール13側か
ら点AをみたインピーダンスをZmemとすると、 Zcont=1/((1/Zm)+(1/Z0)) …(1) Zmem =1/((1/Z0)+(1/Z0)) …(2) で表される。
には Zcont=Z0 …(3) Zmem =Zm …(4) になることが望ましい。しかし、上記式(1)、(2)
ではそのような解は存在しない。
Ωとすると、式(1)、(2)からZcont=30Ω、Z
mem=25Ωとなる。前述の式(3)、(4)のように
Zcontは50Ω、Zmemは75Ωが理想であるので、理
想との間に大きな不整合が生じることがわかる。
ルの接続方法では、特性インピーダンスの不整合により
配線12からメモリモジュール13をみた分岐点でのイ
ンピーダンスZmem=25Ωとなり、理想とするインピ
ーダンスZmem=75Ωより大幅に小さい値になってい
る。このため、反射波が生じ、伝送信号に歪を生じさせ
るなどの問題点があった。
で、モジュールとコントローラ間の信号の伝送歪を低減
できる情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続
方法を提供することを目的とする。
スラインと複数のモジュールとの各分岐点の後、それぞ
れに複数のモジュールの夫々とコントローラとの間の特
性インピーダンスの整合をとるインピーダンス整合用素
子を間挿する。
チップインダクタンスとしたことを特徴とする。
定数のコネクタにモジュールを装着する構成とされてお
り、所定数のコネクタのうちモジュールが搭載されない
コネクタには、モジュールと同等のインピーダンスを有
するダミーモジュールを装着することを特徴とする。
ュールとの各分岐点の後、それぞれに複数のモジュール
の夫々とコントローラとの間の特性インピーダンスの整
合をとるインピーダンス整合用素子を間挿し、複数のモ
ジュールの夫々とコントローラとの間の特性インピーダ
ンスを整合させることにより、反射による伝送波形の歪
を低減できる。これにより、伝送速度を高速化すること
ができたり、モジュールの実装枚数を増加させたりする
ことができる。
成図を示す。
ナルコンピュータシステムを例にとって説明を行なう。
コンピュータ本体101、入力装置102、ディスプレ
イ103から構成されている。コンピュータ本体101
は、マザーボード111、記憶装置112、グラフィッ
クスボード113が筐体に内蔵された構成とされてい
る。
タC1、I/OコネクタC2、PCI拡張コネクタC3が
実装されている。記憶装置コネクタC1には、記憶装置
112が接続される。I/OコネクタC2には、入力装
置102が接続されている。PCI拡張コネクタC3に
は、グラフィックスボード113が接続されている。
ブ、CD−ROMドライブ、フロッピー(登録商標)デ
ィスクドライブなどであり、OS、各種プログラム、デ
ータが記憶される。入力装置102は、キーボード、マ
ウスなどであり、コマンド入力やデータ入力に使用され
る。
タを受信し、受信した画像データを画面データに展開
し、ディスプレイ103に出力する。ディスプレイ10
3は、CRT、LCDなどから構成され、グラフィック
スボード113からの画面データを表示する。
明する。
構成図である。
CPUソケット41、システムコントローラ42、チッ
プインダクタンス43、終端抵抗44、メモリ用コネク
タ45、PCI拡張コネクタ46、ブリッジ回路47、
ROM48、ISA拡張コネクタ49、記憶装置用コネ
クタ50、I/O用コネクタ51を実装した構成とされ
ている。また、多層基板31には、システムバス61、
メモリバス62、PCIバス63、ISAバス64など
の各種配線が形成されている。
ル71が装着される。CPUモジュール71には、CP
U、1次、2次キャッシュなどが内蔵されており、プロ
グラムに基づいた演算処理を行なう。
を介してシステムコントローラ42に接続されている。
システムコントローラ42はメモリバス62を介してn
個のメモリ用コネクタ45と接続されている。メモリバ
ス62は、主線62a及び分岐線62bから構成され
る。
62bとの接続点の間にチップインダクタンス43が間
挿されている。チップインダクタンス43は、後で詳細
に説明するようにメモリバス62の特性インピーダンス
を所望のインピーダンスに整合させる。なお、メモリ用
コネクタ45には、メモリモジュール72及びダミーモ
ジュール73が装着される。
図4(A)は正面図、図4(B)は上面図、図4(C)
は裏面図、図4(D)は側面図を示す。
メモリチップ82を実装した構成とされている。回路基
板81は、マザーボード111に実装されたメモリ用コ
ネクタ45と接続されるコネクト部83が形成されてい
る。このコネクト部83がメモリ用コネクタ45に挿入
される。コネクト部83がメモリ用コネクタ45に装着
されると、メモリモジュール72がメモリバス62の分
岐線62bに接続される。
ジュール72と同じ形状であり、回路基板81上にメモ
リモジュール72の容量と同じ容量値を有するキャパシ
タンスが実装されている。
タ45のうち、空きコネクタに実装される。ダミーモジ
ュール73を実装することにより、メモリ用コネクタ4
5にメモリモジュール72が実装されない場合でも設計
どおりの特性インピーダンスを得ることができる。
Iバス63を介してPCI拡張コネクタ46及びブリッ
ジ回路47に接続されている。PCI拡張コネクタ46
には、グラフィックスボード113、通信用ボードなど
インタフェースがPCIバス63に対応した周辺機器が
接続される。
されている。ROM48には、BIOSなど起動用のプ
ログラムが記憶されている。また、ブリッジ回路47に
は、ISAバス64を介してISA拡張コネクタ49が
接続される。ISA拡張コネクタ49には、インタフェ
ースがISAバス64に対応した周辺機器が接続され
る。
用コネクタ50が接続される。記憶装置用コネクタ50
には、フロッピーディスクドライブ、ハードディスクド
ライブ、CD−ROMドライブが接続される。ブリッジ
回路47には、I/O用コネクタ51が接続されてい
る。
ト、シリアルポート、パラレルポート、USBポートで
あり、筐体外部に表出しており、入力装置102などの
外部の周辺装置が接続される。なお、マザーボード31
には、他に電源コネクタ、各種LSIが搭載される。
ンピーダンスについて詳細に説明する。
の等価回路図を示す。図5に示すように本実施例では、
メモリバス62の主線62a上にはチップインダクタン
ス43が間挿されている。
バスライン62のインピーダンスZsは、配線のインダ
クタンスをL0、キャパシタンスをC0、実装したチップ
インダクタンス43のインダクタンスをLとすると、 Zs=√((L+L0)/C0) …(5) で表せる。
インピーダンスZ0として式(1)、(2)に代入する
と、 Zcont=1/((1/Zm)+(1/Zs)) …(6) Zmem =1/((1/Zs)+(1/Zs)) …(7) で表すことができる。
チップインダクタンス43のインダクタンスLは、 Z0 =1/((1/Zm)+(1/Zs)) …(8) Zm =1/((1/Zs)+(1/Zs)) …(9) に式(5)を代入して、式(8)、(9)を解くことに
より求めることができる。
=75Ωとする場合には、Zs=150Ωとなるように
チップインダクタンス43のインダクタンスLをバスラ
イン63に間挿することにより、Zcont=50Ω、Zme
m =75Ωとなり、ZcontとZ0、Zmem とZmとが整合
する。
5の容量やメモリモジュール72内部のデバイスの入力
容量などの成分は考慮していないが、これらを考慮して
チップインダクタンス43のインダクタンスLを求める
ことにより特性インピーダンスを理想に近似したインピ
ーダンスにすることができる。
ダンスの整合をとることにより伝送信号の歪を低減でき
るため、システムコントローラ42とメモリモジュール
間のデータ伝送速度を高速化しても伝送信号を確実に伝
送できる。また、メモリモジュール72を数多く実装す
ることが可能となる。例えば、従来、4枚しか実装でき
なかった266MHzのDDR SDRAM(Double D
ata Rate SynchronousDynamic Random Access Memory)
メモリモジュールが8枚実装可能となる。
としてチップインダクタンス43を用いたが、例えば、
マザーボード111上に形成されたメモリバス62の主
線62aの配線パターンを調整することにより、主線6
2aに生じるインダクタンスを調整して、整合用のイン
ダクタンスLを得るようにしてもよい。
断面図を示す。
91の幅w、厚さt、電源電位Vcc、Vssからの高さH
を所望のインダクタンスLが得られるように設定する。
なお、インダクタンスLは、上記幅w、厚さt、高さH
及び回路基板31の誘電率εrによって既存の算出方法
によって決定される。
ス43を主線62a上に間挿したが、主線62aとメモ
リモジュール72とを接続する分岐線62b上に間挿す
るようにしてもよい。
2のインピーダンスが容量性であるため、インダクタン
ス素子によりインピーダンス整合をとるようにしたが、
これに限定されるものではなく、接続されるモジュール
に応じてキャパシタンス素子によりインピーダンス整合
をとるようにしてもよい。
てパーソナルコンピュータを例にとって説明を行なった
が、本実施例の適用分野はパーソナルコンピュータに限
定されるものではなく、サーバなど他の情報処理装置に
適用することもできる。
ールを枚数8枚実装した場合のシミュレーション結果を
示す。
を示す。
イト時、図7(B)はメモリモジュール72からのリー
ド時の伝送信号のシミュレーション波形を示す。
実線は無負荷(終端抵抗以外は配線もメモリモジュール
も何も無い状態)における波形であり、基準とする波形
である。
L=0nHのときのメモリバス62のシステムコントロ
ーラ42から最遠端のメモリモジュール上で見たライト
波形を示す。また、図7(A)で一点鎖線はインダクタ
ンスL=0nHのときのメモリバス62のシステムコン
トローラ42の最近端のメモリモジュールで見たときの
ライト波形を示す。
ンスL=27nHとしたときのメモリバス62のシステ
ムコントローラ42から最遠端のメモリモジュールで見
たライト波形を示す。また、図7(A)で細実線はイン
ダクタンスL=27nHのときのメモリバス62のシス
テムコントローラ42の最近端のメモリモジュールで見
たときのライト波形を示す。
ンスL=27nHを間挿した場合に方がインダクタンス
L=0nH、すなわち、インダクタンスをメモリバス6
2に間挿しない場合に比べて太い実線、すなわち、基準
波形に対応したライト波形が得られる。
L=0nHのときのメモリバス62のシステムコントロ
ーラ42で見た最近端のメモリモジュールからのリード
波形を示す。また、図7(B)で一点鎖線はインダクタ
ンスL=0nHのときのメモリバス62のシステムコン
トローラ42で見た最遠端のメモリモジュールからのリ
ード波形を示す。
ンスL=27nHとしたときのメモリバス62のシステ
ムコントローラ42で見た最近端のメモリモジュールか
らのリード波形を示す。また、図7(B)で細実線はイ
ンダクタンスL=27nHのときのメモリバス62のシ
ステムコントローラ42から最遠端のメモリモジュール
からのリード波形を示す。
ンスL=27nHを間挿した場合に方がインダクタンス
L=0nH、すなわち、インダクタンスをメモリバス6
2に間挿しない場合に比べて波形歪が少なく、振幅が大
きいリード波形が得られる。
含む。
ールするコントローラが実装されるとともに、該複数モ
ジュールと該コントローラとを並列に接続するバスライ
ンが形成された回路基板を有する情報処理装置におい
て、前記バスラインと前記複数のモジュールとの各分岐
点後にそれぞれに前記複数のモジュールの夫々と前記コ
ントローラとの間の特性インピーダンスの整合をとるイ
ンピーダンス整合用素子を接続したことを特徴とする情
報処理装置。
子は、チップインダクタンスであることを特徴とする付
記1記載の情報処理装置。
子は、インダクタンス素子であることを特徴とする付記
1又は2記載の情報処理装置。
記回路基板に予め実装された所定数のコネクタに装着さ
れる構成とされており、前記所定数のコネクタのうち前
記モジュールが搭載されないコネクタには、前記モジュ
ールと同等のインピーダンスを有するダミーモジュール
を装着することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一
項記載の情報処理装置。
ールするコントローラが実装されるとともに、該複数モ
ジュールと該コントローラとを並列に接続するバスライ
ンが形成された回路基板において、前記バスラインと前
記複数のモジュールとの各分岐点のそれぞれで前記複数
のモジュールの夫々と前記コントローラとの間の特性イ
ンピーダンスの整合インピーダンス整合用素子を有する
ことを特徴とする回路基板。
子は、前記チップインダクタンスであることを特徴とす
る付記5記載の回路基板。
子は、インダクタンス素子であることを特徴とする付記
5又は6記載の回路基板。
記回路基板に予め実装された所定数のコネクタに装着さ
れる構成とされており、前記所定数のコネクタのうち前
記モジュールが搭載されないコネクタには、前記モジュ
ールと同等のインピーダンスを有するダミーモジュール
を装着することを特徴とする付記6乃至7のいずれか一
項記載の回路基板。
ールするコントローラが実装されるとともに、該複数モ
ジュールと該コントローラとを並列に接続するバスライ
ンが形成されたモジュール接続方法において、前記バス
ラインと前記複数のモジュールとの各分岐点のそれぞれ
で前記複数のモジュールの夫々と前記コントローラとの
間の特性インピーダンスの整合をとることを特徴とする
モジュール接続方法。
チップインダクタンスにより整合させることを特徴とす
る付記9記載のモジュール接続方法。
前記特性インピーダンスを整合させることを特徴とする
付記9又は10記載のモジュール接続方法。
特性インピーダンスが整合された所定箇所に所定数のモ
ジュールが接続可能とされており、前記所定数の箇所の
うち前記モジュールが搭載されない箇所には、前記モジ
ュールと同等のインピーダンスを有するダミーモジュー
ルを装着することを特徴とする付記9乃至11のいずれ
か一項記載のモジュール接続方法。
のバスライン上にインピーダンス整合用素子を間挿して
実装し、モジュールとコントローラとの間の特性インピ
ーダンスを整合させることにより、反射による伝送波形
の歪を低減できる。これにより、伝送速度を高速化した
場合でもモジュールの実装枚数を増加させることができ
る等の特長を有する。
る。
回路図である。
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のモジュールをコントロールするコ
ントローラが実装されるとともに、該複数モジュールと
該コントローラとを並列に接続するバスラインが形成さ
れた回路基板を有する情報処理装置において、 前記バスラインと前記複数のモジュールとの各分岐点の
後、それぞれに前記複数のモジュールの夫々と前記コン
トローラとの間の特性インピーダンスの整合をとるイン
ピーダンス整合用素子を間挿したことを特徴とする情報
処理装置。 - 【請求項2】 前記インピーダンス整合用素子は、チッ
プインダクタンスであることを特徴とする請求項1記載
の情報処理装置。 - 【請求項3】 前記複数のモジュールは、前記回路基板
に予め実装された所定数のコネクタに装着される構成と
されており、 前記所定数のコネクタのうち前記モジュールが搭載され
ないコネクタには、前記モジュールと同等のインピーダ
ンスを有するダミーモジュールを装着することを特徴と
する請求項1記載の情報処理装置。 - 【請求項4】 複数のモジュールをコントロールするコ
ントローラが実装されるとともに、該複数モジュールと
該コントローラとを並列に接続するバスラインが形成さ
れた回路基板において、 前記回路基板の前記バスライン上に間挿して実装され、
前記複数のモジュールの夫々と前記コントローラとの間
の特性インピーダンスの整合をとるインピーダンス整合
用素子を有することを特徴とする回路基板。 - 【請求項5】 複数のモジュールをコントロールするコ
ントローラが実装されるとともに、該複数モジュールと
該コントローラとを並列に接続するバスラインが形成さ
れたモジュール接続方法において、 前記バスラインと前記複数のモジュールとの各分岐点の
それぞれで前記複数のモジュールの夫々と前記コントロ
ーラとの間の特性インピーダンスの整合をとることを特
徴とするモジュール接続方法。
Priority Applications (2)
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JP2001230047A JP2003044189A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続方法 |
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JP2001230047A JP2003044189A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 情報処理装置及び回路基板並びにモジュール接続方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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