JPWO2008111267A1 - 接続構造体および情報処理装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回路基板上に電子部品が実装されてなる複数のＣＰＵカード６、スイッチカード７が挿脱される複数の挿脱口１１ａ，１２ａを有する筐体１０と、各カード６，７が電気的に接続されるバックプレーン１３と、各カード６，７がバックプレーン１３に電気的に接続された状態で挿脱口１１ａ，１２ａから筐体１０の外部に臨ませるように各カード６，７に配置されている光コネクタ１６と光学的に接続される光配線板１４とを備える。

Description

本発明は、大容量のデータ処理および伝送を必要とする機能カード間を光学的に接続するための接続構造体および情報処理装置に関する。

近年、コンピュータ等の情報処理装置に求められる性能が飛躍的に伸びており、例えば、コンピュータシステムでは、そのＣＰＵ（Central Processing Unit）の性能の急成長と共に、演算量は飛躍的に伸びてきている。本発明に関連する情報処理装置の一例としては、回路基板上にＣＰＵが実装されてなる１つまたは複数のＣＰＵカードが筐体内に搭載され、これら複数のＣＰＵカードを連携処理する、いわゆるブレードサーバという形態が知られている。ＣＰＵカード間での連携処理は、ＣＰＵカードに搭載された外部インターフェース（イーサネット等）を使用し、同様に筐体に設けられたスイッチカードを介して通信を行うことによって行われている。

本発明に関連する一般的なブレードサーバの構成を図１に示す。図１に示すように、筐体１１０の前面には、ＣＰＵカード１０６が装着されるＣＰＵカードスロット１１１と、スイッチカード１０７が装着されるスイッチカードスロット１１２とが配置されている。このブレードサーバは、スイッチカード１０７が、ＣＰＵカード１０６と同じ方向である筐体１１０の前面側から装着されるように構成されている。このブレードサーバの構成の場合には、連携処理に影響を与えるＣＰＵカード１０６とスイッチカード１０７との間の最大遅延を低減するために、スイッチカード１０７を、各ＣＰＵカード１０６間に位置する前面の中央に配置する構成が一般的に採られている。

しかしながら、近年、ＣＰＵの性能向上に伴うデータ伝送容量の増大に伴い、通信速度が１０Ｇｂｐｓのイーサネットも使用されるようになってきており、図１に示した構成では問題が生じてきている。一般的に、１０Ｇｂｐｓのイーサネット通信の物理伝送は、ＸＡＵＩ（１０Ｇｂｉｔ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれる２．５Ｇｂｐｓ×４レーンの電気インターフェースが用いられている。この電気インターフェースは、１レーン当たりの伝送帯域が２．５Ｇｂｐｓで高速であるので、低速な電気信号に比較して伝送距離が短縮される（通常、２．５Ｇｂｐｓの場合で数１０ｃｍ程度短縮される）。したがって、上述の連携処理性能の低下を抑えると共に、ＣＰＵカード１０６とスイッチカード１０７との間の距離（配線長）を、できるだけ短くするように設計することが必要となる。

図２Ａ，２Ｂに、ＣＰＵカード１０６とスイッチカード１０７との間の高速データ伝送に対応した構成を示す。図２Ａ，２Ｂに示すように、この構成では、ＣＰＵカード１０６を筐体１１０の前面側から着脱されるように配置し、スイッチカード１０７を筐体１１０の後面側から着脱されるように配置されている。加えて、この構成では、各ＣＰＵカード１０６からスイッチカード１０７までの配線長を短縮するために、スイッチカード１０７の回路基板の厚み方向が、ＣＰＵカード１０６の回路基板の厚み方向に対して垂直な向きで配置されている。つまり、スイッチカード１０７のスイッチカードスロット１１２は、挿脱口の長手方向が、ＣＰＵカード１０６のＣＰＵカードスロット１１１の挿脱口の長手方向と直交する向きに配置されている。

次に、図２Ａ，２Ｂに示した構成の場合に、各機能カードの構成および、筐体１１０に設けられるバックプレーン（インターフェースボード）の構成について説明する。ＣＰＵカード１０６およびスイッチカード１０７には、データ伝送用の電気コネクタ（図示せず）と、カード制御信号伝送用の電気コネクタ（図示せず）と、電源コネクタ等（図示せず）がそれぞれ配置されている。また、図３Ａ，３Ｂに示すように、筐体１１０には、データおよびカード制御信号を伝送すると共に、電源を供給するバックプレーン１１３が設けられている。このバックプレーン１１３側にも同様に、ＣＰＵカード１０６およびスイッチカード１０７側の各電気コネクタと電気的に接続されるように、データ伝送用の電気コネクタ１３１と、カード制御信号伝送用の電気コネクタ１３２と、電源コネクタ１３３等がそれぞれ配置されている。

しかしながら、図２Ａ，２Ｂおよび図３Ａ，３Ｂに示すような構成では、バックプレーン１１３が各電気コネクタ１３１，１３２，１３３で埋め尽くされてしまう。このため、バックプレーン１１３の通風口１３４が非常に小さくなり、筐体１１０内の冷却用の空気の流れが阻害されてしまうという問題が生じる。この結果、発熱量が比較的大きい高性能なＣＰＵをＣＰＵカード１０６に実装することが難しく、ひいてはブレードサーバのシステム全体の情報処理性能の向上を図ることが困難となる。

この対策として、電気伝送方式に比較して、配線長の制限が無く、高速大容量伝送が可能な光伝送方式をバックプレーンに用いる、電気接続および光接続の混載構造のバックプレーンも、例えば特開２００３−１２１６９７号公報に開示されている。図４に、電気接続および光接続の混載構造のバックプレーンをデータ伝送に用いた場合のバックプレーンの構成を示す。図４に示すように、このバックプレーン１４０では、高速なデータ通信が行われるデータ伝送のみを光コネクタ１４１による光接続としており、通信速度が１００Ｍｂｐｓクラスの低速信号を用いるカード制御信号の伝送には、従来と同様に電気伝送が用いられている。このバックプレーン１４０の構成の場合には、スイッチカード１０７の配置制限が緩和されるため、スイッチカード１０７を図１に示した構成と同じように配置することが可能になり、通風口１３４の大きさも、図２Ａ，２Ｂに示した構成と比較して広く確保することができる。

しかしながら、上述した、本発明に関連する構成には、以下の問題点があった。

第１の問題点は、複数のＣＰＵカードと、これらＣＰＵカード間を接続するスイッチカードとが搭載され、ＣＰＵカードとスイッチカードとの間の通信を光伝送で行う、本発明に関連する情報処理装置では、情報処理性能の向上を図ることが困難であることである。

その理由は、上述したように電気伝送で行う構成に比較して、バックプレーンに通風口の大きさを比較的広く確保することが可能になるが、依然としてバックプレーンの面積が大きいためである。このため、バックプレーンによって、筐体内の冷却用の空気の流れが阻害され、発熱量が比較的大きな高性能のＬＳＩを機能カードに実装することが困難であるためである。

第２の問題点は、複数のＣＰＵカードと、これらＣＰＵカード間を接続するスイッチカードとが搭載され、ＣＰＵカードとスイッチカードとの間の通信を光伝送で行う、本発明に関連する情報処理装置では、運用時に、電気接続および光接続の混載構造のバックプレーンのメンテナンスを行うことが難しく、ＣＰＵカードのメンテナンスを行う場合に、情報処理装置のシステム全体を停止する必要があり、メンテナンス作業が煩雑であることである。

その理由は、電気接続および光接続の混載構造のバックプレーンは、一般に、カードスロットの挿脱口が配置されている筐体の前面から、筐体の背面側に向かって３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の位置に配置されており、かつ、各ＣＰＵカードの間隔が２０ｍｍ程度の比較的小さいピッチで構成されているためである。このために、本発明に関連する情報処理装置は、運用時に問題が発生した場合、問題が起きている任意のＣＰＵカードのみをカードスロットから引き抜いて、このＣＰＵカードにおける、バックプレーン側に配置されている光コネクタを清掃することが困難である不都合があった。

本発明の目的は、筐体内の通気性の向上を図り、情報処理性能を向上させることを可能にし、光コネクタのメンテナンス時の作業性を向上させることができる接続構造体および情報処理装置を提供することである。

上述した目的を達成するため、本発明に係る接続構造体は、回路基板上に電子部品が実装されてなる複数の機能カードが挿脱される複数の挿脱口を有する筐体と、各機能カードが電気的に接続されるインターフェースボードと、各機能カードがインターフェースボードに電気的に接続された状態で挿脱口から筐体の外部に臨ませるように各機能カードに配置されている光コネクタと光学的に接続される光配線板とを備える。

以上のように構成された接続構造体は、各機能カードと電気的に接続されるインターフェースボードと、各機能カードの光コネクタに光学的に接続される光配線板とを備えることによって、インターフェースボードにおいて、各機能カードと接続するためのコネクタが占める面積が少なくなるので、筐体内における冷却用の空気の通路を比較的広く確保することが可能になる。このため、発熱量が比較的大きな高性能なＬＳＩ（集積回路）を機能カードに実装することが可能になり、情報処理性能の向上を図ることができる。また、この接続構造体では、光配線板がインターフェースボードと独立して設けられ、各機能カードがインターフェースボードに電気的に接続された状態で挿脱口から筐体の外部に臨ませるように各機能カードに配置されている光コネクタを介して、各機能カードと光配線板とが光学的に接続されていることで、光コネクタのメンテナンス作業を容易に行うことが可能になる。

また、本発明に係る情報処理装置は、上述の本発明に係る接続構造体を備える。

なお、本発明において、機能カードとは、回路基板上に電子部品であるＣＰＵが実装されてなるＣＰＵカードや、回路基板上に各ＣＰＵカードを連携処理させるように切り替える切り替え素子が実装されてなるスイッチカード等を含めており、各種機能を奏する電子部品が実装されたボードを指している。また、本発明において、インターフェースボードとは、機能カード側のコネクタと電気的に接続されるコネクタを有する、いわゆるバックプレーンを含めて指している。

本発明によれば、第１の効果として、各機能カードがインターフェースボードに電気的に接続された状態で挿脱口から筐体の外部に臨ませるように各機能カードに配置されている光コネクタと光学的に接続される光配線板を備えることによって、冷却用の空気の通過路を比較的広く確保することが可能になる。このため、発熱量が比較的大きい高性能なＬＳＩを機能カードに実装することが可能になり、情報処理性能の向上を図ることができる。

第２の効果としては、問題が起きている任意の機能カードのみを挿脱口から引き抜いて、その機能カードの光コネクタの清掃を容易に行うことが可能となり、情報処理装置全体を停止させることなく、メンテナンス作業を円滑に行うことができる。

本発明に関連する情報処理装置の第１の構成例を示す模式図である。 本発明に関連する情報処理装置の第２の構成例における筐体を前面側から示す模式図である。 本発明に関連する情報処理装置の第２の構成例における筐体を後面側から示す模式図である。 本発明に関連する情報処理装置の第２の構成例が備えるバックプレーンを示す前面図である。 本発明に関連する情報処理装置の第２の構成例が備えるバックプレーンを示す後面図である。 本発明に関連する情報処理装置の第３の構成例が備えるバックプレーンの前面側を示す模式図である。 第１の実施形態の情報処理装置を示す模式図である。 第１の実施形態の情報処理装置が備えるバックプレーンを示す模式図である。 第２の実施形態の要部を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の情報処理装置は、回路基板上に電子部品としてＣＰＵが実装されたＣＰＵカードや、回路基板上に電子部品としてスイッチ素子が実装されたスイッチカード等の各種の機能カードが着脱可能に装着されるカードスロットを備える情報処理装置であって、いわゆるブレードサーバ等に適用される。

（第１の実施形態）
図５は、第１の実施形態の情報処理装置を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態の情報処理装置１は、ＣＰＵカード６が着脱可能に装着されるＣＰＵカードスロット１１と、スイッチカード７が着脱可能に装着に装着されるスイッチカードスロット１２と、これら各カードスロット１１，１２の各挿脱口１１ａ，１２ａがそれぞれ設けられた筐体１０とを備えている。

また、この情報処理装置１は、ＣＰＵカード６およびスイッチカード７が電気的にそれぞれ接続されるインターフェースボードとしてのバックプレーン１３と、ＣＰＵカード６およびスイッチカード７が光学的にそれぞれ接続される光配線板１４とを備えている。

ＣＰＵカード６およびスイッチカード７は、図示しないが、制御信号用の電気コネクタと、電源ユニット（不図示）から電力が供給される電源コネクタとを有している。また、ＣＰＵカード６およびスイッチカード７は、各ＣＰＵカード６とスイッチカード７との間での光データ伝送用の光コネクタ１６を有している。これら光コネクタ１６は、各カードスロット１１，１２に装着されたＣＰＵカード６およびスイッチカード７がバックプレーン１３に電気的に接続された状態で、挿脱口１１ａ，１２ａから筐体１０の外部に臨ませるように、つまり外部に露出させるように、各ＣＰＵカード６およびスイッチカード７の端面に配置されている。

筐体１０の前面には、ＣＰＵカードスロット１１およびスイッチカードスロット１２の各挿脱口１１ａ，１２ａが配置されており、各ＣＰＵカード６からスイッチカード７までを接続する配線長を短縮するために、前面の各側面側にＣＰＵカードスロット１１が配置され、前面の中央側にスイッチカードスロット１２が配置されている。すなわち、本実施形態は、図１に示した、本発明に関連する構成例と同様に、スイッチカード７がＣＰＵカード６と同じ方向から筐体１０に対して挿脱されるように構成されている。

図６に、第１の実施形態の情報処理装置１が備えるバックプレーン１３の構成を示す。バックプレーン１３は、図６に示すように、各ＣＰＵカード６および各スイッチカード７の電気コネクタが接続される制御信号用の電気コネクタ１３ａと、各ＣＰＵカード６および各スイッチカード７の電源コネクタが接続される電源コネクタ１３ｂとを有している。

図５に示すように、光配線板１４は、筐体１０の上面に、筐体１０の前面側近傍に位置して配置されている。この光配線板１４は、ＣＰＵカード６およびスイッチカード７の各光コネクタ１６と光学的に接続される複数の光コネクタ１８と、これら各光コネクタ１８が、可撓性を有する接続配線１８ａを介して光学的に接続された回路基板とを有している。

そして、光配線板１４の各光コネクタ１８が、各カードスロット１１，１２に装着されたＣＰＵカード６、スイッチカード７の各光コネクタ１６とそれぞれ接続されることで、各ＣＰＵカード６とスイッチカード７との間での光データ伝送が行われる。

なお、光配線板１４は、筐体１０の上面に配置される構成に限定されず、筐体１０の後面側に配置されたバックプレーン１３と分離されて配置される構成であれば、筐体１０の他の位置に配置されてもよい。

本実施形態では、各ＣＰＵカード６、スイッチカード７と光学的に接続するための複数の光コネクタ１８がバックプレーン１３に配置されていないので、バックプレーン１３の面積を縮小することが可能になる。したがって、筐体１０内のバックプレーン１３の周囲に、各ＣＰＵカード６の電気部品等を冷却するための冷却用の空気の通路を比較的広く確保することが可能になる。

以上の構成によって、情報処理装置１の運用時に、問題が起こっている任意のＣＰＵカード６やスイッチカード７のみをカードスロット１１，１２から引き抜いて、その機能カード６，７の光コネクタ１８を容易に清掃することが可能となり、情報処理装置１のシステム全体を停止させずに、メンテナンス作業を円滑に行うことができる。

また、本実施形態は、図４に示した電気接続および光接続の混載構造のバックプレーンを備える、本発明に関連する情報処理装置と比較して、バックプレーン１３に光コネクタが存在していない分だけ、バックプレーン１３の小型化が図られ、バックプレーン１３におけるＣＰＵ等の冷却用の空気の通過路をさらに広く確保することができる。したがって、筐体１０内の通気性が向上されるので、発熱量が比較的大きな高性能のＣＰＵをＣＰＵカード６に搭載して使用することが可能になり、情報処理装置１の処理性能の向上を図ることが可能になる。

また、本実施形態の情報処理装置１は、バックプレーン１３の小型化が図られるので、情報処理装置１全体の小型化を図ることができる。

そして、本実施形態の情報処理装置１は、比較的大容量のデータ処理およびデータ伝送を必要とする機能カード間で光学的な接続が採用された筐体内の接続構造体に適用されて好適である。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の情報処理装置の要部の構成を示す模式図である。第２の実施形態は、図５に示した第１の実施形態の構成と比べて、光配線板の構成のみが異なっている。第２の実施形態では、光配線板が、筐体の前面側の端面に光コネクタが配置された１つの機能カードである光配線カードとして構成されており、この光配線カードが、筐体の前面側に配置されたカードスロットに対して装着されるように構成されている。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一部材に同一符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態の情報処理装置２は、ＣＰＵカード６、スイッチカード７と光学的に接続される光配線カード２４と、この光配線カード２４が着脱可能に装着されるカードスロット２５とを備えている。

光配線カード２４は、ＣＰＵカード６およびスイッチカード７の各光コネクタ１６と光学的に接続される複数の光コネクタ２６と、これら各光コネクタ２６が、可撓性を有する接続配線２６ａを介して光学的に接続された回路基板とを有している。これら光コネクタ２６は、光配線カード２４がカードスロット２５に装着された状態で、後述する挿脱口２５ａから筐体１０の外部に臨ませるように、光配線カード２４の端面に配置されている。

カードスロット２５は、筐体１０の前面に配置されており、この前面に、光配線カード２４が挿脱される挿脱口２５ａが設けられている。

本実施形態では、光配線カード２４がカードスロット２５に装着され、光配線カード２４の各光コネクタ２６が、各カードスロット１１，１２に装着されたＣＰＵカード６、スイッチカード７の各光コネクタ１６とそれぞれ接続されることで、各ＣＰＵカード６とスイッチカード７との間での光データ伝送が行われる。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、筐体１０内の通気性の向上を図り、情報処理性能を向上させると共に、光コネクタ１６、２６のメンテナンス時の作業性を向上させる効果が得られる。

なお、本実施形態では、機能カードの光コネクタが、機能カードがカードスロットに装着された状態で、挿脱口から筐体の外部に露出するように、機能カードの端面に配置される構成が採られたが、筐体の外部に臨む位置で、外部から容易に接続が可能な位置であれば、他の位置に配置されてもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００７年 ３月 ９日に出願された日本出願特願２００７−０６０４０７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (6)

1. 回路基板上に電子部品が実装されてなる複数の機能カードが挿脱される複数の挿脱口を有する筐体と、
   前記各機能カードが電気的に接続されるインターフェースボードと、
   前記各機能カードが前記インターフェースボードに電気的に接続された状態で、前記挿脱口から前記筐体の外部に臨ませるように前記各機能カードに配置されている光コネクタと光学的に接続される光配線板と、
   を備える接続構造体。
2. 前記機能カードは、制御信号用の電気コネクタと、電力が供給される電源コネクタと、前記各機能カード間での光データ伝送用の前記光コネクタとを有し、
   前記インターフェースボードは、前記各機能カードの前記電気コネクタが接続される制御信号用の電気コネクタと、前記各機能カードの前記電源コネクタが接続される電源コネクタとを有している、請求の範囲１に記載の接続構造体。
3. 前記光配線板は前記筐体に設けられている、請求の範囲１に記載の接続構造体。
4. 前記光配線板は、前記挿脱口が配置された、前記筐体の前面側に配置されている、請求の範囲３に記載の接続構造体。
5. 前記光配線板は、前記挿脱口に対して挿脱される光配線カードである、請求の範囲１に記載の接続構造体。
6. 請求の範囲１に記載の接続構造体を備える情報処理装置。

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