專利名稱：不斷電下對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)添加和去除部件的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并更具體地涉及允許在不斷電下對系統(tǒng)添加或去除部件的方法和設(shè)備。
計算機已成為當前社會的一個組成部分。對計算機的要求以及期望已經(jīng)提高到計算機本質(zhì)上必須在連續(xù)的基礎(chǔ)上運行。遺憾的是，隨著時間的推移，可能需要更新或修理計算機的某些部件。在出現(xiàn)修理或更新時，典型地會引起斷開系統(tǒng)的電源。在當今的健壯環(huán)境下，須使系統(tǒng)斷電是不能接受的解決辦法。對于服務(wù)器型環(huán)境，這是尤為確實的。
因此，具有一種允許在進行修理或更新期間不必對系統(tǒng)斷電的方法和設(shè)備是很有好處的。若該系統(tǒng)和設(shè)備允許該系統(tǒng)以及其部件在修理和更新期間繼續(xù)運行也應(yīng)是有好處的。本發(fā)明提供這樣的設(shè)備和方法。
在一個方面，本發(fā)明是一種用于在不斷電下拆卸/插入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上的部件的設(shè)備。該設(shè)備包括一條主總線以及多條各具有一個與其連接的部件的輔助總線。該設(shè)備還包括選擇裝置，用于選擇性地建立從主總線到一條輔助總線的物理連接并用于取消該連接。該設(shè)備還包括去除裝置，用于能在不停止對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)供電下去掉每個部件。
現(xiàn)在參照附圖僅以示例的方式說明本說明，附圖是

圖1是在其中實施本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；圖2是一個高層方塊圖，表示依據(jù)本發(fā)明的原理可在圖1的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中包括的可選部件；圖3是一個電路圖，更詳細地示出用于依據(jù)本發(fā)明的原理的熱插入的圖2PCI總線的配置，以及圖4A-4B是流程圖，說明依據(jù)本發(fā)明的原理的用于熱插入的由圖3的控制和電源邏輯電路以及主橋路所使用的方法的組成步驟。
現(xiàn)參照圖1，圖中示出可實施本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20包括處理機22、鍵盤82和顯示器96。通過電纜28，鍵盤82和處理機22連接。顯示器96包括顯示器屏幕30，可利用陰極射線管(CRT)、液晶顯示器、電極發(fā)光屏等實現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20還包括指點器84，后者可利用跟蹤球、操縱桿、觸感板或屏、跟蹤條或如所示的鼠標器實現(xiàn)。指點器84可用于在顯示屏幕30上移動指針或光標。處理機22還和一個或多個外圍設(shè)備連接，例如調(diào)制解調(diào)器92、CD-ROM78、網(wǎng)絡(luò)適配器90和軟盤機40，它們每個可以在外殼或處理機22的內(nèi)部或外部。諸如打印機100的輸出部件也可和處理機22連接。
業(yè)內(nèi)的一般技術(shù)人員會注意到和認識到，顯示器96、鍵盤82和指點器84各能用周知的若干暢銷品中的任一種實施。
現(xiàn)參照圖2，圖中以高層方塊圖表示依據(jù)本發(fā)明的原理可以在圖1的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20中包含的可選用部件。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20主要由計算機可讀的指令控制，指令可以以軟件的形式，或通過任何存儲軟件或訪問軟件的裝置。這樣的軟件可在中央處理機(CPU)50內(nèi)執(zhí)行，以使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20工作。
和系統(tǒng)總線5連接的存儲器包括隨機存取存儲器(RAM)56、只讀存儲器(ROM)58和非易失性存儲器60。這些存儲器包括允許存儲和檢索信息的電路。ROM容納不能修改的存儲數(shù)據(jù)。RAM中存儲的數(shù)據(jù)可由CPU 50或其它硬件部件改變。非易失存儲器是當對它去掉電源時不會丟失數(shù)據(jù)的存儲器。非易失性存儲器包括ROM、EPROM、快閃存儲器或電池組CMOS RAM。如圖2中所示，這種電池組CMOSRAM可用于存儲配置信息。
擴充卡或板是一種包括著芯片或其它電子器件的電路板，以對計算機增添功能或資源。典型地，擴充卡增添存儲器、盤驅(qū)動控制器66、視頻支持、并行和串行端口以及內(nèi)部調(diào)制解調(diào)器。對于膝上機、掌上機以及其它便攜式計算機，擴充卡通常采取PC卡的形式，PC卡是信用卡大小的器件，設(shè)計成插入到計算機的側(cè)面或背面的槽中。這種槽的一個例子是PCMCIA槽(個人計算機存儲器卡互連協(xié)會)，其定義類型1、2、3卡槽。從而，空槽68可用于容納各種類型的擴充卡或PCMCIA卡。
盤控制器66和軟盤控制器70都包括專用集成電路及相關(guān)電路，分別引導(dǎo)及控制對硬盤機72或軟盤74的讀出和寫入。這些盤控制器處理諸如定位讀/寫頭、在驅(qū)動器和CPU 50之間調(diào)停、控制對和從存儲器的信息傳送等任務(wù)。單個盤控制器可以控制多于一個的盤驅(qū)動器。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20中可包括用于從CD-ROM 78(只讀緊致盤存儲器)讀出數(shù)據(jù)的CD-ROM控制器76。這種CD-ROM利用激光代替磁裝置讀數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20中設(shè)置鍵盤鼠標控制器80，用于和鍵盤82及指點器84接口。這樣的指點器典型地用于控制例如光標的屏幕元素，后者可采取具有熱點的箭頭的形式，當用戶按鼠標器按鈕時熱點確定指針的位置。其它指點器包括圖形輸入板、指示筆、光筆、操縱桿、操縱盤、跟蹤球、跟蹤板以及以IBM的“TrackPoint”商標出售的指點器。
通過都和系統(tǒng)總線5連接的串行控制器88以及網(wǎng)絡(luò)適配器可以便利處理系統(tǒng)20和其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之前的通信。串行控制器88用于在計算機之間或者計算機和外圍部件之間發(fā)送信息，在單根線上一次一位。串行通信可以是同步的(由某個標準例如時鐘控制)或者是異步的(通過交換控制信息流的控制信號管理)。串行通信標準的例子是RS-232接口和RS-422接口。如所示，這樣的串行接口可用于和調(diào)制解調(diào)器92通信。調(diào)制解調(diào)器把數(shù)字計算機信號轉(zhuǎn)換成適合于在電話線上通信的互鎖信號。調(diào)制解調(diào)器92可應(yīng)用于把數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20連接到聯(lián)機信息服務(wù)上，例如由IBM公司和Sear公司的服務(wù)商標“PRODIGY”提供的信息服務(wù)。這種聯(lián)機服務(wù)提供商可以提供能夠經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器92下載到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20的軟件。調(diào)制解調(diào)器92可提供對其它軟件源的連接，諸如服務(wù)器、電子公告牌、互聯(lián)網(wǎng)或萬維網(wǎng)。
網(wǎng)絡(luò)適配器90可用于把數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20連接到局域網(wǎng)94。網(wǎng)絡(luò)94可以向計算機用戶提供電子通信及電子傳送軟件和信息的手段。此外，網(wǎng)絡(luò)94可提供分布式處理，其中涉及若干計算機以共享工作負載或者在執(zhí)行任務(wù)中相互合作。
由顯示器控制器98控制的顯示器用于顯示數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20生成的可視輸出。這樣的可視輸出可包括文本、圖形、動畫以及視頻。顯示器96可以用基于CRT的視頻顯示器、基于LCD的平板顯示器或基于氣體等離子體的平板顯示器實現(xiàn)。顯示器控制器98包括生成發(fā)送到顯示器96的視頻信號所需的電子器件。
可經(jīng)過并行控制器102把打印機100連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20。打印機100用于把文本或計算機生成的圖象記在紙上或者諸如透明軟片的其它介質(zhì)上。其它類型的打印機可包括圖象設(shè)定器、繪圖儀或膠片記錄器。
并行控制器102用于在系統(tǒng)總線5和另一個并行通信部件(例如打印機100)之間連接的線上同時發(fā)送多個數(shù)據(jù)位和控制位。
CPU 50讀取、譯碼并執(zhí)行指令，并且通過計算機的主數(shù)據(jù)傳送路徑、系統(tǒng)總線5對和從其它資源傳送信息。這種總線連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20中的器件并定義數(shù)據(jù)交換媒體。系統(tǒng)總線5把存儲器56、58、60、CPU 50及圖2中所示的其它部件連接到一起并且允許在它們之間交換數(shù)據(jù)。
如圖2中所示，系統(tǒng)總線5和用于與PCI總線204通信的PCI主橋路202連接。如前面所述，PCI總線204用于要求快速通信響應(yīng)時間的部件206-206N。
請注意，并且業(yè)內(nèi)的一般技術(shù)人員容易理解，雖然把許多部件連接到系統(tǒng)總線5，這些部件中的任一個可替代地連接到PCI總線204(或PCI總線組)或者標準擴充總線(例如ISA或EISA)上。例如，系統(tǒng)總線5或主PCI總線204可以附帶一個附加的橋路電路，以便為連接這些部件建立一條標準擴充總線。
主橋路202便利PCI總線204和系統(tǒng)總線5之間的通信。部件206-206N和PCI總線204連接?？刂萍半娫催壿嬰娐?08和主橋路202以及PCI總線204連接，并且在PCI總線204上提供控制以在仍向系統(tǒng)20提供電源的同時交換該總線連接的部件(以下稱為“熱插入”)。更具體地，在線切換模塊(未示出)和控制及電源邏輯電路208的組合提供這樣的手段，即允許在不對整個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20“斷電”下交換或拆下和PCI總線204連接的某部件。
現(xiàn)參照圖3，圖中電路詳細示出依據(jù)本發(fā)明的原理的用于熱插入的圖2PCI總線204的配置。請注意，為了便利說明，已經(jīng)簡化了本發(fā)明的某些表現(xiàn)方式，如圖3中所示。例如，雖然實際上它們各為獨立的信號線，請求和授權(quán)線用單根信號線代表。如圖3中所示，線內(nèi)切換模塊(in-lineswitch module)302-302N和PCI總線204連接。線內(nèi)切換模塊302是切換模塊302A-320N的代表，從而對其解釋等同地適用于切換模塊302A-302N。線內(nèi)切換模塊302包括一組用標志326表示的開頭，其用于切換適當?shù)腜CI總線204信號線，為閉合時其建立一條物理上分離的順依PCI的總線擴展(輔助PCI總線)，并用標志“a”表示。
取決于所需的配置，這些PCI總線擴展可以和一個槽或一個焊接器件連接。在該特定實施方式中，單個槽和各PCI總線擴展連接，如分別由用于PCI總線擴展“a”和“d”的槽304及306所示。每個槽和各個時鐘信號、電源、切換使能信號、復(fù)位信號、預(yù)置引腳(PRSNT1、PRSNT2)和門切換信號連接，如用時鐘信號Clock A 310、電源312、切換使能316、復(fù)位信號314、PRSNT1 330、PRSNT2 332以及門切換334所示。
隨著線內(nèi)切換模塊302-302N接通和斷開，PCI總線204與通過控制及電源邏輯電路208和主橋路202的仲載器a造成的負載結(jié)果隔開。換言之，當由控制及電源邏輯電路208以及相應(yīng)的SW(切換)使能316線所決定，一組開關(guān)(例如開關(guān)326和328)斷開時，對應(yīng)的PCI總線擴展和PCI總線204實際上隔開。
這種隔開是斷開狀態(tài)下的開關(guān)高阻抗的直接結(jié)果。相反，當由控制及電源邏輯電路208和相應(yīng)的SW使能316-316N線所決定這些開關(guān)“接通”時，對應(yīng)的PCI總線擴展看起來好象是PCI總線的一個整體部分。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，切換模塊302-302N具有可在少于1納秒的時間內(nèi)在斷開接通狀態(tài)間觸發(fā)的開關(guān)。
通常，仲裁器202A和控制及電源邏輯電路208一起提供隔開一個槽的手段，以便把某部件熱插入到槽0 304或槽3 306之一中。簡言之，仲裁器202A提供PCI總線204上的控制仲裁。
控制及電源邏輯電路208通過REQ/GNT線342和仲裁器202A連接，并且通過HPREQX-Z線324和控制及電源邏輯電路350連接?？刂萍半娫催壿嬰娐?08利用REG/GNT線342接收PCI總線204的瞬時控制(即，幾個PCI時鐘周期)，以通過相應(yīng)的SW使能線316-316N使能或禁止線內(nèi)切換模塊302-302N?？刂萍半娫催壿嬰娐方涌?50利用HPREQ X-Z通知控制及電源邏輯電路使能或者禁止哪一個線內(nèi)切換模塊302-302N。
通常，控制及電源邏輯電路208會同主橋路202控制，1)接入各個輔助PCI總線(總線擴展)；2)對所連接的各個槽加電(例如槽0 304和槽3 306)；以及3)選通(激活/去活)線內(nèi)切接模塊302-302N。
現(xiàn)參照圖4A-B，該流程圖示出依據(jù)本發(fā)明的原理用于熱插入操作的由圖3的控制及電源邏輯電路和主橋路所采用的方法的組成步驟。
在說明圖4中引用圖3中的許多器件，因此，這些器件的標志代表著圖3中所說明的標志。該方法從步驟400開始，此刻數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)20的操作員打開帶有要去掉的適配卡的槽(例如槽0 304或槽3306)的門。出于說明的目的，下面假定槽0 304用于該目的。
接著方法進入步驟402，此刻操作員通過啟動O.S.系統(tǒng)管理操作或者其它裝置(例如熱插入服務(wù)軟件)啟動熱插入序列。
然后方法進入步驟404，此刻操作系統(tǒng)靜止并復(fù)位適當?shù)倪m配器。本文中所使用的術(shù)語“靜止”意味著適度完成現(xiàn)行活動同時不接受新活動。接著方法進入步驟406，其中操作系統(tǒng)和/或控制及電源邏輯電路接口350通過HPREQ X-Z 324通知控制及電源邏輯電路208需要使槽0304離線并斷電。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，HPREQ X-Z 324信號編碼成熱插入0,1,2,3,…n。然而，請注意并且業(yè)內(nèi)的一般技術(shù)人員容易理解，也可以為每個槽304和306采用替代的唯一信號。在斷電或加電期間，控制及電源邏輯電路208通過RESET線314保持對該適配器的復(fù)位。
接著方法進入判定槽0 304是否是現(xiàn)用的步驟408。若在步驟408判定槽0 304是現(xiàn)用的，方法進入步驟410。然而，若在步驟408判定槽0 304不是現(xiàn)用的，方法進入步驟416。
在步驟410，控制及電源邏輯電路208通過REQ/GNT線342請求對PCI總線204的瞬時控制。接著方法進入步驟412，此時仲裁器202A經(jīng)REQ/GNT線342向控制及電源邏輯電路208發(fā)出控制許可。方法接著進入步驟414，其中控制及電源邏輯電路通過切換使能線316的使能信號為槽0 304去活開關(guān)326。從而，從PCI總線204除掉槽0 304。還通過仲裁器202A釋放REQ/GNT線342，從而去掉控制及電源邏輯電路208對總線的控制。但是，請注意，控制及電源邏輯電路208控制總線的總時間僅為幾個PCI總線204時鐘周期量級。
方法接著進入步驟416，其中控制及電源邏輯電路208以避免對電子線路沖擊并造成損害的方式對槽0304(即適配器)進行斜坡式斷電。該步驟是按歐洲待決專利申請?zhí)?6307571.8標題為“用于熱插入的適配器卡槽的隔離”所提出的類似方式實施的，從而該申請是本文的參考文獻。
然后，方法進入步驟418，在其中控制及電源邏輯電路208通知操作系統(tǒng)已去掉電源。操作系統(tǒng)通過LED或其它裝置通知現(xiàn)在從槽0 304拆除適配器是安全的。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，為該目的采用一個操作員可視的LED(發(fā)光二極管)。具體地，下述LED顯示代表適配器的下述狀態(tài)(1)接通=適配器(槽)正在接收電源(2)斷開=適配器目前不接收電源；以及(3)閃爍=授予從槽中去掉適配器的許可。
此刻，用于槽0的LED應(yīng)在閃爍，并且從而，操作員可隨意去掉槽中駐留的適配器。
方法接著進入物理上從槽0 304拆除適配器卡的步驟420。然后，方法進入步驟422。此刻，請注意，當槽中不存在適配器并且操作員希望在其中插入一個時，可從該步驟繼續(xù)向前行進。
在步驟422，操作員把替代的適配器卡(或驅(qū)動器)插入到槽0 304中。然后，方法進入步驟424，在其中，響應(yīng)適配器卡的插入，控制及電源邏輯電路208通過卡預(yù)置引腳PRSNT1 330和PRSNT2 332，并且可選用地通過連帶利用槽門開關(guān)334檢測該卡的存在，該槽門開關(guān)334指示適配器卡就位鎖定。
現(xiàn)參照圖4B。方法接著進入步驟426，其中操作員為槽0 304啟動加電請求。然后方法進入步驟428，其中操作系統(tǒng)啟動對控制及電源邏輯電路208的加電請求。接著方法進入步驟430，其中控制及電源邏輯電路208向槽0 304進行斜坡式加電。然后，方法進入步驟432，其中控制及電源邏輯電路208啟動指令序列以得到對PCI總線204的控制。接著方法進入步驟434，其中控制及電源邏輯電路208通過REQ/GNT線342請求對PCI總線204的瞬時控制。
方法進入步驟436，其中仲裁器通過REQ/GNT線342向控制及電源邏輯電路208授予控制許可。然后，方法進入步驟438，其中控制及電源邏輯電路208通過切換使能線316上的使能信號激活用于槽0 304的開關(guān)326。這樣，把槽0 304重新連接到PCI總線204。
然后，方法進入步驟440，其中控制及電源邏輯電源208通過中斷或者其它裝置通知主橋路202已完成熱插入。接著方法進入步驟442，其中由操作系統(tǒng)使能并配置該適配器卡，然后方法在步驟442結(jié)束。
業(yè)內(nèi)技術(shù)人員容易理解，操作系統(tǒng)或熱插入服務(wù)軟件可以直接和控制及電源邏輯電路208交互，以支持PCI總線204上的部件的熱插入。備擇地，熱插入服務(wù)軟件可和主橋路202交互，后者轉(zhuǎn)而和控制及電源邏輯電路208交互以支持PCI總線204上的熱插入部件。通過把熱插入控制邏輯電路的一部分加入到主橋路202中并使熱插入服務(wù)軟件和主橋路202交互以支持PCI部件的熱插入，可以得到成本較低的實施。
權(quán)利要求
1．一種用于在不斷開電源下拆除數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的部件的設(shè)備，該設(shè)備包括一條主總線(5)多條各具有和其連接的一個部件的輔助總線(a,d)；選擇裝置(302,302n)，用于選擇性建立從該主總線到一條輔助總線的物理連接，并且用于去掉該連接；以及去除裝置(312,314,330,332,334)，用于允許不對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)斷開電源下除去各個部件。
2．一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括權(quán)利要求1的設(shè)備；存儲器(56,58)，其和主總線(5)連接，用于存儲指令；輸入裝置(82,84)，其和主總線(5)連接，用于從用戶接收輸入；一個中央處理單元(50)，用于執(zhí)行存儲的指令；以及一個顯示器(96)，用于顯示執(zhí)行指令的結(jié)果和接收的輸入。
3．權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中選擇裝置(302,302n)包括多個開關(guān)(326,328)，每個開關(guān)用于建立從主總線到一條輔助總線的物理連接并且用于去掉該連接。
4．權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中每個輔助總線(a,d)包括一個槽(304,306)，并且去除裝置(312,314,330,332,334)包括檢測何時在一個槽中駐留一個部件的裝置(332,334)；以及檢測何時操作員希望去掉一個部件的裝置(332,334)。
5．權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中選擇裝置(302,302n)，包括一個主橋路(202)，包括一個仲裁器(202a)，用于接收控制主總線(5)的請求，并用于選擇一個請求(324)作為控制的主控方。
6．權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中選擇裝置(302,302n)包括控制邏輯裝置(208,316)，用于使能和禁止各個開關(guān)(326,328)，從而建立或去掉物理連接；以及電源邏輯裝置(208,312)，用于禁止對要去掉的選定部件的供電。
7．權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中每個開關(guān)(326,328)包括用于接收指示建立或者去掉連接的信號(316)的裝置。
8．權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中主橋路(202)裝置包括用于通知控制邏輯裝置要去掉哪一個部件的裝置(324)。
9．權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中主橋路(202)包括用于通知控制邏輯裝置隔離要去掉的部件的裝置(324)。
10．權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中控制邏輯裝置(208)包括和仲裁器(202a)連接的裝置(342)，用于在隔離以及斷電槽(304,306)前授予對主總線(5)的控制。
11．權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中控制邏輯裝置(208)包括裝置，用于在對主總線(5)進行控制的期間向和需要與主總線連接的輔助總線(a,d)對應(yīng)的開關(guān)發(fā)送使能信號(306)。
12．權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中發(fā)送裝置包括裝置，用于在對主總線(5)進行控制的期間向和需要從主總線去掉的輔助總線對應(yīng)的開關(guān)發(fā)送禁止信號。
13．權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中主總線(5)和輔助總線(a,d)是外圍部件互連總線。
全文摘要
一種在不對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)斷電下提供增添或去掉該系統(tǒng)的部件的能力(“熱插入”)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個駐留在主橋路(202)的仲裁器(202a),控制及電源邏輯電路(208)以及多個和總線連接的線內(nèi)切換模塊(326,328)。每個線內(nèi)切換模塊(326,328)為和其連接的負載提供隔離。主橋路(202)會同控制及電源邏輯電路(208)實現(xiàn)諸如向選定的槽斜坡式加電或斷電的熱插入操作,并且激活適當?shù)木€內(nèi)開關(guān)以與負載(目標/控制主體)通信。
文檔編號G06F13/40GK1235683SQ97199268
公開日1999年11月17日 申請日期1997年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月31日
發(fā)明者蓋伊·林·格思里, 丹尼·馬文·尼爾, 理查德·艾倫·凱利 申請人:國際商業(yè)機器公司