用於提供動態模塊處理單元的系統及方法
2023-07-27 23:11:41 2
專利名稱：用於提供動態模塊處理單元的系統及方法
技術領域：
本發明涉及用於提供動態模塊處理單元的系統及方法。特別地，本發明涉及提供模塊處理單元，其構造為選擇性地在設備中單獨或與類似的處理單元一同使用。在某些實施中，每個處理單元包括非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化電路板構造、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板。
背景技術：
對於計算機相關技術，多年來發生了許多技術進步。例如，計算機系統過去曾採用真空管。真空管由電晶體取代。磁芯用於存儲器。其後，穿孔卡片和磁帶普遍應用。集成電路和作業系統被引入。目前，微處理晶片目前用於計算機系統。
計算機相關技術的發展包括計算機行業中各種規格(form factor)的發展。這種標準規格中之一稱作先進技術(Advanced TechnologyAT)，其運行的明顯比先前系統要快，且包括新型的鍵盤、80286處理器、具有比先前系統更高容量(1.2MB)的軟盤驅動器和16位總線。
隨著時間推移，對AT規格進行了各種改進，包括主板方向的改變。這些改善通過將磁碟驅動器連接器更靠近驅動器艙設置和將中央處理單元更靠近電源和冷卻風扇設置而允許更有效的主板設計。中央處理單元的新位置允許所有的擴展槽支持全長度插卡。
雖然這些發展提高了處理能力，然而該些技術僅僅是隨著計算機技術發展而略微有效地提高部件的能力。實際上，對於計算機技術，該些技術作為輸送裝置已變得越來越不令人滿意。從工作耐久性、製造、運輸和支持方面考慮，可以預期的失敗場面是確定的。系統產生熱量，這需要吵雜的內部冷卻系統。另外，目前的計算機系統經常需要維修。
由此，雖然目前有構造用於處理數據的計算機技術，但挑戰仍然存在。因此，對於本領域而言，以其它技術增補或甚至替代現有技術將是一種改善。
發明內容
本發明涉及用於提供動態模塊處理單元的系統和方法。特別地，本發明的實施涉及重量輕、緊湊、且構造為選擇性地單獨使用或與設備中的類似處理單元一同使用的模塊處理單元。在某些實施中，每個模塊處理單元包括非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化電路板構造、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板。
在一個實施中，動態模塊處理單元為立方平臺(例如，3.5英寸(8.9cm)立方平臺或其它的尺寸和/或構造)，其採用先進的冷卻方法(例如，消除任何對冷卻風扇需要的熱動力冷卻模式、強制通風冷卻方法、和/或液體冷卻方法)。該單元還包括分層的主板構造，以及優化的處理與存儲比。該單元的總線架構增強性能並提高了軟硬體的穩定性。高度靈活的底板為外設和縱向應用提供支持。本發明的其它實施包括使用耐用且動態的模塊處理單元，其大於或小於3.5英寸立方平臺。類似的，其它實施包括使用立方以外的形狀。
本發明的實施提供了可以與所有類型計算機設備組合採用的平臺。該平臺允許對動態模塊處理單元產生最小影響的多種調整，由此增強了平臺在所有類型應用上的可用性。
雖然本發明的方法和工藝已經證實對於個人計算設備領域特別有益，但本領域技術人員將可理解，本發明的方法和工藝可以用於各種不同的應用和各種不同的製造領域從而產生可定製的設備，包括用於任何工業控制系統或智能接口系統領域的設備和/或由該裝置的應用可以受益的設備。這種領域的示例包括但不限於，汽車領域、航空領域、液壓控制領域、音頻和/或視頻控制領域、電訊領域、醫學領域、特殊應用領域、電子消費裝置領域。因此，本發明的系統和方法為市場提供了大量計算的能力，包括未由目前的計算機技術開拓的市場。
本發明的這些和其它特徵及優點將通過以下介紹而得到展示或變得更加明顯。該些特徵和優點可以通過此處提供的手段和組合來實現和獲得。另外，本發明的特徵和優點可以通過實踐本發明而掌握或由如下所述的介紹而明晰。
為了展示獲得本發明的上述及其它特徵和優點的方式，將參照附圖中所示的本發明的具體實施例給出本發明更加特別的說明。應理解，附圖僅指出了本發明的典型實施例，因此不應視作是對本發明範圍的限制，本發明將通過使用附圖更加具體和詳細地介紹和說明，附圖中圖1示出一方框圖，其提供了根據本發明連接於外設從而提供典型計算設備的典型模塊處理單元；圖2示出了耐用且動態的模塊處理單元的典型實施例；圖3提供了圖2實施例的另一視圖，具有非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化分層印刷電路板構造、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板；圖4提供了一種典型設備，其中在一種個人計算設備中單獨採用了具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元；圖5提供了一種典型設備，其中在另一種典型計算設備中採用了有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元；圖6提供了與圖5類似的另一種典型設備，其包括額外的外設，諸如可拆卸式驅動器或其它模塊式外設；圖7提供了另一種典型設備，其中在電子設備中採用了動態模塊處理單元；圖8提供了另一種典型設備，其中在手持設備中採用了動態模塊處理單元；圖9提供了圖8的實施例在另一種典型設備中的應用；圖10提供了另一種典型手持設備，其具有與外掀I/O外設組合的非基於外設的外罩；圖11提供了圖10的實施例的另一視圖；圖12提供了一種典型設備，其中在一種典型的消費電子裝置中採用了動態模塊處理單元；
圖13提供了另一種典型設備，其中在一種典型電子裝置中採用了動態模塊處理單元；圖14提供了一種典型設備，其中在另一種電子裝置中採用了一個或多個動態模塊處理單元；圖15提供了一種典型設備，其中在另一種典型設備中採用了一個或多個動態模塊處理單元；以及圖16提供了一種典型設備，其中每個都具有非基於外設的外罩的多個動態模塊處理單元在一計算設備中相排列並應用從而提供提高的處理能力。
具體實施例方式
本發明涉及用於提供動態模塊處理單元的系統和方法。特別地，本發明的實施例與重量輕、緊湊、且構造為選擇性地在設備中單獨或適應一個或多個其它的額外處理單元使用的模塊處理單元相關。在某些實施例中，模塊處理單元包括非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化層的電路板構造、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板。
本發明的實施例涵蓋可以與所有類型的計算機和/或電子設備相關聯地採用的平臺。該平臺允許可以對動態模塊單元產生最小影響的多種調整，由此提高平臺在所有類型應用設備上的有效性。另外，如上所述，模塊處理單元可以單獨起效，或者可以在可訂製的設備中與一個或多個其它的模塊處理單元相關聯，從而提供提高的處理能力。
圖1和對應的介紹在於提供根據本發明實施例的使用操作環境的一般性介紹。如下面進一步的介紹，本發明的實施例包括在各種可訂製設備構造中一個或多個動態模塊處理單元的使用，包括在網絡的或組合構造中，如下所述。
本發明的實施例包括一個或多個計算機可讀介質，其中每種介質可以構造為其上包括數據或用於控制數據的計算機可執行指令。計算機可執行指令包括數據結構、對象、程序、程序指令、或其它可以由一個或多個處理器訪問的程序模塊，諸如與能夠執行各種不同功能的通用模塊處理單元相關的，或與能夠執行有限數量功能的特殊用途模塊處理單元相關的。
計算機可執行指令引起設備的一個或多個處理器執行特定的功能或功能組，且為用於實施處理方法步驟的程序編碼手段的示例。另外，可執行指令的特定序列提供了可用於執行該步驟的對應動作的示例。
計算機可讀介質的示例包括隨機存取存儲器(「RAM」)、只讀存儲器(「ROM」)、可編程只讀存儲器(「PROM」)、電可擦除可編程只讀存儲器(「EEPROM」)、光碟只讀存儲器(「CR-ROM」)、任何固態存儲裝置(例如，快閃記憶體、智慧卡(smart media))、或能夠提供數據或可由處理單元訪問的可執行指令的任何其它的裝置或部件。
參照圖1，典型設備包括模塊處理單元10，其可以用作通用或特殊用途的處理單元。例如，模塊處理單元10可以單獨採用或者與一個或多個類似的模塊處理單元一同採用作為個人計算機、筆記本計算機、個人數字助理(「PDA」)或其它手持裝置、工作站、微型計算機、大型機、超級計算機、多處理器系統、網絡計算機、基於處理器的消費類裝置、智能設備或裝置、控制系統等。在同一設備中使用多處理單元提供了提高的處理能力。例如，設備的每個處理單元可以用於特定的任務或可以結合地參與分配的處理。
圖1中，模塊處理單元10包括一個或多個總線和/或互連12，其可以構造為連接其各個部件和使得數據可以在兩個或多個部件之間交換。總線/互連12可以包括使用各種總線架構的包括存儲器總線、外設總線、或局域總線在內的各種總線結構中之一。通過總線/互連12連接的典型部件包括一個或多個處理器14和一個或多個存儲器16。其它的部件可以通過使用邏輯電路、一個或多個系統、一個或多個子系統和/或一個或多個I/O接口，以下稱作「數據控制系統18」選擇性地連接至總線/互連12。另外，其它部件可以通過使用邏輯電路、一個或多個系統、一個或多個子系統和/或一個或多個I/O接口、和/或可以起邏輯電路、一個或多個系統、一個或多個子系統和/或一個或多個I/O接口作用的，諸如模塊處理單元30和/或專利裝置34外部連接至總線/接口12。I/O接口的示例包括一個或多個海量存儲裝置接口、一個或多個輸入接口、一個或多個輸出接口等。因此，本發明實施例包括使用一個或多個I/O接口的能力和/或基於邏輯電路或所採用的其它數據控制系統改變產品可用性的能力。
邏輯電路可以結合於接口、部分系統、子系統和/或用於執行特殊任務。因此，邏輯電路或其它數據控制系統可以允許例如IEEE 1394(火線)，其中邏輯電路或其它數據控制系統是I/O接口，替換地或者附加地，可使用邏輯電路或其它數據控制系統以允許模塊處理單元結合到另一外部系統或子系統中。例如，可以或不可包括特殊I/O連結的外部系統或子系統。替換地或者附加地，可以使用其中無外部I/O與邏輯電路相關的邏輯電路或其他數據控制系統。本發明的實施例還包括特殊邏輯電路的使用，諸如用於車輛的ECU、液壓控制系統等，和/或提示處理器如何控制特殊部分的硬體的邏輯電路。另外，本領域技術人員將理解，本發明的實施例包括多種不同的系統和/或構造，其利用邏輯電路、系統、子系統和/或I/O接口。
如上所述，本發明的實施例包括能夠使用一個或多個I/O接口的能力和/或改變基於所採用的邏輯電路或其它數據控制系統的產品的可用性的能力。例如，在模塊處理單元作為包括一個或多個I/O接口的個人計算系統和設計用作桌面計算機的邏輯電路的一部分時，邏輯電路或其他數據控制系統可以改變，從而包括快閃記憶體或邏輯電路，來為期望經兩個標準RCA端子獲取模擬音頻並將其發送至一IP位址的音樂工作站進行音頻編碼。因此，由於對模塊處理單元的背板上的數據控制系統(例如，邏輯電路、系統、子系統、I/O接口等)進行了調整，模塊處理單元可以作為用作應用而非計算機系統的系統的一部分。由此，背板上的數據控制系統的調整可以改變模塊處理單元應用。因此，本發明的實施例包括非常能夠適用的模塊處理單元。
如上所述，處理單元10包括一個或多個處理器14，諸如中央處理器，和可選的一個或多個其它設計用於執行特殊功能或任務的處理器。其通常為執行設置在計算機可讀介質上的指令的處理器14，諸如存儲器16、磁性硬碟、可移除磁碟、磁帶、光碟，該指令或來自通訊連接，其也可以視作計算機可讀介質。
存儲器16包括一個或多個計算機可讀介質，其可以構造為其上包括數據或用於控制數據的指令，且可以通過處理器14經總線/互連12訪問。存儲器16可以包括，例如，用於永久存儲信息的ROM 20、和/或用於臨時存儲信息的RAM 22。ROM 20可以包括具有一個或多個用於建立通信的例行程序的基本輸入/輸出系統(「BIOS」)，諸如在模塊處理單元10啟動期間。在操作期間，RAM 22可以包括一個或多個程序模塊，諸如一個或多個作業系統、應用程式、和/或程序數據。
如示，至少本發明的某些實施例包括非基於外設的外罩，其提供了更加穩固的處理單元，其能夠在各種不同的應用中使用該單元。圖1中，一個或多個海量存儲裝置接口(示為數據控制系統18)可以用於連接一個或多個海量存儲裝置24至總線/互連12。海量存儲裝置24為模塊處理單元10的外設，並允許模塊處理單元10保留大量數據。海量存儲裝置的範例包括硬碟驅動器、磁碟驅動器、磁帶驅動器和光碟驅動器。
海量存儲裝置24可以從磁性硬碟、可移除磁碟、磁帶、光碟或其它計算機可讀介質讀取和/或向其中寫入。海量存儲裝置24及其對應的計算機可讀介質提供了數據和/或可執行指令的非揮發性存儲，其可以包括一個或多個程序模塊，諸如作業系統、一個或多個應用程式、其它程序模塊、或程序數據。這種可執行指令是用於上述方法執行步驟的程序編碼方式的實例。
數據控制系統18可以用於使得數據和/或指令能夠通過一個或多個對應外設I/O裝置26與模塊處理單元10交換。外設I/O裝置26的示例包括輸入裝置，諸如鍵盤和/或替代的輸入裝置，諸如滑鼠、軌跡球、光筆、指示筆、或其它的指點裝置、微音器、遊戲棒、遊戲手柄、衛星天線、掃描儀、攝錄機、數位照相機、傳感器等，和/或輸出裝置，諸如監視器或顯示屏、揚聲器、印表機、控制系統等。類似的，與可用於連接外設I/O裝置26至總線/互連12的專用邏輯電路耦接的數據控制系統18的示例包括串行埠、並行埠、遊戲埠、通用串行總線(「USB」)、火線(IEEE 1394)、無線接收器、視頻適配器、音頻適配器、並行埠、無線發射器、任何並行或串行I/O外設或其它接口。
數據控制系統18能夠在一個或多個網絡接口28上交換信息。網絡接口28的示例包括能夠在處理單元之間交換信息的連接、用於與區域網(「LAN」)或數據機連接的網絡適配器、無線連結、或其它用於與廣域網(「WAN」)諸如Internet連接的適配器。網絡接口28可以與模塊處理單元10結合或為其外設，且可以與LAN、無線網絡、WAN和/或任何處理單元之間的連接相關聯。
數據控制系統18使得模塊處理單元10能夠與一個或多個其它的本地或遠程模塊處理單元30或計算機裝置交換信息。模塊處理單元10與模塊處理單元30之間的連接可以包括有線和/或無線連結。因此，本發明實施例包括直接的總線對總線連結。這使得能夠建立大總線系統。由於設備的直接總線對總線連接，其還消除了已知的程序「挖口」。另外，數據控制系統18使得模塊處理單元10能夠與一個或多個外設I/O連接32和/或一個或多個專有裝置34交換信息。
能夠由處理單元訪問的程序模塊或其部分可以存儲在遠程存儲裝置中。另外，在網絡系統或組合構造中，模塊處理單元10可以在通過多個處理單元執行功能或任務的分配計算環境下分擔工作。或者，組合構造/設備的每個處理單元可以用於特殊的任務。由此，例如，設備的一個處理單元可以用於視頻數據，由此替代傳統的視頻卡，並提供提比傳統技術高的處理能力用於執行這些任務。
雖然本領域技術人員將理解本發明的實施例包括各種構造，參照圖2，其示出了耐用且動態的模塊處理單元的典型實施例。在圖2所示的實施例中，處理單元40為耐用且動態的模塊。在所示的實施例中，單元40為3.5英寸(8.9cm)的立方平臺，採用先進的熱動力冷卻模式，消除任何對於冷卻風扇的需要。
然而，如上所述，本發明的實施例包括使用除熱動力冷卻方法以外或替代熱動力冷卻方法的其他冷卻方法，諸如強迫通風冷卻方法和/或液體冷卻方法。另外，雖然所示實施例包括3.5英寸的立方平臺，本領域技術人員將可理解本發明實施例包括使用比3.5英寸立方平臺更大或更小的模塊處理單元。類似的，其他實施例包括使用除立方以外的形狀。
處理單元40還包括優化了處理與存儲比例的分層主板構造，以及提高性能和增加軟硬體穩定性的總線架構，其每個還將在下面介紹。本領域技術人員將理解，本發明的其它實施例還包括非分層的主板。另外，本發明的其它實施例包括嵌入式主板構造，其中主板的部件嵌入在提供部件之間絕緣的一種或多種材料中，並將部件埋入在一種或多種材料中，其中一個或多個主板部件為機械性、光學性、電學性或機電性。另外，嵌入式主板構造的實施例中的至少一些包括固定於三維、無菌環境中的機械性、光學性、電學性和/或機電性部件。這種材料的示例包括聚合物、橡膠、環氧樹脂和/或任何非導電性嵌埋材料。
本發明實施例包括提供處理的多功能性。例如，根據本發明的至少某些實施例，識別處理負擔，隨後通過選擇性的貢獻或分配處理能力來解決。例如，特殊的系統根據具體的需要來限定，諸如控制處理能力的貢獻或分配。由此，一個或多個模塊處理單元可以用於為該具體的要求(例如，視頻、音頻、一個或多個系統、一個或多個子系統等)提供處理能力。在某些實施例中，能夠提供處理能力降低了中央單元上的負擔。因此，將處理能力驅動要求的範圍。
雖然在實施例中示出，處理單元40包括2HGz處理器和1.5GB的RAM，本領域技術人員將理解，本發明的其它實施例包括使用更快或更慢的處理器和/或更多或更少的RAM。在本發明的至少某些實施例中，處理單元處理器的速度和RAM的量依賴於處理單元將用於的性質。
高動態、可定製、且可交換底板44為外設和縱向應用提供支持。在所示實施例中，底板44選擇性地連接至外罩42且可以包括一個或多個零件、接口、能力、邏輯電路和/或允許單元40動態可定製的部件。在所示實施例中，底板44包括DVI視頻埠46、乙太網埠48、USB埠50(50a和50b)、SATA總線埠52(52a和52b)、電源鈕54、以及電源口56。底板44還可以包括電學連接兩個或多個模塊處理單元到一起從而如上所述地提高整個系統的處理能力的機構，並提供成比例的處理，如下所述。
本領域技術人員將理解，底板44及其對應的零件、接口、能力、邏輯電路和/或部件僅是代表性的，且本發明的實施例包括具有各種不同零件、接口、能力、邏輯電路和/或部件的底板。因此，處理單元通過允許一個底板由另一底板取代而可以動態定製，從而允許用戶選擇性地調整處理單元的零件、接口、能力、邏輯電路和/或部件。
另外，本發明實施例包括任何數量或類型的邏輯電路和/或連接器，從而允許在各種不同的環境中使用一個或多個模塊處理單元40。例如，環境包括交通工具(例如，轎車、卡車、摩託車等)、液壓控制系統、及其它環境。底板上數據控制系統的變化有利於對各種環境的垂直和/或水平的縮放，如下所述。
另外，本發明的實施例包括各種形狀和尺寸的模塊處理單元。例如，由於各種原因，圖2中模塊處理單元40為比傳統處理單元小的立方形。
如本領域技術人員所知，本發明的實施例比傳統技術更易於支持，因為例如所用的材料、尺寸和/或形狀、邏輯電路的類型和/或基於外設的外罩的消除。
在所示實施例中，電源鈕54對於電源啟動包括三種狀態，即開、關和待機。在電源開啟並接收時，指示單元40加載並啟動存儲器中支持的作業系統。在電源關閉時，處理單元40將終端任何在進行的處理並開始關機序列，接著為待機狀態，其中系統等待待激活的電源開啟狀態。
USB埠50構造為連接外設輸入/輸出裝置到處理單元40。這種輸入或輸出裝置的示例包括鍵盤、滑鼠或軌跡球、監視器、印表機、其它處理單元或計算機裝置、數據機、以及照相機。
SATA總線埠52構造為電性連結和支持作為處理單元40外設的海量存儲裝置。這種海量存儲裝置的示例包括軟盤驅動器、CD-ROM驅動器、硬碟驅動器、磁帶驅動器等。
如上所述，本發明的其它實施例包括使用額外的埠和用於連接外設裝置的手段，如本領域技術人員可以理解的。因此，特殊識別和再次介紹的特殊的埠和用於連接的手段應僅用於示範，而不構成任何限制。
如上所述，通過在較大的充滿外設的計算機單元上使用非外設性處理單元而產生了各種優點。舉例而言，用戶能夠選擇性地減小容納設備所需的空間，且通過為系統增加處理單元同時仍需更少的總體空間而仍可以提供提高的處理能力。另外，由於每個處理單元包括固態部件而非易於停機的系統，因此可以隱藏獨立的單元(例如，在牆中、家具中、壁櫥中、在諸如時鐘的裝飾裝置中)。
單個處理單元/立方的耐用性允許在傳統技術無法想像的位置進行處理。例如，處理單元可以埋在地下、位於水中、浸在海裡、設置在驅動到地下數百英尺的鑽頭的頭上、在家具的不穩定表面上等。潛在的處理位置是不計其數的。其它的優點包括降低噪音和熱量，能夠為用戶可獲得的各種裝置中提供可定製的「智能型」技術，諸如家具、固定設備、交通工具、結構、職稱、應用設備、裝備、個人物品等。
現在參照圖3，其提供了圖2的實施例的另一視圖，其中該視圖示出了處理單元40，移開立方的側壁從而更完全的示出非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化分層電路板構造、動態底板。在所示實施例中，各種板通過使用力配合技術結合在一起，其防止板的意外脫開和使得其具有可交換性。該些板提供了增強的EMI分配和/或晶片/邏輯電路設置。本領域技術人員將可理解，本發明的實施例包括任何數量的板和/或構造。另外，板結構可以基於一種或多種應用和/或特徵為特殊的優點和/或需要調整。圖3中，處理單元40包括分層的電路板/主板構造60，其包括兩個平行的側板62(62a和62b)和橫跨且電性連接側板62的中心板64。雖然所示的實施例提供了三板構造，本領域技術人員將可理解本發明實施例包括具有少於三板的板構造、以及具有多於三板的板構造。另外，本發明實施例包括彼此成直角的板以外的其它的電路板構造。
在所示實施例中，分層主板60通過將主板60連接至外罩42而支撐在外罩42內。在所示實施例中，連接主板60至外罩42的方式包括構造為選擇性地容納主板60的至少一部分從而將主板60固定入位的各種通道槽。由於對於先進技術升級成為必需，諸如在處理器66待由改進的處理器替代時，從外罩42中去除對應的板(例如，中心板64)，並將具有新處理器的新板插入從而能夠升級。因此，本發明實施例已經過證實便於根據需要升級且提供可定製且動態的處理單元。
處理單元40還包括一個或多個處理器，其構造為執行一項或多項任務。圖3中，一個或多個處理器示為處理器66，其連接於中心板64。隨著技術進步，可能存在處理單元40的用戶期望以升級過的處理器替代處理器66的時候。因此，中心板64可以從外罩42取出，並可以安裝並與單元40結合使用具有升級過的處理器的新中心板。因此，本發明實施例包括動態可定製的處理單元，其易於升級且由此提供了與傳統技術相比具有較長壽命的平臺。
現在參照圖4，其示出了典型設備70，其中在個人計算設備中採用了具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元40。在所示實施例中，處理單元40包括電源連接71並採用與設備70的外設裝置的無線技術。外設裝置包括具有硬碟驅動器74的監視器72、揚聲器76、以及CD-ROM驅動器78、鍵盤80和滑鼠82。本領域技術人員將可理解，本發明的實施例還包括採用無線技術以外的技術的個人計算設備。
由於其提供了控制數據的處理能力從而執行任務，因此處理單元40為設備70的驅動力。本發明的動態和可定製性質允許用戶輕易地增加處理能力。在本實施例中，處理單元40為3.5英寸(8.9cm)立方，其採用熱動冷卻並優化了處理與存儲比。然而，如上所述，本發明實施例包括使用除熱動冷卻以外或替代熱動冷卻的其它冷卻方法，諸如強制排風冷卻方法和/或液體冷卻方法。另外，雖然所示的實施例包括3.5英寸立方平臺，本領域技術人員將可理解，本發明實施例包括使用大於或小於3.5英寸立方平臺的模塊處理單元。類似的，其它實施例包括使用除立方以外的形狀。
特別地，所示實施例的處理單元40包括2GHz的處理器、1.5G的RAM、512L2的緩存、以及無線網絡接口。因此，例如，設備70的用戶應確定對於設備70而言期望的是增加處理能力，而非如某些傳統技術所需要的不得不購買新系統，用戶可以簡單地為設備70增加一個或多個模塊處理單元。處理單元/立方可以由用戶根據執行處理的期望選擇性地分配。例如，處理單元可以用於執行分配的處理，每個單元可以分配用於執行特殊的任務(例如，一個單元可以用於處理視頻數據，或其它任務)，或者該些模塊單元可以作為一個處理單元一同起效。
雖然本實施例包括的處理單元包括2GHz的處理器、1.5G的RAM、以及512L2的緩存，本領域技術人員可以理解，本發明的其它實施例包括使用更快或更慢的處理器、更多或更少的RAM、和/或不同的緩存。在本發明的至少某些實施例中，處理單元的能力依賴於該處理單元將用於的性質。
雖然圖4示出的處理單元40在所示桌面的頂上，處理單元/立方的強壯性質允許單元40或者可以設置在不明顯的位置，諸如在牆中、安裝在桌面下、在裝飾裝置或物品中等。因此，所示實施例消除了易於踢到和易於從塔式結構內的製冷系統產生聲音的傳統塔式結構。由於在採用對流冷卻或液體冷卻時所有的內部部件為固態的，沒有聲音從單元40發出。
現在參照圖5，其提供了在計算設備中採用模塊處理單元的另一示例。圖5中，示出了模塊處理單元40起載荷部件作用的能力。例如，模塊處理單元可以用於橋接兩個或更多個結構在一起，並對總體結構支撐和結構或設備的穩定性產生貢獻。另外，模塊處理單元可以承載直接結合於主要支撐體的負荷。例如，計算機屏幕或監視器可以通過模塊處理單元物理支撐和處理控制。在所示實施例中，監視器90安裝於模塊處理單元40，其隨後安裝於具有基部94的臺子92上。
現在參照圖6，其示出了另一種典型設備，其中在計算設備中採用了具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元40。圖6中，該典型設備與圖5所示的實施例類似，然而一個或多個模塊式外設選擇性地連接於該設備。特別地，圖6示出了選擇性地連接於設備作為外設的海量存儲裝置93。本領域技術人員將可理解，可以採用任何數量(例如，少於兩個或多於兩個)和/或類型的外設。這種外設的示例包括海量存儲裝置、I/O裝置、網絡接口、其它模塊處理單元、專有I/O連結；專有裝置等。
現在參照圖7，其示出了另一典型實施例，其中在一設備中採用具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元40。根據本發明的至少某些實施例，具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元可以在中央處理單元中或在其它電子裝置中採用，包括電視、音響系統、記錄單元、機頂盒、或任何其它電子裝置。因此，在設備中，模塊處理單元可以選擇性地用於監視、警示、提示、控制、監督、記錄、識別等。圖7中，模塊處理單元連接於電源94、一個或多個其它的外設95、以及用於在該設備中使用的連接96。
如上所述，本發明實施例包括各種形狀和尺寸的模塊處理單元。現在參照圖8，其示出了模塊處理單元40用作手持計算設備，諸如個人數字助理(「PDA」)。I/O外設97連接於模塊處理單元40。在所示實施例中，I/O外設97包括監視器和指示筆，從而能夠輸入和輸出。本領域技術人員將可理解，可以包括諸如揚聲器、微音器、蜂窩電話、鍵盤或任何其它類型的外設的額外外設，其典型示例將在下面介紹。
在圖8的實施例中，手持計算設備具有3.5」×4.75」×0.75」的尺寸，然而本領域技術人員將可理解，本發明包括大於或小於所示實施例的實施例。
圖8中，I/O外設97為選擇性地連接於模塊處理單元40的零件上的滑片，該處理單元包括非分層板設計，從而允許單元40更薄。額外的外設包括電源和海量存儲裝置。在一個實施例中，海量存儲裝置為40G硬碟驅動器，其使得用戶能夠總是持有他/她的所有文件。因此，圖8的實施例使得用戶能夠在他/她的手掌中應用完整的計算機。另外，由於固態部件，圖8的實施例比傳統技術更加耐用。另外，在至少某些實施例中，機殼包括金屬從而增加耐用性。因此，若單元40掉落，其核心不會損壞。
現在參照圖9，其示出了另一典型設備，包括具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元40。圖9中，具有I/O外設97的處理單元40選擇性地連接於外設98從而允許該典型設備用作高端膝上型電腦。利用液體冷卻技術，例如，處理單元40可以成為非常強大的手持設備。且，如圖9所示，單元40可以如卡一般選擇性地插入較大的I/O外設98，其包括鍵盤、監視器、揚聲器、以及根據末端用戶的應用的可選邏輯電路。一旦單元40從外設98脫開/退出，單元40可以保有文件，從而允許用戶總能持有他/她的所有文件。因此，由於單元40包括了所有文件而無需將單元40與外設98同步。雖然圖9所示實施例包括一個模塊處理單元，但本發明的其它實施例包括使用多處理單元。
類似的，模塊處理單元40可以插入或連接於各種其它類型的外設，包括交通工具、家中、辦公室內等的設備。單元40可以用於保存和提供音樂、電影、圖片或任何其它的音頻和/或視頻。
現在參照圖10至11，其示出了另一典型設備，其中在個人計算設備中採用了具有外基於外設的外罩的動態模塊處理單元40。圖10至11中，模塊處理單元40連接於掀頂式外設，其包括監視器、拇指鍵盤和滑鼠裝置。掀頂式外設99全速運行，而掌上(hand-top)計算機執行電子數據表、網上衝浪、以及其它功能和/或任務。在打開掀項時，圖10至11所示的實施例啟動全版本的作業系統。在另一實施例中，掀頂外設99和I/O外設97(圖8)同時連接於相同的模塊處理裝置，使得設備在打開掀頂時啟動全版本的作業系統並在關閉時運行以最小功率和處理能力工作的調整版本。
在其它實施例中，模塊處理單元用作MP3播放器和/或視頻播放器。在另一實施例中，照相機用作外設，且圖像/視頻保存在模塊處理單元上。
如上所述，本發明實施例是極通用的。作為另一示例，處理控制單元40可以用於對各種固定設備或裝置物理支撐和/或提供處理，諸如照明裝置(圖12)、電子插座(圖13)、或斷路盒(圖14)。如上所述，本發明的至少某些實施例包括起驅動和控制各種部件、結構、組建、設備模塊等工作的引擎作用的模塊處理單元。
現在參照圖12，其示出了一種典型設備，其中動態模塊處理單元用於典型消費電子裝置。圖12中，模塊處理單元40結合在照明設備100中。例如，模塊處理單元40可以用於控制開/關、減弱亮度、以及照明設備100的其它性質，諸如監視燈泡使用的瓦特數和提醒控制中心照明設備100所需的任何維護或任何其它需要的信息。在所示實施例中，模塊處理單元40經滑動安裝支架102安裝於天花板結構並使用滑到設置於模塊處理單元40主支撐體中的滑塊接收器(未示出)中的支架滑動照明模塊104安裝於照明設備100。照明模塊104可以支撐一個或多個燈泡和一個罩，如示。在所示實施例中，模塊處理單元40還安裝於調光器194上的滑塊。
參照圖13，其示出了一種典型設備，其中在另一種典型電子裝置中採用了具有非基於外設的外罩的動態模塊處理單元40，其中該典型設備為用於802.11x配電器的電子插座或插頭。圖13中，模塊處理單元40連接於AC接口107、AC插頭外設108、以及安裝支架109。AC插頭外設108和安裝支架109為滑動外設。模塊處理單元40通過單元40中的ac配電器提供動力，並用作監視、控制、觀察、和/或分配電源配電器的智能插頭。
在一個實施例中，單元40用作路由器。在另一實施例中，單元40用作安全系統。在另一實施例中，單元40根據需要監視配電器和斷開電源從而確保安全。例如，單元40能夠檢測一個個體與配電器接觸和自動斷開電源。在某些實施例中，諸如基於×10的技術或其它技術的技術用於在銅引線上連接多個設備，諸如圖13所示的。在另一實施例中，多個設備在例如TCP/IP或其它協議上交換數據。
因此，本發明實施例包括與普通產品結合使用模塊處理單元而形成智能產品。儘管不是唯一的，其它產品、系統和裝置的示例與模塊處理單元可以用於提供智能產品、系統和/或裝置包括加熱系統、冷卻系統、配水系統、配電系統、家具、固定設備、裝備、齒輪、鑽、工具、建築、人工智慧、交通工具、傳感器、視頻和/或飲品系統、安全系統、以及多種其它產品、系統和/或裝置。
例如，與暖爐相關的模塊處理單元可以用於控制暖爐系統的效率。若效率降低，模塊處理單元可以按程序提供給建築物的所有者例如電子郵件通訊，從而改變過濾、養護系統、鑑識故障等。類似地，模塊處理單元可以與供水相關，從而監視水純度和在汙染情況下提供警示。類似的，在於模塊處理單元結合使用時，應用裝置(例如，洗衣機、乾衣機、洗碗機、冰箱等)可以變得智能化。另外，模塊處理單元可以與提供安全的系統結合使用，包括檢測一氧化碳、炭疽或其它生物製劑、放射性製劑、或其它製劑或有害物質。另外，由於處理單元的穩定性和多用性，模塊處理單元可以設置在先前無法設置的位置。在至少某些實施例中，使用具有超級結構的模塊處理單元允許模塊處理單元具有超級結構的質量。
現在參照圖14，其示出了一種典型設備，其中在另一種典型裝置中，即電壓監視斷路盒中採用一個或多個動態模塊處理單元。在所示實施例中，模塊處理單元40用於將標準斷路盒114轉化為電壓監視斷路盒110。雙冗餘模塊處理單元40用於處理控制斷路盒110和實時監視電壓，其存在於斷路盒110內並遍及整個房間。連接於每個模塊處理單元40的為電壓監控底板112，其使用滑動接收器連接。雖然所示實施例提供了兩個模塊處理單元，本領域技術人員將可理解，其它實施例包括使用一個模塊處理單元或多於兩個模塊處理單元。
現在參照圖15，其示出了另一典型設備，其中在一種典型裝置中採用了一個或多個動態模塊處理單元40。圖15中，模塊處理單元40用於桌組件120的承載構造，其採用連接於對應模塊處理單元40上的各個滑動接收器從而構成桌組件120的腿的滑腿安裝122。在所示實施例中，多個模塊處理單元40物理地和電性地結合在，並構成桌組件120的主要物理支撐。還示出的是滑動DVD和硬碟驅動器模塊124，其允許桌組件120執行特定功能。還示出的是承載連接器126的多個模塊處理單元。
所示的僅為根據本發明實施例的一個或多個模塊處理單元能力的示例。實際上，本領域技術人員將可理解，本發明實施例包括多種其它的構造、環境、和結構，其所有應在本發明實施例的範圍之內。
如上所述，處理單元的動態和模塊式的性質允許一個或多個處理單元可以與所有類型的設備使用。現在參照圖16，設備130為伺服器陣列，其構造用於伺服器群集並包括多個動態模塊處理單元132，每個具有非基於外設的外罩，其安裝在機櫃134中並能夠用於處理數據。在所示實施例中，機櫃134包括容納模塊處理單元132的抽屜。設備130還包括海量存儲裝置136用於保存數據。
雖然圖16示出包括構造用於容納單個處理單元/立方的抽屜，本發明的其它實施例包括使用可以與處理單元/立方結合使用的安裝支架從而安裝單元/立方於條上。所示實施例還包括允許機櫃134內的溫度控制的冷卻系統(未示出)，並採用通風孔138。
處理單元/立方的模塊式性質通過在所示各種典型設備中使用處理單元來示出。本發明實施例包括在銅和/或光纖通道設計中連結單元/立方，串或並聯立方，指派單個立方執行特定處理任務，以及其它的處理構造和/或分配。
每個單元/立方包括完全可再構造的主板。在一個實施例中，一個或多個處理器設置在主板的底板上，RAM模塊設置在橫跨主板底板的平面上。在另一實施例中，模塊直接連接於板而非使用傳統的槽。優化單元的時鐘周期至RAM模塊。
雖然用於改善設別處理能力的一種方法包括向該設備增加一個或多個額外的處理單元/立方，但另一種方法包括以具有升級模塊的底板替代特殊單元/立方主板的底板。類似的，每個單元/立方可用的接口可以通過選擇性地替換單元/立方的面板來升級。另外，32位總線可以升級至64位總線，可以提供新的功能性，可以提供新的埠，可以設置和升級電源組子系統，可以通過替換一個或多個面板對單個處理單元/立方進行其它的這種調整、升級和增強。
由此，如上所述，本發明實施例包括用於提供動態模塊處理單元的系統和方法。特別地，本發明實施例涉及提供構造為選擇性地與設備中一個或多個額外的單元排列的模塊處理單元。在至少某些實施例中，模塊處理單元包括非基於外設的外罩、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化電路板構造、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板。
本發明可以通過另一種特殊形式實施而不脫離其實質和主要特徵。所介紹的實施例就個方面而言僅應被視作是說明性的而非限制性的。本發明可以以其它特殊形式實施而不脫離其實質或主要特徵。所述實施例就個方面而言僅應被視作是說明性的而非限制性的。因此，本發明的範圍由所附權利要求指出而非由前述介紹。屬於權利要求等效物的含義和範圍的所有改變應包括在其範圍內。
權利要求
1.一種動態模塊處理單元，包括第一非基於外設的外罩；第一處理器，連接於包括第一總線系統的第一優化電路板，其中第一優化電路板連接於第一非基於外設的外罩；以及第一動態底板，連接於第一非基於外設的外罩，其中第一動態底板提供了靈活性和對於外設及應用設備的支持。
2.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中第一動態底板包括一個或多個數據控制系統，且其中第一動態底板連接於第一優化電路板。
3.如權利要求2所述的動態模塊處理單元，其中第一優化電路板包括多個片斷，其中該多個片斷互連起來。
4.如權利要求3所述的動態模塊處理單元，其中多個片斷在分層電路板構造中互連起來。
5.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中在第一非基於外設的外罩以外的一個或多個外設選擇性地連接於第一總線系統。
6.如權利要求5所述的動態模塊處理單元，其中第一非基於外設的外罩以外的一個或多個外設包括以下中的至少一個(i)海量存儲裝置；(ii)外設輸入裝置；(iii)外設輸出裝置；(iv)網絡接口；(v)第二動態模塊處理單元；(vi)專有輸入連接；(vii)專有輸出連接；以及(viii)專有裝置。
7.如權利要求6所述的動態模塊處理單元，其中第二動態模塊處理單元包括第二非基於外設的外罩；第二處理器，連接於第二優化電路板，其包括第二總線系統，其中第二優化電路板連接於第二非基於外設的外罩；以及第二動態底板連接於第二非基於外設的外罩，其中第二動態底板提供了靈活性和對於外設和應用的支持。
8.如權利要求7所述的動態模塊處理單元，其中第一總線系統和第二總線系統直接連接來為具有動態模塊處理單元的設備形成單個總線系統。
9.如權利要求8所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元的結合為設備提供了增加的處理能力。
10.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，還包括存儲器，連接於第一總線系統並在非基於外設的外罩內。
11.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元提供與任何類型電子設備結合應用的處理平臺。
12.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中第一動態底板包括一個或多個數據控制系統，其中一個或多個數據控制系統的調整改變動態模塊處理單元的應用。
13.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，還包括冷卻系統，其中冷卻系統包括熱動力冷卻方法。
14.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元構造為通過選擇性地連接至設備中的一個或多個其它動態模塊處理單元而提供處理的靈活性，其中所有的動態模塊處理單元在系統總線級互連起來。
15.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中第一動態底板可以與另一動態底板選擇性地交換，其中第一動態底板的邏輯與另一動態底板不同。
16.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元在(i)中央處理單元和(ii)電子消費裝置中之一中應用。
17.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元為手持計算機裝置。
18.如權利要求17所述的動態模塊處理單元，其中手持計算機裝置選擇性地連接至(i)外設輸入裝置和(ii)外設輸出裝置中的至少一個。
19.如權利要求18所述的動態模塊處理單元，其中外設輸入裝置和外設輸出裝置不包括處理電源，且其中外設輸入裝置和外設輸出裝置與動態模塊處理單元組合形成膝上型計算機裝置。
20.如權利要求1所述的動態模塊處理單元，其中動態模塊處理單元用作智能電子消費裝置。
21.一種用於動態擴大計算設備的處理能力的方法，該方法包括提供具有第一總線系統的第一模塊處理單元；提供具有第二總線系統的第二模塊處理單元，其中第一和第二模塊處理單元每個包括非基於外設的外罩，該外罩包括主體底盤，用於提供對於外罩的主要支撐；一個或多個可拆卸地連接於主體底盤的板，用於封閉外罩和提供到外罩內部的進入；一個或多個可拆卸地連接於外罩的處理部件；用於分散從外罩排出的熱量至周圍的環境空氣的裝置，排出的熱量由處理部件產生；以及連接第一模塊處理單元至第二模塊處理單元從而產生擴大的處理能力。
22.如權利要求21所述的方法，其中第一總線系統和第二總線系統直接結合從而為具有動態模塊處理單元的設備形成單個總線系統。
23.如權利要求21所述的方法，還包括連接第一和第二模塊處理單元至另一模塊處理單元從而提供超級計算機的步驟。
24.如權利要求21所述的方法，其中用於連接第一模塊處理單元至第二模塊處理單元從而產生成擴大處理能力的步驟包括成簇、內部功能和內部連通關係地連接模塊處理單元。
25.如權利要求21所述的方法，還包括指派第一模塊處理單元的至少一些處理能力用於第一類型的處理，而指派第二模塊處理單元的至少一些處理能力用於第二類型的處理。
26.一種模塊處理系統，包括第一非基於外設的外罩，具有第一、第二和第三側壁支撐，以及第一和第二端板可拆卸地連接於第一非基於外設的外罩且包括多個通風口；第一處理器，連接於包括第一總線系統的第一優化電路板，其中第一優化電路板連接於第一非基於外設的外罩，其中第一優化電路板為三板式電子印刷電路板構造，其可拆卸地固定在外罩中；以及第一可交換底板，連接於第一非基於外設的外罩，其中第一動態底板提供靈活性和對於外設及應用設備的支持。
27.如權利要求26所述的模塊處理系統，其中第一非基於外設的外罩以外的一個或多個外設選擇性地連接至第一總線系統從而形成設備。
28.如權利要求27所述的模塊處理系統，其中第一非基於外設的外罩以外的一個或多個外設包括以下中的至少一個(i)海量存儲裝置；(ii)外設輸入裝置；(iii)外設輸出裝置；(iv)網絡接口；(v)第二動態模塊處理單元；(vi)專有輸入連接；(vii)專有輸出連接；以及(viii)專有裝置。
29.如權利要求28所述的模塊處理系統，其中第二動態模塊處理單元包括第二非基於外設的外罩；第二處理器，連接於包括第二總線系統的第二優化電路板，其中第二優化電路板連接於第二非基於外設的外罩；以及第二動態底板，連接於第二非基於外設的外罩，其中第二動態底板提供靈活性和對於外設及應用設備的支持。
30.如權利要求29所述的模塊處理系統，其中第一總線系統和第二總線系統直接連接從而為具有動態模塊處理單元的設備形成單個總線系統。
全文摘要
用於提供動態模塊處理單元(40)的系統和方法。模塊處理單元(40)作為平臺提供，其重量輕、簡潔、且構造為選擇性地單獨使用或與設備中的一個或多個額外的處理單元排列。在某些實施中，模塊處理單元(40)包括非基於外設的外罩(64)、冷卻方法(例如，熱對流冷卻、強制通風和/或液體冷卻)、優化電路板構造(40)、優化處理和存儲比、以及提供提高的靈活性和對外設和應用設備的支持的動態底板(44)。模塊處理單元(40)可以定製且可以與所有類型的計算設備組合應用。該平臺允許多種調整，其可以對動態模塊單元產生最小影響，由此增加平臺在所有類型應用上的可用性。
文檔編號H05KGK1729734SQ200380107247
公開日2006年2月1日 申請日期2003年10月22日 優先權日2002年10月22日
發明者賈森·A·沙利文 申請人:賈森·A·沙利文