運算裝置的自我檢測方法與系統的製作方法

2023-04-29 22:03:06

專利名稱：運算裝置的自我檢測方法與系統的製作方法
技術領域：
本發明有關一種檢測方法與系統，尤其是指一種運算裝置在啟動的過程中關於電 壓狀態的自我檢測方法與系統。
背景技術：
隨著工業的發展與進步，各種不同應用場合的電子運算裝置的需求也逐漸增加。 例如在信息科技行業中，由於網絡的發展和公司內部中小型區域網搭建規模的擴增，網絡 服務系統有了更專業化要求，也因此提升了網絡服務系統的功能性和易用性。此外，隨著電 子化的腳步，各企業中對於數據伺服器的需求也大幅增加，數據伺服器可以作為數據儲存 與讀取的平臺，使得數據得以保存或者是提供進行統計分析所需的信息。基於前述的需要， 因此穩定且有效率的伺服器機能是選用的重要關鍵。目前，服務系統開機時，周邊硬體的初始化通過中央處理單元(central processing unit ;CPU)經由主機板的基本輸出入系統(Basic Input Output System ； BIOS)晶片取得程序碼，由此程序碼先檢查CPU各項暫存器是否運作正常，接下來對動態隨 機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory)、主機板晶片組、顯示卡等其餘周邊設備 進行初始化設定。前述的程序，在伺服器研發的過程中，難免會發生系統性錯誤，例如電壓 不穩定、硬體不相容或發生異常等問題，造成開機不動作的現象。此時，研發者必須針對可 能的錯誤來進行除錯。為加快研發以及除錯速度，業界遂定義出一 1/0地址埠(例如Port 80H)，當 BIOS (Basic Input Output System)程序碼依照儲存開機自我測試(Power on Self Test ； POST)程序的程序表進行某一階段的開機自我測試程序時，BIOS程序會將此階段的開機自 我測試程序的測試代碼(code)的數值直接送到如Port 80H的1/0埠，然後經由解碼並 顯示出此階段的開機自我測試程序的測試代碼的數值，以供研發者了解發生錯誤的原因。習用技術中美國公開申請案US. Pub. No. 2007/0208973教導了一種利用外接測試 卡的技術，如圖1所示，其利用一測試卡10插入於待測的主機板11上。在主機板11啟動的 過程中，測試卡10接收由處理器所傳輸的根據BIOS所發出的POST的檢測命令所檢測的結 果。如果有異常，則利用測試卡10上的顯示器100顯示異常編號。此外，在中國臺灣公告專 利第461541號則教導了一種可以克服外加測試卡的問題顯示裝置，其利用單晶片的電路 實施方式，該裝置接收總線所出現各個周邊硬體所發生的問題信號，並加以處理判斷為哪 一周邊硬體發生問題，並通過顯示單元顯示，使用者僅需判斷顯示單元所代表的意義，即可 獲知問題的所在，無需再藉由外接除錯誤卡進行維修。而在美國專利US. Pat. No. 6，615，360 也教導一種檢測技術，其針對電腦系統內的元件所需的電源供應進行檢測，然後將信號連 接至邏輯元件(programmable array logic, PAL)上，當PAL元件檢測到所有的信號時，則 送出正常的信號以表示啟動程序正常。前述的技術是集中在硬體狀態是否正常(如美國公開申請案US.Pub. No. 2007/0208973,或者是中國臺灣公告專利第461541號)，或者是針對系統狀態，統一送出正常或異常的信號(如美國專利US. I^t. No. 6，615，360)。但是在習用技術中，並沒有 針對BIOS運作前關於各電子元件所具有的電壓位階狀態的電壓進行檢測並且依序顯示出 對應的訊息以供使用者判斷，因此對於系統設計者而言，在進行系統除錯時，還是有不便之 處。綜合上述，因此亟需一種運算裝置的自我檢測方法與系統來解決習用技術的不足之處。

發明內容
本發明的目的在於，現有的運算裝置的檢測系統在運算裝置啟動過程中，沒有針 對各電子元件所具有的電壓位階狀態的電壓進行檢測的技術問題。為達到上述目的，本發明提供一種運算裝置的自我檢測方法，其包括有下列步驟 啟動一運算裝置，該運算裝置具有多個電子元件，每一個電子元件可產生關於電壓位階狀 態的一第一狀態信號；接收對應每一電子元件所具有的第一狀態信號；以及顯示對應每一 第一狀態信號的一訊息。本發明更提供一種運算裝置的自我檢測系統，包括一運算裝置，其具有多個電子 元件，每一個電子元件於該運算裝置啟動過程中，產生關於電壓位階狀態的一第一狀態信 號；一控制單元，其與該多個電子元件電性連接以接收該第一狀態信號，該控制單元更根據 該第一狀態信號產生對應的顯示信號；以及一顯示單元，其與該控制單元電性連接以根據 該顯示信號產生對應的訊息。本發明的有益效果在於，在系統啟動前檢測電源供應狀態並予以顯示，以利判斷 電源供應的狀態是否正常。在BIOS啟動檢測的過程中，經由總線接收關於特定地址埠所 具有的對應電子元件啟動狀態的信號，然後對該信號解碼以顯示對應的訊息，以利判斷開 機程序狀態是否正常。利用現有的除錯機制，在運算裝置啟動過程中，接收來自不同電子元件所具有的 關於電壓位階的狀態信號，並依序顯示對應的訊息以供判斷啟動的狀態。藉由本發明的方 法與系統可以降低成本以及增加簡化機板布局設計。


圖1為習用的除錯卡示意圖。圖2為本發明的一運算裝置架構示意圖。圖3為本發明的運算裝置的自我檢測方法實施例流程示意圖。圖4A與圖4B為檢測運算裝置的電源供應狀態的顯示燈號示意圖。圖5為運算裝置啟動時檢測各電子元件的電壓狀態順序示意圖。附圖標記說明10-測試卡；100-顯示器；11-主機板；2-運算裝置；20-主控制板；21-中央處 理器；22-存儲器；23-輸入/輸出集線器23 ；24-輸入/輸出集線控制器；25-電源供應 器；250、251_電壓轉換元件；252、253_電性線路；26-機板管理控制單元；260-電性線路； 27-LPC總線；28-控制單元J80-解碼器；29-顯示單元；290、291_七段顯示器；3-運算裝 置的自我檢測方法；300 311-步驟；40 42-顯示狀態。
具體實施例方式下文將本發明的裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，詳細說明陳 述如下請參閱圖2所示，該圖為本發明的一運算裝置架構示意圖。該運算裝置2具有一 主控制板20，其上具有各種不同的電子裝置，如中央處理器21、存儲器22(如DDR2或 DDR3等)、輸入/輸出集線器23 (I/O Hub, Ι0Η)(或稱為北橋晶片)與輸入/輸出集線控制 器M(I/O controller hub，ICH)(或稱為南橋晶片)，但不以此為限。一般而言，輸入/輸 出集線器(IOH) 23經由總線連接比較高速的裝置，例如存儲器或者是顯示卡。總線有周 邊裝置元件連接(Peripheral Component hterconnect，PCI)或者是高階圖形顯示埠 (Advanced Graphics Port,AGP)接口等總線種類，但不以此為限。而輸入/輸出集線控制器 (ICH) 24，則負責比較低速的裝置，例如1/0周邊裝置(鍵盤、滑鼠、印表機等)或USB接口。
該主控制板20更偶接有一電源供應器25。電源供應器25所供應的電源通常為比 較高的電壓，例如12V。電源供應器25與主控制板20電性連接之後，主控制板20上會具 有電壓轉換元件250與251，其可進行電壓轉換以將大電壓轉換成小電壓。其中電壓轉換 元件250可將12V轉換成5V電壓，以供應給需要5V的電子元件，而電壓轉換元件251則將 5V轉換成3. 3V電壓，以供應給需要3. 3V的電子元件。至於電壓轉換元件的數量以及轉換 的電壓大小則可以根據需求而定，並不以圖2所示為限制。接下來說明，本發明的自我檢測系統。如圖2所示，本發明的自我檢測系統具一控 制單元觀、多個可提供關於電壓狀態信號的電子元件，以及一顯示單元四。每一個電子元 件藉由一接腳(Pin)與該控制單元電性連接，其中，該接腳可以輸出關於該電子元件的電 壓位階狀態的一第一狀態信號(power good, PWRGD)給該控制單元觀。在本實施例中，電 子元件可為中央處理器21、存儲器22、輸入/輸出集線器(IOH) 23、輸入/輸出集線控制器 (ICH) 24以及電源供應器25及其相關的電壓轉換元件250與251所具有的可輸出第一狀 態信號(PWGRD)的針腳電性連接。前述的電子元件為列舉的實施例，並不以所列舉的電子 元件為本發明的限制。另外，該主控制板20上更具有一機板管理控制單元沈(baseboard management controller，BMC)，其與該主控制板20電性連接，以接收由該電源供應器25所 提供的電源，以自我初始化啟動管理的機制。該控制單元沘，可為一可編程邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)或具有運算能力的單晶片等。本實施例使用屬於可編程邏輯控制器中的複雜型可編程 運算元件(complex programmable logic device，CPLD)，但不以此為限。只要是具有運算 能力的邏輯運算元件，都可依據熟悉此項技術的人的需求予以置換。該顯示單元四，與該 控制單元觀電性連接，該顯示單元四根據該控制單元觀所發出的對應第一狀態信號的顯 示信號，而顯示對應的訊息。該顯示單元四可為發光二極體顯示器(例如多個七段顯示 器組合或者是二極體顯示陣列元件)或者是液晶顯示器等。在本實施例中，該顯示單元四 為兩個七段顯示器所組合的顯示單元。此外，在本實施例中，該控制單元觀更藉由低端子 數(low pin count, LPC)總線27與輸入/輸出集線控制器(ICH) 24電性連接。當BIOS初 始化時，運算裝置2進行開機自我測試(Power On Self Test, POST)所需執行的一連串指 令，而中央處理器執行每一指令後的除錯訊息會將對應一地址埠(例如埠號80，但不 以此為限)的數據，經由LPC總線27傳給控制單元觀接收。此時，控制單元觀內具有解碼能力的解碼器280進行解碼，並將解碼後的信息傳輸至顯示單元29，以顯示對應的訊息。請參閱圖3所示，該圖為本發明的運算裝置的自我檢測方法實施例流程示意圖。 本實施例以圖2的運算裝置為例，但不以圖2的架構為限，來說明檢測方法的運作。該檢測 方法3包括有下列步驟，首先進行步驟300判斷運算裝置未啟動前的電源連接狀態。在判 斷過程中以步驟301檢測與運算裝置電性連接的電源供應器25(pOWer supply)以及機板 管理控制單元洸(baseboard management controller, BMC)是否處於正常狀態。如果正常 則進行步驟303顯示對應的燈號；反之，則進行步驟302，根據異常的狀態顯示對應的訊息。例如以電源供應器25提供12V電壓給運算裝置2為例，由電源供應器25中提供 代表電源供應正常(stand_by_p0Wer)的信號經由電性線路252傳遞信號給控制單元觀， 當控制單元28接收到stand_by_p0Wer的信號時，會在步驟303中，控制顯示單元四顯示 對應的訊息。由於本實施例中的顯示單元四為七段顯示器，因此顯示的狀態會如圖4A所 示，顯示單元四中的第一七段顯示器四0中的一個二極體燈會接收控制單元觀的信號而 點亮。此時，使用者看到燈號時，就可以了解電源供應器25所供應的電源已經處於正常的 待機狀態。相反地，如果沒有收到stand_by_p0Wer信號，則代表電源供應異常，因此會以步 驟302顯示對應異常的訊息。本實施例以沒有任何燈號顯示作為代表異常的狀態。當然， 使用者可以根據需要定義控制單元觀控制顯示單元四顯示代表正常或異常的燈號。當電源正常進入至運算裝置時，主控制板上的機板管理控制單元沈就會接收電 力而運作進行自我初始化的工作，一但工作進行完畢，機板管理控制單元沈即會將代表正 常的電信號經由電性線路260傳遞給控制單元觀。控制單元觀在接收到機板管理控制單 元26初始化正常的信號後，便會以步驟303於送出控制信號，點亮顯示單元四中的第二個 七段顯示器291中的一的二極體燈，以形成如圖4B的狀態。當使用者或測試人員看到圖4B 的狀態時，即可以了解系統電力供應正常，可以隨時被啟動。反之，如果僅有圖4A的燈號， 則代表機板管理控制單元沈的運作異常，即可隨時檢查找出問題。運算裝置2的電源25與機板管理控制單元沈正常之後，接著以步驟304判斷運 算裝置2是否被啟動。本步驟所謂的啟動，是指運算裝置2的啟動開關是否被打開。如果 沒有，則持續監控電源供應狀態，亦即回到步驟300進行監控的循環。反之，如果啟動，則以 步驟305清除在步驟303所顯示的代表電源25與機板管理控制單元沈狀態的訊息。接著 以步驟306，接收對應每一電子元件所發出的有關於電壓狀態的第一狀態信號，然後顯示對 應的訊息。在本步驟中，主要是對於主控制板20上的主要電子元件(例如CPU、存儲器以 及南北橋晶片等)的電壓供應狀態進行確認。如圖3所示，該圖為本發明確認電子元件電壓供應狀態流程示意圖。在確認的過 程中，以步驟307逐一確認在主控制板上的電子元件的電壓供應狀態。一般而言，確認過程 是先確認高電壓，再確認低電壓。首先確認由電源供應器所提供的高電壓(12V)經過電壓 轉換成低電壓的電壓供應狀態是否正常。本實施例是以3. 3V作為說明，如圖2所示，當電 壓由高電壓12V轉換成低電壓3. 3V時，如果正常狀態，會由3. 3V的轉換器251中代表電壓 狀態正常的接腳經由電性線路253傳遞PWGRD (power good)信號給控制單元觀。控制單 元28確認到代表3. 3V正常的信號P3V3_PWGRD的信號時，即控制顯示單元四顯示對應的 訊息。例如圖5中，當3. 3V正常供應時，則如顯示狀態40所顯示的燈號。接著，控制單元28會繼續確認輸入/輸出集線控制器M (ICH)是否發出代表工作電壓正常的P1V5_ICH_PWGRD的信號，如果有的話，控制單元觀控制顯示單元四顯示如顯 示狀態41所示的燈號。然後，控制單元觀再確認存儲器的工作電壓是否正常，本實施例 的存儲器為DDR3(但不以此為限)，如果DDR3的工作電壓也處於正常狀態，則由DDR3中代 表電壓正常的DDR3_VDDQ_PWGRD的信號也會被控制單元28所檢測，而如顯示狀態42所顯 示的燈號所示。然後依序檢測輸入/輸出集線控制器M的1. 05V工作電壓(P1V05_ICH_ PWGRD)、輸入 / 輸出集線器(IOH) 23 的 1. IV (P1V1_I0H_PWGRD)以及 1. 8V (P1V8_I0H_PWGRD) 工作電壓、CPU終止電壓(CPU_VTT_PWGRD)、DDR3終止電壓(DDR3_VTT_PWGRD)、CPU工作電 壓(CPU_VCCP_PWGRD)以及系統電壓(SYS_PWGRD)是否正常。整個檢測的過程，是以序列檢 測過程進行，亦即，控制單元28按照圖5所示的檢測程序，依序檢測電子元件所需的工作電 壓是否正常。在圖5中的檢測電壓供應流程的順序並非固定的順序，其可根據運算裝置2 所具有的平臺型式，而有不同的檢測程序。圖5僅為說明步驟306的運作過程的一實施例 而已，因此步驟306所依序檢測電子元件所具有的工作電壓流程並不以圖5的流程為限制。當圖5中的某一階段發生電壓供應異常時，例如存儲器並沒有發出電壓正常 DDR3_VDDQ_PWGRD的信號時，則顯示單元四的燈號會停留在P1V5_ICH_PWGRD所對應的燈 號狀態。使用者或檢測人員看到燈號沒有變化，即可得知是P1V5_ICH_PWGRD燈號的下一個 程序DDR3_VDDQ_PWGRD所對應的工作電壓確認異常，藉由步驟308檢查有異常電子元件，以 找出問題予以解決。如果，圖5的燈號依序顯示，則代表確認電壓正常，此時即可進行步驟 309將運算裝置的控制權交給基本輸出輸入系統(Basic Input/Output System，BIOS)。在 BIOS進行運作之前，先以步驟310利用輸入/輸出集線控制器M(ICH)所發出的重啟信號 (platform reset, PLTRST)清除在步驟306所顯示的燈號或訊息，然後，BIOS則進入啟動狀 態。一般而言，BIOS是載入在電腦硬體系統上的最基本的軟體程序碼，主要的功能為 開機自我測試、初始化動作、紀錄系統設定值以及載入作業系統等工作。當BIOS在運作的 過程中，運算裝置2會進行開機自我測試(Power On Self Test, POST)。而中央處理器在 執行POST的每一指令後，會發出關於一地址埠(本實施例為Port 80)的一第二狀態信 號，該第二狀態信號關於一電子元件的啟動狀態(例如初始化是否正常)。該第二狀態信 號經由總線27 (本實施例為低端子數(LPC)總線)傳給控制單元觀。接著再以步驟311， 控制單元觀解碼經由LPC總線27所接收到的第二狀態信號。由於在控制單元觀內具有 解碼器觀0，因此可以根據對應Port 80的該第二狀態信號進行解碼。該控制單元觀再根 據解碼後的所得到的訊息，進一步輸出至顯示單元四，使得使用者得知關於Port 80的除 錯訊息，進而掌握開機過程的檢測狀態。以上對本發明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業技術人員理解，在權利要 求限定的精神與範圍之內可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發明的 保護範圍內。
權利要求
1.一種運算裝置的自我檢測方法，其特徵在於，包括有下列步驟啟動一運算裝置，該運算裝置具有多個電子元件，每一個電子元件可產生關於電壓位 階狀態的一第一狀態信號；接收對應每一電子元件所具有的第一狀態信號；以及 顯示對應每一第一狀態信號的一訊息。
2.如權利要求1所述的運算裝置的自我檢測方法，其特徵在於，該運算裝置為一服務 器，該電子元件為電源供應器、電壓轉換元件、晶片、中央處理單元或者是存儲器。
3.如權利要求1所述的運算裝置的自我檢測方法，其特徵在於，在啟動該運算裝置之 前更包括有下列步驟檢查與該運算裝置電性連接的一外部電源是否正常，如果正常則顯示對應的一電源正 常訊息；檢查該運算裝置的一機板管理控制單元是否正常，如果正常則顯示對應的一待機訊 息；以及在啟動該運算裝置時，清除該電源正常訊息以及該待機訊息。
4.如權利要求1所述的運算裝置的自我檢測方法，其特徵在於，顯示訊息的方式為根 據啟動程序所需的電壓檢測流程，依序顯示對應每一第一狀態信號的訊息。
5.如權利要求1所述的運算裝置的自我檢測方法，其特徵在於，更包括有下列步驟 清除該訊息；經由一總線接收對應一地址埠的一第二狀態信號，該第二狀態信號關於每一電子元 件的啟動狀態；解碼該第二狀態信號以得到一狀態訊息；以及 顯示該狀態訊息。
6.如權利要求5所述的運算裝置的自我檢測方法，其中該地址埠為PortSOh地址端 口，該總線為一低端子數總線。
7.—種運算裝置的自我檢測系統，其特徵在於，包括一運算裝置，其具有多個電子元件，每一個電子元件於該運算裝置啟動過程中，產生關 於電壓位階狀態的一第一狀態信號；一控制單元，其與該多個電子元件電性連接以接收該第一狀態信號，該控制單元更根 據該第一狀態信號產生對應的顯示信號；以及一顯示單元，其與該控制單元電性連接以根據該顯示信號產生對應的訊息。
8.如權利要求7所述的運算裝置的自我檢測系統，其特徵在於，該控制單元為一可程 序邏輯元件，該可程序邏輯元件為一複雜型可程序邏輯元件。
9.如權利要求7所述的運算裝置的自我檢測系統，其特徵在於，該運算裝置為一服務 器，該電子元件為電源供應器、電壓轉換元件、晶片、機板管理控制單元、中央處理單元或者 是存儲器。
10.如權利要求7所述的運算裝置的自我檢測系統，其特徵在於，該運算裝置更於啟動 過程中，根據電子元件的啟動狀態，經由一總線發出對應一地址埠的一第二狀態信號，其 中該地址埠為Port 80h地址埠，該總線為一低端子數總線。
全文摘要
本發明提供一種運算裝置的自我檢測方法與系統，其在該運算裝置的啟動過程中，接收對應每一電子元件所具有的關於電壓位階狀態的狀態信號，然後顯示對應每一第一狀態信號的訊息，以提供檢測啟動狀態的依據。藉由本發明的自我檢測方法與系統，可以利用既有的除錯架構，來完成電壓的位階狀態檢測，因此，不但可以協助尋找異常的所在，更具有容易操作以及低成本的優點。
文檔編號G01R19/00GK102053888SQ20091020941
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者朱威嶧, 黃柏學 申請人:英業達股份有限公司