WO2016085016A1

WO2016085016A1 - 디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템

Info

Publication number: WO2016085016A1
Application number: PCT/KR2014/011596
Authority: WO
Inventors: 윤동구
Original assignee: 윤동구
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02

Abstract

본 발명은 외장형 멀티 디바이스 베이의 제어보드 양면에 디바이스의 종류에 따른 커넥터들을 구비하여 보다 많은 디바이스 들을 탑재할 수 있도록 할 뿐만 아니라 다양한 종류의 디바이스를 탑재할 수 있도록 하는 디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템은, 외부의 컴퓨터와 연결되는 제1 커넥터부; 적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제2 커넥터부를 구비하고, 상기 제1 커넥터부를 통하여 상기 외부 컴퓨터에 연결되는 제1 피씨아이 익스프레스 허브; 및 상기 제2 커넥터부가 일측에 연결되고, 타측에 외부 확장을 위해 탈부착이 가능한 적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제3 커넥터부를 구비하는 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템

본 발명은 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 외장형 멀티 디바이스 베이의 제어보드 양면에 디바이스의 종류에 따른 커넥터들을 구비하여 보다 많은 디바이스 들을 탑재할 수 있도록 할 뿐만 아니라 다양한 종류의 디바이스를 탑재할 수 있도록 하는 디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템에 관한 것이다.

반도체 공정 기술의 발달로 인하여 종래에는 Add-in 카드 및 외부 장치의 형태로 사용되던 컴퓨터 주변장치들이 컴퓨터 주기판(또는 머더보드)으로 On-board 화 또는 On-chip화 하는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고 높은 사양을 요구하는 그래픽 카드 또는 사운드 카드와 같은 고성능 디바이스들은 종래의 Add-in 카드 타입을 유지하는 형태로 발전하고 있다. 날로 증가하는 대용량 데이터 저장과 관련된 각종 저장 미디어 디바이스들을 물리적으로 한정된 멀티 디바이스 베이 공간 내부에 최대한 많이 탑재하고, 다양한 외형의 디바이스들을 탑재할 수 있어야 하며, 동시에 단일 케이스의 외장형 멀티 디바이스 베이를 확장하여 복수 개의 멀디 디바이스 베이를 구성할 수 있어야 한다. 그러나, 확장으로 인한 전체적인 시스템의 성능이 최대한 저하되지 않고, 항상 일정한 수준 이상의 성능을 유지할 수 있는 새로운 형태의 확장형 멀티 디바이스 베이에 대한 요구가 커지고 있다.

한편, 외장형 멀티 디바이스 베이를 확장함에 있어서 확장을 제공하는 외장형 멀티 디바이스 베이도 확장을 위한 전용 확장장치에 의하지 않고, 바람직하게는 동일한 외장형 멀티 디바이스 베이에 확장을 위한 별도의 디바이스(또는 확장 카드)를 추가하는 것으로 확장이 이루어져야 하며, 확장을 위한 디바이스들을 탑재하고 남은 나머지 공간에도 사용자가 본래 사용하고자 하는 디바이스들을 최대한 탑재할 수 있어야 한다.

또한, 기존의 대용량 저장미디어(예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 플래시(FLASH) 메모리 기반의 에스에스디(SSD; Solid State Disk, 2.5인치 하드 디스크 드라이브와 동일한 크기로 이하 SSD 로 표기), 디램(DRAM) 기반의 램디스크 등)를 탑재한 디바이스 베이들이 컴퓨터에 직접적으로 접속되거나(DAS, Direct Attached Storage) 또는 네트워크에 접속되는 형태 (Network Attached Storage)로 구분되어 별도의 케이스 단위로 구분되어 사용되던 것을 사용자의 요구에 따라 일부는 컴퓨터에 직접적으로 접속된 형태로 사용하고, 다른 일부는 네트워크에 접속된 형태로 사용할 수 있어야 하고, 나아가서는 사용자 환경의 요구 조건에 따라서 확장형 멀티 디바이스 베이 전체를 컴퓨터에 직접적으로 접속한 형태로 사용하거나 또는 네트워크에 접속한 형태로 용도 변경되어 사용할 수 있어야 한다.

도 1은 종래 기술의 디바이스 베이의 장치 확장을 나타내는 블록도로서, 호스트 컴퓨터(2-1)의 PCIe 슬롯 (3-1) 에 HBA (Host Bus Adapter) 카드(3-2)가 설치되어 있고, 각종 제어 목적으로 컴퓨터를 내장한 컴퓨터 내장형 디바이스 베이(HDB, 이하 '호스트 디바이스 베이'라 칭함) 가 HBA 카드의 인터페이스 방식에 따라 SAS (Serial Attached SCSi) 케이블 또는 FC(Fibre Channel) 케이블로 연결된다.

호스트 디바이스 베이(HDB) 는 일반적으로 서버 스토리지 시스템 (Server Storage System) 또는 서버 스토리지로 알려져 있으며, 내부의 주요 구성은 스토리지 시스템의 구성을 위한 제어보드로서 별도의 서버 컴퓨터 (또는 스토리지 컴퓨터)(3-4) 상의 PCIe 슬롯(미도시)에 HBA 카드(3-3)와 하드 디스크 드라이브(HDD) 제어 보드 (또는 RAID 카드) (R) 가 설치되고, 제품 전면에 배치된 하드 디스크 드라이브 베이(미도시)에 장착되는 하드 디스크 드라이브(HDD)들이 연결되는 백플레인 보드인 SAS 신호 확장 보드 (SAS Expander) (E1) 는 내부의 SAS 케이블에 의하여 RAID 카드(R) 과 연결되고, SAS 확장 보드 (E1)는 호스트 디바이스 베이(HDB)의 내장 하드 디스크 드라이브(HDD) 를 위한 내부용 SAS 신호 커넥터(미도시)와 외부 확장 전용의 디바이스 베이(DB1)를 위한 외부용 SAS 신호 커넥터(미도시)를 구비한다.

HBA 카드(3-2)가 내장된 호스트 컴퓨터부(2)에서 이와 같은 구조의 종래의 호스트 디바이스 베이(HDB) 측으로 데이터를 전송하려면 일단 호스트 컴퓨터(2-1)측에서 PCIe 버스 방식으로 HBA 카드(3-2)측에 구비된 메모리(미도시)로 일련의 데이터를 전송한 다음, HBA 카드(3-2)상의 제어부 (또는 콘트롤러, 미도시)는 메모리로부터 데이터를 읽어와 SAS (또는 FC) 버스의 전송규격에 맞추어 데이터를 재정렬(RE-ARRANGE) 한 후에 호스트 디바이스 베이(HDB) 내부에 장착된 HBA 카드(3-3)상의 메모리로 전송한다. HBA 카드(3-3)는 스토리지 컴퓨터(3-4)측으로 전송할 데이터가 준비되어 있다는 인터럽트 신호를 전송하면, 스토리지 컴퓨터(3-4)는 HBA 카드(3-3)상의 메모리(미도시)로부터 HBA 카드(3-3)의 제어부 (또는 콘트롤러)에 의한 데이터 재정렬(RE-ARRANGE) 수행을 거쳐서 스토리지 컴퓨터(3-4)의 내부 버스인 PCIe 버스 규격으로 호스트 컴퓨터(3-4)의 메인 메모리(미도시)에 일시적으로 저장된 후에 RAID 카드(R)와 SAS 확장 보드(E1)을 거쳐 하드 디스크 드라이브(HDD)로 저장된다.

호스트 컴퓨터(2-1)에서 호스트 디바이스 베이(HDB)의 하드 디스크 드라이브(HDD)로부터 데이터를 읽어오는 것도 상기에 기술한 동작과 유사하며 다만, 데이터의 흐름 방향만 반대 방향이다.

이와 같이 종래의 컴퓨터를 내장한 호스트 디바이스 베이(HDB)는 호스트 컴퓨터(2-1)의 내부 버스인 PCIe 버스로 직접 인터페이스를 수행하지 않고, 중간에 이종 버스에 대한 인터페이스를 위한 HBA 카드(3-2, 3-3)를 두어 HBA 카드 (3-2, 3-3)상의 메모리(미도시)에 데이터를 저장한 후, 다시 메모리로부터 데이터를 읽어 이종 버스를 위한 데이터 재정렬 동작을 수행하여 전송을 하기 때문에 필연적으로 신호의 지연이 많이 발생할 수 밖에 없고, 이것이 전체적인 데이터 전송 성능을 크게 떨어뜨리는 요인이 된다.

한편, 종래의 호스트 디바이스 베이(HDB)로부터 추가적인 디바이스 베이(DB1)를 확장하기 위해서는 호스트 디바이스 베이(HDB)의 SAS 확장 보드(E1)에 구비된 확장용 SAS 커넥터(미도시)와 추가하려는 디바이스 베이(DB1) 내부의 SAS 확장 보드(E2)상에 구비된 호스트용 SAS 커넥터(미도시)간을 SAS 케이블로 연결하기만 하면 확장이 완료된다.

이에 더하여, 추가적인 다른 디바이스 베이(DB2)를 확장을 하려면 앞에 연결된 디바이스 베이(DB1)의 SAS 확장 보드의 확장용 커넥터(미도시)와 추가되는 디바이스 베이(DB2)의 SAS 확장 보드(E3) 상의 호스트용 SAS 커넥터(미도시)간을 SAS 케이블로 연결하는 방식으로 추가적인 확장을 진행할 수 있다.

그러나, 도 1과 같은 종래의 호스트 디바이스 베이(HDB) 및 확장용 디바이스 베이(DB1~DBn)에서는 케이블만의 추가로 간단히 하드 디스크 드라이브(HDD)의 용량을 확장할 수 있는 편의성을 제공하는 데 비하여, 확장용 디바이스 베이(DB1~DBn)가 추가되면 될수록 상호간 직렬로 연결된 SAS 케이블의 신호선을 공유해야 하는 문제로 인하여 데이터 액세스(ACCESS) 성능은 확장되는 용량에 반비례하여 저하되는 문제가 발생한다.

또한, 상기와 같은 종래 기술의 확장 방식은 전기 신호적으로도 반사파 노이즈(Reflection Noise) 와 고속 차동 시리얼 (HIGH SPEED DIFFERENTIAL PAIR SERIAL) 신호에 Jitter(신호의 흔들림 현상)가 가미되는 현상으로 인하여 디바이스의 확장 한계는 호스트 디바이스 베이를 포함하여 일곱 대 정도가 일반적인 경우의 최대치로 알려져 있으며, 최상 품질의 케이블과 커넥터를 사용하는 조건 하에서도 최대 열대를 넘지 않는 확장 한계의 문제가 있다.

이러한 문제의 해결책으로서 종래 구조의 디바이스 베이(HDB, DB1~DBn)는 단일 디바이스 베이에서 최대한 많은 디바이스들을 탑재하는 방향으로 제품화가 되고 있지만, 이에 대한 부작용으로 제품의 크기(폭은 19인치 랙 사이즈를 유지하여야 하므로 높이가 높아짐)와 무게가 늘어나게 되어 유지 보수측면에서도 한 사람이 장비를 들어 올리거나 내릴 수 없는 문제를 비롯하여, 하나의 디바이스 베이에 장애가 발생하면 탑재된 내부의 많은 디바이스들을 사용할 수 없다는 문제가 있다.

도 2는 종래 기술의 디바이스 베이의 장치 확장을 나타내는 다른 블록도로서, 도 22의 스토리지 컴퓨터(3-4)와 HBA 카드(3-2, 3-3)를 제거하고, 호스트 디바이스 베이(HDB)의 RAID 카드(R)를 호스트 컴퓨터(2-1)의 PCIe 슬롯 커넥터 (3-1)에 직접 장착한 형태의 확장형 디바이스 베이의 구조도이다.

도 2와 같은 구조도에서는 도 1의 구조도에 비하여 HBA 카드(3-2, 3-3)가 제거됨으로 인하여 신호의 지연발생은 많이 개선이 되는 구조이지만, 디바이스베이(DB1~DBn)의 확장 방식은 도 2와 동일하기 때문에, 종래의 디바이스 베이가 봉착한 장치 확장의 문제점에서는 차이가 없다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은 외장형 멀티 디바이스 베이의 제어보드 양면에 디바이스의 종류에 따른 커넥터들을 구비하여 보다 많은 디바이스 들을 탑재할 수 있도록 할 뿐만 아니라 다양한 종류의 디바이스를 탑재할 수 있도록 하는 디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 컴퓨터와 연결되는 제1 커넥터부; 적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제2 커넥터부를 구비하고, 상기 제1 커넥터부를 통하여 상기 외부 컴퓨터에 연결되는 제1 피씨아이 익스프레스 허브; 및 상기 제2 커넥터부가 일측에 연결되고, 타측에 외부 확장을 위해 탈부착이 가능한 적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제3 커넥터부를 구비하는 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드를 포함하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템이 제공된다.

또한, 상기 제1 피씨아이 허브는 제1 피씨아이 익스프레스 스위치를 포함하고, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 피씨아이 버스로 상기 제2 커넥터부의 피씨아이 익스프레스 핀들이 연결되고, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 제1 제어부가 연결되며, 상기 제 2 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀들은 제 10 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀에 대응하여 연결된다.

또한, 상기 제1 피씨아이 스위치에 제4 커넥터부를 통해 하나 이상의 디바이스가 연결되고, 상기 제1 피씨아이 스위치에 제5 커넥터부를 통해 하나 이상의 피씨아이 익스프레스 애드인 카드(PCIe Add-in Card)가 연결되며, 상기 제4 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀들은 제11 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀에 대응하여 연결된다.

또한, 상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드는, 상기 제2 커넥터부와 연결되는 연결수단; 및 상기 연결수단과 피씨아이 익스프레스 버스로 연결되는 제2 피씨아이 익스프레스 스위치를 포함하고, 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치는 피씨아이 익스프레스 버스를 통해 상기 제3 커넥터부에 연결된다.

또한, 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치와 상기 제3 커넥터부 사이에 제2 제어부가 연결되고, 상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드는 상기 제3 커넥터부에 연결된 다른 확장형 멀티 디바이스 베이의 연결상태 신호와 제2 SPD를 연결하는 시리얼 버스 신호를 상기 제2 제어부로 전달하며, 상기 제2 제어부는 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치의 고정된 피씨아이 익스프레스 자원할당 핀들을 상기 연결상태 신호와 상기 제2 SPD의 독취 정보에 따라 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치가 최적의 피씨아이 익스프레스 자원할당이 되도록 제어하게 된다.

또한, 상기 제2 피씨아이 허브카드는 애드인(ADD-IN) 카드 타입의 피씨아이 익스프레스 카드 형태로 설치되거나 또는 호스트 컴퓨터 내부에 설치된다.

또한, 상기 제2 제어부는 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치에 대한 자원 할당 정보를 상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드에 구비된 상기 제2 SPD에 기록하게 된다.

또한, 상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드로부터 입력되는 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드의 연결상태 신호와 상기 제2 SPD를 연결하는 시리얼 버스 신호를 제1 제어부로 전달하고, 상기 제1 제어부는 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치의 고정된 피씨아이 익스프레스 자원할당 핀들을 상기 연결상태 신호와 상기 제2 SPD의 독취 정보에 따라 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치가 최적의 피씨아이 익스프레스 자원할당이 되도록 제어하게 된다.

또한, 상기 제1 제어부는 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 대한 자원 할당 정보를 상기 제1 제어부에 연결된 상기 제1 SPD에 기록하게 된다.

또한, 상기 제1 커넥터부를 다시 제1 커넥터 그룹과 제2 커넥터 그룹으로 나누고, 상기 제1 커넥터 그룹의 첫 번째 커넥터에 배치된 피씨아이 익스프레스 인터페이스를 위한 각종 제어신호들을 상기 제2 커넥터 그룹의 첫 번째 커넥터에도 동일하게 배치하게 된다.

또한, 상기 피씨아이 익스프레스 인터페이스를 위한 각종 제어신호는 상기 제1 SPD와 연결되는 시리얼 버스의 신호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제1 커넥터부를 통한 상기 외부의 컴퓨터에 직접 연결되거나, 또는 내장 컴퓨터에 연결되는 제6 커넥터부를 통해 네트워크에 접속 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제4 커넥터부에 연결된 일부의 디바이스들이 상기 제1 커넥터부를 통한 상기 외부의 컴퓨터에 직접 연결되고, 동시에, 다른 일부의 내부 디바이스 연결용 커넥터부에 연결된 디바이스들이 내장 컴퓨터에 연결된 제6 커넥터부를 통해 네트워크에 접속 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제2 커넥터부에 상대적으로 속도가 일정 이하로 느리고, 저장용량이 일정 이상으로 큰 하드 데이터 저장 매체를 연결하고, 상기 제3 커넥터부에 상대적으로 속도가 일정 이상으로 빠르고 저장용량이 일정 이하로 작은 데이터 저장매체를 연결하여, 상기 제2 커넥터부에 연결된 하드 데이터 저장 매체는 네트워크 접속 저장 매체(NAS; NETWORK ATTACHED STORAGE)로 사용되고, 상기 제3 커넥터부에 연결된 데이터 저장 매체는 직접 접속 저장 매체(DAS; DIRECT ATTACHED STORAGE)로 사용될 수 있다.

또한, 상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라, 임의의 일측의 컴퓨터에 장애가 발생하였을 경우, 장애가 발생하지 않은 다른 일측의 컴퓨터를 통하여 상기 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제2 멀티플렉스 스위치를 재설정하여 장애가 발생하지 않은 컴퓨터 측으로 연결되도록 한다.

또한, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 허브는, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치를 구비한 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드를 포함하고, 상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드와 연결을 위한 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터를 구비하여, 상기 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터는 상기 제1 커넥터부와 연결되며, 상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드는 하나 이상의 커넥터들을 구비하며, 상기 ADD-IN 카드의 커넥터들과 별도의 케이블에 의해 연결된다.

또한, 상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드는, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치와 피씨아이 익스프레스 신호를 주고받는 외부 신호 확장용 커넥터를 구비할 수 있다.

또한, 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터를 구비하는 호스트 컴퓨터; 상기 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터에 설치되는 피씨아이 익스프레스 확장카드; 상기 피씨아이 익스프레스 확장카드에 구비된 확장용 커넥터부; 및 상기 확장용 커넥터부에 연결되는 확장형 멀티 디바이스 베이를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 피씨아이 익스프레스 확장 카드는 피씨아이 익스프레스 스위치를 구비하고, 상기 피씨아이 익스프레스 스위치의 일측 포트들은 엣지 핑거측과 연결되며, 상기 피씨아이 익스프레스 스위치의 다른 일측 포트들은 상기 확장용 커넥터부로 연결되어 상기 피씨아이 익스프레스 허브를 구성하게 된다.

본 발명에 의하면, 제어보드의 양면에 디바이스의 종류에 따른 커넥터들을 배치하여 한정된 케이스 공간 내부에서 다양한 종류의 디바이스들을 보다 많이 탑재하는 것이 가능하다.

아울러, 탑재되는 전원 모듈의 수를 조정하여 더 많은 디바이스들을 탑재할 수 있으며, 아예 확장형 멀티 디바이스 베이 외부에서 전원을 공급받도록 하고 이이 따라 전원모듈이 제거된 공간에도 디바이스들을 탑재할 수 있도록 하여 한정된 케이스 공간에 최대한 많은 디바이스들을 탑재할 수 있다.

또한, 확장형 멀티 디바이스 베이 내부에 설치된 디바이스 각각에 대하여 전원이 켜짐과 동시에 각각의 디바이스 연결 커넥터에 실제로 디바이스가 존재하는 지 여부를 탐지하여 탐지된 디바이스들에 대해서는 디바이스 내부의 SPD (SERIAL PRESENCE DETECT) 로 부터 디바이스에 대한 데이터 전송 성능 관련 정보를 참조하여 PCIe 스위치의 논리적인 전송선로 지정과 관련된 설정을 해당 디바이스에 맞추어 변환 설정하도록 하여 최적의 인터페이스 환경 설정이 되도록 한다.

이에 기반한 확장형 멀티 디바이스 베이는 내부에 일부의 디바이스들을 제거하고 그 자리에 장치 확장을 위한 별도의 PCIe 허브 카드를 설치하여 추가적인 복수개의 확장형 멀티 디바이스 베이가 연결되도록 하며, 특히 이러한 확장을 통하여 연결된 확장형 멀티 디바이스 베이는 확장을 하여도 일정 수준의 데이터 전송 성능이 안정적으로 발휘될 수 있다.

도 1은 종래 기술의 멀티 디바이스 베이의 장치 확장을 나타내는 블록도이다.

도 2는 종래 기술의 멀티 디바이스 베이의 장치 확장을 나타내는 다른 블록도이다.

도 3은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이가 사용자의 컴퓨터 내부에 설치된 PCIe 확장 카드를 통하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이들이 사용자의 컴퓨터 내부에 설치된 내장형 PCIe 허브 카드를 통하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 도 25에 사용된 내장형 PCIe 허브 카드의 블록도이다.

도 6은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이들이 확장형 멀티 디바이스 베이를 이용한 외장형 PCIe 허브에 연결되고, 외장형 PCIe 허브는 호스트 컴퓨터내부에 설치된 PCIe 확장카드를 통하여 연결된 상태를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이를 기반으로 하여 슬라이드 방식으로 장착되는 제2의 PCIe 허브 카드를 내장한 외장형 PCIe 허브를 나타낸 블록도이다.

도 8은 본 발명에 사용되는 하나의 커넥터를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 제 2 PCIe 허브로 연결하여 구성한 확장형 멀티 디바이스 베이의 일측 측면 패널이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 디바이스 확장 기능을 갖는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)가 사용자의 호스트 컴퓨터(2-1) 내부의 PCIe 슬롯 커넥터(3-1)에 설치된 PCIe 확장 카드(3-5)를 통하여 연결된 상태를 나타낸 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 종래 기술의 HBA 카드(3-2)가 이종 버스에 대한 인터페이스를 위하여 제어부(미도시) 및 메모리를 구비하여 데이터 재정렬(RE-ARRANGE)을 처리하기 위한 부품들을 탑재하고 있는 것과 달리, PCIe 확장카드(3-5) 아래쪽에 구비된 엣지 핑거(EDGE FINGER)(3-6)와 확장형 멀티 디바이스 베이(1)로 연결을 위한 커넥터(J1 ~ J4) 사이의 배선이 서로 교차됨이 없이 직선적으로 평행하게 연결되고 있는 것이 특징이다.

이 때, PCIe 확장카드(3-5)의 커넥터 J1, J2, J3 및 J4 는 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 인터페이스 잭 J1, J2, J3 및 J4 에 대응하여 각각 연결된다.

참고로, PCIe 확장카드(3-5)에 사용되는 커넥터로는 다양한 종류의 커넥터들이 사용될 수 있으나, 도 3의 우측에 도신 바와 같이 엣지 핑거(3-6)와 확장 커넥터 J1~J4 간의 상호 교차되지 않고 나란한 배선을 위해서는 디스플레이 포트(DISPLAY PORT) 커넥터가 사용될 수 있고, 이에 대응하여 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 후면 패널에 적용된 인터페이스 잭(J1~J4)용 커넥터와 도28의 제2 PCIe 허브 카드(70)도 동일한 디스플레이 커넥터가 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)들이 호스트 컴퓨터(2-1) 내부에 설치된 내장형 PCIe 허브 카드(3-7)를 통하여 연결된 상태를 나타낸 도면이다.

도 4에서의 적용사례는 PCIe 허브 카드(3-7)는 호스트 컴퓨터(2-1)와는 PCIe x16 (16 Differential Pair Lane)으로 연결되고, 네개의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)와는 각각 PCIe x4로 연결되어 있어서 PCIe 허브카드(3-7)내의 PCIe 스위치(4)상에서는 인터페이스상의 병목이 발생되지 않는다. 여기서, 확장형 멀티 디바이스 베이(1)가 연결되는 커넥터를 이하 타겟(TARGET) 측이라 칭한다.

도 5는 본 발명의 도 25에서 사용된 내장형 PCIe 허브 카드(3-7)의 블록도 로서, 주요 구성부로 PCIe 스위치(4)와 PCIe 스위치(4) 및 내부 회로에서 사용되는 전원생성을 위한 전원부(9-1)로 구성되어 있다.

도 4에서 사용된 내장형 PCIe 허브 카드(3-7)카드와는 하드웨어적으로는 동일함에도 불구하고 PCIe 스위치(4)의 호스트 컴퓨터(2-1)측과 타겟측의 연결 모드가 제어핀(CONFIGURATION PIN)들에 의하여 호스트 컴퓨터(2-1)측은 PCIe x8 로, 타겟측은 PCIe x2 로 다르게 설정될 수 있으며, 이 때 제어핀(CONFIGURATION PIN)들은 간단한 점퍼(JUMPER), 딥 스위치(DIP SWITCH) 또는 MCU 를 이용하여 호스트 컴퓨터(2-1)측과 타겟측에 대한 PCIe 신호 레인(LANE)을 설정하도록 제어핀 각각의 신호 레벨을 유지하도록 할 수 있다.

특히, MCU 의 경우에는 타겟측에 연결된 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 존재 유무를 미리 판별하여 만일, 네 개의 커넥터에 확장형 멀티 디바이스 베이(1)가 모두 연결되어 있지 않으면 연결되지 않은 만큼의 PCIe LANE 자원을 제어핀(CONFIGURATION PIN)의 설정을 통하여 연결된 타겟에 최적인 상태로 호스트 컴퓨터(2-1)측 및 타겟측의 PCIe LANE 자원을 할당하는 것을 통하여 최적의 동작성능을 낼 수 있도록 하는 것이 가능하다.

도 6은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)들이 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 이용한 외장형 PCIe 허브(5)에 연결되고, 외장형 PCIe 허브(5)는 호스트 컴퓨터(2-1) 내부에 설치된 PCIe 확장카드(3-5)를 통하여 연결된 상태를 나타내는 도면으로, 외장형 PCIe 허브(5)에 대한 구성 및 동작은 도 28의 블록도를 참고로 하여 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 기반으로 하여 슬라이드 방식으로 장착되는 제2의 PCIe 허브 카드(7)를 내장한 외장형 PCIe 허브(5)를 나타낸 블록도로서, 주요 내부 구성 블록 별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

제1 PCIe 스위치(6-1)와 MCU(6-2)와 같은 주요 블로들로 구성되는 제1 PCIe 허브(6)는 호스트 컴퓨터(2-1)에 장착된 PCIe 확장카드(3-5)를 통하여 제1 커넥터부(CONN1)인 인터페이스 잭(J1~J4)를 거쳐 직접 연결되거나 또는 중간에 멀티플렉스 스위치(MUX1)을 통하여 PCIe 버스로 연결된다.

PCIe 스위치(6-1)로부터 확장형 멀티 디바이스 베이(1) 내부에 연결되는 타겟 디바이스용 커넥터들과의 연결로서, 제어보드(CTRB) 전면부 측에 위치하며 3.5인치 하드 디스크 드라이브(HDD)를 연결하는 용도의 제2 커넥터부(CONN2)는 도 29에 도시된 외형의 커넥터로서 SFF-8639 규격의 커넥터가 사용되며, PCIe 스위치(6-1)와는 PCIe x4 (SFF-8639 커넥터의 PCIe Lane 0,1,2,3)로 연결된다.

제어보드(CTRB) 후면의 PCIe 슬롯 커넥터(27)에 해당되는 제5 커넥터부(CONN5)는 ADD-IN 타입의 PCIe 카드가 연결될 수 있는 PCIe 슬롯 커넥터로서 PCIe 스위치(6-1)와는 PCIe 버스만의 배선(PCIe x16, x8, x4, x2 또는 x1)으로 연결된다.

제어보드(CTRB) 후면에 위치한 2.5인치 SSD 용 커넥터(31)에 해당하는 제 4 커넥터부(CONN4)는 도 29에 도시된 SFF-8639 규격의 커넥터가 사용되며, PCIe 스위치(6-1)와는 PCIe x4 버스 배선으로 연결된다.

상기의 PCIe 버스 신호는 고속 차동 시리얼 (HIGH SPEED DIFFERENTIAL PAIR SERIAL) 방식의 신호선인 데 비하여, 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 자물쇠(L) 제어를 위한 솔레노이드(10) 제어 신호는 일반 디지털 신호레벨의 신호선으로서 PCIe 스위치(6-1)의 GPIO (GENERAL PURPOSE I/O) 핀에 연결된다.

MCU(6-2)는 제2 커넥터부(CONN2), 제5 커넥터부(CONN5) 및 제4 커넥터부(CONN4)에 연결된 디바이스들의 연결상태 여부를 확인하여, 만일 디바이스가 연결된 것으로 확인되면 해당 디바이스의 SPD (7-3, SERIAL PRESENCE DETECT, EEPROM 또는 FLASH P-ROM 이 사용됨) 로부터 해당 디바이스의 인터페이스와 관련된 정보를 읽어온다. 이 때, 해당 디바이스의 SPD(7-3)와 MCU(6-2)간에는 IIC 버스나 또는 SM버스와 같은 시리얼 버스가 사용되며, 도 28에서는 두 개의 시리얼 버스가 도시되어 있지만 전체적인 디바이스들에 대하여 SPD(7-3)로부터 보다 빠른 관련 정보를 읽어오기 위해서는 더 많은 독립된 신호 배선을 갖는 시리얼 버스를 증설할 수 있다.

MCU(6-2)는 제2 커넥터부(CONN2), 제5 커넥터부(CONN5) 및 제4 커넥터부(CONN4)에 연결된 디바이스들에 대한 SPD로부터 읽어들인 각 디바이스들 마다의 인터페이스 정보를 참조하여 각각의 디바이스들에 최적의 인터페이스가 형성되도록 PCIe 스위치(6-1)의 CONFIGURATION PIN 들에 대한 값을 설정한다.

예를 들어, 제 2 커넥터부(CONN2)의 첫 번째 커넥터에 연결된 디바이스의 SPD 로 읽어들인 SPD 정보가 PCIe x1 로 판별이 되었다면, 굳이 이 디바이스로 연결되는 PCIe 스위치의 한정된 PCIe LANE 자원을 PCIe x2 나 또는 그 이상의 PCIe LANE 으로 할당할 필요는 없다는 것이다.

이러한 과정을 거쳐 최적화된 PCIe LANE 에 대한 자원할당 및 지정에 대한 것을 CONFIGURATION PIN 에 반영하고, 이 결과를 SPD(6-3)에 저장한다.

상기에서는 제1 PCIe 허브(6)를 구성하는 PCIe 스위치(6-1)가 MCU(6-2) 와 더불어 제어보드(CTRB)상에 구비되는 것을 전제로 하여 설명을 진행하였으나, PCIe 스위치(6-1) 만을 별도의 ADD-IN 카드 타입으로 만들어 제어보드(CTRB) 후면에 구비된 특정 PCIe 슬롯 커넥터(27)에 설치되는 방식으로도 구현될 수 있다. 이러한 경우에는 인터페이스 잭(J1~J4) 또는 중간의 멀티플렉스 스위치(MUX1)와 연결되는 호스트 컴퓨터(2-1)와 인터페이스 하는 용도의 PCIe 버스 신호는 PCIe 스위치(6-1)가 구비된 ADD-IN 카드가 연결되는 특정 PCIe 슬롯 커넥터(27)와 연결된다.

이 때, PCIe 스위치(6-1)가 구비된 ADD-IN 카드상에는 제어보드(CTRB)상의 커넥터들과 별도의 케이블을 이용하여 연결되기 위한 커넥터들을 구비한다.

즉, 제2 커넥터부(CONN2)와의 연결은 ADD-IN 카드상의 제2 커넥터부에 대응되는 커넥터들(미도시)과 제 10 커넥터부(CONN10)를 별도의 케이블로 연결하면되고, 제 4 커네터부(CONN4)와의 연결은 마찬가지 방법으로 제 12 커넥터부(CONN12)와 연결함으로써 해결된다.

다만, 제 5 커넥터부(CONN5)와의 연결은 도28에 대응 되는 연결 커넥터가 나타나 있지 않지만, 제어보드(CTRB) 후면에 배치된 대응되는 PCIe 슬롯 커넥터(27)에 인접하게 별도의 커넥터를 배치하고 ADD-IN 카드와 케이블을 연결함으로써 연결 문제가 해결될 수 있다.

한편, MCU(6-2) 의 CONFIGURATION 핀 과 솔레노이드 제어용 핀도 별도의 커넉터를 구비하고 케이블을 연결해 줌으로써 연결관계가 처리될 수 있다.

이렇게, PCIe 스위치(6-1)를 굳이 별도의 ADD-IN 카드에 구비해서 별도로 분리를 해야 할 필요가 있을까 하는 의문이 들기도 하지만, 이렇게 함으로써, PCIe 1.0 (2.5 Gbps/Lane) 용 PCIe 스위치에서 PCIe 2.0 (5.0 Gbps/Lane) 용 PCIe 스위치로, 또는 PCIe 2.0 (5.0 Gbps/Lane) 용 PCIe 스위치에서 PCIe 3.0 (8.0 Gbps/Lane) 용 PCIe 스위치로 쉽게 변경이 가능하고, 제어보드(CTRB) 전체를 교체하지 않더라도 부분적으로 PCIe 스위치(6-1)가 탑재된 ADD-IN 카드만을 변경하는 것만으로도 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 성능을 쉽게 업그레이드 할 수 있고, 다양한 PCIe 스위치(6-1)를 탑재한 ADD-IN 카드를 구현할 수 있고, 이것의 한 예는 보다 많은 PCIe 버스 레인을 구비한 PCIe 스위치(6-1)를 탑재한 ADD-IN 카드를 설치하고, 여분의 PCIe LANE 들이 연결된 커넥터부(미도시)를 PCIe 브라켓 홀(20) 외측으로 돌출되도록 구비하여 별도의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 통한 시스템 확장을 할 수 있다.

또한, 제1 커넥터부(CONN1)를 구성하는 인터페이스 잭(J1~J4) 중에서 J1 인터페이스 잭과 J3 인터페이스 잭에는 도면에 도시되지는 않았지만 고속 차동 시리얼 (HIGH SPEED DIFFERENTIAL PAIR SERIAL) 신호외에 RESET 신호를 비롯한 PCIe 인터페이스를 위한 기본적인 제어 신호에 추가하여 SPD 를 독취하기 위한 IIC 버스나 또는 SM 버스와 같은 시리얼 버스 신호가 포함된다.

따라서, 인터페이스 잭 J1 만으로 호스트 컴퓨터(2)나 혹은 확장된 형태의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)로 연결되었을 경우에도 PCIe 버스에 의한 인터페이스가 정상적으로 형성될 수 있다.

인터페이스 잭 J3 에도 RESET 신호를 비롯한 PCIe 인터페이스를 위한 기본 신호들 외에 SPD 를 독취하기 위한 시리얼 버스 신호를 포함시킨 것은 인터페이스 잭 J1 과 J2 를 하나의 커넥터 그룹으로 하여 호스트 컴퓨터(2-1)에 연결 시키고, 인터페이스 잭 J3 와 J4 를 또 다른 하나의 커넥터 그룹으로 하여 호스트 컴퓨터(2-2, 미도시)에 연결시키기 위한 것으로, 이렇게 두 개의 호스트 컴퓨터에 하나의 PCIe 스위치(6-1)가 연결될 때에는 두 커넥터 그룹 가운데 하나의 커넥터 그룹은 PCIe 스위치(6-2)가 지원하는 NT(None Transparent) 포트에 연결되어야 하고, J1 과 J2 커넥터 그룹에 연결된 호스트 컴퓨터(2-1)에 장애가 발생하였을 경우에는 J3 와 J4 커넥터 그룹이 연결된 다른 호스트 컴퓨터(2-2, 미도시)가 PCIe 스위치(6-1)에 연결된다.

본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1-3)에 CPU 및 주변 소자들(미도시, CPU 칩셋, 메인 메모리, BIOS등)을 포함하는 일체형 컴퓨터(33)가 내장될 수 있는 데, 이 일체형 컴퓨터(EC)의 커넥터 구성 및 신호 연결관계를 살펴보면 다음과 같다.

일체형 컴퓨터(33) 본체는 운영체제를 탑재하고 있는 저장 매체(SM; Storage Media)와 SATA 인터페이스 방식으로 연결되고, 구비하고 있는 커넥터의 종류로는 내부 연결용의 PCIe 커넥터인 제 7 커넥터부(CONN7)와 외부 연결용의 이더넷 커넥터인 제 6 커넥터부(CONN6) 및 일체형 PC 자체를 사용하기 위한 용도의 커넥터들로 구성된 제 8 커넥터부(CONN8)의 모니터(미도시)를 연결하기 위한 RGB 또는 HDMI 커넥터, 키 보드 및 마우스 연결을 위한 USB 커넥터외에 DC 전원 공급을 위한 커넥터 등이 있다.

일체형 PC 본체(33)로부터 돌출되어 내부적으로 PCIe x2 버스에 연결된 커넥터(33-2)는 제어보드(CTRB)의 후면에 구비된 대응 커넥터(CONN7)에 연결되고, 이 커넥터(CONN7)로 연결된 PCIe x2 버스 신호는 멀티플렉스 스위치(MUX1)을 통하여 PCIe 스위치(6-1)의 호스트 컴퓨터(2-1)연결 포트에 연결됨과 동시에 제어보드(CTRB) 후면에 위치한 특정 PCIe 슬롯 커넥터(27)와도 다른 멀티플렉스 스위치(MUX2)를 통하여 연결된다.

이 때, 두 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)의 입력 선택 핀은 점퍼(JUMPER) 스위치(미도시)나 또는 딥(DIP) 스위치에 연결되어 사용자의 설정에 의하여 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 목적에 따라 다음과 같은 어플리케이션으로 사용할 수 있다.

첫 번째 애플리케이션은 확장형 멀티 디바이스 베이(1)내의 모든 디바이스들을 DAS (Direct Attached Storage)로 설정하여 사용하는 것으로, 이를 위해서는 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)의 입력을 모두 A-C 간의 연결 상태를 유지하도록 설정한다.

이렇게 되면, 내장된 일체형 컴퓨터(EC)의 존재여부와 상관없이 확장형 멀티 디바이스 베이(5)는 인터페이스 잭(J1~J4)으로 구성된 제1 커넥터부(CONN1)를 통하여 도 6에 도시된 외부의 호스트 컴퓨터(2)에 직접적으로 연결되어 DAS로 사용된다.

두 번째 애플리케이션은 확장형 멀티 디바이스 베이(1) 내부의 모든 디바이스들을 NAS (Network Attached Storage)로 설정하여 사용하는 것으로, 이를 위해서는 멀티플렉스 스위치(MUX1)의 입력은 B-C 간의 연결 상태를 유지하도록 설정하고, 멀티플렉스 스위치(MUX2)의 입력은 A-C 간의 연결 상태를 유지하도록 설정한다.

즉, 외부의 호스트 컴퓨터(2)를 배제시키고, 내부의 일체형 컴퓨터(EC)를 호스트 컴퓨터가 되도록 하는 것이다. 이와 같은 연결 상태에서 확장형 멀티 디바이스 베이(5) 내부의 일체형 컴퓨터(EC)는 이더넷 커넥터(CONN6)를 통하여 인터넷에 연결되며, 일체형 컴퓨터(33)의 PCIe x2 버스는 PCIe 스위치(6-1)의 호스트 포트로 연결되어 확장형 멀티 디바이스 베이(5) 내부의 모든 디바이스들은 제 6 커넥터부(CONN6)에 연결된 네트워크를 통하여 액세스(ACCESS) 되어 진다.

세 번째 애플리케이션은 확장형 멀티 디바이스 베이(1) 내부의 일부 영역의 디바이스들은 DAS 로 사용하고, 다른 영역의 디바이스들은 NAS 로 사용하는 것으로, 이를 위하여 멀티플렉스 스위치(MUX1)의 입력은 A-C 간의 연결 상태를 유지하도록 설정하고, 멀티플렉스 스위치(MUX2)의 입력은 B-C 간의 연결 상태를 유지하도록 설정한다.

일례로, PCIe 슬롯 커넥터(27)에 대응하여 제 5 커넥터부(CONN5)의 1번 슬롯에 설치된 RAID 카드(8#1, 또는 하드 디스크 드라이브 제어보드)는 외부의 호스트 컴퓨터(2)와 멀티플렉스 스위치(MUX1)의 A-C 간을 통하여 연결되는 PCIe 스위치(6-1)와 연결되고, 이 RAID 카드(8#1) 상의 두 개의 SAS 커넥터(미도시)는 SFF-8087 규격의 SAS ~ SATA 변환 케이블(미도시, SAS 커넥터 한 개에 SATA 커넥터 네 개가 분기되는 케이블)을 통하여 제어보드(CTRB)의 후면 상단에 배치되어 있는 제10 커넥터부(CONN10)에 연결된다.

제어보드(CTRB)의 후면 상단에 배치되는 제10 커넥터부(CONN10)의 SATA 커넥터(미도시)들의 SATA 신호는 제어보드(CTRB) 전면부의 중심선 상단에 배치된 제2 커넥터부(CONN2)인 도29에 도시된 형상의 SFF-8639 커넥터에 도시된 SATA 핀에 대응하여 배선이 된다.

따라서, 제2 커넥터부(CONN2)에 도28에 도시된 제2의 PCIe 허브 카드(7)를 제거하고 3.5인치 하드 디스크 드라이브(HDD)가 설치된 경우, 외부의 호스트 컴퓨터(2)는 DAS 방식으로 연결된 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 제어보드(CTRB) 전면부에 설치된 하드 디스크 드라이브(HDD)들을 액세스(ACCESS)할 수 있다.

한편, PCIe 슬롯 커넥터(27)에 대응하여 제 5 커넥터부 (CONN5) 의 m번 슬롯에 설치된 다른 RAID 카드(8#m, 또는 SSD 제어보드)는 내부의 내장 컴퓨터(EC)와 멀티플렉스 스위치(MUX2)의 B-C 간을 통하여 PCIe x2 버스로 연결되고, 이 RAID 카드(8#m) 상의 4개의 SAS 커넥터(미도시)는 SFF-8087 규격의 SAS ~ SATA 변환 케이블(미도시)을 통하여 제어보드(CTRB)의 후면 하단에 배치되어 있는 제11 커넥터부(CONN11)에 연결된다.

제11 커넥터부(CONN11)의 SATA 커넥터(28)들의 SATA 신호는 제어보드(CTRB) 후면부의 중심선 주변에 배치된 제4 커넥터부(CONN4)인 도29에 도시된 형상의 SFF-8639 커넥터에 도시된 SATA 핀에 대응하여 배선이 된다.

따라서, 제4 커넥터부(CONN4)에 2.5인치 SSD(32)가 설치된 경우, 사용자는 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 외부에 구비된 이더넷 커넥터(CONN6)를 통하여 네트워크로 외부와 연결된 내장 컴퓨터(EC)에 의하여 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 제어보드(CTRB) 후면부에 설치된 SSD(32)들을 액세스(ACCESS)할 수 있다.

상기의 설명에서는 RAID 카드(8#1)는 3.5인치 하드 디스크 드라이브(HDD)를 구동하기 위하여 PCIe 스위치(6-1)와 연결된 제5 커넥터부(CONN5)의 첫 번째 슬롯 커넥터(27, 8#1)에 장착되고, RAID 카드(8#m)은 2.5인치 SSD (32)를 구동하기 위하여 멀티플렉스 스위치(MUX2)의 B-C 간 접속을 통하여 내장 컴퓨터(33)에 연결된 것으로 설명하였으나, 사용자가 상기 두 RAID 카드(8#1, 8#m)의 위치를 서로 바꿔서 설치한 경우에는 하나의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에서 동작이 느리지만 대용량을 지원하는 하드 디스크 드라이브(HDD) 는 네트워크에 접속된 NAS 용도로 사용하고, 용량은 작지만 데이터 액세스(ACCESS) 성능이 뛰어난 SSD (32) 는 NAS 용도로 사용하는 형태의 하이브리드 저장 장치가 된다.

아울러, 상기의 설명에서는 제2 커넥터부(CONN2)에 모두 3.5인치 하드 디스크 드라이브(HDD)가 설치된 것으로 가정하여 동작 설명을 진행하였으나, 제2 커넥터부(CONN2)의 일부는 도 28에 도시한 바와 같은 제2의 PCIe 허브 카드(7)를 설치하여 외부에 추가적인 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 확장하는 용도로 사용하고, 다른 일부는 램디스크 카드(미도시)를 설치하고, 나머지는 하드 디스크 드라이브(HDD)들로 설치하거나 모두를 상기에 나열한 임의의 한 종류의 디바이스만으로 설치여 사용하는 것도 자명하다.

즉, 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에서는 별도의 전용 확장 장치에 의하지 않고, 하나의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에서 사용자가 설치하여 사용하려는 디바이스의 설치 공간이 부족한 경우 일부의 디바이스를 제2의 PCIe 허브 카드(7)로 대체하여 외부에 추가적인 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 설치하여 디바이스를 증설하는 것이 가능하다.

한편, 상기에서 두 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)는 간단히 점퍼(JUMPER) 스위치나 딥(DIP) 스위치에 의하여 사용자가 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)의 입력 포트를 미리 설정해 두는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)의 입력포트 선택 핀을 PCIe 스위치(6-1)의 또 다른 GPIO(미도시) 포트에 연결하여 외부의 호스트 컴퓨터(2)에서도 설정할 수 있도록 하거나, 내장 컴퓨터(33)의 GPIO(미도시) 포트를 통하여 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)에 대한 입력 포트를 선택할 수 있도록 함으로써, 어느 일측의 컴퓨터에 장애가 발생하여 데이터가 액세스(ACCESS)되지 않는 상황이 발생할 경우에는 다른 일측의 컴퓨터에서 두 멀티플렉스 스위치(MUX1, MUX2)를 자신의 방향으로 GPIO 포트를 제어하여 반대측 디바이스들에 대한 데이터 액세스(ACCESS)가 가능하도록 할 수 있고, 굳이 장애가 발생한 상태가 아니더라도 필요한 경우에는 반대측 디바이스를 액세스(ACCESS)하는 것이 가능하다.

다음으로, 제1 PCIe 허브로서의 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에 슬라이드 방식으로 장착되는 제2의 PCIe 허브 카드(7)의 구성을 통하여 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 확장하여 연결할 수 있는 것에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 7의 제2 PCIe 허브 카드(7)는 기본적으로 도 5에 도시된 ADD-IN 카드 방식으로 사용하기 위한 PCIe 허브 카드(3-7)의 구성요소를 포함하며, 추가적으로 MCU(7-2)와 SPD (7-3, SERIAL PRESENCE DETECT) 를 포함한다.

제2 PCIe 허브 카드(7)가 ADD-IN 카드(3-7) 타입인 경우에는 제5 커넥터부(CONN5)에 설치되어 PCIe 슬롯 홀(20)을 통하여 돌출되는 제3 커네터(CONN3)부를 통하여 확장형 멀티 디바이스 베이(1)가 확장되고, 제2 PCIe 허브 카드(7)가 도 16 하단에 도시된 내측 가이드(21)가 거치된 타입인 경우에는 제2 커넥터부(CONN2)에 설치되어 제3 커네터(CONN3)부를 통하여 확장형 멀티 디바이스 베이(1)가 확장된다.

본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 전원이 켜지면, 제2 PCIe 허브 카드(7)의 MCU(7-2)는 제3 커넥터부(CONN3)의 각각의 커넥터에 연결된 외부의 다른 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에 대하여 존재 여부를 파악하고, 연결이 된 것으로 파악된 본 발명의 확장된 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에 대해서는 해당 기기의 SPD(6-3)으로부터 호스트 측에 대한 인터페이스 정보를 읽어와 CONFIGURATION PIN 의 제어를 통하여 PCIe 스위치(7-1)에 대한 PCIe LANE 자원의 할당 및 지정을 수행하고, 이 CONFIGURATION PIN 정보를 SPD(7-3)에 기록한다.

비록, PCIe 스위치(6-1)와 도 8의 SFF-8639 커넥터를 사용하는 제2 커넥터부(CONN2) 및 제4 커넥터부(CONN4) 간에는 각 커넥터 마다 제어보드(CTRB) 상에서 미리 PCIe x4 LANE 으로 연결되고, PCIe 스위치(6-1)와 PCIe 슬롯 커넥터(27)인 제5 커넥터부(CONN5) 간에는 미리 PCIe x8 LANE 으로 연결되어 있다 하더라도, 상기와 같이 제2 PCIe 허브 카드(7)에 각각에 연결된 확장형 멀티 디바이스 베이(1)를 인식하고 이에 따라 각각의 카드는 한정된 자원의 PCIe LANE 을 구비하고 있는 제1 PCIe 허브(6)와 필요한 PCIe LANE 자원 만큼만 할당 받음으로써 최적의 PCIe 인터페이스 환경을 형성할 수 있다.

본 발명의 제1 PCIe 허브에 연결되는 각각의 제2 PCIe 허브 구조에 의한 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 확장은 도 1 또는 도 2의 JBOD (Just a Bunch Of Device) 연결방식으로 알려진 종래 기술의 확장 방식에 비하여 확장된 여러 디바이스들이 단일 확장 케이블을 공유하지 않으므로 인하여 장치를 추가할 때마다 인터페이스 성능이 함께 저하되지 않는 장점이 있을 뿐만 아니라, 장치를 추가함에 따른 확장 케이블의 반사파 노이즈 및 고속 차동 시리얼 신호라인에 대한 지터(JITTER)의 영향을 줄일 수 있어 종래 기술의 JBOD 방식에 의한 장치의 확장을 보다 많이 할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 종래 기술의 확장에서는 단위 디바이스 베이 장치의 크기를 되도록 크게 만들어 많은 디바이스들을 탑재할 수 있도록 함으로 인하여 보다 대용량에 상대적으로 부피가 큰 전원 모듈을 탑재하여야 하며 유지 보수가 힘들고, 하나의 시스템에만 장애가 발생하여도 많은 디바이스들을 사용하지 못하는 상황이 발생할 수 밖에 없었던 반면에, 본 발명의 2단 PCIe 허브 구성에 의한 확장은 유지 보수에 적합한 작은 크기의 확장형 멀티 디바이스 베이(1) 형태로 구성하는 대신에 보다 많은 수로 확장을 함으로 인하여 유지 보수가 용이하며, 비록 하나의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)에 장애가 발생하여도 상대적으로 작은 수의 디바이스들에 대해서만 신속하게 장애 대처를 할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 7의 전원 모듈(PM)들은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1-1,1-2,1-3)의 후면 패널(13)의 형상에 따라서 내장되거나, 착탈되거나 또는 도 18의 외부에 존재하는 파워 팜(40) 형태인 전원 블록(PM)과 이러한 전원 블록으로부터 내부의 PCIe 스위치(6-1) 및 내장 컴퓨터(EC)에 필요한 전원부(PWR)가 있다.

도 8은 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 블록도인 도 7의 적용사례로서 제2 PCIe 허브 카드(7)에 활용된 PCIe 버스 연결 및 하드 디스크 드라이브(HDD)에 활용된 SATA 버스로 연결된 제2 커넥터부(CONN2) 와 SSD(32)에 활용된 SATA 버스로 연결된 제4 커넥터부(CONN4)에서 사용한 SFF-8639 규격의 SAS, SATA 및 PCIe 버스에 적용되는 커넥터이다.

도 8의 커넥터(SFF-8639)는 본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1-2)에 사용되는 전원 이중화 보드(29)의 전원모듈(12-B) 연결 커넥터(29-1)로도 사용될 수 있다.

이 경우에는 도 8에 도시된 핀별로 부여된 신호 매핑을 따르지 않고, 오용을 방지하기 위한 대책이 있어야 한다.

이 경우, 오용을 방지하기 위한 사전 대책으로서 상단의 PCIe SIDEBAND 로 지정된 E6 ~ E1 의 6개 핀과 이것의 우측에 배치된 S7 ~ S1 의 7개 핀으로 구성된 '' 자 형상의 홈에 삽입되는 역시 ''자 형상의 사출 구조물을 커넥터(SFF-8639)의 해당 핀들이 위치한 면위로 돌출되지 않도록 삽입한다. 이러한 간단한 처리만으로 상대물 커넥터(미도시)나 엣지 핑거(EDGE FINGER)를 구비한 1.2mm 두께의 인쇄회로기판이 삽입되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

한편, 좌측의 P15 ~ P1 의 15개 핀은 본래 +12V, +5V 및 +3.3V 전압과 접지 신호 및 하나의 ACTIVITY-LED 신호로 구성되어 있다.

본 발명에서는 SFF-8639 커넥터에 지정된 ACTIVITY-LED 신호가 지정된 핀은 전원 ON/OFF 제어핀으로 새롭게 할당하고, 반대측의 PCIe LANE 3,2,1 을 구성하는 E39 ~ E17 의 23개 핀에 대하여 상기 각각의 전압에 인접한 핀들은 해당 전압 및 접지 핀으로 지정하여 전원 이중화 보드용 전원 연결 커넥터(29-1)로 활용한다. 이 때 커넥터(SFF-8639) 좌우의 가이드 돌기는 도 12에 도시된 외측 하드가이드(22)로 전원 모듈(12-B)이 전원모듈 홀(23)을 통하여 삽입될 때 발생되는 내측 하드가이드(21)와 외측 하드가이드 (22)간의 기구적인 공차로 인한 유격이 다소간 존재하더라도 SFF-8639 커넥터 양측의 경사진 형태의 가이드 돌기가 전원모듈(12-B) 의 전원 확장 보드(PEB)의 테이퍼형 단면을 갖는 엣지 핑거를 안내하여 인입될 수 있도록 전원 확장 보드(PEB)의 돌출된 엣지 핑거 내측의 수직 커버(미도시)상에 SFF-8639 커넥터의 가이드 돌기에 대응한 가이드용 인입 홀(미도시)을 구비한다.

또한, 상기에 언급한 바와 같이 전원 모듈(12-B)상에 구비된 전원 확장 보드(PEB)는 도29의 SFF-8639 커넥터가 전원 커넥터로 사용될 경우에는 우측의 ''자홈 부분이 동일 형상의 사출 구조물로 막혀 있으므로 좌측의 P15 ~ P1 부분에만 삽입될 수 있는 형상을 갖는다.

도 9는 본 발명의 제2 PCIe 허브 카드(7)가 적용되었을 경우의 측면 패널(14)을 나타낸 것으로서, 제2 PCIe 허브 카드(7)의 제3 커넥터부(CONN3)에 구비된 커넥터가 돌출될 수 있도록 커넥터(CONN9) 의 외곽면을 따라 재단된 형태의 배열을 갖는다.

본 발명의 확장형 멀티 디바이스 베이(1)의 제어보드(CTRB) 전면에 제2 PCIe 허브 카드(7)가 장착되었을 경우에는 반대측의 측면 패널(15)에 냉각팬(FAN)이 구비되어지며, 제2 PCIe 허브 카드(7)측의 측면 패널(14)에는 커넥터(CONN9)가 돌출되기 위한 홀 이외의 주면 공간에 외부 공기의 유입을 위한 냉각홀(미도시)의 배열이 구비된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 확장형 멀티 디바이스 베이에 슬라이드 방식으로 착탈되는 디바이스에 부착되는 내측 가이드와, 확장형 멀티 디바이스 베이를 구성하는 케이스 또는 케이스 내측의 구성물에 부착되는 외측 가이드로 이루어진 디바이스 가이드 장치를 실현할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

외부의 컴퓨터와 연결되는 제1 커넥터부;

적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제2 커넥터부를 구비하고, 상기 제1 커넥터부를 통하여 상기 외부 컴퓨터에 연결되는 제1 피씨아이 익스프레스 허브; 및

상기 제2 커넥터부가 일측에 연결되고, 타측에 외부 확장을 위해 탈부착이 가능한 적어도 하나 이상의 커넥터로 구성되는 제3 커넥터부를 구비하는 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드;

를 포함하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 피씨아이 허브는 제1 피씨아이 익스프레스 스위치를 포함하고, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 피씨아이 익스프레스 버스로 상기 제2 커넥터부의 피씨아이 익스프레스 핀들이 연결되고, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 제1 제어부가 연결되며,

상기 제 2 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀들은 제10 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀에 대응하여 연결된 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 제4 커넥터부를 통해 하나 이상의 디바이스가 연결되고, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 제5 커넥터부를 통해 하나 이상의 피씨아이 익스프레스 애드인 카드(PCIe Add-in Card)가 연결되며,

상기 제4 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀들은 제11 커넥터부의 SAS, SATA 익스프레스, SATA 핀에 대응하여 연결된 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드는,

상기 제2 커넥터부와 연결되는 연결수단; 및 상기 연결수단과 피씨아이 익스프레스 버스로 연결되는 제2 피씨아이 익스프레스 스위치를 포함하고,

상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치는 피씨아이 익스프레스 버스를 통해 상기 제3 커넥터부에 연결된 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치와 상기 제3 커넥터부 사이에 제2 제어부가 연결되고,

상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드는 상기 제3 커넥터부에 연결된 다른 확장형 멀티 디바이스 베이의 연결상태 신호와 제2 SPD를 연결하는 시리얼 버스 신호를 상기 제2 제어부로 전달하며,

상기 제2 제어부는 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치의 고정된 피씨아이 익스프레스 자원할당 핀들을 상기 연결상태 신호와 상기 제2 SPD의 독취 정보에 따라 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치가 최적의 피씨아이 익스프레스 자원할당이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 제2 피씨아이 허브카드는 애드인(ADD-IN) 카드 타입의 피씨아이 익스프레스 카드 형태로 설치되거나 또는 호스트 컴퓨터 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 제2 제어부는 상기 제2 피씨아이 익스프레스 스위치에 대한 자원 할당 정보를 상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드에 구비된 상기 제2 SPD에 기록하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드로부터 입력되는 제2 피씨아이 익스프레스 허브 카드의 연결상태 신호와 상기 제2 SPD를 연결하는 시리얼 버스 신호를 제1 제어부로 전달하고,

상기 제1 제어부는 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치의 피씨아이 익스프레스 자원할당 핀들을 상기 연결상태 신호와 상기 제2 SPD의 독취 정보에 따라 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치가 최적의 피씨아이 익스프레스 자원할당이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 제1 제어부는 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치에 대한 자원 할당 정보를 상기 제1 제어부에 연결된 상기 제1 SPD에 기록하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 커넥터부를 다시 제1 커넥터 그룹과 제2 커넥터 그룹으로 나누고,

상기 제1 커넥터 그룹의 첫 번째 커넥터에 배치된 피씨아이 익스프레스 인터페이스를 위한 각종 제어신호들을 상기 제2 커넥터 그룹의 첫 번째 커넥터에도 동일하게 배치한 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 피씨아이 익스프레스 인터페이스를 위한 각종 제어신호는 상기 제1 SPD와 연결되는 시리얼 버스의 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제1 커넥터부를 통한 상기 외부의 컴퓨터에 직접 연결되거나, 또는 내장 컴퓨터에 연결되는 제6 커넥터부를 통해 네트워크에 접속 연결되는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제4 커넥터부에 연결된 일부의 디바이스들이 상기 제1 커넥터부를 통한 상기 외부의 컴퓨터에 직접 연결되고,

동시에, 다른 일부의 내부 디바이스 연결용 커넥터부에 연결된 디바이스들이 내장 컴퓨터에 연결된 제6 커넥터부를 통해 네트워크에 접속 연결되는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 제2 커넥터부에 상대적으로 속도가 일정 이하로 느리고, 저장용량이 일정 이상으로 큰 하드 데이터 저장 매체를 연결하고, 상기 제4 커넥터부에는 상대적으로 속도가 일정 이상으로 빠르고 저장용량이 일정 이하로 작은 데이터 저장매체를 연결하여,

상기 제2 커넥터부에 연결된 하드 데이터 저장 매체는 네트워크 접속 저장 매체(NAS; NETWORK ATTACHED STORAGE)로 사용되고, 상기 제4 커넥터부에 연결된 데이터 저장 매체는 직접 접속 저장 매체(DAS; DIRECT ATTACHED STORAGE)로 사용되는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 제1 커넥터부에 연결된 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제5 커넥터부에 연결된 제2 멀티플렉스 스위치의 스위칭 동작에 따라, 임의의 일측의 컴퓨터에 장애가 발생하였을 경우, 장애가 발생하지 않은 다른 일측의 컴퓨터를 통하여 상기 제1 멀티플렉스 스위치와 상기 제2 멀티플렉스 스위치를 재설정하여 장애가 발생하지 않은 컴퓨터 측으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 피씨아이 익스프레스 허브는, 상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치를 구비한 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드를 포함하고,

상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드와 연결을 위한 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터를 구비하며,

상기 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터는 상기 피씨아이 익스프레스 스위치를 통하여 상기 제1 커넥터부와 연결되며,

상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드는 적어도 하나 이상의 커넥터들을 구비하며, 상기 ADD-IN 카드의 커넥터들과 별도의 케이블에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 피씨아이 익스프레스 ADD-IN 카드는,

상기 제1 피씨아이 익스프레스 스위치와 피씨아이 익스프레스 신호를 주고받는 외부 신호 확장용 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 1 항에 있어서,

피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터를 구비하는 호스트 컴퓨터;

상기 피씨아이 익스프레스 슬롯 커넥터에 설치되는 피씨아이 익스프레스 확장카드;

상기 피씨아이 익스프레스 확장카드에 구비된 확장용 커넥터부; 및

상기 확장용 커넥터부에 연결되는 확장형 멀티 디바이스 베이;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.
제 18 항에 있어서,

상기 피씨아이 익스프레스 확장 카드는 피씨아이 익스프레스 스위치를 구비하고,

상기 피씨아이 익스프레스 스위치의 일측 포트들은 엣지 핑거측과 연결되며,

상기 피씨아이 익스프레스 스위치의 다른 일측 포트들은 상기 확장용 커넥터부로 연결되어 상기 피씨아이 익스프레스 허브를 구성하는 것을 특징으로 하는 확장형 멀티 디바이스 베이 시스템.