專利名稱：具有菊花鍵結(jié)構(gòu)的主芯片的單一pci適配卡及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PCI適配卡及其制造方法。更具體的是關(guān)于一種經(jīng)由將包含ATA主機(jī)控制器的多個(gè)主芯片(dominant chip)菊花鍵結(jié)于單一PCI適配卡上來(lái)建構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以一PCI(peripheral component interconnect)卡達(dá)到迅速且容易擴(kuò)充的特性已經(jīng)不再是一件稀奇的事。由Intel所設(shè)計(jì)并且于1993年所發(fā)表的PCI接口長(zhǎng)久以來(lái)已經(jīng)實(shí)際加入到所有的個(gè)人計(jì)算機(jī)中，并且對(duì)許多具有各種功能的PCI適配卡提供一種近乎通用的平臺(tái)。
現(xiàn)有PCI適配卡被設(shè)計(jì)來(lái)完成一種特殊功能并包含用來(lái)完成那項(xiàng)功能的主芯片(dominant chip)。例如，一PCI繪圖卡包含完成大部分工作的一個(gè)主繪圖芯片。適配卡本身基本上提供了繪圖芯片與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其它部分的接口。另一個(gè)例子被設(shè)計(jì)用來(lái)操作由兩臺(tái)硬盤機(jī)所組成的磁盤陣列(a redundantarray of inexpensive disks，RAID)系統(tǒng)的PCI適配卡。這種適配卡會(huì)包含由用來(lái)操作具有兩臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁盤陣列系統(tǒng)的主機(jī)控制器(host controller)所組成的主芯片。
繪圖芯片與操作磁盤陣列系統(tǒng)的芯片兩者均內(nèi)建限制每個(gè)芯片的工作量的系數(shù)。繪圖芯片每秒鐘僅能夠產(chǎn)生那么多的三角形。磁盤陣列系統(tǒng)控制芯片(RAID chip)只能夠提供服務(wù)給兩臺(tái)硬盤機(jī)。若系統(tǒng)需要超越主芯片所提供的限制的功能，比如提供服務(wù)給四臺(tái)硬盤機(jī)，一般的解決辦法是同時(shí)使用包含相同主芯片的一第二PCI適配卡。因此，兩個(gè)PCI繪圖卡可增加每秒鐘所處理的三角形數(shù)目，并且兩個(gè)PCI磁盤陣列系統(tǒng)控制芯片可將一個(gè)已知系統(tǒng)可應(yīng)用的硬盤機(jī)數(shù)目加倍。
這種解決方法的問(wèn)題在于由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的PCI插槽數(shù)目有限，并且可能無(wú)法獲得一個(gè)空的PCI插槽。而重新設(shè)計(jì)背板或包含額外PCI插槽的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要昂貴的費(fèi)用。而且，包含額外PCI插槽的設(shè)計(jì)會(huì)被視為一種毫無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力的累贅，因?yàn)槊總€(gè)PCI插槽已經(jīng)能夠提供八種不同的功能。因?yàn)楝F(xiàn)有的PCI適配卡通常僅使用八種功能中的兩至三種，大部分的PCI插槽性能未得到充分地利用，從而減少提供額外的PCI插槽的動(dòng)機(jī)。將主芯片重新設(shè)計(jì)為具有較高功能限制，比如將磁盤陣列系統(tǒng)控制芯片改變?yōu)榭刂扑呐_(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器是另一種可能的解決方法，但是此種方法相當(dāng)困難并且在經(jīng)濟(jì)上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種上述問(wèn)題的解決方法，藉由一菊花鍵結(jié)構(gòu)來(lái)使得多個(gè)主芯片配置于單一PCI適配卡上，藉此增強(qiáng)PCI適配卡的性能而不需額外的PCI插槽或芯片重新設(shè)計(jì)的費(fèi)用。
簡(jiǎn)單總結(jié)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供一種PCI適配卡，其包含多個(gè)主芯片，主芯片被連接在一起而形成一菊花鍵結(jié)構(gòu)，每個(gè)主芯片包含至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器。該P(yáng)CI適配卡也包含一快閃只讀存儲(chǔ)器以保持主芯片的設(shè)定，一仲裁器，用來(lái)控制和決定主芯片與PCI本地總線間的存取權(quán)，以及多個(gè)ATA連接器，對(duì)應(yīng)于ATA主機(jī)控制器。每個(gè)主芯片包含一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，其被保留作為用來(lái)控制該主芯片提供的一額外功能的存取的掩模。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在單一PCI適配卡上使用多個(gè)主芯片以增強(qiáng)PCI適配卡的性能，而不需額外的PCI插槽或芯片重新設(shè)計(jì)與測(cè)試的費(fèi)用。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員閱讀下列優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明后，本發(fā)明的這些和其它目的變得顯而易見(jiàn)，將結(jié)合各種圖標(biāo)和圖表來(lái)說(shuō)明。


圖1是具有一PCI本地總線和PCI適配卡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方塊圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的PCI適配卡的示意圖。
圖3是圖2的PCI適配卡的側(cè)視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明10計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 50PCI適配卡60主芯片 65主芯片
70主芯片72 ATA主機(jī)控制器74ATA主機(jī)控制器 76 快閃只讀存儲(chǔ)器控制器78掩模字節(jié) 84 ATA主機(jī)控制器86ATA主機(jī)控制器 88 掩模字節(jié)94ATA主機(jī)控制器 96 ATA主機(jī)控制器98掩模字節(jié) 100處理器101 處理器-PCI總線橋接電路/內(nèi)存控制器102 內(nèi)存 103顯示器104 聲卡 105主機(jī)板106 磁盤陣列系統(tǒng)控制卡107PCI本地總線108 繪圖卡110框架115 PCI適配卡 120PCI插槽125 PCI插槽的接腳 140仲裁器150 快閃只讀存儲(chǔ)器160主芯片165 主芯片170主芯片180 序列連接器具體實(shí)施方式
PCI(Peripheral Component Interconnect)接口在一PCI適配卡上最多可支持八種功能。在大部分PCI適配卡上的主芯片僅使用八種可獲得的功能的一部分。本發(fā)明提供一種新的架構(gòu)，其可以在單一PCI適配卡上菊花鍵結(jié)(daisy chain)多個(gè)主芯片，同時(shí)保持單一PCI插槽的兼容性，而不需要任何用于設(shè)計(jì)一種新式且具有較高等功能的主芯片的成本與勞力。
請(qǐng)參考圖1，其顯示具有一PCI本地總線和三個(gè)PCI適配卡的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10具有一處理器100、一處理器-PCI總線橋接電路/內(nèi)存控制器101、一內(nèi)存102、一顯示器103、一PCI聲卡104、一PCI繪圖卡108、一PCI磁盤陣列系統(tǒng)控制卡(PCI-RAID card)106，以及PCI總線107。每個(gè)所示組件的目的被本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所了解，故不需在此詳述。
雖然本發(fā)明的披露可擴(kuò)展至包含除了磁盤陣列系統(tǒng)控制器之外的主芯片的PCI適配卡，在本文中將會(huì)使用包含磁盤陣列系統(tǒng)控制器的PCI適配卡并以最佳的方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的精神。RAID磁盤陣列系統(tǒng)控制器的一范例是由揚(yáng)智科技股份有限公司所制造的M5281芯片。M5281的細(xì)節(jié)可從制造商處取得。選用M5281作為范例，因?yàn)樵谄渌攸c(diǎn)中，M5281具有兩個(gè)高速序列ATA(High Speed Serial Advanced Technology Attachment，SATA)主機(jī)控制器以及用來(lái)支持快閃只讀存儲(chǔ)器(Flash ROM)的一快閃只讀存儲(chǔ)器控制器(Flash ROM Controller)。因此明顯的是包含單一M5281的PCI適配卡可用來(lái)控制由兩個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器所組成的磁盤陣列系統(tǒng)。在這種結(jié)構(gòu)中，PCI適配卡僅使用八個(gè)PCI適配卡可獲得的功能的其中之三(一個(gè)功能是控制快閃只讀存儲(chǔ)器，另一個(gè)是控制第一磁盤驅(qū)動(dòng)器，第三個(gè)是控制第二磁盤驅(qū)動(dòng)器)。本發(fā)明使用某些或所有這些未被使用到的可獲得的功能來(lái)擴(kuò)展PCI適配卡的性能，而不須支出重新設(shè)計(jì)主芯片的費(fèi)用或提供一個(gè)額外的PCI插槽。
請(qǐng)參考圖3，其是根據(jù)本發(fā)明的PCI適配卡115的示意圖。PCI適配卡115藉由將PCI適配卡115插入PCI插槽120來(lái)附接至背板或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10的主機(jī)板105。PCI適配卡的一端上的框架110用來(lái)將PCI適配卡115固定在適當(dāng)處。PCI適配卡115的構(gòu)成元件和主機(jī)板105間的電連接靠最少45個(gè)接腳(125)來(lái)完成。
圖3所示的PCI適配卡115的范例包含不只一個(gè)而是多個(gè)主芯片160、165、170，每個(gè)主芯片均能夠控制兩個(gè)磁盤所組成的磁盤陣列系統(tǒng)，六個(gè)序列連接器180，其中的兩個(gè)序列連接器180對(duì)應(yīng)于且連接至主芯片160、165、170的其中之一，一快閃只讀存儲(chǔ)器150，以及一仲裁器140。
為了完成三個(gè)M5281芯片的菊花鍵結(jié)，一個(gè)兩位的硬件設(shè)定對(duì)每個(gè)芯片而言是必須的。”00”代表在PCI適配卡115上的單一M5281芯片。”01”代表菊花鍵的第一個(gè)M5281芯片?！?0”代表菊花鍵的第二個(gè)M5281芯片，并且”11”代表菊花鍵的可選擇的第三個(gè)M5281芯片。單一M5281芯片(未顯示)或一第一M5281芯片160會(huì)保留完成所有如前所述的三種功能的能力。第二M5281芯片165僅需要保留兩個(gè)SATA主機(jī)控制器，并且第二M5281芯片165的快閃只讀存儲(chǔ)器控制器會(huì)被禁能。PCI規(guī)格所提供且可在PCI卡上獲得的第四和第五功能分別對(duì)應(yīng)于第二M5281芯片165的的第一和第二SATA主機(jī)控制器。同樣地，一個(gè)可選擇的第三M5281芯片170僅需要保留兩個(gè)SATA主機(jī)控制器，而在第三M5281芯片170的快閃只讀存儲(chǔ)器控制器也會(huì)被禁能。如果第三M5281芯片170被構(gòu)成在PCI適配卡115上，PCI規(guī)格所提供的第六和第七功能分別對(duì)應(yīng)于第三M5281芯片170的第一和第二SATA主機(jī)控制器。
因?yàn)镻CI適配卡115上的三個(gè)主芯片160、165、170可被視為單一PCI裝置，并且PCI規(guī)格對(duì)一個(gè)PCI裝置可支持四個(gè)中斷信號(hào)，每個(gè)M5281芯片160、165、170使用一個(gè)不同的中斷向量。例如，INTA#可由第一M5281芯片160來(lái)使用，INTB#可由第二M5281芯片165來(lái)使用，且INTC#可由第三M5281芯片170來(lái)使用。
由于ATA標(biāo)準(zhǔn)的緣故，每個(gè)M5281芯片160、165、170在其為目標(biāo)(target)時(shí)僅能支持一個(gè)I/O周期(I/O cycle)，所以與PCI標(biāo)準(zhǔn)的沖突并不存在。所有的SATA及PATA(一種高速并列ATA架構(gòu)-也由M5281芯片所提供)可支持原始模式I/O。值得注意的是每個(gè)M5281芯片160、165、170具備至少兩個(gè)SATA接口以及至少兩個(gè)PATA通道(channel)。
在PCI主控周期內(nèi)，每個(gè)PCI裝置(包含本發(fā)明的PCI適配卡115)只具有一個(gè)REQ#/GNT#(request/grant)信號(hào)。為了適當(dāng)解決被主芯片160、165、170解決的問(wèn)題，系統(tǒng)應(yīng)完成使REQ#信號(hào)繞線成為AND形式的電路。即，三個(gè)主芯片160、165、170的REQ#信號(hào)應(yīng)聚在一起成為一個(gè)REQ#且被傳送至PCI仲裁器。對(duì)于GNT#信號(hào)而言，PCI卡115上的仲裁器140是必須的。雖然其它方法同樣也可同時(shí)使用，一個(gè)仲裁問(wèn)題的簡(jiǎn)單解決方法是使用記號(hào)傳遞方法。如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所了解的，一個(gè)單一的記號(hào)在主芯片160、165、170之間傳遞。只有在特定的主芯片(160、165、170)具有記號(hào)時(shí)，一個(gè)主芯片(160、165、170)才能夠存取PCI總線。具有記號(hào)的主芯片160、165、170會(huì)在釋放總線時(shí)將記號(hào)傳遞給另一個(gè)主芯片(160、165、170)。
此外，因?yàn)榭扉W只讀存儲(chǔ)器150包含某些完整的M5281芯片160、165、170的芯片軟件設(shè)定，為了避免偶爾要從快閃只讀存儲(chǔ)器150自快閃只讀存儲(chǔ)器功能被禁能的第二M5281芯片165或第三M5281芯片170進(jìn)行讀取或?qū)懭胱鳂I(yè)的需要，每個(gè)M5281芯片160、165、170的一個(gè)字節(jié)被保留作為一掩模(mask)。掩模代表當(dāng)?shù)谌δ埽创嫒】扉W只讀存儲(chǔ)器150被選用時(shí)可以被寫(xiě)入的事物，不論哪一個(gè)M5281芯片160、165、170具有記號(hào)(token)。掩?？稍诳扉W只讀存儲(chǔ)器150的作業(yè)開(kāi)始前由軟件或韌體寫(xiě)入。當(dāng)掩模與所選定的M5281芯片160、165、170相符時(shí)，所選擇的閃存控制器僅需回復(fù)周期作業(yè)或者將該周期作業(yè)視作非成功者。
圖2是進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的PCI適配卡50的示意圖。PCI適配卡50包含具有兩個(gè)SATA或PATA主機(jī)控制器72、74，一快閃只讀存儲(chǔ)器控制器76，以及代表掩模字節(jié)的一個(gè)字節(jié)內(nèi)存78的第一主芯片60。第二主芯片65包含兩個(gè)SATA或PATA主機(jī)控制器84、86，以及一掩模字節(jié)88。第三主芯片70也包含兩個(gè)SATA或PATA主機(jī)控制器94、96，以及一掩模字節(jié)98。為了避免重新設(shè)計(jì)主芯片60、65、70，第二和第三主芯片65、70實(shí)際上每個(gè)也可包含一閃存控制器，然而由于他們被禁能，其并未被顯示于圖2中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明披露一種用來(lái)在單一PCI適配卡上菊花鍵結(jié)多個(gè)主ATA主機(jī)控制器芯片的裝置和方法。將現(xiàn)有的ATA主機(jī)控制器芯片菊花鍵結(jié)于單一PCI適配卡上可增加PCI適配卡的性能，而不需額外的PCI插槽或芯片重新設(shè)計(jì)或測(cè)試的費(fèi)用。
本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)迅速觀察到本發(fā)明的裝置和方法的多種修飾與變更可以達(dá)成并保留本發(fā)明的精神。因此，上述的披露應(yīng)建構(gòu)為只能由所附的權(quán)利要求書(shū)的邊界和范圍來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種包含一PCI本地總線且用于一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的PCI適配卡，該P(yáng)CI適配卡包含多個(gè)主芯片，其被連接在一起而形成一菊花鍵結(jié)構(gòu)，每個(gè)主芯片包含至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器；以及一仲裁器，用來(lái)控制每個(gè)主芯片至該P(yáng)CI本地總線以及該P(yáng)CI本地總線至每個(gè)主芯片的存?。黄渲性撝俨闷饕淮沃粶?zhǔn)許該多個(gè)主芯片的其中之一存取該P(yáng)CI本地總線。
2.如權(quán)利要求1的PCI適配卡，其中該P(yáng)CI適配卡遵循PCI專業(yè)工作小組(PCI Special Interest Group，PCI-SIG)所提出的PCI規(guī)格版本2.3。
3.如權(quán)利要求2的PCI適配卡，還包含至少一ATA連接器，其與對(duì)應(yīng)的每個(gè)主芯片電連接。
4.如權(quán)利要求3的PCI適配卡，還包含用來(lái)保持該主芯片的設(shè)定的一快閃只讀存儲(chǔ)器。
5.如權(quán)利要求4的PCI適配卡，其中至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器是一并列ATA主機(jī)控制器。
6.如權(quán)利要求4的PCI適配卡，其中至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器是一序列ATA主機(jī)控制器。
7.如權(quán)利要求4的PCI適配卡，其中每個(gè)主芯片包含一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，其被保留用作控制該主芯片所提供的一額外功能的存取的一掩模。
8.如權(quán)利要求7的PCI適配卡，其中該主芯片包含兩個(gè)序列ATA接口以及至少兩個(gè)并列ATA接口。
9.如權(quán)利要求7的PCI適配卡，其中該掩模字節(jié)被用來(lái)準(zhǔn)許或拒絕對(duì)該閃存的存取。
10.如權(quán)利要求7的PCI適配卡，其中一個(gè)兩位的硬件設(shè)定指示每個(gè)主芯片在該菊花鍵結(jié)構(gòu)中的位置。
11.如權(quán)利要求10的PCI適配卡，其中為每個(gè)主芯片配置一個(gè)不同的中斷向量。
12.如權(quán)利要求10的PCI適配卡，其中該仲裁器使用一記號(hào)傳遞方法來(lái)準(zhǔn)許一次只有該多個(gè)主芯片的其中之一存取該P(yáng)CI本地總線。
13.一種在單一PCI適配卡上菊花鍵結(jié)多個(gè)主芯片的方法，每個(gè)主芯片包含至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器，該方法包含提供硬件設(shè)定來(lái)指示每個(gè)主芯片的菊花鍵結(jié)位置；以及；提供一仲裁器，用來(lái)控制每個(gè)主芯片至一PCI本地總線以及該P(yáng)CI本地總線至每個(gè)主芯片的存取。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中該仲裁器一次只準(zhǔn)許該多個(gè)主芯片的其中之一存取該P(yáng)CI本地總線。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中該仲裁器使用一記號(hào)傳遞方法來(lái)準(zhǔn)許一次只有該多個(gè)主芯片的其中之一存取該P(yáng)CI本地總線。
16.如權(quán)利要求14的方法，還包含提供一個(gè)彼此不同的中斷向量給每個(gè)主芯片。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器是一序列ATA主機(jī)控制器。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器是一并列ATA主機(jī)控制器。
19.如權(quán)利要求14的方法，還包含使用包含于該P(yáng)CI適配卡上的一閃存以保持主芯片的設(shè)定，并且每個(gè)主芯片包含用作接受或拒絕對(duì)該閃存的存取的一掩模的一個(gè)字節(jié)內(nèi)存。
20.如權(quán)利要求14的方法，還包含該P(yáng)CI適配卡遵循PCI專業(yè)工作小組(PCI Special Interest Group，PCI-SIG)所提出的PCI規(guī)格版本2.3。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有菊花鍵結(jié)構(gòu)的主芯片的單一PCI適配卡及其制造方法。藉由一菊花鍵結(jié)構(gòu)將多個(gè)主芯片配置于單一PCI適配卡上，增強(qiáng)PCI適配卡的性能而不需要額外的PCI插槽或重新設(shè)計(jì)芯片。本發(fā)明提供一種包含多個(gè)主芯片的PCI適配卡，主芯片被連接在一起而形成一菊花鍵結(jié)構(gòu)，每個(gè)主芯片支持至少一個(gè)ATA主機(jī)控制器。PCI適配卡還包含一仲裁器，其用來(lái)控制和決定主芯片與PCI本地總線間的存取權(quán)。該仲裁器一次只準(zhǔn)許該多個(gè)主芯片的其中之一存取該P(yáng)CI本地總線。
文檔編號(hào)G06F13/36GK1517891SQ03131478
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者陳國(guó)光, 顧麗敏 申請(qǐng)人:揚(yáng)智科技股份有限公司