TW202238403A

TW202238403A - 自動調整PCIe通道配置之電路結構與方法

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Publication number: TW202238403A
Application number: TW110109334A
Authority: TW
Inventors: 劉葉
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-10-01
Also published as: TWI793548B

Abstract

一種自動調整PCIe通道配置之電路結構與方法，電路結構包含複數個PCIe轉接卡以及一主機板。複數個PCIe轉接卡至少包含兩種通道規格之PCIe轉接卡，每一種通道規格之PCIe轉接卡具有一PCIe規格識別碼。主機板包含複數個PCIe連接埠、一CPLD模組、一儲存單元、一BMC模組以及一BIOS單元。PCIe連接埠透過PCIe傳輸線分別對應地電性連結於PCIe轉接卡。CPLD模組電性連結於PCIe連接埠，用以讀取PCIe規格識別碼與在位訊號而比對出一當前配置資訊。儲存單元儲存有一PCIe預設配置資訊。BMC模組係在當前配置資訊與PCIe預設配置資訊比對相符時發送出一配對相符信號，使BIOS單元據以開機運作。

Description

自動調整PCIe通道配置之電路結構與方法

本發明係關於一種自動調整配置設定之電路結構與方法，尤其是指一種自動調整PCIe通道配置之電路結構與方法。

在現有的伺服器系統中，通常主機板上會提供多個PCIe槽位來讓使用者安裝PCIe裝置，且主機板上的EEPROM還會預先儲存有PCIe槽位的配置資訊，藉以供作業系統依據PCIe槽位的配置資訊來分配PCIe槽位與CPU的PCIe通道，藉此就不會有識別不到PCIe裝置的問題。然而，由於近年來網路產業蓬勃發展，因此對於伺服器的處理能力需求也越來越高，為了讓伺服器的性能更加提升，伺服器系統的廠商在新推出的作業系統中，使用了多個Slimline X8的連接器作為PCIe連接埠來取代原有的PCIe槽位，藉以透過移除PCIe槽位所節省的空間來設置更多的Slimline X8連接器或其他元件。

如第一圖所示，第一圖係顯示先前技術之伺服器主機板透過PCIe連接埠連接轉接卡之系統方塊圖。如圖所示，一主機板PA100包含一CPLD模組PA1、一X4連接埠PA2、一X8連接埠PA3與一X16連接埠PA4。其中，X4連接埠PA2是用於插接PCIe傳輸線，進而電性連結於一具有一X4 PCIe插槽之轉接卡；X8連接埠PA3是用於插接PCIe傳輸線，進而電性連結於一具有一X8 PCIe插槽之轉接卡；X16連接埠PA4是用於插接PCIe傳輸線，進而電性連結於一具有一X16 PCIe插槽之轉接卡。

承上所述，X4連接埠PA2、X8連接埠PA3與X16連接埠PA4皆為Slimline X8連接器，藉此，X4連接埠PA2、X8連接埠PA3與X16連接埠PA4可以透過PCIe傳輸線分別對接至轉接卡PA200之X4 PCIe插槽PA201、轉接卡PA300之X8 PCIe插槽PA301與轉接卡PA400之X16 PCIe插槽PA401；其中，X16連接埠PA4例如是使用兩個Slimline X8連接器與兩個X8通道的PCIe傳輸線來連接至轉接卡上的兩個Slimline X8連接器，進而使X16 PCIe插槽可以X16通道電性連結至CPLD模組PA1。

然而，由於在現有技術中，CPLD模組PA1仍是讀取EEPROM所預存的PCIe槽位配置資訊來決定X4連接埠PA2、X8連接埠PA3與X16連接埠PA4的通道數，因此X4連接埠PA2只能透過PCIe傳輸線連接至通道相符合的轉接卡，X8連接埠PA3只能透過PCIe傳輸線連接至通道相符合的轉接卡，而X16連接埠PA4也只能透過PCIe傳輸線連接至通道相符合的轉接卡。由此可知，當X4連接埠PA2、X8連接埠PA3與X16連接埠PA4其中任一者沒有連接到通道相符的轉接卡時，便會造成主機板PA100無法正常運行，這種情況在PCIe連接埠的數量較多時特別容易發生，使用者很容易因為連接PCIe連接埠的PCIe傳輸線都相同而插接錯轉接卡。

有鑒於在先前技術中，現有伺服器所採用的主機板為了減少PCIe槽位所佔用的空間，主要是利用Slimline X8連接器作為PCIe連接埠，並配合PCIe傳輸線來連接PCIe轉接卡，然而當PCIe連接埠的數量較多時，與其配合的PCIe傳輸線數量也較多，此時使用者便很容易因為PCIe傳輸線的規格皆相同而錯接至規格不符的轉接卡，進而導致伺服器主機無法正常運作；緣此，本發明的主要目的在於提供一種自動調整PCIe通道配置之電路結構，可以不用限制每個PCIe連接埠的通道規格，而是在PCIe傳輸線連接至PCIe轉接卡後再分配每個PCIe連接埠的通道。

本發明為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種自動調整PCIe通道配置之電路結構，包含複數個PCIe轉接卡（Riser）以及一主機板。

複數個PCIe轉接卡至少包含兩種通道規格之PCIe轉接卡，每一種通道規格之PCIe轉接卡具有一PCIe規格識別碼。

主機板包含複數個PCIe連接埠、一CPLD模組、一儲存單元、一BMC模組以及一BIOS單元。複數個PCIe連接埠係透過複數個PCIe傳輸線分別對應地電性連結於PCIe轉接卡，且每一PCIe連接埠具有一在位引腳。CPLD模組係電性連結於PCIe連接埠，用以讀取經由PCIe連接埠所傳遞之對應於PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼，以及讀取經由PCIe連接埠之在位引腳所傳遞之複數個在位訊號（Present），並依據一PCIe規格對照表比對出一對應於PCIe轉接卡之當前配置資訊。

儲存單元係儲存有一PCIe預設配置資訊。BMC模組係電性連結於CPLD模組與儲存單元，係用以比對當前配置資訊與PCIe預設配置資訊是否相符，並在當前配置資訊與PCIe預設配置資訊相符時，發送出一配對相符信號。BIOS單元係電性連結於BMC模組，用以在接收到配對相符信號時，依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，BMC模組係從當前配置資訊中解析出一PCIe轉接卡總數與一PCIe通道總數，並在PCIe轉接卡總數與PCIe通道總數分別與預設之一支援轉接卡總數以及一支援通道總數相符時，發送出配對相符信號。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，PCIe傳輸線皆為Slimline SAS (SFF-8654) 8-Lane規格之傳輸線。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，PCIe轉接卡係以三個在位引腳所傳送出之ID碼作為PCIe規格識別碼。

本發明所採用之另一必要技術手段是提供一種自動調整PCIe通道配置之方法，包含以下步驟（ A）至步驟（ E）。步驟（A）是利用複數個PCIe傳輸線將複數個PCIe轉接卡（Riser）電性連結於複數個PCIe連接埠。步驟（ B）PCIe轉接卡透過PCIe傳輸線分別將一PCIe規格識別碼傳送至PCIe連接埠。步驟（ C）是PCIe連接埠將PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠所提供之一在位訊號（Present）傳送至一CPLD模組。步驟（ D）是CPLD模組依據一PCIe規格對照表比對PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠之在位訊號而產生一對應於PCIe轉接卡之當前配置資訊，並將當前配置資訊傳送至一BMC模組。步驟（ E）是BMC模組比對當前配置資訊與一PCIe預設配置資訊是否相符，並在當前配置資訊與PCIe預設配置資訊相符時，發送出一配對相符信號至一BIOS單元，使BIOS單元依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，PCIe轉接卡係在接收到PCIe裝置所傳送之在位信號後，以三個在位引腳傳送出ID碼。

如上所述，由於本發明是利用CPLD模組讀取對應於PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠所傳遞之在位訊號，進而比對出一當前配置資訊，並進一步判斷當前配置資訊與PCIe預設配置資訊是否相符而驅使BIOS單元依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

請參閱第二圖與第三圖，第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之系統方塊圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之電路示意圖。如第二圖與第三圖所示，一種自動調整PCIe通道配置之電路結構100包含複數個PCIe轉接卡（Riser）1、2與3（本實施例中僅以三個舉例說明）以及一主機板4。其中，雖然在本實施例中，僅以三個PCIe轉接卡1、2與3舉例說明，但實際上則不限於此。此外，在本實施例中，PCIe轉接卡1、2與3分別對應於一種通道規格而分別具有一PCIe規格識別碼，PCIe規格識別碼是用來識別PCIe轉接卡1、2或3具有X4、X8或X16等PCIe通道。

主機板4包含複數個PCIe連接埠（第二圖中僅標示一個PCIe連接埠41示意）、一CPLD模組42（圖中僅標示CPLD示意）、一儲存單元43、一BMC模組44（圖中僅標示BMC示意）以及一PCH模組45（圖中僅標示PCH示意）。

如第二圖所示，複數個PCIe連接埠41係透過複數個PCIe傳輸線C1、C2與C3（圖中僅標示三個）分別對應地電性連結於PCIe轉接卡1、2與3，而PCIe轉接卡1、2與3是分別用以連接PCIe裝置200、300與400。在本實施例中PCIe傳輸線C1、C2與C3皆為Slimline SAS 8-Lane規格（符合SFF-8654標準）之傳輸線。

CPLD模組42是電性連結於多個PCIe連接埠41，用以讀取經由PCIe連接埠41所傳遞之對應於PCIe轉接卡1、2或3之PCIe規格識別碼，以及讀取經由PCIe連接埠41所傳遞之複數個在位訊號（Present），並依據一PCIe規格對照表比對出一對應於PCIe轉接卡1、2與3之當前配置資訊。

承上所述，本實施例之PCIe規格對照表例如為以下表一：

PCIe規格	ID0	ID1	ID2
X4	0	0	1
X8	0	1	0
X16	1	0	0
X4+X8	0	1	1
X4+X16	1	0	1
X8+X16	1	1	0

儲存單元43係儲存有一PCIe預設配置資訊431。BMC模組44是電性連結於CPLD模組42與儲存單元43，用以從當前配置資訊中解析出一PCIe轉接卡總數與一PCIe通道總數，並在PCIe轉接卡總數與PCIe通道總數分別與PCIe預設配置資訊431所預設之一支援轉接卡總數以及一支援通道總數相符時，發送出一配對相符信號。PCH模組45是電性連結於BMC模組44，並內建有一BIOS單元451（圖中僅標示BIOS示意），BIOS單元451是用以在PCH模組45接收到配對相符信號時，依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。

請繼續參閱第四圖，第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之平面示意圖。如第二圖至第四圖所示，PCIe連接埠41在第三圖之電路示意圖中是以三個PCIe連接埠41a、41b與41c為例進行說明，且在本實施例中，PCIe轉接卡1具有一X8 PCIe插槽11，PCIe轉接卡2具有一X8 PCIe插槽21，PCIe轉接卡3具有一X4 PCIe插槽31與一X16 PCIe插槽32。

如上所述，在實際運用上，由於PCIe轉接卡1具有一X8 PCIe插槽11，因此PCIe轉接卡1是內建有對應於X8 PCIe插槽11之PCIe規格識別碼。在本實施例中，PCIe轉接卡1之PCIe規格識別碼是透過ID0、ID1與ID2等三個ID碼來作為PCIe規格識別碼，而PCIe轉接卡1之三個ID碼是透過PCIe轉接卡1之X8 PCIe插槽11的在位引腳（X8 Present）接收PCIe裝置200所傳送的在位信號，進而以ID0、ID1與ID2三個在位引腳（Present）傳送出ID碼，且PCIe轉接卡1之三個ID碼在本實施例中為010，依據上述之PCIe規格對照表即可得知，PCIe轉接卡1之PCIe規格識別碼為010時是對應到X8通道之規格。

同上，PCIe轉接卡2具有一X8 PCIe插槽21，因此PCIe轉接卡2也是內建有對應於X8 PCIe插槽21之PCIe規格識別碼。在本實施例中，PCIe轉接卡2之PCIe規格識別碼同樣是透過ID0、ID1與ID2等三個ID碼來作為PCIe規格識別碼，而PCIe轉接卡2之三個ID碼是透過PCIe轉接卡2之X8 PCIe插槽21的在位引腳（X8 Present）接收PCIe裝置300所傳送的在位信號，進而以ID0、ID1與ID2三個在位引腳傳送出ID碼，且PCIe轉接卡2之三個ID碼在本實施例中同樣為010，依據上述之PCIe規格對照表即可得知，PCIe轉接卡2之PCIe規格識別碼為010時是對應到X8通道之規格。

此外，PCIe轉接卡3具有一X4 PCIe插槽31與一X16 PCIe插槽32，因此PCIe轉接卡3內建有對應於X4 PCIe插槽31與X16 PCIe插槽32之PCIe規格識別碼。在本實施例中，PCIe轉接卡3之PCIe規格識別碼是透過ID0、ID1與ID2等三個ID碼來作為PCIe規格識別碼，而PCIe轉接卡3之三個ID碼是透過PCIe轉接卡3之X4 PCIe插槽31的在位引腳（X4 Present）與X16 PCIe插槽32的在位引腳（X16 Present）接收到PCIe裝置400所傳送的在位信號，進而以ID0、ID1與ID2三個在位引腳傳送出ID碼，且PCIe轉接卡3之三個ID碼在本實施例中為101，依據上述之PCIe規格對照表即可得知，PCIe轉接卡3之PCIe規格識別碼為101時是對應到X4通道+X16通道之規格。其中，由於PCIe轉接卡3具有X4 PCIe插槽31與X16 PCIe插槽32，因此PCIe裝置400實際上為一個X4通道規格之PCIe裝置（圖未示）與一個X16通道規格之PCIe裝置（圖未示）。實際上，由於PCIe轉接卡3與PCIe連接埠41c之間的連結是透過PCIe傳輸線C3進行信號的傳輸，而PCIe傳輸線C3在本實施例中為X8通道之傳輸規格，因此需要三條PCIe傳輸線C3來將PCIe轉接卡3分別連接至三個PCIe連接埠41c（一條PCIe傳輸線C3對應到X4通道規格之PCIe裝置，另外兩條PCIe傳輸線C3對應到X16通道規格之PCIe裝置）。

承上所述，由於在本實施例中，主要是透過五個PCIe連接埠（一個PCIe連接埠41a、一個PCIe連接埠41b與三個PCIe連接埠41c）來連接三個PCIe轉接卡1、 2與3，因此PCIe連接埠41a、41b與41c之間可以透過PCIe傳輸線C1、C2與C3之在位訊號（Present）的電壓值差異作識別，例如PCIe傳輸線C1之在位訊號的電壓值為0.3v，PCIe傳輸線C2之在位訊號的電壓值為0.42v，PCIe傳輸線C3之在位訊號的電壓值為0.67v，然後再加上會有三個0.67v之在位訊號，即可判斷出有三組PCIe傳輸線C3。

請繼續參閱第二圖至第四圖，如第二圖至第四圖所示，在CPLD模組42透過PCIe連接埠41（包含41a、41b與41c），接收到PCIe轉接卡1、2與3所傳送對應於PCIe規格識別碼之ID碼與PCIe傳輸線C1、C2與C3之在位訊號後，CPLD模組42依據PCIe規格對照表所比對出對應於PCIe轉接卡1、2與3之當前配置資訊為2組X8通道、一組X4通道與一組X16通道，此時CPLD模組42會將當前配置資訊傳送至BMC模組44，再由BMC模組44比對當前配置資訊（PCIe轉接卡總數與PCIe通道總數）與PCIe預設配置資訊431（支援轉接卡總數與支援通道總數）是否相同，並在比對相同時發出配對相符信號44s至PCH模組45，使BIOS單元451據以開機運作。

整體來說，在上述之自動調整PCIe通道配置之電路結構100的基礎下，本發明之自動調整PCIe通道配置之方法主要是先利用複數個PCIe傳輸線C1、C2與C3將複數個PCIe轉接卡1、2與3分別電性連結於複數個PCIe連接埠41a、41b與41c；接著再使PCIe轉接卡1、2與3透過PCIe傳輸線C1、C2與C3分別將PCIe規格識別碼傳送至PCIe連接埠41a、41b與41c；然後，PCIe連接埠41a、41b與41c會再將PCIe轉接卡1、2與3之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠41a、41b與41c所提供之在位訊號傳送至CPLD模組42；之後，CPLD模組42會依據PCIe規格對照表比對PCIe轉接卡1、2與3之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠41a、41b與41c之在位訊號而產生對應於PCIe轉接卡1、2與3之當前配置資訊，並將當前配置資訊傳送至BMC模組44；最後，BMC模組44會比對當前配置資訊與PCIe預設配置資訊431是否相符，並在當前配置資訊與PCIe預設配置資訊431相符時，發送出配對相符信號44s至BIOS單元451，使BIOS單元451依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。

綜上所述，相較於先前技術之伺服器主機板在利用Slimline X8連接器配合PCIe傳輸線來連接PCIe轉接卡時，容易因為PCIe傳輸線的規格皆相同而錯接至規格不符的轉接卡，導致伺服器主機無法正常運作；本發明利用CPLD模組讀取對應於PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與PCIe連接埠所傳遞之在位訊號後，可以透過PCIe規格對照表比對出一當前配置資訊，並進一步透過當前配置資訊與PCIe預設配置資訊之比對來判斷是否相符，進而在驅使BIOS單元依據當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作，藉此，本發明確實可以不需限制PCIe連接埠與PCIe轉接卡的對接關係，而是在整體的PCIe通道與轉接卡數量都符合PCIe預設配置資訊時，可以透過PCIe傳輸線任意的連結PCIe連接埠與PCIe轉接卡，有效的增進使用上的便利性。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

PA100:主機板 PA1:CPLD模組 PA2:X4連接埠 PA3:X8連接埠 PA4:X16連接埠 PA200,PA300,PA400:轉接卡 PA201:X4 PCIe插槽 PA301:X8 PCIe插槽 PA401:X16 PCIe插槽 100:自動調整PCIe通道配置之電路結構 1,2,3:PCIe轉接卡 11:X8 PCIe插槽 21:X8 PCIe插槽 31:X4 PCIe插槽 32:X16 PCIe插槽 4:主機板 41,41a,41b,41c:PCIe連接埠 42:CPLD模組 43:儲存單元 431:PCIe預設配置資訊 44:BMC模組 45:PCH模組 451:BIOS單元 44s:配對相符信號 200,300,400:PCIe裝置 C1,C2,C3:PCIe傳輸線

第一圖係顯示先前技術之伺服器主機板透過PCIe連接埠連接轉接卡之系統方塊圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之系統方塊圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之電路示意圖；以及第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之自動調整PCIe通道配置之電路結構之平面示意圖。

100:自動調整PCIe通道配置之電路結構

1,2,3:PCIe轉接卡

4:主機板

41:PCIe連接埠

42:CPLD模組

43:儲存單元

431:PCIe預設配置資訊

44:BMC模組

45:PCH模組

451:BIOS單元

44s:配對相符信號

200,300,400:PCIe裝置

C1,C2,C3:PCIe傳輸線

Claims

一種自動調整PCIe通道配置之電路結構，包含：複數個PCIe轉接卡（Riser），該些PCIe轉接卡至少包含兩種通道規格之PCIe轉接卡，每一種通道規格之PCIe轉接卡具有一PCIe規格識別碼；以及一主機板，包含：複數個PCIe連接埠，係透過複數個PCIe傳輸線分別對應地電性連結於該些PCIe轉接卡，且每一該些PCIe連接埠具有一在位引腳；一CPLD模組，係電性連結於該些PCIe連接埠，用以讀取經由該些PCIe連接埠所傳遞之對應於該些PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼，以及讀取經由該些PCIe連接埠之在位引腳所傳遞之複數個在位訊號（Present），並依據一PCIe規格對照表比對出一對應於該些PCIe轉接卡之當前配置資訊；一儲存單元，係儲存有一PCIe預設配置資訊；一BMC模組，係電性連結於該CPLD模組與該儲存單元，係用以比對該當前配置資訊與該PCIe預設配置資訊是否相符，並在該當前配置資訊與該PCIe預設配置資訊相符時，發送出一配對相符信號；以及一BIOS單元，係電性連結於該BMC模組，用以在接收到該配對相符信號時，依據該當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。
如請求項1所述之自動調整PCIe通道配置之電路結構，其中，該BMC模組係從該當前配置資訊中解析出一PCIe轉接卡總數與一PCIe通道總數，並在該PCIe轉接卡總數與該PCIe通道總數分別與預設之一支援轉接卡總數以及一支援通道總數相符時，發送出該配對相符信號。
如請求項1所述之自動調整PCIe通道配置之電路結構，其中，該些PCIe傳輸線皆為Slimline SAS 8-Lane規格之傳輸線。
如請求項1所述之自動調整PCIe通道配置之電路結構，其中，該些PCIe轉接卡係以三個在位引腳所傳送出之ID碼作為該PCIe規格識別碼。
一種自動調整PCIe通道配置之方法，包含以下步驟：（A）利用複數個PCIe傳輸線將複數個PCIe轉接卡（Riser）電性連結於複數個PCIe連接埠；（B）該些PCIe轉接卡透過該些PCIe傳輸線分別將一PCIe規格識別碼傳送至該些PCIe連接埠；（C）該些PCIe連接埠將該些PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與該些PCIe連接埠所提供之一在位訊號（Present）傳送至一CPLD模組；（D）該CPLD模組依據一PCIe規格對照表比對該些PCIe轉接卡之PCIe規格識別碼與該些PCIe連接埠之在位訊號而產生一對應於該些PCIe轉接卡之當前配置資訊，並將該當前配置資訊傳送至一BMC模組；以及（E）該BMC模組係比對該當前配置資訊與一PCIe預設配置資訊是否相符，並在該當前配置資訊與該PCIe預設配置資訊相符時，發送出一配對相符信號至一BIOS單元，使該BIOS單元依據該當前配置資訊調整PCIe通道之配置而開機運作。
如請求項5所述之自動調整PCIe通道配置之方法，其中，該些PCIe轉接卡係在接收到該些PCIe裝置所傳送之在位信號後，以三個在位引腳傳送出ID碼。