專利名稱：具有數據處理系統的熱插接性能的外圍部件互連(pci)結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及數據處理的結構，具體地說涉及數據處理系統內的外圍部件互連結構。更具體地說，本發(fā)明涉及具有數據處理系統的熱插接性能的增強的外圍部件互連結構。
計算機系統或數據處理系統通常包含系統總線。連接在系統總線上的有可在該系統總線上本地互相通信的各種設備。例如，典型的計算機系統包含在其上連接有中央處理單元(CPU)的系統總線，并且在其上CPU還與連接在該系統總線上的系統存儲器直接通信。
此外，計算機系統可包含局部總線，用于連接與CPU在同一總線上的某些高度集成的外圍部件。這種局部總線之一稱作外圍部件互連(PCI)總線。在PCI局部總線標準下，外圍部件能直接連接在PCI局部總線上而無須“粘結”邏輯。從而，PCI提供了一種總線標準，在其上能將諸如圖形顯示設備與運動影象顯示設備等高性能外圍設備耦合在CPU上，借此能使這些高性能外圍設備避免在將這些外圍設備連接在標準外圍總線上時會出現的通常的存取等待時間及帶寬限制。
PCI局部總線為帶有多路復用的地址與數據線的高性能32位或64位總線。任何PCI部件與添加卡接口都是與處理器無關的，能夠高效地過渡到未來代的處理器及與多處理器體系結構使用。處理器獨立性還能為I/O功能優(yōu)化PCI局部總線，能進行局部總線與處理器/存儲器子系統的并行操作，并接納多個高性能外圍設備。此外，在PCI局部總線下的32位數據與地址總線的透明64位擴展允許將總線帶寬加倍及提供32位與64位PCI局部總線外圍設備的向前與向后兼容性。
大多數計算機總線通常不設計成處理從總線本身上突然地除去外圍設備。可以這樣說，在連接到計算機總線上的適配器槽中插入或除去適配器卡而不遵循適當的順序可導致意想不到的后果，其中包含數據破壞、操作系統的不正常中止或對適配器卡或平臺硬件的破壞。
對在PCI局部總線下的熱插接性能有著規(guī)定，并且PCI局部總線的熱插接標準是根據PCI專業(yè)組頒布的PCI熱插接規(guī)范定義的，這里通過引用作為參考。雖然在上述出版物中一般性地定義了PCI熱插接標準，但并未規(guī)定詳細的實現。本公開描述了啟動這種熱插接性能所必需的增強PCI體系結構的電子與服務標志器。
鑒于上文，因此本發(fā)明的目的是提供用于數據處理的改進結構。
本發(fā)明的另一目的是提供數據處理系統的改進的外圍部件互連結構。
本發(fā)明的又一目的是提供具有數據處理系統的熱插接性能的增強的外圍部件互連結構。
按照本發(fā)明的方法與系統，數據處理系統的外圍部件互連(PCI)結構包括PCI主機總線、若干PCI局部總線及PCI熱插接橋。各局部PCI總線具有適配器卡槽。連接在PCI主機總線與PCI局部總線之間的PCI熱插接橋是用來控制各PCI局部總線的電功率的，使得在接通期間當位于其它適配器卡槽中的適配器卡中存在著正在進行的處理時可以在任何一個適配器卡槽中去掉或增加PCI適配器卡。
在下面的詳細描述中，本發(fā)明的全部目的、特征及優(yōu)點將成為顯而易見的。
通過結合附圖閱讀對照下面示例性的實施例的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明本身以及其最佳的使用模式、進一步的目的及優(yōu)點，其中

圖1為具有在其中可應用本發(fā)明的較佳實施例的PCI局部總線結構的典型計算機系統的方框圖；以及圖2為按照本發(fā)明的較佳實施例的數據處理系統的具有熱插接性能的PCI局部總線結構的方框圖。
可將本發(fā)明應用在不同操作系統下的各種計算機中。該計算機可以是諸如個人計算機、中型計算機或大型計算機。為了示例目的，下面描述的本發(fā)明的較佳實施例是實現在諸如國際商用機器公司制造的IBM AS/400TM等中型計算機上的。IBM AS400TM為國際商用機器公司的商標。
現在參見附圖尤其是圖1，其中描繪了具有可應用本發(fā)明的較佳實施例的PCI局部總線結構的典型計算機系統的方框圖。如圖所示，處理器12、高速緩沖存儲器13、存儲器控制器14及動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)15連接在計算機系統10的系統總線28上。處理器12、高速緩沖存儲器13、存儲器控制器14及DRAM15還通過PCI主橋11耦合在計算機系統10的PCI主機總線26上。此外，PCI主機總線26通過PCI局部橋25耦合在PCI局部總線20上。PCI主橋11及PCI局部橋25提供低等待時間路徑，通過它處理器12可直接存取映射到總線存儲器與/或I/O地址空間內任何位置上的PCI設備。PCI主橋11及PC局部橋25還提供允許PCI主直接存取DRAM15的高帶寬路徑。PCI主橋11及PCI局部橋25可包含諸如數據高速緩沖存儲/登記及仲裁等各種功能。
連接在PCI局部總線20上的還可有諸如局域網(LAN)接口16及小型計算機系統接口(SCSI)18等其它設備。LAN接口16用于將計算機系統10連接到諸如以太網或令牌環(huán)等局域網17上。SCS1 18用來控制高速SCSI盤驅動器19。
通常，無須任何擴充性能PCI局部總線20便可支持多達4個添加板(add-in board)連接器。音頻適配器板22、移動圖象適配器板23及圖形適配器板24為可以通過添加板連接器連接到PCI局部總線20上的一些設備的實例。
現在參見圖2，其中示出了按照本發(fā)明的較佳實施例用于數據處理系統的具有熱插接性能的增強的PCI局部總線結構的方框圖。如圖所示，PCI主機總線26通過PCI主橋11耦合在系統總線28上，而PCI主機總線26則連接在PCI熱插接橋21上。諸如PCI主機總線26等在PCI熱插接橋21的初級側上的PCI總線稱作PCI主機總線或初級PCI總線。PCI主橋11負責產生PCI主機總線。諸如PCI局部總線27a～27h等從PCI熱插接橋21的次級側出來的所有PCI總線稱作PCI局部總線或次級PCI總線。
按照本發(fā)明的較佳實施例，對于數據處理系統內的各初級PCI總線，PCI熱插接橋21可提供多達8條分離的次級PCI局部總線27a～27h。然而，熟悉本技術的人員可以理解，也有可能是任何數目的次級PCI總線。將各次級PCI局部總線進一步連接在適配器槽上。例如，如圖2中所示，將次級PCI局部總線連接在適配器槽29a上。
此外，還將PCI熱插接橋21耦合在鎖存器25上。作為本發(fā)明的較佳實施例，PCI熱插接橋21通過五個不同的I/O針耦合在鎖存器25上，這五個I/O針即通電復位31、加載時鐘32、移位時鐘33、數據輸入34及數據輸出35。各相應的針31～35用于在每個適配器槽的基礎上鎖定、讀取或驅動服務指示器及功率控制電路。另一方面，鎖存器25的輸出是·8個用于FET(場效應管)控制的輸出，每個適配器槽一個·8個用于LED(發(fā)光二極管)的輸出，每個適配器槽一個·8個用于檢測電源良好的輸入，每個適配器槽一個·8個用于檢測電源故障的輸入，每個適配器槽一個·16個用于檢測適配器卡存在的輸出，每個適配器槽兩個。
為了示例目的，只將來自鎖存器25的一組輸出示出為耦合在適配器槽29a上。來自鎖存器25的各其它組輸出(未示出)耦合在對應于次級PCI總線27b～27h的各其它適配器槽(未示出)上。利用FET控制36來指示FET41為適配器槽29a接通或切斷電源。FET控制36間接地受PCI熱插接橋21的寄存器內的鎖存器控制。在通電復位時，FET控制36將被驅動到低電平。通電復位之后，PCI熱插接橋21將所有的適配器槽加電。加電可一次或順序完成。在加電之后，可由固件接通或斷開適配器槽。在加電復位活躍期間或直到對PCI熱插接電橋21的電源是良好的為止，FET控制邏輯(未示出)也將保證FET41斷開。
利用LED37來指示何時能進行并行的修復。LED37間接地受到PCI熱插接橋21的寄存器內的鎖存器控制。作為本發(fā)明的較佳實施例，LED37的有效狀態(tài)為接通、斷開與閃爍。在加電復位期間，LED37將關斷。加電復位之后，可接通、斷開LED36或將其設定為閃爍。
利用電源良好輸入38來通知PCI熱插接橋21對諸如適配器槽29a等單個適配器槽的電壓是正常的。這是必要的，因為FET41將緩慢地接通適配器卡的電源以協助充電某些內部電容器。如果適配器卡由于某種原因短路，則功率不會上升。為了防止對熱插接橋21中的驅動器的損壞，PCI熱插接橋21將保持與該適配器卡關聯的PCI局部總線在三態(tài)中。然后PCI熱插接電橋21監(jiān)視電源良好輸入38，并在PCI局部總線改變其狀態(tài)時通知操作系統(或任何其它有關控制軟件)。當在任何時鐘周期上檢測到電源良好輸入38向INACTIVE(不活躍)變化時，PCI熱插接橋21將用于該PCI局部總線的驅動器放置在三態(tài)模式中，并將值寫入寄存器中及產生一個中斷。當檢測到電源良好輸入38進入ACTIVE(活躍)至少20毫秒時，PCI熱插接橋21啟動其用于PCI局部總線的驅動器，并將值寫入寄存器中及產生一個中斷。
電源故障輸入39通知PCI熱插接橋21底板FET已讀到過流故障，并且這是不確立電源良好輸入38的原因。在這一情況中，最有可能是涉及有缺陷的適配器卡。如果不確立電源良好輸入38及未驅動過電流，則最有可能是由于有缺陷的PCI熱插接橋21或故障的FET41。PCI熱插接橋21監(jiān)視電源故障輸入39以便在電源故障輸入39改變其狀態(tài)時通知任何相關的軟件。當在任何時鐘周期上檢測到電源故障輸入39進入ACTIVE(活躍)時，PCI熱插接橋21這時便將該值寫入寄存器中及生成中斷。當檢測到電源故障輸入39進入INACTIVE(不活躍)至少20毫秒時，PCI熱插接電橋21便將該值寫入寄存器中及生成中斷。
此外，PCI熱插接電橋21能為各適配器槽感測兩個卡電源檢測針(即PRSNT 40a及PRSNT 40b)。只用來自PCI熱插接電橋21的5個I/O針中的4個，即加載時鐘32、移位時鐘33、數據輸入34及數據輸出35，來控制來自鎖存器25的全部48個輸出信號。
由于來自鎖存器25的所有輸出信號，還指示適配器卡電力的使用情況(瓦)，也將輸入信號饋送到局部功率調節(jié)器中(未示出)，后者在局部功率調節(jié)器的最大功率被超過時將故障浮顯給系統功率控制網(SPCN)。SPCN又將故障浮顯給數據處理系統的操作系統，指出在PCI熱插接橋21下的適配器卡配置是無效的。從而，如果超過了適配器卡功率，局部功率調節(jié)器防止施加電力。
雖然標準PCI橋(諸如圖1中的PCI局部橋25)可以允許將多個適配器卡連接在單一的PCI局部總線上，PCI熱插接橋21生成多達8個次級PCI橋并將一條次級PCI總線用于各適配器卡。因此，PCI熱插接橋21能集中功率控制及其它各種服務功能到多條次級PCI總線上以及消除由每一次級PCI總線多個適配器卡引起的負荷效應。各PCI局部總線27a～27h也提供有受控的三穩(wěn)態(tài)輸出，從而能除去電源而不損壞PCI熱插接電橋21、PCI主機電橋11或任何其它不受影響的次級PCI總線。
下面是按照本發(fā)明的較佳實施例的利用PCI熱插接結構與設計的并行修復操作的實例。首先，主機接口請示切斷所要求的適配器槽上的電源。然后，主機軟件為所要求的適配器槽及PCI熱插接電橋21的三態(tài)輸出停頓對應的次級PCI總線槽。然后PCI熱插接電橋21降低對所要求的適配器槽的FET的功率(+3.3V、+5.0V、+12.0V、-12.0V)。隨后，PCI熱插接橋21點亮與所要求的適配器槽關聯的LED，以指示現在能執(zhí)行并行修復。在這一點上，客戶工程師(或任何有資格的技術人員)便能從該適配器槽中取出適配器卡。由于只切斷一條受影響的次級PCI總線的電源，所以沒有時間限制。然后PRSNT線40a、40b指示已從所要求的適配器槽中取走適配器卡。在裝入了新適配器卡之后，PRSNT線40a、40b將指示裝入完成。在PCI熱插接橋21從底板槽接收電力之后便驅動接通該適配器槽。最后，PCI熱插接電橋21恢復其正常操作。
如已描述的，本發(fā)明為數據處理系統提供具有熱插接性能的增強的PCI結構。這一增強的PCI體系結構使PCI適配器卡是可以熱插接的，即在接通電源期間在數據處理系統的其它部件上正在進行有用處理的同時可以去掉或增加任何單個適配器卡。本發(fā)明的PCI熱插接橋具有一條初級PCI總線(PCI主機總線)作為輸入，并最好8條次級PCI總線(PCI局部總線)作為輸出。PCI熱插接橋在所有適配器槽之間提供PCI局部電隔離，使得能執(zhí)行熱插接而不干擾或影響在初級PCI總線下運行的其它次級PCI總線的操作。此外，PCI熱插接橋還提供邏輯總線隔離，使得可將PCI適配器卡熱插接到每個或任何適配器槽中，同時其它裝入的PCI適配器卡可繼續(xù)運行它們的正常操作。
雖然已對照較佳實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但熟悉本技術的人員應理解可在其中進行形式上與細節(jié)上的各種改變而不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
權利要求
1.一種數據處理系統的外圍部件互連(PCI)結構，包括一條PCI主機總線；多條PCI局部總線，各具有一適配器卡槽；以及一個PCI熱插接橋，連接在所述PCI主機總線與所述多條PCI局部總線之間，用于控制所述多條PCI局部總線的電源，借此在位于其它適配器卡槽中的其它適配器卡內正在進行處理期間能從適配器卡槽中去掉或向其中增加PCI適配器卡。
2.按照權利要求1的數據處理系統的PCI結構，其特征在于所述多條PCI局部總線可從兩條PCI局部總線到8條PCI局部總線。
3.按照權利要求1的數據處理系統的PCI結構，其特征在于所述PCI熱插接橋還包括用于控制鎖存器的至少四個控制信號。
4.按照權利要求3的數據處理系統的PCI結構，其特征在于所述鎖存器包含至少五個輸出，其中所述五個輸出的三個用來控制與所述多條PCI局部總線之一關聯的適配器卡槽。
5.按照權利要求4的數據處理系統的PCI結構，其特征在于所述五個輸出的三個包括FET控制信號、電源良好信號及電源故障信號。
6.一種具有外圍部件互連(PCI)結構的計算機系統，包括一個處理器；連接在系統總線上的與所述處理器關聯的一個系統存儲器；將所述系統總線耦合到PCI主機總線上的一個PCI主機橋；耦合在所述PCI主機總線上用于提供多條PCI局部總線的PCI熱插接橋，其中各所述多條PCI局部總線與一PCI適配器卡槽關聯，其中所述PCI熱插接橋還控制各所述多條PCI局部總線的電源，借此，在系統加電且位于其它適配器卡槽中的其它適配器卡內正在進行處理期間可從適配器卡槽中去掉或向其中增加PCI適配器卡。
7.按照權利要求6的具有PCI結構的計算機系統，其特征在于所述多條PCI局部總線可從兩條PCI局部總線到8條PCI局部總線。
8.按照權利要求6的具有PCI結構的計算機系統，其特征在于所述PCI熱插接橋還包括至少4個用于控制鎖存器的控制信號。
9.按照權利要求8的具有PCI結構的計算機系統，其特征在于所述鎖存器還包含至少五個輸出，其中所述五個輸出中三個用于控制所述多條PCI局部總線之一上的適配器卡槽。
10.按照權利要求9的具有PCI結構的計算機系統，其特征在于所述五個輸出中三個包含FET控制信號、電源良好信號及電源故障信號。
11.一種為數據處理系統提供增強的外圍部件互連(PCI)結構的方法，其中所述數據處理系統包含系統總線及PCI主機總線，所述方法包括下述步驟在所述系統總線與所述PCI主機總線之間連接一PCI主機橋；以及在所述PCI主機總線上連接用于提供多條PCI局部總線的PCI熱插接橋，其中各所述多條PCI局部總線與一PCI適配器卡槽關聯，其中所述PCI熱插接橋還控制各所述多條PCI局部總線的電源，借此，在系統加電及位于其它適配器卡槽中的其它適配器卡內正在進行處理期間，可從適配器卡槽中去掉或向其中增加PCI適配器卡。
12.按照權利要求11的為數據處理系統提供增強的PCI結構的方法，其特征在于所述多條PCI局部總線可從兩條PCI局部總線到8條PCI局部總線。
全文摘要
本發(fā)明公開了數據處理系統的一種增強的外圍部件互連(PCI)結構。按照本發(fā)明的方法與系統,數據處理系統的外圍部件互連(PCI)結構包括PCI主機總線、若干PCI局部總線及PCI熱插接橋。各局部PCI總線具有一適配器卡槽。連接在PCI主機總線與PCI局部總線之間的PCI熱插接橋用來控制各PCI局部總線的電源,使得在加電期間同時位于其它適配器卡槽中的適配器卡內正在進行處理時可從任何一個適配器卡槽中去掉或向其中增加一PCI適配器卡。
文檔編號G06F13/40GK1202656SQ9810846
公開日1998年12月23日 申請日期1998年5月15日 優(yōu)先權日1997年6月18日
發(fā)明者P·K·艾根, D·F·莫特爾, D·J·蘇徹, T·J·奧斯坦 申請人:國際商業(yè)機器公司