TWI658367B - 硬體資源擴充系統 - Google Patents

Abstract

硬體資源擴充系統包含伺服器、硬體擴充裝置及熱插拔管理裝置。在伺服器中，運算單元耦接於主機系統管理匯流排及快捷外設互聯標準匯流排，而基板管理控制器耦接於基板系統管理匯流排。熱插拔管理裝置包含匯流排緩衝單元、控制器及外接輸入輸出埠。控制器耦接至基板系統管理匯流排。外接輸入輸出埠耦接於快捷外設互聯標準匯流排，並經由匯流排緩衝單元耦接至主機系統管理匯流排。基板管理控制器檢知外接輸入輸出埠是否已耦接至硬體擴充裝置，並當伺服器於開機狀態時，傳送注意訊號至運算單元以使伺服器建立與硬體擴充裝置之間的連線通訊。

Description

硬體資源擴充系統

本發明係有關於一種硬體資源擴充系統，特別是一種能夠自動建立通訊連線的硬體資源擴充系統。

隨著雲端運算的應用越來越廣泛，資料中心在設計上也傾向於將各類資源分類並池化，例如將資源分為運算、儲存及網路等資源，不同類型的資源之間則可透過匯流排來互連，例如快捷外設互聯標準(Peripheral Component Interconnect Express，PCIE)匯流排。如此一來，在硬體的設計上就能夠更加的彈性而易於擴充。

舉例來說，當運算伺服器所需的儲存空間增加時，資料中心便可添購儲存裝置，而伺服器便可透過PCIE匯流排連接到新增的儲存裝置，以滿足儲存空間的需求。在先前技術中，為了能夠在伺服器持續運作的情況下，將硬體擴充裝置接入或退出，裝設者即須在將硬體擴充裝置接入後及在將硬體擴充裝置退出前，先按下對應的注意按鈕以通知伺服器。如此一來，伺服器就能夠在硬體擴充裝置接入後與硬體擴充裝置建立連線，並在硬體擴充裝置退出前先結束與硬體擴充裝置之間的連線，以避免硬體擴充裝置不預期的接入或退出造成伺服器的運作異常。

然而這樣的作法不僅需要額外的人力，也需要在原本就十分有限的控制面板上增設按鈕，造成使用上和硬體設計上的困難。

本發明之一實施例提供一種硬體資源擴充系統，硬體資源擴充系統包含伺服器、附屬訊號線組及PCIE傳輸線組、硬體擴充裝置及熱插拔管理裝置。

伺服器包含運算單元及基板管理控制器。運算單元耦接於主機系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)及複數個快捷外設互聯標準(Peripheral Component Interconnect Express，PCIE)匯流排。基板管理控制器耦接於運算單元及複數個基板系統管理匯流排。

附屬訊號線組包含第一系統管理匯流排線組及第二系統管理匯流排線組。第一系統管理匯流排線組選擇性地耦接於主機系統管理匯流排，及第二系統管理匯流排線組選擇性地耦接於複數個基板系統管理匯流排中的第一基板系統管理匯流排。PCIE傳輸線組選擇性地耦接至複數個PCIE匯流排中的第一PCIE匯流排。

熱插拔管理裝置耦接於硬體擴充裝置及附屬訊號線組，熱插拔管理裝置包含匯流排緩衝單元、熱插拔開關及控制器。

匯流排緩衝單元耦接於附屬訊號線組之第一系統管理匯流排線組。熱插拔開關耦接於匯流排緩衝單元及硬體擴充裝置。控制器耦接於附屬訊號線組之第二系統管理匯流排線組、匯流排緩衝單元及熱插拔開關，並可經由第二系統管理匯流排線組自基板管理控制器取得伺服器之開機狀態。

當伺服器開機時，硬體擴充裝置傳送注意訊號至伺服器。當伺服器接收到注意訊號後，伺服器經由PCIE傳輸線組及第一PCIE匯流排建立與硬體擴充裝置之間的連線通訊。

本發明之另一實施例提供一種硬體資源擴充系統，硬體資源擴充系統，包含伺服器、硬體擴充裝置及熱插拔管理裝置。

伺服器包含運算單元及基板管理控制器。運算單元耦接於主機系統管理匯流排及PCIE匯流排。基板管理控制器耦接於運算單元及複數個基板系統管理匯流排。

複數個熱插拔管理裝置中的第一熱插拔管理裝置包含匯流排緩衝單元、控制器及外接輸入輸出埠組。匯流排緩衝單元經由主機系統管理匯流排耦接至運算單元。控制器經由複數個基板系統管理匯流排之第一基板系統管理匯流排耦接至基板管理控制器。外接輸入輸出埠組耦接於匯流排緩衝單元及複數個PCIE匯流排中的第一PCIE匯流排，並選擇性地耦接至硬體擴充裝置。

基板管理控制器控制控制器以檢知外接輸入輸出埠組是否已實體上耦接至硬體擴充裝置，並取得伺服器之開機狀態。當伺服器開機時，基板管理控制器傳送注意訊號至運算單元，而當運算單元接收到注意訊號後，伺服器經由第一PCIE匯流排及外接輸入輸出埠組建立與硬體擴充裝置之間的連線通訊。

第1圖為本發明一實施例之硬體資源擴充系統100的示意圖，硬體資源擴充系統100包含伺服器110、附屬訊號線組120、PCIE傳輸線組130、硬體擴充裝置140及熱插拔管理裝置150。

伺服器110包含運算單元112及基板管理控制器(Board Management Controller，BMC)114，運算單元112可為具有運算能力的處理器，包含常見的單核及多核運算處理器。運算單元112可耦接至主機系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)HS及N個PCIE匯流排P1至PN，N為大於1的正整數。伺服器110可透過主機系統管理匯流排HS管理耦接至PCIE匯流排P1至PN的硬體裝置。舉例來說，PCIE匯流排P1至PN可分別耦接至不同的硬體擴充裝置，例如硬碟陣列及多用途的圖形處理器(General Purpose Graphic Processing Unit，GPGPU)陣列，當這些硬體擴充裝置耦接至PCIE匯流排P1至PN時，伺服器110可利用主機系統管理匯流排HS確認硬體擴充裝置的狀態，並且能夠根據取得的狀態資訊，透過PCIE匯流排P1至PN與這些硬體擴充裝置建立連線通訊或解除連線通訊。

基板管理控制器114可管理伺服器110之基板上的其他裝置，例如溫度感測器及風扇，以減少運算單元112的負擔，並確保伺服器110能夠穩定運作。由於基板管理控制器114需要管理的裝置較多，因此一般會配置有較多的系統管理匯流排。在第1圖的實施例中，基板管理控制器114可耦接於運算單元112及M個基板系統管理匯流排BS1至BSM，M為大於1的正整數。

在本發明的部分實施例中，伺服器110與外部的硬體擴充裝置之間可透過附屬訊號線及PCIE傳輸線來相連接。舉例來說，在第1圖中，附屬訊號線組120及PCIE傳輸線組130可選擇性地耦接於伺服器110，亦即附屬訊號線組120及PCIE傳輸線組130可根據需求插拔於伺服器110。

附屬訊號線組120可為傳輸控制硬體擴充裝置所需的訊號，舉例來說，附屬訊號線組120可包含第一系統管理匯流排線組1201及第二系統管理匯流排線組1202。第一系統管理匯流排線組1201可隨著附屬訊號線組120選擇性地耦接於主機系統管理匯流排HS，而第二系統管理匯流排線組1202可隨著附屬訊號線組120選擇性地耦接於基板系統管理匯流排BS1至BSM中的第一基板系統管理匯流排BS1。此外，PCIE傳輸線組130則可選擇性地耦接至PCIE匯流排P1至PN中的PCIE匯流排P1。

在第1圖中，雖然第一系統管理匯流排線組1201、第二系統管理匯流排線組1202及PCIE傳輸線組130皆以單一條線段來表示，然而在實作上，根據其匯流排及傳輸標準的不同，實際上可能包含不只一條的訊號線，而可能是以複數條訊號線為單位的一組訊號線。舉例來說，第一系統管理匯流排線組1201可包含系統管理匯流排所需的資料訊號線及時脈訊號線共兩條訊號線，而PCIE傳輸線組130則可例如但不限於包含四條訊號線。

在本發明的部分實施例中，附屬訊號線組120及PCIE傳輸線組130可整裝為一束傳輸線，而伺服器110則可根據附屬訊號線組120及PCIE傳輸線組130中各條訊號傳輸線的順序設置對應的接口，以方便使用者使用。如此一來，使用者僅需將整裝後的傳輸線插入伺服器110的對應接口，便可將第一系統管理匯流排線組1201耦接至主機系統管理匯流排HS，將第二系統管理匯流排線組1202耦接至第一基板系統管理匯流排BS1，並將PCIE傳輸線組130耦接至PCIE匯流排P1至PN中的第一PCIE匯流排P1。

硬體擴充裝置140可作為伺服器110的外部硬體擴充裝置，並提供伺服器110所需的硬體資源，例如記憶體儲存空間或運算資源。為使硬體擴充裝置140能夠在伺服器110持續運作的過程中進行插拔，硬體擴充裝置140可透過熱插拔管理裝置150來觸發PCIE傳輸線組130與伺服器110的連線通訊。

熱插拔管理裝置150可耦接於硬體擴充裝置140及附屬訊號線組120。熱插拔管理裝置150包含匯流排緩衝單元152、熱插拔開關154及控制器156。

匯流排緩衝單元152可為積體電路匯流排(I2C)的緩衝單元，並可設定並解析硬體位址，以擴充積體電路匯流排上所能連接的硬體數量。匯流排緩衝單元152可耦接於附屬訊號線組120之第一系統管理匯流排線組1201。

熱插拔開關154可耦接於匯流排緩衝單元152及硬體擴充裝置140。控制器156可耦接於匯流排緩衝單元152及熱插拔開關154及附屬訊號線組120之第二系統管理匯流排線組1202。

當附屬訊號線組120之第二系統管理匯流排線組1202耦接於第一基板系統管理匯流排BS1時，控制器156可以向基板管理控制器114提出詢問，並根據基板管理控制器114所提供之可使用的至少一硬體位址設定匯流排緩衝單元154的硬體位址。如此一來，就可確保匯流排緩衝單元154的硬體位址不會與其他裝置的硬體位址產生衝突，而運算單元112便可根據匯流排緩衝單元154的硬體位址經由附屬訊號線組120之第一系統管理匯流排線組1201控制硬體擴充裝置140。

在本發明的部分實施例中，熱插拔管理裝置150還可以在匯流排的耦接處設置上拉電阻或下拉電阻以判斷檢知附屬訊號線組120之第二系統管理匯流排線組1202是否已實體上耦接於第一基板系統管理匯流排BS1。

此外，控制器156還可經由第二系統管理匯流排線組1202向基板管理控制器114取得伺服器110的開機狀態，當確認伺服器110為正常的開機狀態時，硬體擴充裝置140便可傳送注意訊號ALR至伺服器110，而當伺服器110接收到注意訊號ALR後，伺服器110便可經由PCIE傳輸線組130及PCIE匯流排P1建立與硬體擴充裝置140之間的連線通訊，並使用硬體擴充裝置140所提供的硬體資源。

在本發明的部分實施例中，注意訊號ALR可例如為一短暫的低電位脈波，而在伺服器110的插槽上還可包含用來傳送注意訊號的腳位，因此硬體擴充裝置140可透過對應的訊號線將注意訊號ALR傳送至伺服器110。舉例來說，附屬訊號線組120亦可包含用來傳送注意訊號ALR的傳輸線，因此使用者僅需將統整好的訊號線組一同插入伺服器110的對應接口便可完成連接。

在此情況下，硬體擴充裝置140就可在接上伺服器110時，自行產生注意訊號ALR，並透過對應的傳輸線及腳位傳送注意訊號ALR，以使伺服器建立與硬體擴充裝置140的連線通訊，而無須再以人工的方式按壓按鈕，不僅在操作上更為簡便，也能夠簡化硬體設計的複雜度。然而本發明並不以此為限，在本發明的其他實施例中，注意訊號ALR也可能為其他形式的訊號，而硬體擴充裝置140也可利用的線路來傳送注意訊號ALR。

同理，在本發明的部分實施例中，伺服器也可透過其他的PCIE匯流排P2至PN與其他包含熱插拔管理裝置的硬體擴充裝置相連接，以同樣達到自動管理熱插拔的效果。

在第1圖的實施例中，熱插拔管理裝置150可與硬體擴充裝置140設置於相同的基板B1，然而在本發明的其他實施例中，也可將熱插拔管理裝置設置於與伺服器相同的機板中。

第2圖為本發明一實施例之硬體資源擴充系統200，硬體資源擴充系統200包含伺服器210、硬體擴充裝置240及K個熱插拔管理裝置2501至250K，K為大於1的正整數。

伺服器210包含運算單元212及基板管理控制器214，硬體資源擴充系統200與硬體資源擴充系統100最主要的差別在於熱插拔管理裝置2501至250K可與伺服器210設置於相同的基板B2上。

熱插拔管理裝置2501至250K的構造相同，操作原理也相同。以第一熱插拔管理裝置2501為例，第一熱插拔管理裝置2501可包含控制器252匯流排緩衝單元254、及外接輸入輸出埠組256。

控制器252可經由基板系統管理匯流排BS1至BSN中的第一基板系統管理匯流排BS1耦接至基板管理控制器214。在本發明的部分實施例中，控制器252可由複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device，CPLD)來實作，而在其他的實施例中，控制器252亦可直接利用基板管理控制器214執行對應的功能來實作。

匯流排緩衝單元254可經由主機系統管理匯流排HS耦接至運算單元212。外接輸入輸出埠組256可耦接於匯流排緩衝單元254及PCIE匯流排P1至PN中的第一PCIE匯流排P1，並可選擇性地耦接至硬體擴充裝置240。

也就是說，當欲將硬體擴充裝置240接入伺服器210時，使用者可利用對應的傳輸線連接硬體擴充裝置240及外接輸入輸出埠組256，如此一來，硬體擴充裝置240便可透過外接輸入輸出埠組256實體上連接至運算單元212的主機系統管理匯流排HS及第一PCIE匯流排P1。

此外，基板管理控制器214可控制控制器252以檢知外接輸入輸出埠組256是否已實體上耦接至硬體擴充裝置240。舉例來說，第一熱插拔管理裝置2501可另包含上拉電阻或下拉電阻，並將上拉電阻或下拉電阻設置於外接輸入輸出埠組256的接線處。如此一來，當外接輸入輸出埠組256透過傳輸線與硬體擴充裝置240相連接的時候，控制器252便可根據上拉電阻或下拉電阻的電位是否改變，而偵測出外接輸入輸出埠組256與硬體擴充裝置240的連接狀態。

當基板管理控制器214確認外接輸入輸出埠256已實體上耦接至硬體擴充裝置240時，基板管理控制器214可進一步向運算單元212進行詢問，以取得伺服器210的開機狀態。當確認伺服器210為正常的開機狀態時，基板管理控制器214便可傳送注意訊號至運算單元212，而當運算單元212接收到注意訊號ALR後，伺服器210便可經由第一PCIE匯流排P1及外接輸入輸出埠組256建立與硬體擴充裝置240之間的連線通訊，以便後續使用硬體擴充裝置240所提供的硬體資源。

在本發明的部分實施例中，由於運算單元212可能僅具有單一個主機系統管理匯流排HS，因此外接輸入輸出埠組256已實體上耦接至硬體擴充裝置240時，控制器252還可向基板管理控制器214提出詢問，並根據基板管理控制器214所提供可使用的硬體位址來設定匯流排緩衝單元254的硬體位址，如此一來，當熱插拔管理裝置2502至250K與其他硬體擴充裝置連接時，運算單元212便可透過單一主機系統管理匯流排HS操作熱插拔管理裝置2502至250K。

綜上所述，本發明之實施例所提供的硬體資源擴充系統能夠自行檢知伺服器與硬體擴充裝置之間的連接狀況，並在伺服器於正常開機狀態下，自行產生並傳送注意訊號ALR，以使伺服器建立與硬體擴充裝置的連線通訊。如此一來，就無須再以人工的方式按壓按鈕，不僅在操作上更為簡便，也能夠簡化硬體設計的複雜度。 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，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100、200‧‧‧硬體資源擴充系統

110、210‧‧‧伺服器

112、212‧‧‧運算單元

114、214‧‧‧基板管理控制器

HS‧‧‧主機系統管理匯流排

P1至PN‧‧‧PCIE匯流排

BS1至BSM‧‧‧基板系統管理匯流排

120‧‧‧附屬訊號線組

1201‧‧‧第一系統管理匯流排線組

1202‧‧‧第二系統管理匯流排線組

130‧‧‧PCIE傳輸線組

140、240‧‧‧硬體擴充裝置

150、2501至250K‧‧‧熱插拔管理裝置

152、252‧‧‧匯流排緩衝單元

154、254‧‧‧熱插拔開關

156‧‧‧控制器

B1、B2‧‧‧基板

ALR‧‧‧注意訊號

256‧‧‧外接輸入輸出埠組

第1圖為本發明一實施例之硬體資源擴充系統的示意圖。 第2圖為本發明另一實施例之硬體資源擴充系統的示意圖。

Claims (10)

1. 一種硬體資源擴充系統，包含： 一伺服器，包含： 一運算單元，耦接於一主機系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)及複數個快捷外設互聯標準(Peripheral Component Interconnect Express，PCIE)匯流排；及 一基板管理控制器，耦接於該運算單元及複數個基板系統管理匯流排； 一附屬訊號線組，包含： 一第一系統管理匯流排線組，選擇性地耦接於該主機系統管理匯流排；及 一第二系統管理匯流排線組，選擇性地耦接於該些基板系統管理匯流排中的一第一基板系統管理匯流排； 一PCIE傳輸線組，選擇性地耦接至該些PCIE匯流排中的一第一PCIE匯流排； 一硬體擴充裝置；及 一熱插拔管理裝置，耦接於該硬體擴充裝置及該附屬訊號線組，包含： 一匯流排緩衝單元，耦接於該附屬訊號線組之該第一系統管理匯流排線組； 一熱插拔開關，耦接於該匯流排緩衝單元及該硬體擴充裝置；及 一控制器，耦接於該附屬訊號線組之該第二系統管理匯流排線組、該匯流排緩衝單元及該熱插拔開關，用以經由該第二系統管理匯流排線組自該基板管理控制器取得該伺服器之一開機狀態； 其中： 當該伺服器處於正常開機狀態時，該硬體擴充裝置傳送一注意訊號至該伺服器；及 當該伺服器接收到該注意訊號後，該伺服器經由該PCIE傳輸線組及該第一PCIE匯流排建立與該硬體擴充裝置之間的連線通訊。
2. 如請求項1所述之硬體資源擴充系統，其中當該附屬訊號線組之該第二系統管理匯流排線組耦接於該第一基板系統管理匯流排時，該控制器根據該基板管理控制器所提供之至少一硬體位址設定該匯流排緩衝單元之一硬體位址。
3. 如請求項1所述之硬體資源擴充系統，其中該熱插拔管理裝置另包含一上拉電阻或一下拉電阻，用以檢知該附屬訊號線組之該第二系統管理匯流排線組是否已實體上耦接於該第一基板系統管理匯流排。
4. 如請求項1所述之硬體資源擴充系統，其中該附屬訊號線組及該PCIE傳輸線組係整裝為一束傳輸線。
5. 如請求項1所述之硬體資源擴充系統，其中該硬體擴充裝置及該熱插拔管理裝置係設置於相同之一基板。
6. 一種硬體資源擴充系統，包含： 一伺服器，包含： 一運算單元，耦接於一主機系統管理匯流排(System Management Bus，SMBus)及複數個快捷外設互聯標準(Peripheral Component Interconnect Express，PCIE)匯流排；及 一基板管理控制器，耦接於該運算單元及複數個基板系統管理匯流排； 一硬體擴充裝置；及 複數個熱插拔管理裝置，該些熱插拔管理裝置中的一第一熱插拔管理裝置包含： 一匯流排緩衝單元，經由該主機系統管理匯流排耦接至該運算單元； 一控制器，經由該些基板系統管理匯流排之一第一基板系統管理匯流排耦接至該基板管理控制器；及 一外接輸入輸出埠組，耦接於該匯流排緩衝單元及該些PCIE匯流排中的一第一PCIE匯流排，並選擇性地耦接至該硬體擴充裝置； 其中： 該基板管理控制器控制該控制器以檢知該外接輸入輸出埠組是否已實體上耦接至該硬體擴充裝置，並取得該伺服器之一開機狀態； 當該伺服器處於正常開機狀態時，該基板管理控制器傳送一注意訊號至該運算單元；及 當該運算單元接收到該注意訊號後，該伺服器經由該第一PCIE匯流排及該外接輸入輸出埠組建立與該硬體擴充裝置之間的連線通訊。
7. 如請求項6所述之硬體資源擴充系統，其中當該外接輸入輸出埠組已實體上耦接至該硬體擴充裝置時，該控制器根據該基板管理控制器所提供之至少一硬體位址設定該匯流排緩衝單元之一硬體位址。
8. 如請求項6所述之硬體資源擴充系統，其中該基板管理控制器係為一複雜可程式邏輯裝置(Complex Programmable Logic Device，CPLD)或由該基板管理控制器執行對應的程式來實作。
9. 如請求項6所述之硬體資源擴充系統，其中該第一熱插拔管理裝置另包含一上拉電阻或一下拉電阻，用以檢知該外接輸入輸出埠組是否已實體上耦接至該硬體擴充裝置。
10. 如請求項6所述之硬體資源擴充系統，其中該伺服器及該熱插拔管理裝置係設置於相同之一基板。