TWI385502B - 主機板之水平堆疊式擴充架構 - Google Patents

Description

主機板之水平堆疊式擴充架構

本發明係有關一種電腦擴充卡(expansion card)，特別是關於一種水平堆疊以節省空間有利縮小化，且可相容多種匯流排介面(bus interface)的擴充模組。

現今電腦系統除了具有中央處理器、記憶體及輸入/輸出裝置，具備基本的電腦運算功能外，仍需多種額外的功能以達到特定目的。為實現上述特定目的，電腦系統必須加裝各種不同功能的擴充介面卡(expansion card)，以增加擴充的功能。擴充介面卡之用途是提供電腦系統主機板本身沒提供的功能，做為電腦系統和周邊設備(如螢幕)溝通的橋樑，根據使用者的需求而在主機板之連接器上擴充發展。

一般而言，擴充介面卡具有多種的連接介面，電腦主機板上設置有相對應之擴充介面卡規格的插槽(expansion slot)，譬如PCI插槽、AGP插槽等等。而介面卡邊緣則具有連接器(edge connector)，使介面卡可垂直地插入電腦主機板上插槽。

由於工業電腦的應用必須符合各種不同的環境需求，故有傾向超薄型與小型化等設計趨勢。電腦系統主機越趨向超薄型與微型化，則其箱體之高度與空間逐漸變小，當介面卡以垂直向的方式間隔插設電腦主機板上，如此配置方式將不利於縮小其箱體高度與內部空間，尤其對於致力降低機體高度與節省使用空間的準系統電腦機箱而言，更是莫大的阻礙。如此系統整合者必須在空間與效能上取決，放棄符合需求但是尺寸過大的介面卡，以致於無法滿足於客製化需求。

介面卡僅能藉由側端之金手指(gold finger)插入電腦主機板上之插槽上，此種連接的方式容易產生重心搖晃不穩的情形，尤其對於顯示卡等相對大型的介面卡。如此影響介面卡與電腦主機板間的接觸品質，造成電腦系統壽命減短。

因此，習知技術尚未對於上述缺失提供良好的解決方案。

基於上述，本發明之目的係在於提供一種改良式之擴充模組。

本發明之另一目的係在於提供一種具有上述模組之主機板。

本發明之另一目的係利用複數個匯流排介面之連接器將擴充模組水平堆疊於主機板之上，藉以降低電腦系統之整體高度。

本發明係揭露一種水平堆疊式擴充架構，特徵包含：至少一擴充模組，其包含主或/及被動元件配置於擴充模組上以提供系統之擴充功能；至少一相對高傳輸率之第一匯流排介面，形成於一電路板之第一區間上，以利於耦接高速元件；以及至少一相對低傳輸率之第二匯流排介面，形成於電路板之第二區間，以利耦接低速元件；其中電路板係水平置放於一主機板上，透過第一及第二匯流排介面與主機板電性連接。

本發明特徵之一為上述擴充模組亦包含相對高速與相對低速匯流排介面相對應於主機板上之高低速匯流排。透過如此之安排，則多數擴充模組可依序水平堆疊，而有利於縮小整合化。

在一較佳應用上，本發明可應用於主機板擴充架構，如熟知，主機板包含：一中央處理器插槽，設置於主機板之上，用以電性連接一中央處理器；一北橋晶片，設置於主機板之上，與中央處理器電性連接；一南橋晶片，設置於該主機板之上，與北橋晶片電性連接；至少一相對高傳輸率之第一匯流排介面，設置於主機板上相對靠近北橋晶片處，與北橋晶片電性連接；以及至少一相對低傳輸率之第二匯流排介面，設置於主機板上相對靠近南橋晶片處，與南橋晶片電性連接。

其中上述第一及第二匯流排介面與更包含一第一連接器形成於其中，上述第三及第四匯流排介面更包含一第二連接器形成於其中，且第一連接器與第二連接器係相互對應且相容。

其中上述擴充模組之介面包括PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCI-E(PCI express) Gen1.x及Gen2.0、PCI-EG(x16 PCI express Graphics)、AGP(Accelerated Graphics Port)、LPC(Low Pin Count)、I2C(Inter-Integrated Circuit)、SMBus(System Management Bus)、Dual USB 2.0及3.0(Universal Serial Bus)或上述介面之組合。

其中上述擴充模組之種類包括顯示卡(graphics card)模組、音效卡(sound card)模組、網路卡(network card)模組、寬頻網路卡(modem)模組、電視卡(TV tuner card)模組、影像處理(video processing card)模組、主機匯流排配接卡(host bus adapter)、輸入輸出(multiple I/O)卡模組以及記憶體擴充(memory expansion card)卡模組。

其中上述電路板上具有通孔形成於其上，藉以固定擴充模組於主機板上。

本發明之擴充模組係以水平堆疊之方式配置於主機板上，以節省電腦主機內之空間並降低系統整體高度。本發明以多個形成於匯流排介面中之連接器架設擴充模組於主機板上將可達到防震脫之效果。

本發明將配合其較佳實施例與後附之圖式詳述於下。應可理解，本發明中之較佳實施例係僅用以說明，而非用以限定本發明。此外，除文中之較佳實施例外，本發明亦可廣泛應用於其他實施例，並且本發明並不限定於任何實施例，而應視後附之申請專利範圍而定。

貫穿本說明書之「一實施例(one embodiment)」或「實施例(an embodiment)」，其意指描述關於較佳實施例之一特殊特徵、結構或特性，且包含至少一個本發明之較佳實施例。因此，於本發明書之各處出現之片語於「一實施例中(in one embodiment)」或「於實施例中(in an embodiment)」，不須完全參照相同之實施例。再者，其特殊特徵、結構或特性可以任何適當之方式結合於一個或多個較佳實施例中。

本發明係關於一種具有改良式擴充模組之主機板。上述擴充模組具有多個匯流排介面，形成於模組之電路板上，用以連接至主機板之對應的多個匯流排介面。上述模組係以水平堆疊配置於主機板上(即其模組之電路板與電路板皆係水平配置)，以節省電腦主機內之空間並降低系統整體高度。本發明以多個形成於匯流排介面中之連接器架設擴充模組於主機板上將可達到防震脫之效果。於較佳實施例，上述連接器可為並列式(parallel type)之連接器，且可相容於PCI、PCI-EGen1.x及Gen2.0、PCI-EG、AGP、LPC、I2C、SMBus、Dual USB 2.0及3.0等等匯流排介面。本發明之擴充模組整合多種匯流排介面，使用者可選擇不同匯流排介面或不同功能之模組，以製造出客製化的應用系統，例如工業用的嵌入式電腦系統。

參照第一圖及第二圖，根據較佳實施例，為本發明之主機板100與擴充模組200之立體圖與分解圖。主機板100一般為印刷電路板，在其表面上印刷了複雜的線路以及電子零件，但是為避免模糊本發明焦點，部分較不相關的部份將不詳細描述。主機板100上設置有中央處理器插槽102、北橋(north bridge)晶片104與南橋(south bridge)晶片106、多個輸入/輸出(I/O)裝置108；以及多個擴充插槽(expansion slot)，以達到許多特定擴充功能。例如，記憶體插槽110、具有相對高傳輸率之第一匯流排介面112以及具有相對低傳輸率之第二匯流排介面114。

中央處理器插槽102係用以電性連接一中央處理器。北橋晶片104與南橋晶片106一般是通稱為晶片組(chip set)，是用來控制中央處理器與記憶體、擴充模組200或I/O裝置的操作。北橋晶片104可稱為系統控制器(system controller)或主控制器(host controller)，主要是用來處理主機高速傳輸部分。北橋晶片104一般包括匯流排控制器、記憶體控制器以及顯示卡控制器(例如AGP或x16 PCI Express Graphics控制器)，並透過主橋(host bridge)讓中央處理器插槽102可與記憶體插槽110、第一匯流排介面112或第二匯流排介面114相互溝通。北橋晶片104係與中央處理器插槽102電性連接。

南橋晶片106則是用來連接中央處理器插槽102、相對傳輸速度較低的擴充模組以及周邊的I/O裝置108，使其能相互連接溝通。南橋晶片106一般包括IDE控制器、USB控制器、中斷控制器、DMA(Direct Memory Access)控制器以及匯流排控制器等等。南橋晶片106係與北橋晶片104電性連接。

第一匯流排介面112(相對高傳輸率)係設置於主機板100上相對靠近北橋晶片104之處，與北橋晶片104電性連接。另一方面，第二匯流排介面114(相對低傳輸率)係設置於主機板100上相對靠近南橋晶片106之處，與南橋晶片106電性連接。

擴充模組200係以水平之方式堆疊於主機板100上。擴充模組200包含電路板202，電路板202上具有電路及主動元件形成於其上，以便提供電腦系統額外(擴充)之功能。具有相對高傳輸率之第三匯流排介面204係形成於電路板202下方較靠近北橋晶片104之第一側上，且其係相容於第一匯流排介面112，以與對應之第一匯流排介面112電性連接，並相互傳遞電子信號。具有相對低傳輸率之第四匯流排介面206係形成於電路板202下方較靠近南橋晶片106之第二側上，且其係相容於第二匯流排介面114，以與對應之第二匯流排介面114電性連接，並相互傳遞電子信號。如圖所示，以此水平堆疊方式將擴充模組200架設於主機板100上可有效節省電腦主機之高度與內部空間。

於較佳實施例中，第一匯流排介面112與第二匯流排介面114各具有一第一連接器116形成於其中。而第三匯流排介面204與第四匯流排介面206則各具有一第二連接器216形成於其中。其中第一連接器116與第二連接器216係相互對應且相容，故可使擴充模組200緊密且穩固的裝設於主機板100上，與一般習知的擴充卡(expansion card)連接方式相比可達到較佳之防震脫效果。

於一實施例中，主機板100上設有通孔118，而擴充模組200上亦設有相對應之通孔218，可藉由螺絲將擴充模組200進一步固定於主機板100上。

上述第一連接器116與第二連接器216可為並列式(parallel type)或串列式之連接器。於一實施例中，第一連接器116與第二連接器216係高密度板對板連接器(board to board connector)，故可達到小型化、超薄與防震脫等特性。

參照第三圖，較靠近北橋晶片104的第一匯流排介面112可為傳輸速率較高的匯流排介面，例如AGP介面，用來設置需要高速傳輸的裝置，例如顯示卡模組。靠近南橋晶片106的第二匯流排介面114則可應用於PCI系列之介面，用於傳輸速度相對較低的裝置，例如網路卡、影像擷取卡(video capture card)等等擴充模組。

擴充模組200之種類包括顯示卡模組、音效卡模組、網路卡模組、寬頻網路卡模組、電視卡模組、影像處理模組、主機匯流排配接卡、輸入輸出卡模組以及記憶體擴充卡模組等等。

參照第四圖，為本發明另一較佳實施例。複數個擴充模組200可利用水平堆疊之方式設置於主機板100上。於此實施例中，擴充模組200更包含第五匯流排介面208(相對高傳輸率)及第六匯流排介面210(相對低傳輸率)。其中第五匯流排介面208係形成於電路板202上方較靠近北橋晶片104之第一側，其係與第三匯流排介面204相容，並透過電路板202與第三匯流排介面204電性連接；第六匯流排介面210係形成於電路板202上方較靠近南橋晶片106之第二側，其係與第四匯流排介面206相容，並透過電路板202電性連接第四匯流排介面206。於此實施例中，擴充模組200可透過第五匯流排介面208及第六匯流排介面210分別與其他擴充模組200之第三匯流排介面204及第四匯流排介面206電性連接，並相互傳遞電子信號。如圖所示，多個擴充模組200可依此方式水平堆疊於主機板100上，如此一來即可享有高擴充性並有效降低系統之高度。

本發明之第一匯流排介面112、第三匯流排介面204及第五匯流排介面208包括PCI-EG、AGP、I2C、SMBus、Dual USB或其組合，而第二匯流排介面114、第四匯流排介面206及第六匯流排介面210則包括PCI、PCI-E、LPC或其組合。其中PCI-E更包含PCI-E Gen1.x及PCI-E Gen2.0，而Dual USB更包含USB2.0及3.0。於一實施例中，第一匯流排介面112為AGP介面，而第二匯流排介面114則包括一PCI介面與一PCI-E介面。於另一實施例中，第一匯流排介面112為PCI-EG介面，而第二匯流排介面114則包括一PCI介面與一PCI-E介面。於又一實施例中，第一匯流排介面112為AGP介面，而第二匯流排介面114則係一PCI介面。本發明之擴充模組整合多種匯流排介面，有助於電腦系統客製化。

於較佳實施例中，第五匯流排介面208與第六匯流排介面210亦各具有一第一連接器116形成於其中，故其可與第三匯流排介面204與第四匯流排介面206之第二連接器216緊密接合，使擴充模組200可緊密且穩固的裝設於另一擴充模組200上。

本發明係將擴充模組以水平堆疊配置方式設置於主機板上，有效運用電腦主機內之空間，可降低電腦系統之整體高度並縮小體積。

本發明以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100．．．主機板

102．．．中央處理器插槽

104．．．北橋晶片

106．．．南橋晶片

108．．．輸入/輸出裝置

110．．．記憶體插槽

112．．．第一匯流排介面

114．．．第二匯流排介面

116．．．第一連接器

118．．．通孔

200．．．擴充模組

202．．．電路板

204．．．第三匯流排介面

206．．．第四匯流排介面

208．．．第五匯流排介面

210．．．第六匯流排介面

216．．．第二連接器

218．．．通孔

上述元件，以及本發明其他特徵與優點，藉由閱讀實施方式之內容及其圖式後，將更為明顯：

第一圖根據較佳實施例，為本發明之用於電腦之擴充模組及其主機板之立體圖。

第二圖根據較佳實施例，為本發明之用於電腦之擴充模組及其主機板之分解圖。

第三圖根據較佳實施例，為本發明之主機板之方塊圖。

第四圖為本發明之另一實施例，顯示多個擴充模組可利用水平堆疊方式設置於主機板上。

100．．．主機板

102．．．中央處理器插槽

104．．．北橋晶片

106．．．南橋晶片

108．．．輸入/輸出裝置

110．．．記憶體插槽

112．．．第一匯流排介面

114．．．第二匯流排介面

116．．．第一連接器

118．．．通孔

200．．．擴充模組

202．．．電路板

204．．．第三匯流排介面

206．．．第四匯流排介面

216．．．第二連接器

218．．．通孔

Claims (11)

1. 一種主機板之水平堆疊式擴充架構，包含：一擴充模組，包含至少一相對高傳輸率之第一匯流排介面，形成於一電路板之第一區間；以及至少一相對低傳輸率之第二匯流排介面，形成於該電路板之第二區間，以利於提供擴充介面；該第一匯流排介面包括PCI-EG(x16 PCI Express Graphics)、AGP(Accelerated Graphics Port)I2C(Inter-Integrated Circuit)、SMBus(System Management Bus)、Dual USB(Universal Serial Bus)或其組合；該第二匯流排介面包括PCI(Peripheral Component lnterconnect)、PCI-E(PCI Express)、LPC(Low Pin Count)或其組合；該擴充模組得水平堆疊於一主機板上，且透過該第一匯流排介面及該第二匯流排介面與該主機板電性連接；以及，該擴充模組更包含：至少一相對高傳輸率之第三匯流排介面，相容於該第一匯流排介面，形成於該電路板之第一區間上，透過該電路板與該第一匯流排介面電性連接；以及至少一相對低傳輸率之第四匯流排介面，相容於該第二匯流排介面，形成於該電路板之第二區間上，透過該電路板與該第二匯流排介面電性連接。
2. 如請求項1所述之主機板之水平堆疊式擴充架構，其中，該擴充模組可透過該第三匯流排介面及該第四匯流排介面分別與另一該擴充模組之第一匯流排介面及第二匯流排介面電性連接。
3. 如請求項1所述之主機板之水平堆疊式擴充架構，其中，該第三匯流排介面包括PCI-EG(x16 PCI Express Graphics)、AGP(Accelerated Graphics Port)、I2C(Inter-Integrated Circuit)、SMBus(System Management Bus)、Dual USB(Universal Serial Bus)或其組合；該第四匯流排介面包括PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCI-E(PCI Express)、LPC(Low Pin Count)或其組合。
4. 如請求項1所述之主機板之水平堆疊式擴充架構，其中，該第一匯流排介面與該第二匯流排介面更包含一第一連接器形成於其中，該第三匯流排介面與該第四匯流排介面更包含一第二連接器形成於其中，且該第一連接器與該第二連接器係相互對應且相容。
5. 一種具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，包含：一中央處理器插槽，設置於該主機板之上，用以電性連接一中央處 理器；一北橋晶片，設置於該主機板之上，與該中央處理器電性連接；一南橋晶片，設置於該主機板之上，與該北橋晶片電性連接；至少一相對高傳輸率之第一匯流排介面，設置於該主機板上相對靠近該北橋晶片處，與該北橋晶片電性連接；以及至少一相對低傳輸率之第二匯流排介面，設置於該主機板上相對靠近該南橋晶片處，與該南橋晶片電性連接；其中，該擴充架構得水平堆疊於該主機板上，該擴充架構更包含：一擴充模組，包含至少一相對高傳輸率之第三匯流排介面，相容於該第一匯流排介面，形成於一電路板之第一區間，以與該第一匯流排介面電性連接；及至少一相對低傳輸率之第四匯流排介面，相容於該第二匯流排介面，形成於該電路板之第二區間，以與該第二匯流排介面電性連接；其中該第三匯流排介面包括PCI-EG(x16 PCI Express Graphics)、AGP(Accelerated Graphics Port)、I2C(Inter-Integrated Circuit)、SMBus(System Management Bus)、Dual USB(Universal Serial Bus)或其組合；該第四匯流排介面包括PCI(Peripheral Component Interconnect)、PCI-E(PCI Express)、LPC(Low Pin Count)或其組合。
6. 如請求項5所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中該擴充模組更包含：至少一相對高傳輸率之第五匯流排介面，相容於該第三匯流排介面，形成於該電路板之第一區間上，透過該電路板與該第三匯流排介面電性連接；以及至少一相對低傳輸率之第六匯流排介面，相容於該第四匯流排介面，形成於該電路板之第二區間上，透過該電路板與該第四匯流排介面電性連接。
7. 如請求項6所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中該擴充模組可透過該第五匯流排介面及該第六匯流排介面分別與另一該擴充模組之第三匯流排介面及第四匯流排介面電性連接。
8. 如請求項6所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中：該第一匯流排介面及該第五匯流排介面包括PCI-EG、AGP I2C、SMBus、Dual USB或其組合；該第二匯流排介面及該第六匯流排介面包括PCI、LPC或PCI-E或其組合。
9. 如請求項5所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中該擴充模組之種類包括顯示卡模組、音效卡模組、網路卡模組、寬頻網路卡模組、電視卡模組、影像處理模組、主機匯流排配接卡、輸入輸出卡卡模組以及記憶體擴充卡模 組。
10. 如請求項5所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中該主機板上具有通孔，且該電路板上亦具有相對應之通孔，藉以固定該擴充模組於該主機板上。
11. 如請求項6所述之具有一水平堆疊式擴充架構之主機板，其中該第一匯流排介面、該第二匯流排介面、該第五匯流排介面與該第六匯流排介面更包含一第一連接器形成於其中，該第三匯流排介面與該第四匯流排介面更包含一第二連接器形成於其中，且該第一連接器與該第二連接器係相互對應且相容。