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TW201310462A - 背板介面電路、硬碟背板及伺服器系統 - Google Patents

背板介面電路、硬碟背板及伺服器系統 Download PDF

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TW201310462A
TW201310462A TW100131595A TW100131595A TW201310462A TW 201310462 A TW201310462 A TW 201310462A TW 100131595 A TW100131595 A TW 100131595A TW 100131595 A TW100131595 A TW 100131595A TW 201310462 A TW201310462 A TW 201310462A
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Kang Wu
Bo Tian
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Abstract

本發明提供一種背板介面電路，應用於伺服器系統，該伺服器系統內設置硬碟背板及常規伺服器，硬碟背板上設置多個介面，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑。

Description

背板介面電路、硬碟背板及伺服器系統
本發明涉及一種電腦硬體電路，尤其涉及一種背板介面電路及具有該背板介面電路的硬碟背板及伺服器系統。
2U（Unit，是一種表示伺服器外部尺寸的單位，1U=4.445cm）伺服器系統的4in1（四合一）產品是指將四個獨立的伺服器放在一個2U伺服器系統內，共用一個硬碟背板。伺服器主板上的串列高級技術附件（Serial Advanced Technology Attachment，SATA）訊號傳送到該硬碟背板上以構成對硬碟的支援。目前，業界通用的硬碟背板具有12個介面，能支援12個硬碟。2U伺服器系統的每個伺服器一般能提供6組SATA訊號，在使用2U伺服器系統的4in1產品時只需從其四個伺服器的主板上分別引出3組SATA訊號，令每個伺服器均控制三個硬碟即可。
然而，當2U伺服器系統需要形成另一種產品時例如在2U伺服器系統中只裝入2個伺服器。若此時每個伺服器仍然控制三個硬碟，則該2U伺服器系統只能支援6個硬碟，從而造成硬體資源的浪費。
鑒於以上情況，有必要提供一種可提高背板介面利用率的背板介面電路。
另，還有必要提供一種應用所述背板介面電路的硬碟背板。
另，還有必要提供一種具有所述背板介面電路的伺服器系統。
一種背板介面電路，應用於伺服器系統，該伺服器系統內設置硬碟背板及常規伺服器，硬碟背板上設置多個介面，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
一種硬碟背板，應用於伺服器系統，該伺服器系統內設置常規伺服器，該硬碟背板上設置多個介面及背板介面電路，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
一種伺服器系統，其內設置常規伺服器及硬碟背板，該硬碟背板上設置多個介面及背板介面電路，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
上述的背板介面電路通過控制晶片偵測備選伺服器是否裝入伺服器系統，以控制訊號路徑選擇晶片為常規伺服器或備選伺服器選擇訊號傳輸路徑。如此，無論備選伺服器是否裝入伺服器系統，該硬碟背板的介面均可得到利用，有效地提高了硬體資源的利用率。
請參閱圖1，本發明的較佳實施方式提供一種背板介面電路100，其可應用於2U或3U等伺服器系統中。在本實施例中以2U伺服器系統為例加以說明。該2U伺服器系統內裝入2個常規伺服器S1、S2，此外，該2U伺服器系統內還可選擇性地裝入至多二個備選伺服器S3、S4。
該背板介面電路100設置於一硬碟背板200上，該硬碟背板200包括12個介面Port1-Port12，該介面Port1-Port12用於供硬碟插接。該背板介面電路100包括控制晶片10及二訊號路徑選擇晶片30、50。
該常規伺服器S1的主板（圖未示）上設置一組SATA訊號輸出端子S1-1、S1-2、S1-3、S1-4、S1-5及S1-6，該SATA訊號輸出端子S1-1、S1-2、S1-3分別向硬碟背板200的介面Port1-Port3輸出SATA訊號S11、S12及S13。同時，該常規伺服器S1還分別通過SATA訊號輸出端子S1-4、S1-5、S1-6向訊號路徑選擇晶片30輸出SATA訊號S14、S15及S16。
該常規伺服器S2的主板（圖未示）上設置一組SATA訊號輸出端子S2-1、S2-2、S2-3、S2-4、S2-5及S2-6，該SATA訊號輸出端子S2-1、S2-2、S2-3分別向硬碟背板200的介面Port4-Port6輸出SATA訊號S21、S22及S23。同時，該常規伺服器S2還分別通過SATA訊號輸出端子S2-4、S2-5、S2-6向訊號路徑選擇芯50輸出SATA訊號S24、S25及S26。
該備選伺服器S3的主板（圖未示）上設置一組SATA訊號輸出端子S3-1、S3-2、S3-3及一安裝訊號觸發引腳PRE3。該SATA訊號輸出端子S3-1、S3-2、S3-3分別向訊號路徑選擇晶片30輸出SATA訊號S31、S32及S33。當該備選伺服器S3裝入2U伺服器系統時，該安裝訊號觸發引腳PRE3通過硬碟橋接板（圖未示）與控制晶片10電性連接，並向控制晶片10觸發一安裝訊號，以表示該備選伺服器S3已裝入2U伺服器系統。
該備選伺服器S4的主板（圖未示）上設置一組SATA訊號輸出端子S4-1、S4-2、S4-3及一安裝訊號觸發引腳PRE4。該SATA訊號輸出端子S4-1、S4-2、S4-3分別向訊號路徑選擇晶片50輸出SATA訊號S41、S42及S43。當該備選伺服器S4裝入2U伺服器系統時，該安裝訊號觸發引腳PRE4通過硬碟橋接板與控制晶片10電性連接，並向控制晶片10觸發一安裝訊號，以表示該備選伺服器S4已裝入2U伺服器系統。
該控制晶片10包括二訊號偵測引腳IN1、IN2及二控制訊號輸出引腳O1、O2。該二訊號偵測引腳IN1、IN2分別與備選伺服器S3的安裝訊號觸發引腳PRE3及備選伺服器S4的安裝訊號觸發引腳PRE4電性連接，用以偵測備選伺服器S3、S4觸發的安裝訊號。該二控制訊號輸出引腳O1、O2分別與二訊號路徑選擇晶片30、50電性連接，當訊號偵測引腳IN1偵測到備選伺服器S3觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳O1輸出高電平的控制訊號，反之，控制訊號輸出引腳O1輸出低電平的控制訊號；當訊號偵測引腳IN2偵測到備選伺服器S4觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳O2輸出高電平的控制訊號，反之，控制訊號輸出引腳O2輸出低電平的控制訊號。
該訊號路徑選擇晶片30包括資料接收端子TX0、TX1、及TX2、資料登錄端子D0、D1及D2、資料輸出端子BP0、BP1及BP2、選擇端子SEL。該資料接收端子TX0、TX1、TX2分別與常規伺服器S1的SATA訊號輸出端子S1-4、S1-5、S1-6電性連接，以分別接收SATA訊號S14、S15、S16。該資料登錄端子D0、D1、D2與備選伺服器S3的SATA訊號輸出端子S3-1、S3-2、S3-3電性連接，以分別接收SATA訊號S31、S32、S33。該資料輸出端子BP0、BP1、BP2分別與硬碟背板200的介面Port7-Port9電性連接。該選擇端子SEL與控制晶片10的控制訊號輸出引腳O1電性連接。當該選擇端子SEL接收到高電平的控制訊號時，將控制資料登錄端子D0、D1、D2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此備選伺服器S3輸出的SATA訊號S31、S32、S33可通過資料登錄端子D0、D1、D2及資料輸出端子BP0、BP1、BP2傳送至硬碟背板200的介面Port7-Port9。當該選擇端子SEL接收到低電平的控制訊號時，將控制資料接收端子TX0、TX1、TX2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此常規伺服器S1輸出的SATA訊號S14、S15、S16可通過制資料接收端子TX0、TX1、TX2及資料輸出端子BP0、BP1、BP2傳送至硬碟背板200的介面Port7-Port9。
該訊號路徑選擇晶片50的晶片結構及功能與訊號路徑選擇晶片30相同，不同之處在於：該訊號路徑選擇晶片50的資料接收端子TX0、TX1、TX2與常規伺服器S2的SATA訊號輸出端子S2-4、S2-5、S2-6電性連接，以分別接收SATA訊號S24、S25、S26。該訊號路徑選擇晶片50的資料登錄端子D0、D1、D2與備選伺服器S4的SATA訊號輸出端子S4-1、S4-2、S4-3電性連接，以分別接收備選伺服器S4輸出的SATA訊號S41、S42、S43。該訊號路徑選擇晶片50的資料輸出端子BP0、BP1、BP2分別與硬碟背板200的介面Port10-Port12電性連接。該訊號路徑選擇晶片50的選擇端子SEL與控制晶片10的控制訊號輸出引腳O2電性連接。當該選擇端子SEL接收到高電平的控制訊號時，將控制資料登錄端子D0、D1、D2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此備選伺服器S4輸出的SATA訊號S41、S42、S43可通過資料登錄端子D0、D1、D2及資料輸出端子BP0、BP1、BP2傳送至硬碟背板200的介面Port10-Port12。當該選擇端子SEL接收到低電平的控制訊號時，將控制資料接收端子TX0、TX1、TX2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此常規伺服器S2輸出的SATA訊號S24、S25、S26可通過制資料接收端子TX0、TX1、TX2及資料輸出端子BP0、BP1、BP2傳送至硬碟背板200的介面Port10-Port12。
下面舉例說明該背板介面電路100的工作原理。
首先，設計者將常規伺服器S1、S2裝入2U伺服器系統，並依據實際需要可選擇的將備選伺服器S3、S4裝入或不裝入2U伺服器系統。此時，硬碟背板200的介面Port1-Port3接收常規伺服器S1傳送的三組SATA訊號S11、S12、S13，Port4-Port6接收常規伺服器S2傳送的三組SATA訊號S21、S22、S23。
若備選伺服器S3裝入2U伺服器系統，則安裝訊號觸發引腳PRE3向控制晶片10觸發安裝訊號，控制晶片10的訊號偵測引腳IN1偵測到該安裝訊號後控制訊號輸出引腳O1輸出高電平的控制訊號；訊號路徑選擇晶片30的選擇端子SEL接收該高電平的控制訊號，並控制資料登錄端子D0、D1、D2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此備選伺服器S3輸出的SATA訊號S31、S32、S33可傳送至硬碟背板200的介面Port7-Port9。反之，若備選伺服器S3未裝入2U伺服器系統，訊號偵測引腳IN1不能偵測到安裝訊號進而控制訊號輸出引腳O1輸出低電平的控制訊號；訊號路徑選擇晶片30的選擇端子SEL控制資料接收端子TX0、TX1、TX2分別與資料輸出端子BP0、BP1、BP2電性連接，如此常規伺服器S1輸出的SATA訊號S14、S15、S16可傳送至硬碟背板200的介面Port7-Port9。顯然無論備選伺服器S3是否裝入2U伺服器系統，該硬碟背板200的介面Port7-Port9均可得到利用。
同理，無論備選伺服器S4是否裝入2U伺服器系統，該硬碟背板200的介面Port10-Port12均可得到利用。如此，即使該2U伺服器系統僅裝入常規伺服器S1、S2時，硬碟背板200的介面Port1-Port12仍可全部得到利用，以同時供12個硬碟插接。
可以理解，當僅選擇將伺服器S3和伺服器S4中的一個裝入2U伺服器系統時，訊號路徑選擇晶片30和訊號路徑選擇晶片50可省略其中一個。
可以理解，當本發明的背板介面電路100應用於3U伺服器系統時，備用伺服器和訊號路徑選擇晶片的數量可以對應增加。
本發明的背板介面電路100通過控制晶片10偵測備選伺服器S3、S4是否裝入伺服器系統，並對應控制訊號路徑選擇晶片30以將常規伺服器S1或備選伺服器S3的SATA訊號傳送至硬碟背板200的介面Port7-Port9，或者將常規伺服器S2或備選伺服器S4的SATA訊號傳送至介面Port10-Port12，進而使介面Port1-Port12全部得到利用，有效的提高硬體資源的利用率。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
100．．．背板介面電路
S1、S2、S3、S4．．．伺服器
PRE3、PRE4．．．安裝訊號觸發引腳
10．．．控制晶片
IN1、IN2．．．訊號偵測引腳
O1、O2．．．控制訊號輸出引腳
30、50．．．訊號路徑選擇晶片
TX0、TX1、TX2．．．資料接收端子
D0、D1、D2．．．資料登錄端子
BP0、BP1、BP2．．．資料輸出端子
SEL．．．選擇端子
200．．．背板
Port1-Port12．．．介面
圖1係本發明較佳實施方式的背板介面電路之功能模組圖。
100．．．背板介面電路
S1、S2、S3、S4．．．伺服器
PRE3、PRE4．．．安裝訊號觸發引腳
10．．．控制晶片
IN1、IN2．．．訊號偵測引腳
O1、O2．．．控制訊號輸出引腳
30、50．．．訊號路徑選擇晶片
TX0、TX1、TX2．．．資料接收端子
D0、D1、D2．．．資料登錄端子
BP0、BP1、BP2．．．資料輸出端子
SEL．．．選擇端子
200．．．背板
Port1-Port12．．．介面

Claims (10)

  1. 一種背板介面電路，應用於伺服器系統，該伺服器系統內設置硬碟背板及常規伺服器，硬碟背板上設置多個介面，其改良在於：所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之背板介面電路，其中所述控制晶片包括訊號偵測引腳及控制訊號輸出引腳，該訊號偵測引腳用以偵測備用伺服器裝入伺服器系統時觸發的安裝訊號，控制訊號輸出引腳與訊號路徑選擇晶片電性連接，當訊號偵測引腳偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出高電平，當訊號偵測引腳未偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出低電平。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之背板介面電路，其中所述訊號路徑選擇晶片包括選擇端子、資料接收端子、資料登錄端子及資料輸出端子，該選擇端子與控制晶片的控制訊號輸出引腳電性連接，資料接收端子與常規伺服器電性連接，資料登錄端子與備選伺服器電性連接，資料輸出端子與硬碟背板的介面電性連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之背板介面電路，其中當所述選擇端子接收到控制訊號輸出引腳輸出的高電平時，訊號路徑選擇晶片控制資料登錄端子與資料輸出端子電性連接；當所述選擇端子接收到控制訊號輸出引腳輸出的低電平時，訊號路徑選擇晶片控制資料接收端子與資料輸出端子電性連接。
  5. 一種硬碟背板，應用於伺服器系統，該伺服器系統內設置常規伺服器，該硬碟背板上設置多個介面，其改良在於：該硬碟背板上還設置背板介面電路，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之硬碟背板，其中所述控制晶片包括訊號偵測引腳及控制訊號輸出引腳，該訊號偵測引腳用以偵測備用伺服器裝入伺服器系統時觸發的安裝訊號，控制訊號輸出引腳與訊號路徑選擇晶片電性連接，當訊號偵測引腳偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出高電平，當訊號偵測引腳未偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出低電平。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之硬碟背板，其中所述訊號路徑選擇晶片包括選擇端子、資料接收端子、資料登錄端子及資料輸出端子，該選擇端子與控制晶片的控制訊號輸出引腳電性連接，資料接收端子與常規伺服器電性連接，資料登錄端子與備選伺服器電性連接，資料輸出端子與硬碟背板的介面電性連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之硬碟背板，其中當所述選擇端子接收到控制訊號輸出引腳輸出的高電平時，訊號路徑選擇晶片控制資料登錄端子與資料輸出端子電性連接；當所述選擇端子接收到控制訊號輸出引腳輸出的低電平時，訊號路徑選擇晶片控制資料接收端子與資料輸出端子電性連接。
  9. 一種伺服器系統，其內設置常規伺服器及硬碟背板，該硬碟背板上設置多個介面，其該良在於：該硬碟背板上還設置背板介面電路，所述背板介面電路包括控制晶片及至少一個訊號路徑選擇晶片，該控制晶片用以檢測是否有備用伺服器裝入伺服器系統，訊號路徑選擇晶片電性連接至硬碟背板的介面，當控制晶片檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為該備用伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該備用伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面；當控制晶片未檢測到有備用伺服器裝入伺服器系統時，控制晶片向訊號路徑選擇晶片輸出另一個控制訊號，訊號路徑選擇晶片為常規伺服器選通訊號傳輸路徑，以便該常規伺服器通過該訊號路徑選擇晶片將訊號傳送至硬碟背板的介面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之伺服器系統，其中所述控制晶片包括訊號偵測引腳及控制訊號輸出引腳，該訊號偵測引腳用以偵測備用伺服器裝入伺服器系統時觸發的安裝訊號，控制訊號輸出引腳與訊號路徑選擇晶片電性連接，當訊號偵測引腳偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出高電平，當訊號偵測引腳未偵測到備選伺服器觸發的安裝訊號時，控制訊號輸出引腳輸出低電平。
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