JP2006323574A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ディスクアレイ装置において、従来とは別のDKC実装方式により、バックボードでデータ信号配線や給電配線の高密度配線が実現でき、また仕様変更や処理性能向上などに対しても柔軟に対応でき、また経済性及び保守性の面で有利となる技術を提供する。
【解決手段】 バックボード40の給電部で、給電配線が、バックボード40の面に対して空間距離が確保される立体構造のバスバー50{50A,50B}で構成される。バスバー50下の領域にコネクタ41間を繋ぐデータ信号配線を設けて高密度配線が可能である。空間距離は、バスバー50の給電配線からのデータ信号配線に対する電源ノイズ影響が十分小さくなる設計仕様である。またバスバー50上に、論理パッケージ10に対する給電コネクタ51と位置決めピン52が接続される。
【選択図】 図6

Description

本発明は、ハードディスクドライブ(HDD)等の記憶装置と前記記憶装置に対するデータの記憶を制御する記憶制御装置とを備えRAID制御が可能なディスクアレイ装置に関し、特に、記憶制御装置を構成する基板における電源給電やデータ信号のための配線などの実装の技術に関する。
従来のディスクアレイ装置において、記憶制御装置(DKC)は、処理機能を実装した複数のボード(論理基板と称する)が、パッケージ(PKと略称する)等の形態で、バックボード(バックプレーンボードともいう)に対して相互接続される構成である。前記論理基板のPKを論理PKと称する。バックボードは、複数の論理PKを接続するためのコネクタ類や、論理PK間の通信のための配線(データ信号配線とする)や、論理PK等の部位への電源給電のための配線(給電配線とする)を含む給電部などを有する。論理基板/論理PKは、通信用及び給電用のコネクタ類、プロセッサとなるLSI、データ信号配線、給電対象部位、給電配線などを有する。バックボード面において、横方向に複数の論理PKが並列的に接続される。
また、電源系において、ディスクアレイ装置の電源部からバックボードの給電部にDC(直流)電源が供給される。バックボードの給電部では、バックボードの内層を多層使用して給電配線しており、論理基板との給電接続については給電用のコネクタで行っている。給電部で、給電配線となる層を通じて、バックボード側及び論理基板側の各給電用のコネクタを介して、論理基板へDC電源が供給される。給電部は、バックボード面の外周付近に配置している。
従来のDKC実装方式では、ディスクアレイ装置の性能上、処理機能を多重化して処理機能部間で相互通信可能な構成としている。すなわち、1つの論理基板に2つのLSI及び2つの通信用のコネクタを搭載しており、かつ、各々のLSIから通信用のコネクタを介してバックボード面の縦方向の上下の領域のいずれに対しても通信可能なようにデータ信号配線を設けている。以下、このような、一方の領域から他方の領域へと繋がる配線を交差配線と称する。従来構成では、論理基板内でデータ信号の交差配線を設け、バックボード面における交差配線を回避している。
特許文献1には、記憶制御装置と電源部に係わる技術について記載されている。
特許3242407号公報
ディスアレイ装置のデータ転送性能は年々高速化が進み、データ信号配線本数も増加している。一方、電源系の給電電流の増加も要求されている。今後のディスクアレイ装置では、例えば電源系の給電電流の増加や、論理PKの小型化といった仕様変更や、処理性能向上が必要とされている。
前記従来のDKC実装方式では、バックボード面でデータ信号配線と給電部とが分けられているが、前記仕様変更のためには、配線の増加や、バックボード面内に給電部を設けること等が必要になる。それによりバックボード面内でデータ信号配線と給電配線とを交差や近接などにより密接させる必要が生じる。
データ信号配線と給電配線を密接させることは、給電配線から発生するデータ信号配線に対する電源ノイズ影響などにより困難である。すなわち、データ信号配線と給電配線とが互いに実装上の制約となる。データ信号配線と給電配線を近接させる場合はその電源ノイズ影響を抑制して誤信号などの問題を防止できることが課題となる。
また給電電流の増加などのためにバックボード内層の給電配線を増加させることは、基板製造上の限界やコスト上昇により困難である。また論理PKの小型化において論理PKの接続の仕様を統一できない場合は、保守性の面で不利となる。
以上のことから、前記従来のDKC実装方式のままでは、バックボードでデータ信号配線や給電配線の高密度配線が実現できない。また前記仕様変更や処理性能向上に対しても対応できない。
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスクアレイ装置において、従来とは別のDKC実装方式により、バックボードでデータ信号配線や給電配線の高密度配線が実現でき、また前記仕様変更や処理性能向上などに対しても柔軟に対応でき、また経済性及び保守性の面で有利となる技術を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。前記目的を達成するために、本発明のディスクアレイ装置は、HDD等の記憶装置と、記憶装置に対するデータの記憶を制御する記憶制御装置(DKC)と、記憶制御装置などの各部位に対し給電する電源部とを備えRAID制御が可能な装置であって、以下に示す技術的手段を備えることを特徴とする。
(1) 本ディスクアレイ装置は、以下に示す記憶制御装置(DKC)の実装方式を採用する。記憶制御装置(DKC)は、相互接続のプラッタとなる第1の基板(バックボード)と、第1の基板に対して通信用のコネクタ等を介して接続される、各々の処理機能が実装された複数の第2の基板(論理基板)とを有して構成される。電源部から第1の基板の給電部に対してDC電源が給電され、更に前記第1の基板の給電部において、給電配線及び給電用のコネクタ等により第2の基板内へ給電される。第1の基板面におけるデータ信号の交差配線を設けることができるDKC実装方式である。第1の基板の給電部の給電配線の全部あるいは一部は、第1の基板の面との間の空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成される。前記バスバーは、銅などの導電性材料のフレームのフォーミング(成形)等により製造される。第1の基板面からバスバーにより給電配線などを離した構成により、第1の基板面上でバスバー下の空き領域に前記データ信号の交差配線などが配置可能となる。
(2) 本装置は、更に、第1の基板は、第2の基板をデータ通信可能に接続するための第1のコネクタと、第2の基板を給電可能に接続するための第2のコネクタ(給電コネクタ)と、第1のコネクタ間のデータ信号配線と、第2のコネクタと接続される給電配線を含む給電部とを有する。また、第2の基板は、第1の基板の第1のコネクタと接続される第3のコネクタと、第2のコネクタと接続される第4のコネクタ(給電コネクタ)と、処理機能を担う、半導体集積回路装置などによるプロセッサやメモリやその他の制御回路などと、第3のコネクタとプロセッサの間のデータ信号配線と、第4のコネクタと給電対象部位の間の給電配線とを有する。給電部では、給電配線を通じて第2のコネクタ及び第4のコネクタを介して第2の基板へ給電され、第2の基板では、給電配線を通じて給電対象部位へ給電される。第1の基板の給電部の給電配線の全部あるいは一部は、第1の基板の面との間で、第1の基板の面との接続部などを除いて接触しないように、空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成される。
第2の基板は、例えば、外部装置との通信インタフェース処理を担うチャネル制御部(CHA)、記憶装置との通信インタフェース処理を担うディスク制御部(DKA)、データキャッシュのためのキャッシュメモリ(CM)、制御情報格納のための共有メモリ(SM)などである。複数の第2の基板間が、データ信号配線を含む接続部により相互に通信可能に接続される。
(3) 本装置は、更に、バスバーの立体構造における第1の基板の面との空間距離(高さ寸法)は、バスバー本体による給電配線からのデータ信号配線に対する電源ノイズにおけるクロストーク係数の仕様を満たすように、すなわち電源ノイズ影響が十分抑制され誤信号が防止されるように確保される。第1の基板、バスバー、及びデータ信号配線の各材料及び寸法(幅、厚さ等)の仕様に応じて計算した値以上の空間距離、例えば3.0mm以上が確保される。
また、第1の基板の面において、1つ以上の給電部が、縦方向の中央部付近で横方向の両端(外周)部の間で配置される。第1の基板の面上で給電部のバスバーの下を横切って第1のコネクタ間を繋ぐようにデータ信号配線(交差配線)が設けられ、このデータ信号配線の面との間で前記空間距離を置いて給電部のバスバーの面が前記横方向の両端部の間で立体的に配置される。第1の基板面内(外周部以外)に給電部を配置することで、論理PKの小型化に対応できる。
(4) 本装置は、更に、バスバーの上面に、第2の基板の第4のコネクタとの接続に対応した位置に、1つ以上の第2のコネクタが接続固定されている。電源部からバスバーの端部へ給電され、バスバーの端部から、給電配線となるバスバー本体を通じて、前記接続固定されている第2のコネクタと、それに接続されている第4のコネクタとを介して、第2の基板内の給電対象部位へ給電される。
また、バスバーは、その一部、例えば両端などにおいて、ねじ止め等により、第1の基板面、例えば外周部(枠部)などに対して、前記立体構造となるように接続固定される。また、バスバーは、その一部、例えば両端などにおいて、第1の基板と給電接続され、電源部から給電される。また、バスバーは、その一部において第2のコネクタと給電接続される。そして、それら給電接続される部分以外は絶縁加工が施されている。給電部は、バスバーとして、グランドと、幾種からなる電源種とに対応した2本以上のバスバーにより構成される。給電電流の増加に対しては、バスバーの追加や交換により、バスバー総体の断面積を変えた構成とすることで対応できる。
また、更に基板間のコネクタ接続位置決め構造を有する。給電部において、グランドに対応したバスバーに、第1の基板側の各コネクタと第2の基板側の各コネクタとの接続位置精度を高めるための位置決めピンが接続固定される。第2の基板は、位置決めピンに対応した位置に位置決めピン受けが取り付けられている構成とする。
また、バスバーの面に、第2のコネクタと位置決めピンが、それぞれねじ止めにより接続固定される方式とする。これらの一方のみがねじ止めにより接続固定されてもよい。
また、第2の基板は、第1の基板の面の第1のコネクタと、バスバー及びそれに接続固定されている第2のコネクタ及び位置決めピンとによる立体構造に対応した形状の切り欠き部が設けられた構造を有する。切り欠き部により、第1の基板と第2の基板との接続において前記空間距離の分を吸収して各コネクタ間で安定的に嵌合する。
また、第1の基板の面とバスバーとの間に、バスバーの位置精度や補強性を確保するための、プラスチック等の絶縁材料によるスペーサが、ねじ止め等により接続固定される。バスバーの寸法の精度と、スペーサの接続固定とにより、前記空間距離を含む垂直及び水平方向のバスバー位置精度が確保される。
(5) 本装置は、更に、複数の第2の基板が同じ向きで接続される方式とする。前記第2の基板は、第1の基板に対する挿抜のための構造を持つパッケージ等の形態で提供される。第1の基板の面において、縦方向で区分された領域、例えば上下の2つの領域で、それぞれ、給電部と、第1のコネクタとバスバー上の第2のコネクタとを含む第2の基板との接続領域を有する。第1の基板の面の横方向において、複数の第2の基板が、並列的に、それぞれスロットに対し第1〜第4のコネクタを介して前記接続領域に対して挿抜により接続され、また、第1の基板の面の縦方向において、複数の第2の基板が、同一の向きで、前記スロット及び接続領域に対し挿抜により接続される構成である。
また、従来よりもハーフ化された第2の基板が相互通信可能に接続される方式とする。第2の基板内には、第3のコネクタとプロセッサの間でデータ信号の単純配線を有する。一方、第1の基板の面において、第2の基板間の相互の通信のために、前記上下の領域の間で第1のコネクタ間を繋ぐようにデータ信号の交差配線を有する。
また、例えば、第2の基板の一種として、第2の基板間の相互の通信のためのパス切り替え制御機能(スイッチ部)を実装したスイッチ基板を有し、前記接続部を構成する方式とする。例えば第1の基板の面の上下の各領域で、スイッチ基板と、その他の処理機能(前記CHA、DKA、CM、SMなど)に対応した幾つかの第2の基板とが、データ信号配線により接続される。更に、第1の基板の面の上下の領域間で、スイッチ基板間が、給電部を横切ってデータ信号の交差配線により接続される。
(6) 本発明の他のディスクアレイ装置は、前記第2の基板に、前記バスバーの立体構造による給電配線を設けることを特徴とする。電源部から第1の基板の給電部へ給電され、給電部で給電配線を通じて第2の基板へ給電される。第2の基板内で、第4のコネクタから給電対象部位への給電配線の全部または一部は、導電性材料のフレームの成形などによる、第2の基板の面との間の空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成され、第2の基板面上でバスバー面下にデータ信号配線が確保される。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。本発明によれば、従来とは別のDKC実装方式により、バックボードでデータ信号配線や給電配線の高密度配線が実現でき、また前記仕様変更や処理性能向上などに対しても柔軟に対応でき、また経済性及び保守性の面で有利となるディスクアレイ装置を提供できる。
特に、給電電流を増加した仕様のディスクアレイ装置において、バスバーの給電配線とバックボード面のデータ信号配線との空間距離を確保して電源ノイズ影響を十分抑制する設計仕様にすることで、データ信号の誤信号を防止し、基板配線に比べて低インピーダンスによる安定化電源給電が可能である。給電電流の増加に対しても、バスバーの断面積を変えた構成とすることで柔軟に対応できる。
特に、論理PKを小型化した仕様のディスクアレイ装置において、例えば従来よりもハーフ化され、統一された仕様の論理PKを実現でき、各論理PKを同一の向きで挿入できるため、誤接続も防止でき保守性の面でも有利である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。図1〜図11は、本実施の形態のディスクアレイ装置を説明するための図である。図12,13は、本実施の形態との比較のために従来のディスクアレイ装置を説明するための図である。
<概要>
本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置1は、DKC(100)において、バックボード(40)の両面で、同一の形式の複数の論理PK(10)を横方向で並列的に接続する構成において、バックボード(40)の面の上下の領域(a,b)に、縦方向で、2つの論理PK(10)を同一の向きで挿抜する方式に対応した構成である。バックボード(40)における給電部が、立体構造のバスバー(50)により構成され、バックボード(40)面における給電配線を無くした構成である。バスバー(50)下の領域に、データ信号配線(交差配線)及び空き領域が配置されている。接続される論理PK(10)は、従来構成と比べてハーフ化された形式である。データ信号配線として、論理PK(10)側は単純配線を有し、バックボード(40)側は上下の領域(a,b)の間での交差配線を有する。バスバー(50)の立体構造と対応して、論理PK(10)側に切り欠き部(70)を有する。また、バスバー(50)に対しねじ止めにより接続固定可能な形式の給電コネクタ(51)及び位置決めピン(52)を採用する。電源ノイズ影響を考慮してバックボード(40)面のデータ信号配線とバスバー(50)との空間距離を確保し、更にスペーサ(45)の挿入により位置精度を確保する。
<従来のDKC>
まず、本実施の形態との比較のために、従来のディスクアレイ装置のDKCの実装構成例を説明する。図12は、従来のバックボード940の実装構成の例を示す。また図13は、図12の方式のバックボード940に対して接続される論理PK910の構成の概要を示す。図12では、バックボード940の一方側の面を示し、他方側の面も同様構成である。バックボード940の構成で、枠部949を除き、上半分の領域aと下半分の領域bとに大きく分けて説明する。領域aで、コネクタ類やデータ信号配線を有する領域と、バックボード940面の上下の中央部付近の空き領域cとを有する。領域bで、コネクタ類やデータ信号配線を有する領域と、最下辺付近の給電部の領域dとを有する。領域cに給電部を配する場合について後述する。領域eは、論理PK910の接続位置の例を示す。領域fは、領域c内に領域dと同様の給電部を配し更にデータ信号配線する場合の一部領域について示す。領域gは、論理PK接続位置として特にスイッチ部となるPKの接続位置を示す。実線の矢印は、データ信号配線またはそれに対応する基板層を示す。なおデータ信号配線は、入出力データ転送用や制御情報通信用といった各種配線を含むものとする。点線の矢印は、給電配線またはそれに対応する基板層を示す。なお給電配線は、グランド及び幾種の電源種の配線を1つにまとめて示す。
図12中に示すデータ信号配線は、論理PK910の相互接続によるDKC実装方式に対応しており、特に、スイッチ部(SW)となる論理基板/PK(以下、スイッチPKとする)を介して各論理基板/PKが相互接続されるバス形式に対応している。本バス形式は、例えば上側領域aの左半分の領域に示すように、領域gで示すスイッチPK(910)のコネクタ位置に対してその他のチャネル制御部などの機能の複数の論理基板(910)がバスすなわちデータ信号配線で接続され、スイッチPK(910)でのパス切り替え制御を通じて各論理基板(910)間で通信する形式である。なおコネクタをそのピン等の詳細を略して矩形で示している。
領域a,bで、データ信号配線については、コネクタ間で横方向一直線となる形で配線しており、上下の領域a,b間ではデータ信号配線(交差配線)されない形である。中央付近の空き領域cは、領域a,b間を配線する場合には使用されることになる。
給電部の領域dは、論理PK910に対する、各給電コネクタ(951)を介したDC電源の給電のための部分である。領域dで、バックボード940内層に給電配線となる電源層を有する。領域dでは、バックボード940内層を多層使用して配線しており、論理PK910との給電接続については各給電コネクタ(951)を通じて行っている。例えば、バックボード940内層において、グランド層と幾種の電源種の層とが交互に配置されている。ディスクアレイ装置の電源部から、DC電源が、バックボード940の給電部に対し供給される。そして、バックボード940の給電部の給電配線(電源層)を経由して、給電コネクタ(951)と、論理PK910側の給電コネクタ(971)とを介して、論理PK910へDC電源が供給される。
領域eで、データ信号に関するメインエッジコネクタ(単にコネクタとも称する)941、論理PK910への給電に関する給電コネクタ951を有する。本接続位置において、2つのコネクタ941と1つの給電コネクタ951とを含んでいる。バックボード940面におけるデータ信号配線と、下辺付近の給電部の領域dとが完全に分けられている構成である。バックボード940面の縦方向において、上下の領域a,bの各コネクタ941及び給電コネクタ951を介して、1つの論理PK910が接続され、横方向で複数の論理PK910が同様に接続される。
図13において、論理PK910は、2系統のメインエッジコネクタ(コネクタ)961、1つの給電コネクタ971、2つのLSI(集積回路装置)962、データ信号配線(交差配線)、給電配線、DC−DCコンバータ963などの給電対象部位などを有する。また論理PK910が、例えばチャネル制御装置の機能のPKの場合は、点線で示すようにI/Fポートを備える。例えばパッケージあたり16チャネルのI/Fポートを有する。I/Fポートに対して通信ケーブルが接続され、本論理PK910と外部装置との間で通信が可能となる。その他の論理PK910でも、その処理機能に応じてメモリその他の必要な部位を備える。電源系を除き、論理PK910内の上下の領域で同様機能の構成である。
DKC実装方式では、ディスクアレイ装置の性能や信頼性の確保のために、1つの論理PK910に2つのプロセッサとなるLSI962を搭載し、また、領域aに示すように、データ信号配線について、上下の領域の2つのプロセッサ間での交差配線の形で配線している。すなわち、この交差配線を通じて、各論理PK910の各LSI962から、バックボード940の上下の領域a,bのいずれの位置に対応した他プロセッサに対しても通信可能となっている。論理PK910側の領域aで交差配線を有し、バックボード40側の上下の領域a,b間での交差配線を回避している。
図12で、領域cに給電部及びデータ信号の交差配線を設けることを考えた場合、領域fにおいて、バックボード940内層に給電配線となる電源層947を有し、また電源層947上の幾つかの位置に給電コネクタ951を有する。また給電コネクタ951の傍に位置決めピン952を有する。そして更に、この給電配線を上下の領域a,b間で横切るデータ信号配線946を有する。このデータ信号配線946は、上下の領域a,bのコネクタ間を繋ぐ交差配線の一例を示している。
しかしながら、実際には、領域fで、給電配線となる電源層947とデータ信号配線946とが空間的に衝突するため、かつ電源層947からのデータ信号配線946に対する電源ノイズの影響も非常に強くなるため、このような配線実装方式は困難かつ不利である。また特に位置決めピン952も配置する場合では、位置決めピン952の設置のために必要となるスペースの隙間でデータ信号配線する必要があり、十分な配線が困難である。また、中央付近の領域c以外でも、バックボード面内に給電配線を設けることを考えた場合、その配線領域は、データ信号配線にとっての障害となる。
また、領域cで、データ信号配線の方を優先して交差配線し、給電電流の増加に対応してバックボード内層の電源層数を増加させることで給電配線を設ける形態も考えられる。
前述した仕様変更として、電源系の給電電流の増加は、性能向上のための使用電流増加や、一般に要求される電源電圧に対応した方式の装置とするためである。また、論理PKの小型化は、例えば、原価面や必要最小構成とする観点からである。例えば顧客の必要とする最小チャネル数などの必要最小構成を提供できるようにするためである。
前記給電電流の増加では、給電部の給電配線を増加させることになる。このために、バックボード内層での給電配線の層を増加させることが考えられるが、基板内層数の増加は高価であるため原価面で問題となり、また製造上の限界があるため実現が困難である。
前記論理PKの小型化では、例えば、従来の論理PKの約半分のサイズにし、機能的にも1つのLSIと通信用のコネクタとの間でデータ信号配線の単純配線とした構成にする(ハーフ化と称する)。この場合、例えばバックボードの中央付近の領域に、給電配線や給電用のコネクタなどを含む給電部を新たに設け、また、バックボード面でのデータ信号の交差配線を設けることが必要となる。データ転送性能向上のためには、データ信号配線数及び給電配線数の増加が必要となる。
バックボード面内の領域に給電部を設ける場合、例えば縦方向で中央付近の領域に配置する場合、その給電配線がデータ信号配線の制約となり、データ信号配線数が増加できず高密度配線は不可能である。特に上下の領域間での交差配線が実現できない。これにより前記論理PKのハーフ化も実現できない。また、データ信号配線が増加できなければ、性能向上にも対応できない。
また逆に、前記バックボード面内の領域にデータ信号配線を優先して設ける場合、そのデータ信号配線が給電配線の制約となり、給電配線数が増加できず高密度配線は不可能である。特に前記中央付近の領域での給電配線が実現できない。これにより前記論理PKのハーフ化も実現できない。また、給電配線が増加できなければ、給電電流の増加に対応できない。
一方、本実施の形態では、後述する図6などに示すように、バックボード(40)面上での給電配線をバスバー(50)により立体構造として実現することで上記のような問題を解決している。
<ディスクアレイ装置ハードウェア>
図1は、ディスクアレイ装置1の全体のハードウェア外観構成を示す斜視図である。ディスクアレイ装置1は、例えば基本筐体と複数の増設筐体とから構成できる。図1は、基本筐体の前面右斜め上から筐体を透過して見たものであり、筐体内各部の配置の概略を示している。基本筐体は、最小構成単位であり、図2に示すDKC100などが担う記憶制御機能と、HDD30などが担う記憶機能との両方を備える。増設筐体は、オプション単位であり、記憶機能を備える。記憶制御機能は、通信接続されるホストコンピュータなどの他装置からの要求や命令に応じて、記憶機能の提供する記憶領域に対するユーザデータ等のデータの記憶を制御する。各筐体間が通信ケーブルで通信可能に接続される。
基本筐体は、各部位を収容するフレーム191内において、電源部、DKC部、DKU部、SVP196、パネル197、複数のファン198などを有する。電源部は、複数のACボックス21、複数のAC−DC電源22、複数のバッテリ23、電源制御ボード(電源プラッタともいう)24などを有する。DKC部は、論理ボックス194、バックボード(論理プラッタともいう)40、論理PK10などを有する。DKU部は、HDDボックス193、HDD30などを有する。
電源部において、ACボックス21は、入力AC電源を接続する部分であり、AC−DC電源22と接続されAC電源を出力する。AC−DC電源22は、ACボックス21からの入力AC電源をAC−DC変換し、電源制御ボード24へDC電源を出力する。バッテリ23は、AC−DC電源22に対して接続され、停電時のバックアップ電源として機能し、メモリバックアップも行う。電源制御ボード24は、AC−DC電源22からのDC電源をもとに、バックボード40やHDDボックス193やファン198等の装置内各部位に対してDC電源を給電する。
DKC部において、論理ボックス194には、処理機能に対応した複数の論理基板が、論理PK10の形態で、並列的に、それぞれ挿抜可能に収容・接続される。論理PK10は、データ制御などの処理機能を実装したボード(論理基板)を中心に含んで、論理ボックス194等に装着するためのキャニスタ等の機械的構造その他を加えて一体的にモジュール化されたものである。ディスクアレイ装置の前後の論理ボックス194の間に、バックボード40が配置されている。バックボード40は、論理PK10間で双方向に高速データ通信可能な相互接続バスを構成する。バックボード40に対する複数の論理PK10の相互接続によってDKC100が実現される。
DKU部において、HDDボックス193には、データを記憶する複数のHDD30が、HDDユニットの形態で、並列的に、それぞれ挿抜可能に収容・接続される。HDDユニットは、HDD30を含んで、装着のためのキャニスタ等の機械的構造その他を加えて一体的にモジュール化されたものである。
SVP(サービスプロセッサ)196は、ディスクアレイ装置1の保守・管理の処理を担当するプロセッサを持つ管理端末装置である。SVP196は、例えばノート型PCの形態を有し、通常時は筐体内に収容され必要時に前面に取り出され使用される。保守・管理者は、SVP196を操作して、各種の保守・管理の処理を行うことができる。パネル197は、ディスクアレイ装置1の基本操作のためのスイッチや、各種情報表示を行う表示器などが配置されている。筐体内の上部などに設けられた複数のファン198は、筐体内の部位に対して送風することにより空冷する。
<機能ブロック構成及び情報処理システム>
図2は、ディスクアレイ装置1の機能ブロック構成を示す。ディスクアレイ装置1は、電源部、DKC(ディスクコントローラ)100、DKU(ディスクユニット)300、SVP196を有する。本例では、電源部とDKC100は、対応して二重化された構成である。DKC100の各部位に対して、内部のLANにより、SVP196が接続されている。
DKC100は、論理的なクラスタ(CLと略称する)#1(100A),#2(100B)により、同一機能が二重化された構成である。DKU300は、HDD30のグループを含む部分である。各CL100A,100Bは、DKU300の各HDD30に対して接続網などにより通信接続される。
図2中に示す電源境界は、電源供給系に関する論理的な境界を示す。電源部は、DKC100に対する2系統の電源部#1(2A),#2(2B)を有する。電源部によるDKC100に対する電源供給が二重化されているので、電源境界の一方側、例えば電源部#1(2A)からCL#1(100A)に対するDC電源(DC1)の供給が停止した場合でも、他方側で電源部#2(2B)からCL#2(100B)に対するDC電源(DC2)の供給が継続されることで、CL#2(100B)によりディスクアレイ装置1の機能の提供が継続できる。一方のCLが稼動停止する場合は、他方のCLに処理を引き継ぐことができる。
DKC100に対しては、ネットワーク等の通信手段を介して、ホストコンピュータや他のディスクアレイ装置などの外部装置が通信接続され、情報処理システムを構成する。前記ホストコンピュータは、CPU、メモリ、通信インタフェース部などを備えた、例えばPC、ワークステーション、サーバ、メインフレームコンピュータといった形態の情報処理装置である。ホストコンピュータは、前記CPUにより各種プログラムが実行されることにより、ホストコンピュータとしての様々な機能が実現される。ホストコンピュータは、ディスクアレイ装置1に対するデータ入出力のためのソフトウェアや、ディスクアレイ装置1に対するデータ入出力を利用して情報処理サービスを行うためのアプリケーションプログラム等を備える。
DKU300では、DKC100のDKA12に対して接続網などを介してDKU300内の各HDD30が通信接続される。HDD30は、DKA12側からの要求に応じてそのディスク上記憶領域にデータを読み書き動作する。HDD30における記憶領域の単位は、例えばLBA(ロジカルブロックアドレス)に対応したブロック単位である。HDD30としては各種I/Fのドライブが使用可能である。DKC100によりHDD30上に記憶ボリュームが設定される。記憶ボリュームは、HDD30により提供される物理的な記憶領域である物理ボリュームと、物理ボリューム上に論理的に設定される記憶領域である論理ボリュームとを含む、データを記憶するための記憶資源をいう。複数のHDD30からディスクアレイが構成され、RAID制御により管理されたRAIDグループとして提供可能である。
SVP196は、内部のLANにより各CHA11及びDKA12のプロセッサと接続され、各プロセッサとの間で通信可能である。SVP196は、プロセッサ、メモリ、通信部などを備え、前記プロセッサによりプログラムを実行して保守・管理機能を実現する。なおSVP196以外の同様機能の管理端末装置が、ディスクアレイ装置1に対して通信接続される形態も可能である。例えば、ディスクアレイ装置1に通信接続されるホストコンピュータ上に同様の保守・管理処理用のプログラムをインストールしたものを管理端末装置として使用可能である。SVP196は、ディスクアレイ装置1の状態をオペレータが監視・把握できるように、その保守・管理処理機能がGUI化されている。SVP196は、通常時、ディスクアレイ装置1内の各部位の構成、障害状態、処理状況などの各状態を把握する。SVP196は、SM14上に保持されている制御情報をもとに、SVP196のディスプレイ画面へ各種状態情報をGUI表示する。また、オペレータによるSVP196の操作入力により、SM14上の情報を更新してディスクアレイ装置1の状態を更新できる。
<電源部>
電源境界に対応して、電源部#1(2A),#2(2B)から、電源制御ボード24を通じて、DC電源(DC1,DC2)が、CL#1(100A),#2(100B)に対して供給される。各電源部(2A,2B)は、二重のAC−DC電源22により構成されており、各AC−DC電源22が電源制御ボード24に接続されている。電源制御ボード24から、DC電源の給電配線が、バックボード40の給電部に対して接続されている。
2系統の入力AC電源(AC1,AC2)のそれぞれが、ACボックス22を通じて、各電源部(2A,2B)の二重のAC−DC電源22へと入力される。各電源部(2A,2B)で、AC−DC電源22により入力AC電源がAC−DC変換され、DC電源(DC1,DC2)が、電源制御ボード24を通じて、対応するCL#1,#2に対して供給される。DC1はCL#1(100A)を構成する各部位へ、DC2はCL#2(100B)を構成する各部位へそれぞれ供給される。また図示しないがDKU300等に対しても同様にDC電源が供給される。
電源部(2A,2B)に対してバッテリ23が接続されている場合は、入力AC電源(AC1,AC2)の停電時などにおけるDC電源供給停止時にも、バッテリ23から電源供給されることにより、CL(100A,100B)の稼動をしばらく維持できる。
電源制御ボード24とバックボード40の給電部との間の給電において、バスバーにより給電配線を設けた構成が可能である。例えばこのバスバーを通じて、DC電源が、バックボード40の枠部49に設けられている給電パッドに対して供給される。そして給電パッドから、バックボード40面上の各バスバー(50)の端部に対してDC電源が供給される。
<DKC及びデータ入出力処理>
DKC100は、機能ごとの処理部として、CHA(チャネル制御部)11、DKA(ディスク制御部)12、CM(キャッシュメモリ)13、SM(共有メモリ)14等を有し、更に、これら各処理部を相互接続してデータ通信するための接続部を有する。各処理部は、前記論理PK10やその他ボードなどの形態により提供可能である。論理PK10として、例えばCHA-PK、DKA-PK、メモリPK、スイッチPK等が提供される。各処理部は、接続部により、相互に制御通信やデータ転送が可能に接続される。各処理部は、接続部として例えばバス及びスイッチ部を介して相互接続される。前記スイッチ部は、例えばスイッチPKにより提供され、処理部間の通信のためのパスの切り替えを制御する。各論理PK10がスイッチPKに対してデータ信号配線となるバスで接続される。図2中のDKC100では、スイッチ部を省略して各処理部間が論理的なパスで接続される構成を示しており、実線はデータ転送用パスを示し、点線は制御通信用パスを示す。その他、各処理部間がデータ転送用バスや制御通信用バスなどにより直接に相互接続される形態なども可能である。
CHA11は、ホストコンピュータ等の外部装置とのデータ入出力のためのチャネルI/Fの機能を有する。また、DKA12は、DKU300のHDD30のデータを読み書きするディスクI/Fの機能を有する。各CHA11及びDKA12は、プロセッサやメモリや各I/Fに応じた処理部などの部位を有する構成である。プロセッサがプログラムを実行してCHA11等としての機能を実現する。CHA11とホストコンピュータとは、ホストI/Fのパスで接続される。DKA12と各HDD30とは、ディスクI/Fのパスで接続される。各パスは、物理的なバス上に必要に応じて論理的なパスが設定されるものである。
CM13及びSM14は、DKC100内各部によって共有使用される。CHA11とDKA12の処理データは、大容量のCM13を介してやり取りされる。特に記憶ボリュームに対する入出力データは、接続部及びCM13を介して高速データ転送処理される。SM14は、制御情報の格納用に使用される。CM13及びSM14は、不揮発性メモリで構成され、バッテリ23によりバックアップされるので、DC電源供給停止時でも内容が保持され消失しない。ディスクアレイ装置1内の各部位の構成や障害状態や処理状況などの状態については、DKC100内に有するSM14などのメモリに制御情報として随時に格納される。CHA11及びDKA12に搭載されている各プロセッサは、SM14に対し制御情報を随時に読み書きする。また、CL(100A,100B)間で、CHA11やDKA12等は、自CL内のCM13及びSM14に対してだけでなく、他方側CLのCM13及びSM14に対してもアクセス可能である。
CL間及び各CL内において、処理性能や信頼性の確保のために、CHA11等の処理部が多重化され、それぞれ複数の論理PK10で構成される。各処理部間は、データ信号配線によって相互接続される。CL内で前記スイッチ部を設ける場合は各処理部がスイッチ部に対して接続され、更にスイッチ部間が接続される。スイッチ部を設けない場合は、各処理部間が相互接続される。
ディスクアレイ装置1での通常のデータ入出力処理は、例えば以下のような流れになる。ホストコンピュータからのデータ入出力要求に応じた、DKC100によるDKU300の記憶ボリュームに対するデータの書き込み/読み出し処理について示す。DKC100で、あるCHA11がホストコンピュータから受信した要求がデータ書き込み要求であった場合、このCHA11は、データ書き込み要求をSM14に書き込むと共に、ホストコンピュータから受信した書き込みデータをCM13に書き込む。一方、DKA12は、SM14を監視しており、SM14にデータ書き込み要求が書き込まれたことを検出すると、この要求に従ってCM13から書き込みデータを読み出して、該当HDD30上に書き込む。また、あるCHA11がホストコンピュータから受信したデータ入出力要求がデータ読み出し要求であった場合、読み出し対象となるデータがCM13に存在するかどうかを調べる。ここでCM13に該当データが存在する場合、該当CHA11は該当データを読み出してホストコンピュータに送信する。一方、CM13に該当データが存在しない場合、該当CHA11はデータ読み出し要求をSM14に書き込むと共に、そのSM14を監視する。データ読み出し要求がSM14に書き込まれたことを検出したDKA12は、HDD30から読み出し対象となるデータを読み出してCM13に書き込むと共に、その旨を前記SM14に書き込む。そして該当CHA11は、読み出し対象となるデータが前記CM13に書き込まれたことを検出すると、そのデータを読み出してホストコンピュータへ送信する。
DKC100における各処理部は他の構成も可能である。例えば、CM13とSM14とを一体的に形成されたメモリ構成とすることもできる。また、CHA11からDKA12に対するデータの読み書きの指示を、SM14を介在させて間接的に行う構成の他に、SM14を介在させずに直接的に行う構成とすることもできる。また、CHA11にDKA12の機能を持たせることにより、CHA11がHDD30に対しデータ読み書きすることもできる。また、CM13やSM14が、CHA11やDKA12の各々に分散されて設けられた構成とすることもできる。
<バックボード>
図3は、バックボード40の実装構成を示す。また図4は、図3のバックボード40に対して接続される論理PK10の構成の概要を示す。図3で、バックボード40の前面側を示すが、後面側も同様である。本例では、バックボード40面の上下の領域a,bにおいて同様の構成であり、外形やコネクタ位置などが統一の形式である複数の論理PK10の装着の向きがすべて同一として構成されている。バックボード40面の右半分側では、例として計10個の論理PK10の接続に対応した構成例を示す。また左半分側では、右半分側と同様に多数の論理PK10の接続に対応した構成を有するが、説明を簡単にするために、4つの論理PK10間の相互接続に対応した構成(図6に対応する)を示す。実線の矢印は、データ信号配線またはそれに対応する基板層を示す。なおデータ信号配線は、入出力データ転送用や制御情報通信用といった各種信号配線を区別せず含むものとする。点線の矢印は、データ信号配線とは異なる給電配線またはそれに対応する基板層を示す。なお給電配線は、電源系に応じた、グランド及び幾種の電源種の配線を1つの線にまとめて示すものとする。
論理ボックス194においてバックボード40及びその前後面に対し接続される論理PK10群により前記CL#1(100A),#2(100B)が構成される。例えばバックボード40の一方の面に対し接続される部位によりCL#1(100A)が構成され、他方面側で同様にCL#2(100B)が構成される。
バックボード40面で、枠部49を除き、大きく分けて上半分の領域aと下半分の領域bとを有する。領域aは、コネクタ類やデータ信号配線を有する領域と、中央部付近で給電部となる領域cとを有する。領域bは、コネクタ類やデータ信号配線を有する領域と、最下辺付近で給電部となる領域dとを有する。また領域eは、図4に示す1つの論理PK10の接続位置の例を示す。また領域fは、領域c内でバスバー50とその下のデータ信号配線が交差する領域の一部を示す。また領域gは、前記4つの論理PK10間の相互接続に対応したデータ信号の交差配線の例を示す。
バックボード40は、DKC100の構成のための論理プラッタであり、枠部49及び基板層を有し、基板面において、論理PK10の接続のためのコネクタ類(41,51)や、論理PK10を含む部位間の相互接続のためのデータ信号配線などが実装されている。そして、基板面上の空間に、論理PK10を含む部位に対する給電部となる、立体構造のバスバー50が実装されている。
領域c,dは、論理PK10に対する給電部となるバスバー50が配置され、更に領域cのバスバー50下でのデータ信号の交差配線または空き領域を有する。バックボード40に対して、立体構造のバスバー50{50A,50B}が実装される。バックボード40面のデータ信号配線と、バスバー50面すなわち給電配線とで、電源ノイズ影響を考慮した空間距離が確保されるように、バスバー50が接続固定されている。領域cで、領域aに接続される複数の論理PK10に対する1つの給電部となるバスバー50は、本体である2本のバスバー50A,50Bと、その面上に実装される複数の給電コネクタ51及び位置決めピン52等で構成される。バスバー50の両端部がねじ止め部53により枠部49に固定され、また幾つかの部分がスペーサ45により基板面に固定されている。バスバー50上には、論理PK10に対し給電するための給電コネクタ51と、接続位置精度確保のための位置決めピン52とがねじ止めにより接続固定されている。領域dでも同様である。
ディスクアレイ装置1の電源部の電源制御ボード24から、バックボード40の給電部となる各バスバー50に対して、所定の給電配線によりDC電源が供給される。そして、各給電部で、バスバー50A,50B本体によるグランド及び電源種の給電配線を経由して、バスバー50上の給電コネクタ51から、それに接続されている論理PK10の給電コネクタ71を介して、その論理PK10内へDC電源が供給される。
図3中に示すデータ信号配線は、論理PK10の相互接続によりDKC100が構成される実装方式に対応している。上下の各領域a,bで、コネクタ41間で横方向に一直線となる形でのデータ信号配線と、上下の領域a,b間(領域c)で交差配線される形でのデータ信号配線を有する。本例では、特にスイッチ部(SW)を介して各論理PK10が相互接続され通信するバス形式に対応している。本バス形式では、例えば右半分側の領域に示すように、スイッチ部となる論理PK10(領域eで示す)に対して、その他のCHA11やCM13等の各機能の複数の論理PK10が、バスすなわち横方向のデータ信号配線により接続される。更に、上下の領域a,b間で、上記スイッチ部の論理PK10同士がバスすなわち縦方向のデータ信号配線(交差配線)により接続される。スイッチ部でのパス切り替え制御を通じて各論理基板間で通信する形式である。また、スイッチ部を有さない構成の場合は、左半分側の領域に示すように、上下の領域a,b間で、各論理基板間がデータ信号配線(交差配線)により接続される。各論理基板間でスイッチ部を介さずに通信する形式である。
領域eで、1つのメインエッジコネクタ41と、1つの給電コネクタ51とを含んでいる。メインエッジコネクタ(単にコネクタとも称する)41は、バックボード40側におけるデータ信号通信に関するコネクタである。給電コネクタ51は、バックボード40側におけるバスバー50から論理PK10への給電に関するコネクタである。
領域f及び領域gに示すデータ信号の交差配線は、上下の領域a,b間でコネクタ41間を繋ぎ、かつ給電配線のバスバー50と立体的に交差する配線である。なお実際の配線は、矢印通りではなく必要な線数分の幅を持った領域となる。
本実施の形態では、バックボード40に接続される論理PK10を、従来よりもハーフ化されたものとして、上下の領域a.bでそれぞれ接続する構成である。そのため、バックボード40面の中央付近の領域cに給電部を配置し、更に上下の領域a,b間でデータ信号の交差配線を設ける必要がある。これについて、給電部をバスバー50で構成することにより解決しており、また後述する電源ノイズ影響などの問題も解決している。
<論理PK>
図4において、論理PK10は、メインエッジコネクタ61、給電コネクタ71、位置決めピン受け72、プロセッサとなるLSI(半導体集積回路装置)62、データ信号の単純配線(a)、給電配線、DC−DCコンバータ63などの給電対象部位などを有する。本論理PK10は、図に示す従来の論理PK910を形状及び機能的に約半分としたものである。また論理PK10が例えばCHA-PKである場合は、点線で示すようにパッケージあたり8チャネルのI/Fポートを有する。I/Fポートに対して通信ケーブルが接続され、CHA11と外部装置との間で通信可能となる。その他の論理PK10でも、その処理機能に応じてメモリその他の必要な部位を備える。
メインエッジコネクタ61とLSI62との間は、領域aに示すようなデータ信号の単純配線を有する。給電コネクタ71とDC−DCコンバータ63などの給電対象部位との間には給電配線またはそれに対応した電源層を有する。給電コネクタ71と位置決めピン受け72は、立体構造のバスバー50との接続に対応した形状の切り欠き部70に設けられている。
DKC100のアーキテクチャで、性能や信頼性の確保のために、1つのLSI62を有する論理PK10が、バックボード40面の縦方向で、上下の領域a,bのそれぞれに接続される。データ信号配線については、論理PK10側では単純配線でありバックボード40側に交差配線を有する。従って、各論理PK10のプロセッサ(LSI62)から、バックボード40面で上下のいずれの領域a,bの論理PK10に対しても、通信が可能となっている。
<論理ボックス>
図5は、論理ボックス194及びバックボード40に対する論理PK10の挿抜による接続の様子を示す説明図である。装置前面の論理ボックス194とバックボード40の前面、及び論理PK10を簡略化して示している。ここでは論理PK10の形状を略直方体としてその一部がバスバー50との接続に対応した切り欠き部(70)となっている形状として示す。論理PK10の実際の構造及び形状は、スロットの機械的な構造及び形状に対応したものとなっている。
論理ボックス194には、上下の各空間領域(a,b)において、論理PK10を並列的に収容可能な複数のスロットを有する。各スロットに対し論理PK10がそれぞれ挿抜可能に収容・接続され、論理PK10単位で交換可能となっている。ディスクアレイ装置1を含むシステムで要求される機能や性能に応じて、必要な種類と数の論理PK10が接続される。システム変更時や論理PK10の故障などの際には、他の論理PK10に交換される。
論理PK10の挿入・取り付け時には、図5中のスロット(c)のように、論理ボックス194の前面でスロットに対応した開口部から、スロット内のガイドレールに沿って論理PK10が挿入される。そしてスロット内で、論理PK10側の各コネクタ(61,71)が、奥のバックボード40側の対応するコネクタ(41,51)と接続され、固定状態となる。これにより当該論理PK10の接続が検出されDKC100の一部としてシステム構成に組み込まれる。論理PK10の抜去・取り出し時には、スロット内の該当論理PK10が、そのキャニスタ等の部位を通じて、ガイドレールに沿って抜き去りされ、各コネクタ(41,51)が非接続状態となる。これにより当該論理PK10の非接続が検出されシステム構成から外される。なお、図示しないが、スロットにおける論理PK10の支持・固定のための部位や、論理PK10の簡易取り出しのための部位などを設けた構成が可能である。
複数の論理PK10は、論理PK10ごとに提供する処理機能を除き、その外形や、論理ボックス194及びバックボード40に対する接続の仕方などを共通の仕様とする。論理PK10の組み合わせにより、顧客の要求するシステムを柔軟に構築できる。特にハーフ化された仕様の論理PK10の組み合わせにより、例えば未使用I/Fポートやその他未使用機能を少なくしたシステムや、多数の種類のI/Fポートやその他機能を組み合わせたシステム等を構築できる。
また、論理ボックス194の上下の各領域(a,b)で、複数の論理PK10がすべて同じ向きで挿入により接続される仕様である。複数の論理PK10の仕様と装着の仕方を統一しているため、保守面においてパッケージ誤接続などのミスを防止できる。上下の各領域(a,b)に接続された論理PK10同士は、前記バックボード40面におけるデータ信号の交差配線を含む接続部を通じて通信可能である。
<接続及びバスバー>
図6は、バックボード40に対する論理PK10の接続の様子とバスバー50の立体構造を示す斜視図である。バックボード40の左半分側を示している。スロット内でバックボード40に対する論理PK10の挿入において、まずバックボード40側の位置決めピン52が論理PK10側の位置決めピン受け72内に接続され、次いでコネクタ(41,61)及び給電コネクタ(51,71)同士がそれぞれ接続される。切り欠き部70の大きさは、バスバー50の大きさと整合するように設計されている。位置決めピン52の材質は特に限定されない。
バスバー50は、例えば銅のフレームの成形により製造される。本例では、バスバー50本体は、給電電流に対応した断面積となる幅及び厚みを持つ直線状のバーの端部が段状に折り曲げられた形状である。バスバー50とバックボード40面との間に距離が確保されるならば、その他のバスバー50の形状も可能である。バスバー50{50A,50B}本体と給電コネクタ51とが、電気的に接続している。またバスバー50本体の端部と、電源制御ボード24からの給電配線とが、電気的に接続している。これら電気的に接続する部分以外のバスバー50面部分は絶縁されている。バスバー50の端部は、例えば、枠部49に設けられた給電配線部と電気的に接続され、更に、電源部からの給電配線と電気的に接続される。あるいは、バスバー50の端部が、直接、電源部からの給電配線と接続されていても構わない。
また、バスバー50本体のフレームにおけるバックボード40面垂直方向の厚さを増減した構成とすることで、給電電流を増減できる。バックボード40の基板内層での電源層数の増加という手段に比べて、バスバー50本体のフレームにおける厚さの増加の方が、実現が容易である。例えば、従来技術を利用してバスバー50のフレームの厚さを6mmとして成形でき、これにより150アンペアまでの電流での給電に対応できる。また、バスバー50の厚さはそのままで、バスバー50の幅方向の長さを変えることや、同様形式のバスバー50の本数を増加させることにより、バスバー50総体の断面積を増加させて給電電流を上昇させること等も可能である。給電電流の仕様に応じて、電源種に対応した3本以上のバスバーで構成することも可能である。
<給電コネクタ及び位置決めピンの接続>
図7(a),(b)は、バスバー50上の給電コネクタ51及び位置決めピン52の実装構成の詳細を示す。(a)は、1つの論理PK10の接続に対応した、バスバー50上における1つの給電コネクタ51及び位置決めピン52の取り付けを示す。(b)は、(a)の給電コネクタ51における1つの電源種に対応したコネクタ部分(ピン受け)のねじ止めの詳細を示す。本例では、従来とは異なり新たに、バスバー50A,50Bの上面の所定位置に対して、複数の給電コネクタ51及び位置決めピン52が、それぞれねじ止めにより固定接続される実装方式を採用している。
図7(a)で、バスバー50A側で、位置決めピン52と、グランド(GNDで示す)配線用のピン受け部分とを有する。バスバー50Aの各ねじ穴55に対して、ねじ54により、上記位置決めピン52及びコネクタ部分が固定される。また、バスバー50B側で、電源種(P1,P2で示す)配線用のピン受け部分を有する。同様にバスバー50Bの各ねじ穴55に対してねじ54により上記コネクタ部分が固定される。グランド(GND)と電源種(P1,P2)の配線は分ける必要があるので、2本のバスバー50A,50Bの間に少し距離を置いている。
コネクタ(41,51,61,71)の形式に応じて接続位置における高い位置精度が必要となるため、位置決めピン52を設けている。論理PK10の接続動作では、まず位置決めピン52とそれに対応する位置決めピン受け72との接触及び嵌合が行われることになる。
図7(b)で、給電コネクタ51の各コネクタ部分は、底面に、バスバー50のねじ穴55に対応して、ねじ穴512を有する。ねじ54により、ねじ穴55及びねじ穴512に対してねじ止めされる。各給電コネクタ(52,72)同士の接続において、バスバー50側の給電コネクタ51のピン受け511と論理PK10側の給電コネクタ61のピン611とが接触されることで、通電状態となる。なおピン受け511及びピン611の形状はコネクタ規格に応じる。
また、バスバー50に対する給電コネクタ51及び位置決めピン52の実装は、ねじ止め以外の方式としてもよい。また、最初からバスバー50に給電コネクタ52等を一体化した構成としてもよい。
<バスバー及びスペーサの接続>
図8(a),(b)は、バックボード40の面に対するバスバー50及びスペーサ45の実装構成の詳細を示す。(a)は、バックボード40の面に対するバスバー50及びスペーサ45の接続状態を、バックボード40面の水平方向から見た図である。なおバスバー50上の給電コネクタ51等を省略して示している。(b)は、バスバー50の一部分と1つのスペーサ45との取り付けを示す。
図8(a)で、ねじ止め部53では、バックボード40の枠部49に対してバスバー50の両端がねじ止めにより接続固定される。ねじ止め部53以外で、バスバー50とバックボード40面との間に、スペーサ45がねじ止め等により取り付けられる。本例では、バスバー50の両端近くと中央の3箇所にスペーサ45を取り付けた場合を示す。スペーサ45は、絶縁材料として例えばプラスチック製とする。Gは、バックボード40面上のデータ信号配線と、バスバー50の下側面との空間距離である。
図8(b)で、スペーサ45は、2本のバスバー50A,50B及びバックボード40面の間を相互に固定する形状を持つ。スペーサ45の取り付けにより、バスバー50のバックボード40面に対する垂直及び水平方向の位置精度が高まる。空間距離(G)の固定により、バスバー50の給電配線によるデータ信号配線への電源ノイズの影響が固定される。
各部の取り付け方法は例えば以下である。作業者は、2本のバスバー50A,50Bの間に、各スペーサ45を挟み、これらをねじ451によるねじ止めで固定する。次に、前記図7に示すようにバスバー50上に各給電コネクタ51及び位置決めピン52をねじ止めで固定する。そして、これら必要な部位が取り付けられた状態のバスバー50を、バックボード40の面に対し、枠部49でのねじ止め部53と、スペーサ45でのねじ452によるねじ止めで固定する。なお、例えばバスバー50の端部でのねじ止め部53で位置精度が十分確保される場合などにはスペーサ45の取り付けは必要ない。
<距離による電源ノイズ影響及び給電電流増加>
図9は、給電配線となるバスバー50とデータ信号配線との空間距離に応じた電源ノイズ影響について検証するシミュレーションモデルを示す。図10は、図9のモデルに対応したシミュレーション結果のグラフを示す。
図9で、シミュレーションモデルは以下である。バックボード40のデータ信号配線と、バスバー50との空間距離(G)について、給電配線とデータ信号配線とのクロストーク係数の設計仕様を、一般的に要求されることが多い0.05以下とする。ここでクロストークは、隣接した配線で生じる干渉による混信や誤信号であり、クロストーク係数はそのレベルを表す。バックボード40において、FR-4は基板製品を表わし、その誘電率が4.4で、厚さを0.1mmとする。また銅によるグランド(GND)ベタ層の厚さを0.035mmとする。バックボード40のFR-4上で銅によるデータ信号配線の幅を0.13mmとする。データ信号配線上に位置する、銅によるバスバー50の厚さを0.8mm、幅を5.0mmとする。
図10のグラフで、空間距離(G)は、クロストーク係数を0.05以下とするためには、3.0mm以上とすることが必要であることが解る。仮に、給電配線とデータ信号配線を密接に配置した場合などには、図10に示すように特にGが1mm以下でクロストーク係数が極度に増大することが解る。この場合、データ信号配線において電源ノイズ影響により誤信号が発生しやすくなる。一般に給電配線からの空間距離の近さに応じてクロストーク係数が増大する。
本例では、バスバー50{50A,50B}の立体構造により、前記設計仕様を満たすように、空間距離(G)を3.0mm以上確保した構成とする。これにより、データ信号配線に対する電源ノイズ影響を十分に抑制でき、誤信号も防止できる。
従来のディスクアレイ装置では、下限48Vから上限56Vの電圧で給電していた。仕様変更として、より低い電圧(大きい電流)で給電する構成が要求されている。本ディスクアレイ装置1では、電源系を、例えば、下限{3.3V〜5V}から上限12Vの電圧での給電に対応した仕様とする。例えば、使用電圧を従来の48Vから12Vへと下げた仕様とする場合、使用電流が従来の4倍に増大することになる。なおそれ以外の電源系の仕様でも、バスバー50の断面積の変更により対応可能である。
本実施の形態では、給電電流の増大に対し、バックボード40の基板内層数を増大させるのではなく、バスバー50により対応する。電源系の使用電流を従来よりも大電流へ上昇させた場合、それに伴い、前記電源ノイズ影響も増大する。それにより、データ信号配線での誤信号が発生しやすくなる。前記大電流へ上昇させた構成に対応してバスバー50の仕様と空間距離(G)を定めることで、前記電源ノイズ影響を十分に抑制する。
<効果>
本実施の形態では、バックボード40面においてバスバー50下の領域にデータ信号配線が可能なので、バックボード40におけるデータ信号配線の数を増加させて高密度配線が可能である。また、バスバー50で給電配線が可能なので、バックボード40の給電部における給電配線の数を増加させて高密度配線が可能である。また、バスバー50による給電配線からのバックボード40面のデータ信号配線に対する電源ノイズ影響を十分に抑制でき、低インピーダンスのバスバーが実現できるため、バックボード内層で給電配線する形態に比べて安定化電源給電が実現できる。バックボード40の基板内層を多層使用して給電配線する必要も無くなる。また、給電電流の増加などの電源系の仕様変更に対しても、バスバー50の断面積を変えること等により柔軟に対応できる。
なお、バックボード面内での給電配線を避ける、あるいは、ハーフ化された論理PKを実現するための1つの手段として、バックボード面の上下方向外周付近の領域に給電部を設ける構成も可能である。例えば、図12のバックボード940面の領域cの給電部を、領域dの給電部と同様に領域aの枠部949付近に配置したバックボード構成とし、これに対応して、図4のようにハーフ化された論理PKを上下の領域a,bでそれぞれ接続する構成である。しかしながら、この場合、領域a,bの各スロットに対する、ハーフ化された論理PKの挿入・接続の際に、論理PKの上下の向きを変える必要があり、作業者が論理PKの向きを注意する必要がある。そのため、不注意によりスロットに対し論理PKの向きを間違えて挿入してしまうことが発生し得る。その場合、例えば論理PKとバックボードとのコネクタ同士でコネクタピンの誤接触及び座屈など発生し、これにより、PKの故障や、データ信号が未接続状態となってしまう。その結果、論理PK間の相互接続バスにおけるバス閉塞の障害及び片CLダウン状態に繋がり、信頼性の面でも致命的である。
一方、本実施の形態では、上下の領域a,bの各スロットで各論理PK10を同一の向きで挿入・接続できるため、上記のような誤接続や障害も発生せず、保守性に優れているという大きな利点がある。また、DKC100を構成するための複数の論理PK10について、挿抜の向き及び外形などを統一の形式とすることで、製造コスト面でも有利である。
<他の実施の形態>
本発明の他の実施の形態として以下が可能である。図11は、本発明の他の実施の形態のディスクアレイ装置1における論理PK90の構成の概要を示す図である。本形態は、立体構造のバスバーを論理PKに対して適用したものである。適用対象の論理PKは、前記図4に示すような構成の論理PK10に限らない。
論理PK90は、メインエッジコネクタ61、給電コネクタ71、プロセッサとなるLSI62、データ信号配線、給電配線、DC−DCコンバータ63などの給電対象部位などに加え、バスバー80を有する。論理PK90の論理基板面上に、給電配線となる立体構造のバスバー80を配置した構成である。バスバー80は、銅フレームの成形により製造される立体構造であり、論理基板面のデータ信号配線上で距離を置いて給電配線を交差させるために配置される。メインエッジコネクタ61とLSI62等との間にデータ信号配線を有し、データ信号配線に交差するように給電コネクタ71とDC−DCコンバータ63などの給電対象部位との間にバスバー80による給電配線を有する。論理基板面にデータ信号配線を優先して配線しており、給電配線の交差が必要な領域でバスバー80を用いて配線する。バスバー80の形状は例えば前記バスバー50と同様であり、両端部がねじ止め等により論理基板面に固定される。バスバー80の仕様及び空間距離(G)については、前記形態と同様に、使用電流やクロストーク係数を考慮して定める。ただし本形態では、バスバー80と論理基板面の間に、前記スペーサ45のようなスペーサ等の他の部品を配置することは特に必要ない。本構成により、論理PK90内において、データ信号配線と給電配線との電源ノイズ影響を固定して抑制でき、安定化電源供給が実現できる。
また他の形態として、バックボード40面の縦方向で論理PK10を2段に接続する構成に限らず、同様の構成を多段構成とすることができる。
また他の形態として、前記バスバー50の配置については、DKC100及び論理PKの仕様に応じて、バックボード面の中央付近の領域に限らず可能である。例えば、バックボード面の縦方向で前記従来の論理PK910のような1つの論理PKを接続し、横方向でこれら論理PKを複数並列的に接続する構成とし、バックボード面内の縦方向のいずれかの位置に前記バスバー50及び給電コネクタ51等の給電部が横方向で配置されており、これに対応して、論理PK側のメインエッジコネクタ及び給電コネクタが配置されている構成が可能である。
また他の形態として、バスバー50の材料となる銅フレームの成形により、直線形状以外で、バックボード面の水平方向や垂直方向での変形などを有するバスバーも可能である。例えばバックボード面上でデータ信号配線に限らない部位の優先的な配置に対応してその部位と衝突しない形状のバスバーとすることが可能である。
また他の形態として、バスバー50上で前記位置決めピン52を設けず給電コネクタ51のみ設けた形態や、給電コネクタ51を設けない給電配線専用の形態なども可能である。また、バックボードの電源層とバスバーを電気的に接続して、バックボード面内の一部領域のみ、例えばデータ信号の交差配線部分のみで、バスバーにより給電配線した構成も可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、記憶制御装置を構成する基板(バックボード及び論理基板)など、データ信号配線と給電配線とが必要な基板やその基板を備えた装置に利用可能である。
本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置のハードウェア概観構成を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置の機能ブロック構成を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置におけるバックボードの実装構成を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における論理パッケージの構成を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における論理ボックスに対する論理パッケージの接続の様子を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置におけるバックボードに対する論理パッケージの接続の様子を示す斜視図である。 (a),(b)は、本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における、バスバーに対する給電コネクタ及び位置決めピンの実装構成の詳細を示す図である。 (a),(b)は、本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における、バックボード面に対するバスバー及びスペーサの実装構成の詳細を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における、給電配線となるバスバーとデータ信号配線との距離に応じた電源ノイズ影響について検証するシミュレーションモデルを示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置における、図9のシミュレーションモデルに対応した、空間距離に応じたクロストーク係数を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態のディスクアレイ装置における、論理パッケージの構成を示す図である。 従来のディスクアレイ装置におけるバックボードの実装構成の例を示す図である。 従来のディスクアレイ装置における図12に示すバックボードの構成に対応した論理パッケージの構成を示す図である。
符号の説明
1…ディスクアレイ装置、2,2A,2B…電源部、10,90,910…論理パッケージ、11…CHA、12…DKA、13…CM、14…SM、15…SW、21…ACボックス、22…AC−DC電源、23…バッテリ、24…電源制御ボード、30…HDD、40,940…バックボード、41,941…メインエッジコネクタ、45…スペーサ、49,949…枠部、50,50A,50B,80…バスバー、51,951…給電コネクタ、52,952…位置決めピン、53…ねじ止め部、54…ねじ、55…ねじ穴、61,961…メインエッジコネクタ、62,962…LSI、63,963…DC−DCコンバータ、70…切り欠き部、71,971…給電コネクタ、72…位置決めピン受け、80…バスバー、100…DKC、100A,100B…クラスタ、191…フレーム、193…HDDボックス、194…論理ボックス、196…SVP、197…パネル、198…ファン、300…DKU、451,452…ねじ、511…ピン受け、512…ねじ穴、611…ピン、946…データ信号配線、947…電源層。

Claims (15)

  1. 記憶装置と、記憶制御装置と、電源部とを備えるディスクアレイ装置であって、
    前記記憶制御装置は、相互接続のための第1の基板と、前記第1の基板に対して接続される、各々の処理機能が実装された複数の第2の基板とを有して構成され、
    前記電源部から前記第1の基板に対して給電され、前記第1の基板において給電配線を通じて前記第2の基板へ給電され、
    前記第1の基板の給電配線は、前記第1の基板の面との間の空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  2. 記憶装置と、記憶制御装置と、電源部とを備えるディスクアレイ装置であって、
    前記記憶制御装置は、相互接続のための第1の基板と、前記第1の基板に対して接続される、各々の処理機能が実装された複数の第2の基板とを有して構成され、
    前記第1の基板は、
    前記第2の基板をデータ通信可能に接続するための第1のコネクタと、
    前記第2の基板を給電可能に接続するための第2のコネクタと、
    前記第1のコネクタ間のデータ信号配線と、
    前記第2のコネクタと接続される給電配線を含む給電部とを有し、
    前記第2の基板は、
    前記第1の基板の第1のコネクタと接続される第3のコネクタと、
    前記第2のコネクタと接続される第4のコネクタと、
    前記処理機能を担うプロセッサと、
    前記第3のコネクタと前記プロセッサの間のデータ信号配線と、
    前記第4のコネクタと給電対象部位の間の給電配線とを有し、
    前記電源部から前記第1の基板の給電部に対して給電され、前記給電部では、前記給電配線を通じて、前記第2のコネクタ及び第4のコネクタを介して、前記第2の基板へ給電され、
    前記第1の基板の給電部の給電配線は、前記第1の基板の面との間で空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  3. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記バスバーの立体構造における前記第1の基板の面との空間距離は、前記バスバーからの前記第1の基板の面上のデータ信号配線に対する電源ノイズにおけるクロストーク係数の仕様を満たすように、前記第1の基板、バスバー、及びデータ信号配線の各材料及び寸法の仕様に応じて計算した値以上の距離が確保されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
  4. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記第1の基板の面において、前記給電部が、縦方向の中央部付近で横方向の両端部の間で配置され、
    前記第1の基板の面上で前記給電部のバスバーの下を横切って前記第1のコネクタ間を繋ぐようにデータ信号配線が設けられており、このデータ信号配線の面との間で前記空間距離を置いて前記給電部のバスバーの面が前記横方向の両端部の間で配置されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
  5. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記バスバーの上面に、前記第2のコネクタが接続固定されており、
    前記電源部から前記バスバーの端部へ給電され、前記バスバーの端部から、当該バスバー本体の給電配線を通じて、前記第2のコネクタとそれに接続されている前記第4のコネクタを介して、前記第2の基板へ給電されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  6. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記バスバーは、両端部において前記第1の基板と接続固定され、両端部において前記第1の基板と給電接続され、一部において前記第2のコネクタと給電接続され、それら給電接続される部分以外は絶縁加工が施されており、
    前記給電部は、前記バスバーとして、グランドと、幾種からなる電源種とに対応した2本以上のバスバーにより構成されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
  7. 請求項6記載のディスクアレイ装置において、
    前記給電部において、前記グランドに対応したバスバーには、前記第1の基板側の各コネクタと前記第2の基板側の各コネクタとの接続位置精度を高めるための位置決めピンが接続固定されており、
    前記第2の基板は、前記位置決めピンに対応した位置に位置決めピン受けが取り付けられていることを特徴とするディスクアレイ装置。
  8. 請求項7記載のディスクアレイ装置において、
    前記バスバーの面に、前記第2のコネクタと前記位置決めピンが、ねじ止めにより接続固定されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  9. 請求項7記載のディスクアレイ装置において、
    前記第2の基板は、前記第1の基板の面の第1のコネクタと、前記バスバー、第2のコネクタ及び位置決めピンとによる立体構造に対応した形状の切り欠き部が設けられた構造を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
  10. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記第1の基板の面と前記バスバーの面との間に、前記バスバーの位置精度を確保するための、絶縁材料によるスペーサが、ねじ止めにより接続固定されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  11. 請求項2記載のディスクアレイ装置において、
    前記第1の基板の面において、縦方向で区分された複数の領域でそれぞれ、前記給電部と、前記第1のコネクタと前記バスバー上の第2のコネクタとを含む前記第2の基板との接続領域とを有し、
    前記第1の基板の面の横方向において、複数の前記第2の基板が、並列的に、前記接続領域に対して挿抜により接続され、
    前記第1の基板の面の縦方向において、複数の前記第2の基板が、同一の向きで、前記接続領域に対して挿抜により接続される構成であることを特徴とするディスクアレイ装置。
  12. 請求項11記載のディスクアレイ装置において、
    前記第2の基板内には、データ信号の単純配線を有し、
    前記第1の基板の面において、前記第2の基板間の相互の通信を可能とするように、縦方向の上下の領域の間で前記第1のコネクタ間を繋ぐようにデータ信号配線を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
  13. 請求項11記載のディスクアレイ装置において、
    前記第2の基板の一種として、前記第2の基板間の相互の通信のためのパス切り替え制御機能を実装したスイッチ基板を有し、
    前記第1の基板の面の上下の各領域で、前記スイッチ基板と、その他の処理機能に対応した第2の基板とが、前記データ信号配線により接続され、
    前記第1の基板の面の上下の領域間で、前記スイッチ基板間が、前記給電部を横切って前記データ信号配線により接続されることを特徴とするディスクアレイ装置。
  14. 記憶装置と、記憶制御装置と、電源部とを備えるディスクアレイ装置であって、
    前記記憶制御装置は、相互接続のための第1の基板と、前記第1の基板に対して接続される、各々の処理機能が実装された複数の第2の基板とを有して構成され、
    前記第1の基板は、前記第2の基板をデータ通信可能に接続するための第1のコネクタと、前記第2の基板を給電可能に接続するための第2のコネクタと、前記第1のコネクタ間のデータ信号配線と、前記第2のコネクタと接続される給電配線を含む給電部とを有し、
    前記第2の基板は、前記第1の基板の第1のコネクタと接続される第3のコネクタと、前記第2のコネクタと接続される第4のコネクタと、前記処理機能を担うプロセッサと、前記第3のコネクタと前記プロセッサの間のデータ信号配線と、前記第4のコネクタと給電対象部位の間の給電配線とを有し、
    前記第1の基板の給電部の給電配線は、前記第1の基板の面との接続部を除いて、前記第1の基板の面との間で空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成され、
    前記バスバーとして、グランドと、幾種からなる電源種とに対応した2本以上のバスバーにより構成され、
    前記バスバーは、両端部において前記第1の基板と接続固定され、かつ前記電源部からの給電配線と給電接続され、上面の複数の位置に、前記第2のコネクタが接続固定されて給電接続され、かつ位置決めピンが接続固定され、前記給電接続される部分以外は絶縁加工が施されており、
    前記電源部から、前記バスバーの端部、前記バスバー本体、前記第2のコネクタ及び前記第4のコネクタを介して、前記第2の基板内の給電対象部位へ給電され、
    前記第1の基板の面内において、縦方向で上下の2つの領域のそれぞれに、前記給電部と、前記第2の基板との前記第1及び第2のコネクタを含む接続領域とが配置され、横方向において、複数の前記第2の基板が、並列的に、挿抜により接続され、縦方向において、2つの前記第2の基板が、同一の向きで、挿抜により接続され、
    前記第2の基板は、前記第1の基板側の接続領域の立体構造に対応した形状の切り欠き部が設けられた構造であり、前記第2の基板内には、データ信号の単純配線を有し、
    前記第1の基板の面において、前記第2の基板間の相互の通信を可能とするように、前記上下の2つの領域の間で前記第1のコネクタ間を繋ぐようにデータ信号配線を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
  15. 記憶装置と、記憶制御装置と、電源部とを備えるディスクアレイ装置であって、
    前記記憶制御装置は、相互接続のための第1の基板と、前記第1の基板に対して接続される、各々の処理機能が実装された複数の第2の基板とを有して構成され、
    前記第1の基板は、前記第2の基板をデータ通信可能に接続するための第1のコネクタと、前記第2の基板を給電可能に接続するための第2のコネクタと、前記第1のコネクタ間のデータ信号配線と、前記第2のコネクタと接続される給電配線を含む給電部とを有し、
    前記第2の基板は、前記第1の基板の第1のコネクタと接続される第3のコネクタと、前記第2のコネクタと接続される第4のコネクタと、前記処理機能を担うプロセッサと、前記第3のコネクタと前記プロセッサの間のデータ信号配線と、前記第4のコネクタと給電対象部位の間の給電配線とを有し、
    前記電源部から前記第1の基板の給電部に対して給電され、前記給電部では、前記給電配線を通じて、前記第2のコネクタ及び第4のコネクタを介して、前記第2の基板へ給電され、
    前記第2の基板内で、前記第4のコネクタから給電対象部位への給電配線は、導電性材料のフレームの成形による、前記第2の基板の面との間の空間距離が確保される立体構造のバスバーにより構成されることを特徴とするディスクアレイ装置。
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