多處理器系統之機殼隔間結構的製作方法

2023-05-17 00:58:21 2

專利名稱：多處理器系統之機殼隔間結構的製作方法
多處理器系統之機殼隔間結構技術領域：
本發明系關於機殼隔間架構，特別是一種多處理器系統之機殼隔間架構。背景技術：
機殼空間的安排對於計算系統而言一直是一重要的問題。通常而言，物理 硬體架構決定機殼的空間安排。且相對於機殼需求而提供必要的操作支持予涉 及計算系統之全部電子單元及模塊。因此，精心設計的硬體架構往往伴隨一相 符的機殼，其具有優良的隔間架構。針對一多處理器系統，其具有設置於複數印刷電路板上之處理器而言，傳 統電子包圍的設計需要一複雜且昂貴的內部機殼，具有許多線路電纜在其中， 以提供操作的支持予電子組件。而對於不同輸入/輸出裝置及儲存單元的需求， 包含為散熱而增加空氣流動之熱交換，更增加了系統設計上的複雜性。整個系 統的複雜程度增加了，並且在某些情況下限制住了機殼各方面及內部結構的外 觀設計選擇。 一例為提供中央內連結板的困難。由於在組合的機殼中存取困難 或無法存取，先前技術中大部份背板及中板的設計無法適用。另一例為由於替 換了系統的不同部分造成阻礙，亦無法提供各種組件足夠的散熱及氣流。除此 之外， 一旦若需安裝很多各種功能卡，滿足冷卻、機能性及硬體的穩定性的各 方面需求將更困難。而對高階系統而言，彈性是另一項重要的議題。基本上，在硬體架構方面，有兩個主要因素用以決定結構的走向或一計算 系統的使用。首先是物理的隔間方法，決定計算系統的硬體組件在次系統板中 如何被分隔配置。擴充卡及開關板的使用亦為常見的。另一則為在這些次系統 板間的連接形式。硬體組件的物理隔間方法及次系統板的連接形式皆影響著散 熱的執行及硬體的穩定。雖然理論上較多的次系統板分隔開來，將會有較高度 的系統彈性。然而物理分隔仍然受限於實際的硬體功能。機殼隔間需要提供空間以容納這些板及卡，具有依據可安裝或可使用的開 口，並同時產生內部通道已允許板、卡、甚至電纜線間的聯繫。此外，散熱設 計在整體上亦為一重要的需求。如圖1A及圖1B所示，在一叢集系統機殼IO中的前端設置複數主板(母板) 11。機殼10被分隔為一主板隔間P10、 一風扇隔間Pll、 一電源隔間P12及一
預備隔間P13。機殼10中後端之下半部(電源隔間P12)設置一個或多個電源 供應器12，其具有專用風扇；然而，電源供應器，在下方之電源供應器仍為主 要氣流之阻礙，該主要氣流產生自在上方的數個主要風扇13。由於氣流必須透 過小風扇通過電源供應器12，透過電源供應器之流動率常小於主要風扇13。因 此，處理器110設置於主板隔間P10的上部。在此簡單系統中，主板ll可透過 主板隔間P10之前側向內/向外滑動，故其僅在前側可使用或可安裝。通常主板 隔間PIO已預定取出孔或開口以讓使用者手觸及內部。圖2A及圖2B為一八路系統，其具有二堆棧主板隔間P20、 P21;四風扇隔 間P22; —硬碟隔間P23及一電源隔間P24。具專用系統內存211之四處理器210 設置於二堆棧處理器板21之每一個上。在二處理器板21之間，二系統總線卡 22透過連接器212用以板對板連接。此類的系統因為其硬體架構，明顯的為上 側可使用或可安裝的。工程師必須自主板隔間P20移去上方處理器板21以拔取 下方之處理器板21及在主板21間(？原文似f冇誤？)中二系統總線卡22。圖3A及圖3B顯示另一八路系統3，其包含設置於基板32上之四個雙處理 器卡3h透過數邊緣連接器34與基板32接合之一輸入/輸出板33。此相同的 機殼隔間架構包含一處理器隔間P31、 一輸入/輸出隔間P32、 二風扇隔間P33、 一硬碟隔間P34及一電源隔間P35。四處理器卡31中每一個皆兩兩相對，並具 有一個或多個風扇35設置在四處理器卡的每一對間。擴充卡331、輸入/輸出器 332及橋式晶片333位於輸入/輸出板33上。散熱問題在此類「平面」系統為風 扇35尺寸相對較小，需要高轉速以有效帶走熱量。然而，風扇速度較高會產生 較多噪音。此外，雖然此系統整體上具有二或三可使用/可安裝側邊(二長邊及 上側)，散熱、可安裝及穩定性問題在額外的功能卡(圖中未示)增加於系統架 構中時將仍發生。當有大量擴充卡或功能卡的需求時，機殼隔間將變的較為複雜。如果額外 的功能卡安排於機殼之長的方向(接著雙處理器板31之方向)，系統將需要有 一額外的隔間，並具有一異常的平面、長的結構。此外，有效散熱的氣流路徑 將會過長。如果額外功能卡被安排於寬之方向(平行於擴充卡331)，在輸入/ 輸出板33上之線路長度將會過長以符合總線通訊需求。加上如硬碟等障礙單元 的安排，結構將變的非常複雜。
發明內容因此，本發明基本上提供一理想的機殼隔間架構予像叢集系統之一多處理 器系統。在本發明之一實施例中， 一機殼之隔間架構以設置一多處理器系統主要包
含一節點隔間、 一擴充隔間及一功能隔間。節點隔間位於機殼之中段部位，用 以容納垂直縱向設置之複數處理器板。擴充隔間位於節點隔間之後，以容納垂 直縱向設置之複數擴充板。以及功能隔間位於機殼前段部位，較低於節點隔間 以及擴充隔間，以容納由下向上垂直縱向設置之複數功能卡。在本發明的實施例中，多處理器系統之一底板面朝上並設置於節點隔間及 擴充隔間上，以允許處理器板及擴充卡連結於其上。此外， 一功能板面朝下， 設置與底板前緣邊對邊相連接，以允許功能卡向下縱向設置於功能板之底面上。在本發明之實施例中，節點隔間越過而達到功能隔間之上方。在本發明之實施例中，此架構更包含一主要空間及一次要空間，分別提供 一專用氣流；其中主要空間包含節點隔間及擴充隔間，而次要空間包含功能隔 間。在一些例子中，主要空間更包含一主要風扇隔間，位於節點隔間前方，以 容納一個或多個主要系統風扇。主要空間可更包含一儲存隔間，位於節點隔間 之後並在擴充隔間上方，以容納數硬碟。另一方面來說，次要隔間可更包含一 次要風扇隔間，位於功能隔間之後，以容納一個或多個輔助系統風扇。在某些 狀況下，次要空間可更包含一電源隔間，位於次要風扇隔間之後，以容納一些 電源供應器。為對本發明的目的、構造特徵及其功能有進一步的了解，茲配合附圖詳細 說明如下
圖1A為先前技術中一叢集系統之硬體架構之示意圖 圖1B為依圖1A之一機殼隔間架構之示意2A為先前技術中一八路系統之硬體架構之示意圖 圖2B為依圖2A之一機殼隔間架構之示意圖 圖3A為先前技術中另一八路系統之硬體架構之示意圖 圖3B為依圖3A之一機殼隔間架構之示意4A為本發明之一多處理器系統之機殼隔間架構之一實施例之示意圖 圖4B為依圖4A之一機殼隔間架構之示意5A為本發明之一機殼隔間架構之機殼隔間架構之一實施例之示意5B為依圖5A之一機殼隔間架構之示意圖
具體實施方式為達到一多處理器系統之明顯可使用、可安裝及散熱能力，依本發明提供 在一些硬體限制下之以隔間為目的之機殼設計。請參閱圖4A及圖4B。依照本發明之一實施例， 一機殼40之隔間架構主要 包含一節點隔間P411、 一擴充隔間P412及一功能隔間P421。此隔間架構被專 門設計予顯示於圖4B之具複數板及許多卡之一多處理器系統。此所稱之「隔間」 係指定義為一機殼之內部空間，且不具有操作結構上之限制。多處理器系統主要包含一機殼40、 一底板41、複數處理器板42、複數擴充 卡43、 一功能板44及複數功能卡45、 46。此外，節點隔間P411位於機殼40之中段部位，以容納垂直縱向設置之處 理器板42。擴充隔間P412位於節點隔間P411之後，用以容納垂直縱向設置之 擴充板。以及功能隔間P421位於機殼40之前段部位，並較低於節點隔間以及 擴充隔間。功能隔間P421主要容納由下向上垂直縱向設置之功能卡45、 46。為方便說明，機殼40之物理結構在圖中被省略。機殼40包含必要的架構 或機箱以提供穩定的機械支撐予底板41、處理器板42、擴充卡43、功能板44、 功能卡45、 46及其他電子配件，亦即所謂的隔間。為提供多向的配置或可使用， 必要的開口及相關的滑動模塊也己預先決定予機殼40。底板41水平設置於機殼40之後方較低部位並面朝上。即底板41位於節點 隔間P411及擴充隔間P412之上。底板41主要包含複數系統連接器410 (例如 FCI Airmax連接器)在其前段部位以與在節點隔間P411中之處理器板42連結。 複數前緣連接器411 (例如FCI Airmax連接器)位於底板41底之前緣，用以 邊對邊連接底面41及功能板44。在另-方面，底面41是與功能卡44邊對邊相 連接。在底板41後段部位設置複數擴充連接器412 (例如PC I-Express連接器) 以在擴充隔間P412內允許擴充卡43插入其中。在本實施例中，底板41基本上 為整個硬體系統的主體。幾乎每一其他的單元或模塊皆直接或間接連接於底板 41。底板41之使用方向可為側邊(左或右)或後側。其首先被設置於機殼40 內並最後成為可用的。在某些情況下，底板41可設置於一滑動盤上以利於配置。此外，節點隔間P411可超過而達到功能隔間P421之上方。即底板41可為 較短的，並使部分處理器板42超過底板41之前緣而達到開關板44之上方。此 設計將縮短節點隔間P411或底板41之長度並保留空間予功能板44或功能隔間 P421，因此實現一理想空間安排及一緊密的架構。在節點隔間P411中，每一處理器板42主要包含二處理器420、二內存421、
一橋式晶片423 (例如北橋晶片或南橋晶片)及一基板管理控制器424 (BMC， Baseboard Management Controller)。數個底緣連接器425 (例如FCI Airmax 連接器)設置於處理器板42之底緣，以連接系統連接器41Q，並垂直坐落於底 板41上。處理器板42可從上側裝配/卸除或具可使用或可安裝性。某些滑動盤 模塊(圖中未示)可被用於每一處理器板42。在某些情況中，此五個處理器板 運作如同一主節點及四運算節點。基本上，在擴充隔間P412中，擴充卡43設置平行於處理器板42。在本實 施力中這些擴充卡43可由上側或後側可使用或可安裝性的加以配置。在一些情 況中，擴充卡為網絡卡(例如無線網卡或以太卡)、音效卡或繪圖卡。擴充卡可能 插入擴充連接器412於設置底板41進入機殼40前。在節點隔間P411及功能隔間P421間，功能板44面朝下設置，並透過位於 其後緣底面之後緣連接器441 (如FCI Airmax連接器)連接於底板之前緣連接 器411 。複數功能連接器442亦被設置於功能板44之底面以連接複數功能卡45、 46。受到連接方向的限制，功能板44從前方可使用或可安裝性的配置。在功能隔間P421中，功能卡45、 46設置平行於處理器板42或擴充板43。 在本實施例中，功能卡45、 46可從底側可使用或可安裝性的配置。在一些情況， 功能卡為網絡卡(例如無線網卡或以太卡)、音效卡或繪圖卡。當然功能卡45、 46 可插入功能連接器442於連接功能板44及底板41之前。如上所揭露之機殼隔間架構提供一多向、具可使用即可安裝性予一多處理 器系統。此架構可需要一散熱系統以提供兩氣流； 一予節點隔間P411及擴充隔 間P412，另一予功能隔間P421。如果功能隔間P421位於節點隔間P411之前(隔間之次序為功能一節點一 擴充)，即功能板44面朝上設置，功能卡45、 46垂直縱向座落，整體之長度將 太長以有效的散熱。同時，倘若功能隔間P421位於擴充隔間P412之後(隔間次序為節點一擴 充一功能)，即功能板44設置於緊鄰底板41後緣，在處理器板42及功能卡45、 46間之通訊路徑將太長以執行高速數據傳輸速度的需求；此架構也具有整體長 度過長及散熱問題。如果功能隔間P421位於緊鄰節點隔間P411之一側邊(左側或右側)，即功 能板44設置緊鄰底板41之一側邊，並使功能卡45、 46成一直線水平於擴充卡 43，通訊路徑可不會過長。但散熱解決對功能板44及功能卡45、 46將是困難 的。理論上，額外的風扇將需要專用提供散熱氣流予功能隔間P421。此外，其 他模塊或單元的安排，例如硬碟或電源供應器可能成為功能卡45、 46的散熱障礙。如果隔間維持相同但功能板44及底板41連結如同一板，此系統將因無法允許功能卡變更項目而缺乏彈性。因此，此所揭露之隔間機殼以及整個系統之方法亦提供一達到硬體性能、 具可使用、彈性及散熱能力之理想架構。請參閱圖5A及圖5B，為本發明之另一實施例，針對一完整多處理器系統提 供一理想的架構。其主要單元維持如圖4A及圖4B所示，包含具有底板41、處 理器板42、擴充卡43、功能板44及功能卡45、 46之節點隔間P411、擴充隔間 P412及功能隔間P421。此呈現的架構包含具有專用散熱氣流的二空間。 一主要空間P41位於上方， 其包含一主要風扇隔間P413、節點隔間P412、儲存隔間P414及擴充隔間P412。 節點隔間P411主要位於主要空間P41之中段部位。主要風扇隔間P413位於節 點隔間P411前方，以容納系統風扇470。儲存隔間P414位於節點隔間P411之 後，並在擴充隔間P412之上方，以容納複數硬碟49。一次要空間P42位於下方(或位於主要空間之上)，包含功能隔間P421、次 要風扇隔間P422及電源隔間P423。功能隔間P421主要位於次要空間P42之前 段部位。次要風扇隔間P422位於功能隔間P421之後，以容納輔助系統風扇471。 又電源隔間P423位於次要風扇隔間P422之後，以容納複數電源供應器48。二氣流之一由主要風扇隔間P413中之主要系統風扇470產生，並通過主要 空間P41之每一隔間。另一氣流由次要風扇隔間P422中之輔助系統風扇471所 產生，並通過次要空間P42之每一隔間。至於相關的硬體配置，主要系統風扇470之選擇可為一較大尺寸之風扇、 或四較小之風扇；可設置於底板41之前方及功能板44之上方。 一個或多個系 統風扇470可由上側或側邊可使用或可被配置的配置。複數硬碟49可安裝於擴充卡43之上方，並可保留足夠的空間在硬碟49之 下以供上方氣流流通。在某種情況下，無須保留空間因擴充卡43是主要的熱源。 處理器420可設置於處理器板42之較低部位以與前述之預留空間及/或擴充卡 43排列成一直線。^€盤49亦可從上側或後側可使用或可安裝的配置。輔助系統風扇471 (可能具有較小尺寸)設置在底板41之下方，並位於功 能卡45、 46及電源供應器48之間。如果功能卡45、 46及擴充卡43產生不同 量的熱，該些產生較多熱的卡可被安排於上方氣流通道中，即主要空間P41。具 有專用風扇之複數電源供應器48可安裝於底板41後段部位之下。如果功能卡 45、 46產生較少的熱度，電源供應器之專用風扇及較小的輔助系統風扇將提供
足夠的氣流。輔助系統風扇471可從底側或側邊可使用或可安裝的配置。關於電源供應 器48，通常後側已足供其設置。總之，圖5A及圖5B顯示具雙路徑冷卻之一隔間架構，符合一多處理器系 統的硬體架構。此不僅提供彈性、可使用及可安裝性，且亦達到一理想散熱能 力。
權利要求
1.一種機殼隔間架構，用以設置一多處理器系統，包含一主要空間，包含一節點隔間及一擴充隔間，該節點隔間位於該主要空間之中段部位，以容納垂直縱向設置之複數處理器板，該擴充隔間位於該節點隔間之後，以容納垂直縱向設置之複數擴充板；及一次要空間，位於主要空間之下，包含一功能隔間，該功能隔間位於該次要空間之前段，以容納由上而下垂直縱向設置之複數功能卡。
2. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該多處理器系統之一底板面朝上， 並設置於該節點隔間及該擴充隔間下方，以供該處理器板及該擴充卡連接於 其上。
3. 如請求項2之機殼隔間架構，其特徵在於一功能板面朝下，設置與該底板前 緣邊對邊相連接，以供該功能卡在該功能板之底面向下縱向設置。
4. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該節點隔間超出而達到該功能隔間之上方。
5. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該主要空間具有一專用氣流。
6. 如請求項l之機殼隔間架構，其特徵在於該次要空間亦具有另一專用氣流。
7. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該主要空間更包含一主要風扇隔間， 位於該節點隔間之正前方，以容納至少一主要系統風扇。
8. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該主要空間更包含一儲存隔間，位 於該節點隔間之後，並於該擴充隔間上方，以容納複數硬碟。
9. 如請求項1之機殼隔間架構，其特徵在於該次要空間更包含一次要風扇隔間， 位於該功能隔間之後，以容納至少一輔助系統風扇。
10. 如請求項9之機殼隔間架構，其特徵在於該次要空間更包含一電源隔間，位 於該次要風扇隔間之後，以容納複數電源供應器。
全文摘要
本發明針對一多處理器系統之機殼，提供符合彈性、可使用性及可安裝性之機殼隔間架構。此機殼隔間架構主要包含一節點隔間，一擴充隔間及一功能隔間。節點隔間位於機殼之中段部位，主要用以容納垂直縱向設置之複數處理器板；擴充隔間位於節點隔間之後側，主要用可容納垂直縱向設置之複數擴充板；及功能隔間，位於機殼前段部位並低於節點隔間及擴充隔間，主要用以容納由下而上垂直縱向設置之複數功能卡。
文檔編號G06F1/18GK101126949SQ20071009629
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月10日 優先權日2006年8月16日
發明者平井智則, 寵 李, 鍾志明 申請人:泰安電腦科技(上海)有限公司;泰安電腦科技股份有限公司