KR100973079B1

KR100973079B1 - 고속 ＰＣＩｅ 신호 전송 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100973079B1
Application number: KR1020080079570A
Authority: KR
Inventors: 정병권; 최용석; 김성운
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-07-29
Also published as: US20100070673A1; JP2010045763A; KR20100020806A

Abstract

본 발명은 고속 PCIe 신호 전송 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 컴퓨터 저장장치의 데이터를 외부기기로 전송 및 수신하는 장치에 있어서, 상기 저장장치의 데이터를 PCI 익스프레스(이하 PCIe) 신호로 수신하고, 이를 광 신호로 변환하여 전송하는 호스트 어댑터(host adapter), 상기 호스트 어댑터로부터 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환한 후 해당 외부기기 연결장치로 전송하는 광전변환수단을 포함하여 구성한 장치 및 그 제어방법을 제공함으로써, 컴퓨터 저장장치의 데이터를 PCIe 신호에 실어 광 채널을 통해 전송함으로써, 근거리 및 원거리로의 데이터 전송속도를 향상시키는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 고속 PCIe 신호 전송 장치 및 그 제어방법에 의하면, 간단한 전송장치의 추가만으로 이중채널 또는 광신호 USB 방식에 비해 데이터 전송 효율이 향상된다는 효과도 얻어진다.

PCIe, 호스트 어댑터, 광 채널, 전광변환, 광전변환

Description

고속 ＰＣＩｅ 신호 전송 장치 및 그 제어방법{Apparatus for transmitting high PCI express signal and control method thereof}

본 발명은 고속 PCIe 신호 전송 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 데이터를 광 채널을 통해 PCIe 신호로 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호 : 2008-F-018-01, 과제명 : 광 인터페이스 적용 컴퓨터 신호처리체계 설계].

일반적으로 PCIe는 여러 개의 PCI 장치들이 하나의 병렬버스를 공유함으로써 발생하는 병목현상을 해결하기 위한 것으로, 병렬버스 방식의 32/64비트 PCI와는 달리 2가닥의 선로를 이용하여 유효전송속도 2Gbps(250MBytes/s)의 단방향 전송기능을 제공하는 직렬버스를 사용한다. 따라서 쌍방향의 송수신시에는 직렬버스 2개로 조합된 하나의 레인(lane)으로 구성되어, 각 방향으로 2Gbps의 전송속도를 제공한다. 보통 두 개의 PCIe 장치 간의 연결은 1,2,4,8,12,16 또는 32개의 레인으로 구성되는데, 예를 들어 16개의 레인(x16) PCIe 카드의 경우에는 250*16=4Gbytes/s 의 전송을 각 방향으로 제공할 수 있다.

최근 고속 인터페이스 기술로 광 채널(fiber channel)을 많이 이용하는데, 1998년 표준안이 마련된 기술로서, 광섬유를 통한 데이터 전송과 시리얼 인터페이스를 이용한 장치 간의 연결을 제공하며, 이 광 채널을 응용한 기술로는 저장 영역 네트워크(storage area network, SAN)를 들 수 있다.

이와 같이 저장 영역 네트워크의 일례가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

상기 문헌 1에 개시된 기술은 이중 역할 광디스크 드라이브(대한민국 특허 공개공보 제2008-008725호(2008.01.24 공개))에 관한 것으로, 데스크탑 피씨(Desktop PC)에 장착된 광디스크 드라이브(ODD: Optical Disc Drive)를, 노트북 피씨(Notebook PC)와 같은 외부 기기에서, 외장형(External) 광디스크 드라이브로 사용할 수 있도록 한다고 기재되어 있다. 즉, 상기 문헌 1에 개시된 기술에서는 데스크탑 피씨(Desktop PC)에 장착된 광디스크 드라이브(Optical Disc Drive)에, 아타피 인터페이스(ATAPI I/F)를 유에스비 인터페이스(USB I/F)로 변환하기 위한 브리지 보드(Bridge Board)와, 유에스비 커넥터(Connector), 그리고 역할 변경 스위치(Change Role SW)를 설치함으로써, 사용자가 노트북 피씨(Notebook PC)와 같은 외부 기기를, 상기 유에스비 커넥터에 연결하여, 상기 광디스크 드라이브를, 마치 외장형 광디스크 드라이브(External ODD)로 사용할 수 있게 한다고 기재되어 있다.

또한, 저장 영역 네트워크의 다른 예가 하기 문헌 2에 개시되어 있다.

상기 문헌 2에 개시된 기술, 광 USB 외부 장치 연결 시스템(대한민국 특허 출원번호 제2008-017415호(2008.02.26 출원))에 관한 것으로, USB 단자를 구비한 외부기기와 데이터를 교환하기 위한 호스트 컴퓨터의 USB 구동장치에 있어서, 외부기기의 USB 단자와 접속되어 광신호에 의한 데이터 교환을 위한 광 USB 단자, 상기 광 USB 단자를 통하여 데이터를 입,출력하기 위한 USB 인터페이스부, 상기 광 USB 단자와 USB 인터페이스부 사이에 위치하여 광신호와 전기신호를 상호 변환하는 광전변환부를 포함하고, 상기 광전변환부는 광도파로를 통해 서로 연결되어 상호 데이터가 광신호를 통하여 전송됨으로써 USB 시스템의 데이터 전송 속도를 향상시키는 효과를 제공한다고 기재되어 있다.

그러나 상기 문헌 1,2에 개시된 기술에 있어서는 광 채널을 통해 고속 PCIe 신호에 데이터를 실어 전송하는 기술을 제공하지 않고 이중채널 또는 광신호 USB 방식으로만 데이터를 전송하기 때문에 데이터 전송속도의 향상에 한계가 있다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저장장치의 데이터를 PCIe 신호에 실어 광 채널을 통해 전송하여 전송속도를 향상시키는 장치 및 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호 전송 장치는, 컴퓨터 저장장치의 데이터를 외부기기로 전송 및 수신하는 장치에 있어서, 상기 저장장치의 데이터를 PCI 익스프레스(이하 PCIe) 신호로 수신하고, 이를 광 신호로 변환하여 전송하는 호스트 어댑터(host adapter), 상기 호스트 어댑터로부터 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환한 후 해당 외부기기 연결장치로 전송하는 광전변환수단을 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호 전송 제어방법은, 컴퓨터 저장장치의 데이터를 외부기기로 전송 및 수신하는 방법에 있어서, 상기 저장장치의 데이터를 PCI 익스프레스(이하 PCIe) 신호로 변환하여 전송하는 신호변환단계, 상기 PCIe 신호를 수신하여 광 신호로 변환한 후 광 채널을 통해 전송하는 전광변환단계 및 상기 광 채널을 통해 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환한 후 해당 외부기기로 전송하는 광전변환단계를 포함하는 방법을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 PCIe 신호 전송 장치 및 그 제어방법에 의하면, 컴퓨터 저장장치의 데이터를 PCIe 신호에 실어 광 채널을 통해 전송함으로써, 근거리 및 원거리로의 데이터 전송속도를 향상시키는 효과가 얻어진다.

본 발명에 대해 간략하게 설명하자면, 컴퓨터 내에 저장되어 있는 데이터를 전송하는 연결표준으로 일반적으로 최대 480 Mbps(60 Mbyte)의 전송속도를 제공하는 USB(universal serial bus)가 많이 이용되고 있지만, 컴퓨터의 호스트 칩셋 속도 제한으로 인해 40~48 Mbyte 만이 전송되기 때문에 고품질의 비디오 스트리밍 등을 제공(예를 들어 스트리밍 장비가 싱글 스트리밍만이 아닌 녹화와 재생 같은 기능도 제공)하기 위해서는 충분하지 않으므로, 충분한 전송 대역폭을 가지며, 전이(migration)가 보다 쉬워야 하고, 기존의 애플리케이션과 드라이브를 변경하지 않고 작동할 수 있도록 호환성을 충족시키는 대체 연결표준이 필요하다.

따라서 PCIe는 이러한 조건을 충족시키고 있기 때문에 본 발명에서는 저장장치의 데이터를 PCIe 신호에 실어 전송함과 아울러 디스크 미러링(disk mirroring), 백업, 영구보관 및 영구보관용 데이터 검색, 저장장치 간 데이터 이동, 네트워크 내 서로 다른 서비스간 데이터 공유 등도 지원하기 위해 광 채널(fiber channel)을 통해 상기 PCIe 신호를 전송하는 방법을 제안하고자 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호 전송 장치의 구성을 간략하게 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 2 내지 8 레인(lane) 접속에 의해 호스트 어댑터(100)에 결합하는 익스프레스 카드(200), 상기 익스프레스 카드(200)로부터 수신한 PCIe 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 전/광 변환부(110) 및 외부기기로의 신호 전송을 위한 제1 커넥터(120)를 포함하는 호스트 어댑터(100) 및 상기 호스트 어댑터(100)의 제1 커넥터(120)와 연결되어 사용자 설정 거리만큼 이격되는 제2 커넥터(310), 상기 제2 커넥터(310)를 통해 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 광/전 변환부(320), 상기 광/전 변환부(320)의 출력을 입력받아 그 내용을 해석하여 전송할 외부기기를 결정한 후 하나 또는 다수개의 외부기기 연결장치(340)를 통해 데이터를 전송하는 신호분배부(330)를 포함하는 광전변환수단(300)으로 구성하며, 이때 상기 신호분배부(330)는 접속하는 외부기기의 컨트롤러를 내 장하며, FPGA 등을 이용하여 구현될 수 있다.

또한, 상기 호스트 어댑터(100) 및 광전변환수단(300)은 광 채널(fiber channel)을 통한 데이터의 전송 및 수신을 제공한다.

또한, 상기 광전변환수단(300)의 제2 커넥터(310)는 원거리의 연결 뿐만 아니라 USB 형태로 제공될 수 있어 상기 호스트 어댑터(100)에 직접 접속이 가능하다.

또한, 외부기기 연결장치(340)는 각종 외부기기에 연결이 가능하도록 디스크 커넥터(340a), 저장수단 커넥터(340b) 및 IEEE 1394 인터페이스부(340c)를 포함한다.

또한, 상기 호스트 어댑터(100)는 전송할 데이터를 저장한 컴퓨터 내에 위치하고, 상기 광전변환수단(300)은 데이터를 수신할 외부기기와 상기 호스트 어댑터(100) 사이에 위치하기 때문에 상기 광전변환수단(300)의 외부기기 연결장치(340)는 연결하고자 하는 외부기기의 수 및 종류에 따라 그 개수는 추가될 수 있다.

이와 같이 구성한 본 발명의 실시예에 따른 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호의 전송 과정을 보인 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 전송하고자 하는 컴퓨터 저장장치(미도시)의 데이터 를 PCI 익스프레스 카드(이하, PCIe 카드라 함)를 통해 PCIe 신호로 변환하여 호스트 어댑터(100)로 전송하는데(S100), 이때 상기 PCIe 카드(200)는 4 레인(lane) 접속에 의해 호스트 어댑터(100)에 접속되어 있으며, 지원하고자 하는 대역폭에 따라 상기 레인수는 조정한다. 예를 들어 지원하고자 하는 대역폭이 1Gbytes/s인 경우에는 4 레인 접속이 필요하지만 2Gbytes/s의 대역폭이 필요한 경우에는 8 레인 접속으로 구성한다.

상기 단계 S100에 따른 PCIe 신호를 상기 호스트 어댑터(100)에서 수신하면 이를 전/광 변환부(110)에서 광 신호로 변환한 후 광 채널을 통해 전송한다(S200, S300).

이때, 상기 광 채널은 포인투 투 포인트(point-to-point), 중재 루프(arbotrated loop) 및 크로스 포인트(cross point)의 세 가지 토폴로지(topology)를 지원하기 때문에 상기 연결된 호스트 어댑터(100)와 광전변환수단(300) 간의 연결을 제공한다.

또한, 상기 호스트 어댑터(100)는 광 채널을 통해 근거리 또는 원거리의 광전변환수단(300)으로 데이터를 파일 단위가 아닌 블록 단위로 전송을 하기 때문에 외부기기로 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다.

이후, 상기 광 채널을 통해 상기 광전변환수단(300)의 광/전 변환부(320)는 수신한 광 신호를 전기 신호로 다시 변환(S400)한 후 해당 외부기기로 전송하는데, 이때, 상기 전기 신호로 변환 후 접속하는 외부기기의 컨트롤러를 내장한 신호분배부(330)에서 전기 신호의 내용을 해석하여 전송할 외부기기를 결정(S500)한 다음 외부기기 연결장치(340)를 통해 하나 또는 다수개의 외부기기(예를 들어 외장 디스크 드라이브, 비디오 디스크 드라이브(VDD), 홈시어터(home theater), USB 메모리, 디지털 카메라, 스캐너, 프린터, DVR, DVD 등)로 데이터를 전송하는데(S600), 이는 다수의 장치 간의 동시접속과 동시 사용이 가능하게 하기 위함이다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호 전송 장치의 구성을 간략하게 보인 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고속 PCIe 신호의 전송 과정을 보인 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 호스트 어댑터 110 : 전/광 변환부

120 : 제1 커넥터 200 : PCIe 카드

300 : 광전변환수단 310 : 제2 커넥터

320 : 광/전 변환부 330 : 신호분배부

340 : 외부기기 연결장치 340a : 디스크 커넥터

340b : 저장수단 커넥터 340c : IEEE 1394 인터페이스부

Claims

컴퓨터 저장장치의 데이터를 외부기기로 전송 및 수신하는 장치에 있어서,

상기 저장장치의 데이터를 PCI 익스프레스(이하 PCIe) 신호로 수신하고, 이를 광 신호로 변환하여 전송하는 호스트 어댑터(host adapter), 및

상기 호스트 어댑터로부터 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환하는 광전변환수단을 포함하되,

상기 광전변환수단은 상기 전기 신호를 해석하여 전송할 외부기기를 결정한 후 하나 또는 다수개의 외부기기 연결장치를 통해 데이터를 전송하는 신호분배부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 호스트 어댑터 및 광전변환수단은 광 채널(fiber channel)을 통해 데이터를 전송 및 수신하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서, 상기 호스트 어댑터는

상기 수신한 PCIe 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 전/광 변환부,

상기 광전변환수단으로의 신호 전송을 위한 제1 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서, 상기 광전변환수단은

상기 호스트 어댑터로부터 외부에 사용자 설정 거리만큼 이격되는 제2 커넥터, 및

상기 제2 커넥터를 통해 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하는 광/전 변환부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제4항에 있어서,

상기 제2 커넥터는 USB 형태로 상기 호스트 어댑터에 연결되는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 신호분배부는 연결되는 외부기기의 컨트롤러를 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부기기 연결장치는

상기 호스트 어댑터로부터의 출력신호를 외장 디스크 드라이버로 전송하기 위한 디스크 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제7항에 있어서, 상기 외부기기 연결장치는

상기 호스트 어댑터로부터의 출력신호를 외부 저장수단으로 전송하기 위한 저장수단 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제7항에 있어서, 상기 외부기기 연결장치는

상기 호스트 어댑터로부터의 출력신호를 외부기기로 전송하기 위한 IEEE 1394 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 외부기기는 외장 디스크 드라이브, 비디오 디스크 드라이브(VDD), 홈시어터(home theater), USB 메모리, 디지털 카메라, 스캐너, 프린터, DVR, DVD 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 PCIe 신호는 PCI 익스프레스 카드 장착에 의하여 발생하는 신호인 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제11항에 있어서,

상기 PCI 익스프레스 카드는 2 내지 16 레인(lane) 접속에 의해 상기 호스트 어댑터에 결합하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 호스트 어댑터는 전송할 데이터를 저장한 컴퓨터 내에 위치하고, 상기 광전변환수단은 데이터를 수신할 외부기기와 상기 호스트 어댑터 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 장치.
컴퓨터 저장장치의 데이터를 외부기기로 전송 및 수신하는 방법에 있어서,

상기 저장장치의 데이터를 PCI 익스프레스(이하 PCIe) 신호로 변환하여 전송하는 신호변환단계,

상기 PCIe 신호를 수신하여 광 신호로 변환한 후 광 채널을 통해 전송하는 전광변환단계, 및

상기 광 채널을 통해 수신한 광 신호를 전기 신호로 변환한 후 해당 외부기기로 전송하는 광전변환단계를 포함하되,

상기 광전변환단계는 상기 전기 신호로 변환 후 그 내용을 해석하여 전송할 외부기기를 결정한 다음 하나 또는 다수개의 외부기기로 데이터를 전송하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 제어방법.
삭제
제14항에 있어서,

상기 PCIe 신호는 PCI 익스프레스 카드에 의하여 발생하는 신호인 것을 특징으로 하는 고속 PCIe 신호 전송 제어방법.