TW510984B - Hot swap processor card and bus - Google Patents

Description

510984 ------ 五、發明説明（1) 種可於熱替 本發明係提供一種處理器附插卡 換匯流排上熱替換之處理器附插卡。 對於越來越依賴電腦設備的現今社會來說， 的故障是越：=能被使用者所接受。尤其對於提二訊 功能或網路服^的電腦設備而言，因其特殊運作需求，當 其當機時，可能會對整個系統造成難以估計的損=1所二 為使電腦設備所發生之錯誤以及當機時間能減到最小，電 腦業者已經採用某些設計來解決上述之問題。例如，目前 有些主機板已么採用被動式基板（passive backplane)的 架構。被動式基板上幾乎沒有任何的電路，其上設有一處 理器插槽用來安插一處理器附插卡，以及複數個附插卡插 槽用來安插其他電路板，而該處理器附插卡及安插於該複 數個附插卡插槽上的電路板係藉由被動式基板上的線路 (trace)來通訊。因被動式基板上的電路結構非常簡單， 其每兩次故障之間的平均時間（mean time between f a i 1 u r e s , Μ T B F )比一般主機板每兩次故障之間的平均時 間還長’而其發生故障之機率比一般主機板發生故障之機 率要來得小。 當安插於被動式基板的處理器附插卡或是其他附插卡 故障時，使用者可以輕易地將之拔除，並插入一替代卡， 整個過程十分簡單。在一般的主機板中，若是主機板本身 有損壞’則其上的附插卡需逐一被拔除，再重新插入新的

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五、發明說明（2) 主機板，然 因為被動式 此被動式基 生故障而須 時，可因電 少的好處及 而這樣的情 基板不像~ 板不會如同 置換。因此 腦設備採用 便利。 況在使用被 般主機板上 主機板一樣 ，當使用者 被動式基板 動式基板時 有許多的主 會因其上之 更新或維護 的架構設計 不易發生， 動電路，因 電子元件發 電腦設備 ’而獲得不 、儘管上述之被動式基板於更換安插於其上之附插卡的 速度是如此快速，但是當它須更換附插卡時，仍須先將+ 腦設備關機。所以儘管電腦設備只是更換一張功能不多= 附插卡，電腦設備仍須先關機並暫時停止相關之功能。另 外，因為電腦設備的開機程序往往都須歷時一段相當長的 日守間’對於須即4使用到電腦設備功能的使用者而言，確 實會造成相當程度的不便。為此，目前業界已採用了一種 熱替換（hot swapping)的技術來解決。當電腦設備採用此 一熱替換技術後，若使用者須更換附插卡，可將之直接從 附插卡插槽上拔除，而不須先將電腦設備關機。雖然當附 插卡拔除時，電腦設備無法提供該附插卡的相關功能，但 是電腦設備的其他裝置仍然可以正常運作。使用者只須以 另一正常的附插卡來替換原本故障的附插卡，就可以使電 腦設備提供該附插卡故障前的所有功能。 前面所述之 PCI匯流排（peripheral communications i n t e r f a c e b u s )的熱替換技術之標準已經定義在精簡型

第5頁 510984 五、發明說明（3) P C I匯流排熱替換規格（c 〇 m p a c t P C I Η 〇 t S w a p Speci f i cat ion)之中，此一規格係由國際PC I工業電腦協 會（PCI Industria 1 Computers Manufacturing，P I cMG ) 所制訂。截至目前，精簡型PC I匯流排熱替換規格所公開 發表的版本為PICMG 2. 1 R1. 0 。 請參考圖一。圖一為習知技術PCI(peripheral communications interface)熱替換匯 非(hot swap bus ) 1 0之功能方塊圖。熱替換匯流排1 〇用來控制一伺服器 之 RAID(redundant array of independent disks,獨立 磁碟冗位陣列）硬碟機陣列。熱替換匯流排1 〇包含有一處 理器插槽1 1，用來安插一處理器附插卡2 0，以及複數個附 插卡插槽1 2，用來安插各種附插卡。附插卡插槽1 2所安插 之附插卡可以是一種輸出入卡1 4，用來與週邊裝置（如數 據機）作通訊連接，或是一種網路卡1 6，用來連接至一網 路，亦或是一種SCSI卡18，用來控制其他SCSI介面裝置。 藉由連接端1 3，熱替換匯流排1 〇上可安插許多種類的裝置 (如處理器附插卡2 0、輸出入卡1 4、網路卡1 6、S C S I卡1 8 ) 於相對應的插槽1 1、1 2上。除了處理器附插卡2 0之外，每 一種安插於熱替換匯流排1 〇上之附插卡（如輸出入卡1 4、 網路卡1 6、S C S I卡1 8 )都包含有一電源切換電路1 5、一訊 號切換電路1 7以及一 PC I電路1 9，以使該附插卡能以可熱 替換（h 〇 t s w a p p a b 1 e )之方式安插於熱替換匯流排1 0之附 插卡插槽1 2上。每一電源切換電路1 5係用來控制其附插卡

第6頁 510984 五、發明說明（4) 之電源。電源切換電路1 5可以是由手動控制，或是由熱替 換匯流排1 0上的其他裝置（如處理器附插卡2 〇 )控制。訊號 切換電路1 7用來切換附插卡之訊號線與熱替換匯流排1 〇之 訊號線之間的電連接狀態。當一附插卡從附插卡插槽1 2上 拔除時，訊號切換電路1 7可以防止熱替換匯流排1 〇產生瞬 間電流脈衝，以保護其他附插卡上的電路元件。當一附插 卡以熱替換之方式插入或拔出附插卡插槽丨2時，訊號切換 電路1 7可以提供相關的硬體介面功能，以使該附插卡的功 能可以被使用或移除。 處理器附插卡2 0包含有一處理器2 5以及一 PC I電路 2 7。處理器附插卡2 0與其他附插卡（如輸出入卡i 4、網路 卡1 6、S C S I卡1 8 )不同的是，處理器附插卡2 0並無電源切 換電路以及訊號切換電路。PC丨電路2 7係用來提供處理器 2 5與熱替換匯流排1 〇之間的硬體介面。如圖一所示，處理 為附插卡2 0係用來控制一 r a I D控制電路4 〇之操作，R A I D控 制電路4 0係用來控制硬碟機4 2之讀取以及寫入的動作。 熱替換匯流排1 〇包含一電源控制電路3 〇，用來提供電 源於熱替換匯流排1 〇。因此，輸出入卡丄4、網路卡i 6、 SCS I卡1 8以及處理器附插卡2 〇可分別經由電源控制電路3 〇 來獲得其所需之電源。 綜合以上所述’儘管使用者可以以熱替換之方式插入

510984 五、發明說明（5) 或拔出輸出入卡14、網路卡16以及SCSI卡18，但是還是無 法以熱替換之方式來插入或拔出處理器附插卡2 0。因為處 理器附插卡2 0缺少了 PC I熱替換規格中所必需的電源切換 電路以及訊號切換電路。另外，因為處理器附插卡2 0會控 制熱替換匯流排10之訊號線的傳遞操作，以使各種附插卡 月匕正常逆作’所以 般5忍為要以熱替換之方式插入或拔出 處理器附插卡2 0是一件不太可能的事。 因此，本發明之主要目的在於提供一種可於熱替換匯 流排上熱替換之處理器附插卡，讓使用者可以以熱替換之 方式從熱替換匯流排之處理器插槽上插入或拔出處理器附 插卡。 請參考圖二。圖二為本發明PC I熱替換匯流排1 〇 〇之功 能方塊圖。PCI熱替換匯流排100係依據PICMG 2. 1 R1. 〇之 規格設計’而P I C M G 2 · 1 R 1. 0之相關文件資料可從一般的 PCI組織（如國際PCI工業電腦協會，PICMG)獲得。PCI熱替 換匯流排1 〇 〇係建置於一基板1 0 2之上。基板1 0 2包含有複 數個附插卡插槽1 0 4以及二處理器插槽1 〇 5。所有的附插卡 插槽1 0 4以及處理器插槽1 0 5係經由PC I熱替換匯流排1 0 0而 彼此電連接在一起。附插卡插槽1 0 4可用來安插多種可熱 替換的附插卡，例如，可安插一輸出入卡1 0 6，用來與週 邊裝置（如數據機）作通訊連接，或是安插一 SCSI卡108， 用來控制其他SCSI介面裝置（如硬碟機），亦或是安插一網

510984 五、發明說明（6) 路卡11 0，用來連接至一網路。另外，二處理器插槽1 0 5可 用來安插二處理器附插卡1 2 0。每一個附插卡1 0 6、1 0 8、 1 1 0以及處理器附插卡1 2 0係分別透過其各自的一連接端 1 3 0來安插於附插卡插槽1 〇 4以及處理器插槽1 0 5，並使各 自的訊號線與PC I熱替換匯流排1 〇 〇之訊號線相連接。 每一安插於附插卡插槽1 〇 4之附插卡都包含有一電源 切換電路1 1 2，一訊號切換電路1 1 4以及一 pc I電路1 1 6，以

使每一附插卡都能執行其相關之功能。訊號切換電路1 1 4 係電連接於連接端1 3 0。每一處理器附插卡1 2 0包含有一處 理器1 2 2，一電源切換電路1 2 2，一訊號切換電路1 2 8以及 一 P C I電路ί 2 6。訊號切換電路1 2 8係電連接於連接端1 3 〇。 PC I電路1 2 6係用來當作處理器附插卡！ 2 〇與其他附插卡 1 0 6、1 〇 8、1 1 0之間的硬體介面，以使處理器附插卡} 2 〇提 供相關之功能於其他附插卡1 〇 6、1 〇 8、1 1 〇。另外，每一 PCI電路12 6也可用來當作處理器118以及pc丨熱替換匯流排 1 〇 〇之間的傳遞介面。

，板102包含一電源控制電路150，用來提供電源於 插卡插槽1 04以及處理器插槽丨〇5，並進 他附插卡m、1〇8、1 二 ==卡1〇6、1〇8、11◦之電源切換電路122, Λ處Λ器附：卡120以及其… 1〇之兒源供應。電源切換電路112、122可以是由

第9頁 五、發明說明（7) 動，制，或是由P C I熱替換匯流排1 〇 〇上的其他裝置控制。 本錢&例中，處理态附插卡1 2 (H以控制其他附插卡1 〇 6、 ^08、110以及其他處理器附插卡120之電源開啟或關閉狀 ^以電接源切換電路122、U2分別透過各自的連接端130從 曰換匯流排1 00處獲得電源，並將電源傳送到界 =插卡120以及其他附插卡106、1〇8、11〇中的其他元件 號切換電路US、Hi，ΡΠ電路丨26、ns以及處理器 訊號切換電路1 2 8、1 1 4其硬I#加，生μ 熱替換規格，分別用來切換處理^ 皆符合PCI匯流排 插卡1 0 6、1 〇 8、1 1 0之訊號線與ϋ f卞1 2 0以及其他附 號線之間的電連接狀態。訊號切換=二換匯流排10 0之訊 處理器附插卡120以及其他附插卡、路128、Π 4可以確保 拔出處理器插槽1 〇 5、附插卡插槽J \ 1 〇 8、1 1 〇於插入或 替換匯流排100上之其他裝置的^作不會中斷PCI熱 以及其他附插卡1 〇 6、1 〇 8、1 1 0^ 。、當處理器附插卡1 2 0 1 0 5、附插卡插槽1 〇 4時，訊號切換缔或拔出處理器插槽 PC I熱替換匯流排1 〇 〇上的其他裝^電路1 2 8、1 1 4會通知 卡1 2 0或其他附插卡1 0 6、1 〇 8、，知它們處理器附插 或附插卡插槽1 〇 4插入或拔出。 已經從處理器插槽1 0 5 母一處理益附插卡1 2 〇係藉由—、 理器附插卡120連接並互相傳^訊^通訊線路14〇與其他處 ^ °通訊線路1 4 0係與 510984 五、發明說明（8) PC I熱替換匯流排1 0 0分別獨立，互不影響。所以，每一處 理器附插卡1 2 0不須藉由PC I熱替換匯流排1 0 0即可與其他 的處理器附插卡1 2 0互相傳送訊號。通訊線路1 4 0可為一區 域網路（Local Area Network, LAN)纜線·、一串聯纜線（如 RS-232)、一通用串列匯流排（Universal Serial Bus, USB )纟覽線或一光纖纜線（fiber channel cable)。每一處 理器1 1 8會持續地藉由通訊線路1 4 0與其他的處理器1 1 8互 相傳送訊號。另外通訊線路1 4 0與處理器附插卡1 2 0之間的 ，· 連接方式，除了可透過一纜線1 4 0直接連接兩處理器附插 、 卡1 2 0外，也可以以連接兩處理器插槽1 0 5的方式達成。 當電源控制電路1 5 0傳送電源至處理器附插卡1 2 0與其 他附插卡1 0 6、1 0 8、1 1 0時，只有一處理器附插卡1 2 0會真 正地藉由訊號切換電路1 2 8電連接於P C I熱替換匯流排 1 0 0。此一處理器附插卡1 2 0定義為第一處理器附插卡，而 另一處理器附插卡1 20定義為第二處理器附插卡。第二處 理器附插卡1 2 0會藉由訊號切換電路1 2 8切斷其與PC I熱替 換匯流排1 0 0之間的電連接。所以第一處理器附插卡1 2 0之 處理器1 1 8會成為主要的處理器，用來控制該伺服器之一 R A I D控制電路2 0 0的操作。同時間内，第二處理器附插卡 1 2 0則是處於待命狀態。另外，第一處理器附插卡1 2 0會持 ❶ 續藉由通訊線路1 4 0與第二處理器附插卡1 2 0互相傳送訊 號，並週期性地通知第二處理器附插卡1 2 0其運作狀況。 _ 除此之外，第二處理器附插卡1 2 0也可以主動監控第一處

第11頁 510984 五、發明說明（9) 理器附插卡1 2 0的運作狀況。 當第一處理器附插卡1 2 0偵測其本身運作狀況發生不 正常情形時，第一處理器附插卡1 2 0會立刻通知第二處理 器附插卡1 2 0。然後，第二處理器附插卡1 2 0會使其訊號切 換電路1 2 8電連接於PC I熱替換匯流排1 0 0，而同時第一處 理器附插卡1 2 0會指示其訊號切換電路1 2 8切斷其與PC I熱 替換匯流排1 0 0之間的電連接。所以，第二處理器附插卡 1 2 0會接管第一處理器附插卡1 2 0的操作。原本由第一處理 器附插卡1 2 0所執行的工作會轉移至第二處理器附插卡 1 2 0。因此當第一處理器附插卡1 2 0運作發生不正常情形 時，R A ί D控制電路2 0 0會繼續由第二處理器附插卡1 2 0控 制，因此其運作並不會因此而中斷或因而造成資料上的錯 誤。 當第一處理器附插卡1 2 0運作發生不正常情形時，除 了可以以上述之方法來防止其所可能造成的影響之外，其 運作方式還可以如下所述。第二處理器附插卡1 2 0會監控 第一處理器附插卡1 2 0的運作狀況。當第一處理器附插卡 1 2 0運作發生不正常情形時，第二處理器附插卡1 2 0會控制 第一處理器附插卡1 2 0之訊號切換電路1 2 8切斷第一處理器 附插卡1 2 0與PC I熱替換匯流排1 0 0之間的電連接。同時， 第二處理器附插卡1 2 0會指示其訊號切換電路1 2 8電連接於 PC I熱替換匯流排1 0 0，而讓第二處理器附插卡1 2 0接管第

第12頁 510984 五、發明說明dO ) 一處理器附插卡1 2 0的操作。此外，第二處理器附插卡1 2 0 還會指示第一處理器附插卡1 2 0之電源切換電路1 2 2關閉第 一處理器附插卡1 2 0之電源。此外，當第二處理器附插卡 1 2 0經過一特定時間還無法偵測到第一處理器附插卡1 2 0 時，會視為第一處理器附插卡1 2 0已經故障，並接管其相 關之運作。同樣的，第一處理器附插卡1 2 0也會以同樣的 方法來監控第二處理器附插卡1 2 0。 相較於習知處理器附插卡，本發明之目的在於利用至 少兩個各自包含一訊號切換電路1 2 8及一電源切換電路1 2 2 的處理器附插卡1 2 0，以及一通訊線路1 4 0，讓使用者可以 以熱替換之方式更換該處理器插卡1 2 0。當處理器附插卡 1 2 0其中有一故障時，其相關操作可由其他處理器附插卡 1 2 0接管，使整個系統可以繼續正常運作。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵 蓋範圍。

第13頁 510984 圖式簡單說明 圖示之簡單說明 圖一為習知技術PC I熱替換匯流排之功能方塊圖。 圖二為本發明pc I熱替換匯流排之功能方塊圖。 圖示之符號說明 100 PCI熱替換匯流排 102 基板 104 附插卡插槽 105 處理器插 槽 106 輸出入卡 108 SCSI 卡 110 網路卡 112 電源切換 路 114 訊號切換電路 116 PCI電路 118 處理器 120 處理器附 插 卡 122 電源切換電路 126 PCI電路 128 訊號切換電路 130 連接端 140 通訊線路 150 電源控制 電 路 200 R A I D控制電路 202 硬碟機

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Claims (1)

1. 510984

   六、申請專利範圍 1 · 一種處理器附插卡（p r 〇 c e s s 〇 r c a r d )，其係以可熱妹 換（hot swappable )之方式安插於一熱替換匯流排（h 〇七 swap bus)之處理器插槽（process〇r si〇t)上，該處理哭 附插卡包含有： 一連接端，設於該處理器附插卡之一側，用來使該處 理器附插卡可以以熱替換之方式插入或拔出該埶替換 = 排之處理器插槽； 、’ _ 二一訊號切換電路，用來連接該處理器附插卡之訊號線 及該熱替換匯流排之訊號線，該訊號切換電路係電連接^於 該連接端而使該處理器附插卡得以被熱替換； ‘、 一處理器，電連接於該訊號切換電路；以及 一電源切換電路，用來控制該處理器附插卡之電源供 2 ·如申請專利範圍第1項之處理器附插卡，其中該處理 器附插卡之構造係與一 PCI匯流排（peripheral ^ communications interface bus)相容。 如申請專利範圍第2項之處理器附插卡，其中該處理

   附插卡另包含有一 PC I電路，用來使該處理器附插卡與 P C I匯流排相配合 ^ 如申凊專利範圍第1項之處理器附插卡，其中該處理 器附插卡係安插於一電子裝置之基板（backplane)上。

   第15頁 510984 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1項之處理器附插卡，其中該處理 器附插卡係為一第一處理器附插卡，而該第一處理器附插 卡係藉由一通訊線路與一第二處理器附插卡互相傳送訊 號。 6. 如申請專利範圍第5項之處理器附插卡，其中該通訊 線路係為一區域網路（L 〇 c a 1 A r e a N e t w 〇 r k，L A N )纜線、 一串聯缦線（s e r i a 1 c a b 1 e )、一通用串列匯流排 (Universal Serial Bus, USB)纜線或一光纖纜線（fiber channel cable)。 7. 如申請專利範圍第5項之處理器附插卡，其中該第二 處理器附插卡係安插於該熱替換匯流排之上。 8. 如申請專利範圍第7項之處理器附插卡，其中該第二 處理器附插卡可控制該第一處理器附插卡之訊號切換電路 來切斷該第一處理器附插卡與該熱替換匯流排之間的電連 接。 9. 如申請專利範圍第8項之處理器附插卡，其中當該第 一處理器附插卡之訊號切換電路切斷該第一處理器附插卡 與該熱替換匯流排之間之電連接後，該第一處理器附插卡 可由該熱替換匯流排上拔除。

   第16頁 510984 六、争請專利範圍 i 0.如申請專利範圍第7項之處理器附插卡，其中該第二 處理器附插卡可控制該第一處理器附插卡之電源切換線 路，使其開啟或關閉該第一處理器附插卡之電源供應。 1 1. 一種熱替換匯流排（h 〇 t s w a p b u s )，其包含有： 一第一處理器附插卡與第二處理器附插卡，該第一處 理器附插卡係安插在該熱替換匯流排上之一第一處理器插 槽上，該第二處理器附插卡係安插在該熱替換匯流排上之 一第二處理器插槽上，而每一處理器附插卡包含有： 一連接端，設於該處理器附插卡之一側，用來使該處 理器附插卡可以以熱替換之方式插入或拔出該熱替換匯流 排之第一或第二處理器插槽； 一訊號切換電路，用來連接該處理器附插卡之訊號線 及該熱替換匯流排之訊號線，該訊號切換電路係電連接於 該連接端而使該處理器附插卡得以被熱替換； 一處理器，電連接於該訊號切換電路；以及 一電源切換電路，用來控制該處理器附插卡之電源供 應；以及 一通訊線路，電連接於該第一及第二處理器附插卡之 間以使該二處理器附插卡得以互相傳遞訊號。 1 2.如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其係為一 P C I IS # (peripheral communications interface

   第17頁 510984 六、申請專利範圍 bus)。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之熱替換匯流排，其中每一處 理器附插卡另包含有一 PC I電路，用來使該處理器附插卡 與該PC I匯流排相配合。 1 4.如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其中該二處 理器附插卡係安插於一電子裝置之基板（b a c k p 1 a n e )上。 " 1 5 .如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其中該通訊 線路係為一區域網路纜線、一串聯纜線、一通用串列匯流 排（U n i v e r s a 1 S e r i a 1 B u s， U S B )纜線或一光纖纜線。 1 6 .如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其中該第二 處理器附插卡可控制該第一處理器附插卡之訊號切換電路 來切斷該第一處理器附插卡與該熱替換匯流排之間之電連 接。 1 7.如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其中當該第 一處理器附插卡之訊號切換電路切斷該第一處理器附插卡 與該熱替換匯流排之間之電連接後，該第一處理器附插卡 可由該熱替換匯流排上拔除。 1 8.如申請專利範圍第1 1項之熱替換匯流排，其中該第二

   第18頁 510984 六、申請專利範圍 處理器附插卡可控制該第一處理器附插卡之電源切換線 路，使其開啟或關閉該第一處理器附_插卡之電源供應。