JP2012507781A - 構成を変更可能なコンピュータバス - Google Patents

Abstract

本発明の種々の実施形態は、種々のコンピュータシステムのコンポーネント間でデータを配送するために使用可能なコンピュータバスに向けられている。１側面では、コンピュータバス(100)は、ハウジング(102)内に配置された複数の光電子エンジン（104-112）、及び複数のフレキシブルコネクタ(116-124)を備える。フレキシブルコネクタの各々は開口部を通ってハウジング内に延在し、第１の端部で光電子エンジンに結合し、第２の端部で電子装置に結合する。フレキシブルコネクタは、空間及び接続性の要件または制限を最適化するために、バスを異なる向き及び位置に配置することができる。

Description

本発明の実施形態は、一般的にはコンピュータバスに関連し、特に、特定の用途毎に異なる向きで配置することが可能なコンピュータバスに関連する。

コンピュータアーキテクチャにおいて、バスは、単一のコンピュータのコンピュータコンポーネント間、または、コンピュータ間でデータを伝送するためのサブシステムである。ポイントツーポイント接続とは異なり、バスは、同じ組をなす信号線を介して、いくつかの周辺装置を論理的に接続する。換言すれば、各バスは、典型的には、CPU及びメモリなどの装置を電子的に接続する一組の信号線から構成される。バスには、アドレスバスとデータバスが含まれる。データバスはデータを伝送し、アドレスバスは、データの物理的な位置及びデータの宛先の位置に関する情報を伝送する。バスをパラレスバスまたはシリアルバスとすることができ、パラレルバスは、複数の信号線上を同時に（または並列に）データワードを伝送し、シリアルバスは、ビットシリアル形態でデータを伝送する。ほとんどのコンピュータは内部バスと外部バスの両方を有している。内部バスは、回路基板に印刷された１組の信号線から構成される。内部バスは、コンピュータの内部コンポーネントを接続する。一方、外部バスは、外部の周辺装置を回路基板に接続する。

近年、集積回路（「IC」）技術の開発はコンピュータコンポーネントのサイズを小さくする点で著しく進歩しており、これによって、コンポーネントの密度が増加し、信号線の断面の寸法が減少し、及び、より小さな表面積に信号線が詰め込まれるようになってきた。その結果、従来の金属信号線は、それらの情報伝送能力の本質的な物理的限界に近づいている。さらに、プリント回路のバス経路を横断するのに必要な相対的な時間が非常に長くなっているので、より小さなコンポーネントによってもたらされる高速性能の利点を十分に活用できない。換言すれば、データレート（またはデータ転送速度）が高くなると、信号線の情報伝送能力は、信号線のサイズの減少とともに低下し、間隔が狭い信号線は、干渉すなわちクロストークを生ずることなしには高速信号を伝送することはできない。

したがって、コンピューティング装置の製造者、設計者、及びユーザは、現在利用されているバスに本質的に存在する表面積及び信号速度の制約を受けることなく、ICコンポーネント間にデータを配送するための高速バスに対する需要があることを認識している。

本発明の種々の実施形態は、種々のコンピュータシステムのコンポーネント間にデータを配送するために使用可能なコンピュータバスに向けられている。１側面では、コンピュータバスは、ハウジング（筐体など）内に配置された複数の光電子エンジン及び複数のフレキシブルコネクタ（すなわち折り曲げ可能なコネクタ）を備える。フレキシブルコネクタの各々は、ハウジング内の穴を通り抜け、第１の端部で光電子エンジンに結合され、第２の端部で電子装置（または電子デバイス）に結合される。空間及び接続性に関する要件または制限を最適化するために、フレキシブルコネクタを用いて、バスを、種々の方向に向けて配置し、かつ、種々の位置に配置することができる。フレキシブルコネクタ以外の形成された金属トレース（金属パターン）や弾性導体（またはエラストマー導体）などのコンポーネントが、OEエンジン（光電子エンジン）と二次的な電気装置との間の電気的接続を提供できることもまた事実である。

本発明の実施形態にしたがって構成されたコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがって構成されたコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがうコンピュータバスを介して情報を一斉送信する構成の１例を示す。 本発明の実施形態にしたがう、第１の配置状態にあるコンピュータバスの等角図を示す。 本発明の実施形態にしたがう、第１の配置状態にある図３Ａに示すバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第１の配置状態にある図３Ａに示すバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第２の配置状態にあるコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがう、第２の配置状態にあるコンピュータバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第３の配置状態にあるコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがう、第３の配置状態にあるコンピュータバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第４の配置状態にあるコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがう、第４の配置状態にあるコンピュータバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第５の配置状態にあるコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがう、第５の配置状態にあるコンピュータバスの側面図である。 本発明の実施形態にしたがう、第６の配置状態にあるコンピュータバスの等角図である。 本発明の実施形態にしたがう、ブレードサーバーのサーバーブレードに結合されたバスを示す。

本発明の種々の実施形態は、各々のコンピュータシステムが異なるコンポーネント構成を有する種々のコンピュータシステムのコンポーネント間でデータを配送するために使用可能なコンピュータバスに向けられている。コンピュータシステムを、プリント回路基板（「PCB」）を有するコンピュータ、または、複数のサーバーブレードを有するブレードサーバー、または、多くの通信装置からなる他の任意のシステムとすることができる。PCBを、マザーボード、ミッドプレーン（midplane）、バックプレーン、または、任意のタイプのPCBとすることができる。具体的には、バスは、ほんのいくつかの例を挙げると、複数のプロセッサ間、プロセッサとメモリ間、サーバーブレード間でデータを伝送することができる。いくつかのバスの実施形態は、空間及び接続性の要件または制限を最適化するために種々の異なる位置にバスを向けることができる柔軟な（すなわち折り曲げ可能な）接続を通じてPCBまたはPCB上のコンポーネントに結合される個別のコンポーネントである。換言すれば、バスは、利用可能な空間においてバスを種々の方向に向けることができ、かつ、種々の位置に配置することが可能な柔軟な接続でもってコンピュータシステムに接続される。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施形態にしたがって構成されたバス１００のそれぞれ異なる等角図である。バス１００は、ハウジング１０２、９つの光電子エンジン１０４〜１１２、及び、９つの実質的に同じ構成を有する柔軟な（または可撓性の）電気フレキシブルコネクタ１１６〜１２４を備える。ハウジングは、開口部（孔）を有し、フレキシブルコネクタの各々はこの穴を介してハウジング１０２を通り抜けて、１つの光電子エンジンに電子的に結合される。パッド１２６などの電気コンタクトパッド（または導電パッド）が、各フレキシブルコネクタの端部に配置されている。図１Ｂに示すように、個別のフレキシブルコネクタは柔軟であり、各フレキシブルコネクタを、任意の数の異なる構成をなすように別々に曲げることができる。図１Ｂは、フレキシブルコネクタ１１９の拡大部１２８を含んでいる。線１３０などの線は、パッド１２６を光電子エンジン１０７に接続するフレキシブルコネクタ１１９のそれぞれの印刷された信号線を表している。各フレキシブルコネクタは、パッドからの電気信号を、電子的に結合された光電子エンジンに伝達するために設けられた１組の入力信号線と、電子的に結合された光電子エンジンからの電気信号をパッドに送るために設けられた１組の出力信号線を備える。ハウジング１０２内において、光電子エンジン１０４〜１１２を、光ファイバー、導波路、中空の金属導波路、または、自由空間を介して光学的に結合することができる。図１Ｂはまた、パッド１３４の底部に配置されたオスコネクタピンが見えるように向けられたパッド１３４の拡大部１３２を含んでいる。オスコネクタピンを、PCBに配置されたメスコネクタの受け口に挿入することができる。各コネクタピンは、電気信号を、フレキシブルコネクタ１２１中の信号線の１つに送る。PCBに配置されたメスコネクタの各受け口は、該PCBに印刷された信号線に電気的に接続されている。他の実施形態では、パッド１３４をメスコネクタとして構成することができ、オスコネクタをPCBに配置することができる。さらに他の実施形態では、パッドをPCB上のコネクタにしっかりと固定する留め具を有するように、該パッドを構成することもできる。

いくつかの実施形態では、フレキシブルコネクタをフレックス回路（flex circuit：可撓性の回路）とすることができる。フレキシブルコネクタは、フレキシブル回路基板としても知られているフレキシブルな電子部品の１つのタイプであって、ポリイミドなどの可撓性を有する高性能なプラスチック基板に電子部品を搭載することによって電子回路を組み立てるために使用されることができるものである。さらに、フレックス回路を、ポリエステル上のスクリーン印刷された銀回路とすることができる。フレックス回路を、硬質のプリント回路基板に使用される同じコンポーネントを使用して作製される電子アセンブリ（電子部品組立体）とすることができ、フレックス回路を所望の形状に合わせたり、使用中に折り曲げることが可能である。他の実施形態では、フレキシブルコネクタを、成型加工されたリード線（formed lead）、エラストマーコネクタ（弾性を有するコネクタ）、または、可撓性のある（すなわち折り曲げ可能な）リボンケーブル、または、他の任意の適切なコネクタとすることができる。

いくつかの実施形態では、光電子エンジン１０４〜１１２を、電気−光（E/O）変換器または光送信器アレイとすることができる。たとえば、光電子エンジン１０４〜１１２を、面発光レーザー（vertical cavity surface emitting laser）及び関連する駆動用エレクトロニクスとすることができる。他の実施形態では、光電子エンジン１０４〜１１２を、光−電気変換器（O/Ｅ）または光受信器アレイとすることができる。たとえば、光電子エンジン１０４〜１１２を、p-n接合光検出器またはp-i-n接合光検出器、及び関連する受信用エレクトロニクスとすることができる。さらに他の実施形態では、光電子エンジン１０４〜１１２を、E/O変換器とO/E変換器の両方を備えるトランシーバーとすることができる。

図２は、本発明の実施形態にしたがうバス１００を介する情報の一斉送信の１例を示す。図２の矢印２０２によって示されるように、光電子エンジン１０７は、フレキシブルコネクタ１１９の入力信号線を介して電気信号を受信する。光電子エンジン１０７は、該電気信号を光信号に変換するが、該光信号は、矢印２０４などの矢印によって示されるように、光電子エンジン１０４〜１０６及び１０８〜１１２の各々に配送される。光電子エンジン１０４〜１０６及び１０８〜１１２の各々は、該光信号を電気信号に戻すが、該電気信号は、フレキシブルコネクタ１１６〜１１８及び１２０〜１２４の出力信号線で送り出される。

他の実施形態では、光電子エンジンを、データパケットを符号化している電気信号を受信するように構成することができ、この場合、各データパケットは、該電気信号中に符号化されている情報を受け取ることになる特定の装置のアドレスを含んでいる。光電子エンジンは、該電気信号を受信して、該電気信号を光信号に変換する。該光信号は、図２を参照して上述したように他の光電子エンジンに光学的に配送される。光信号を受信する光電子エンジンはアドレス部を読み取る。該アドレス部で識別された装置に接続された光電子エンジンは、該光信号を該識別された装置に送られる電気信号に変換する。該装置に接続されていない残りの光電子エンジンは該光信号を破棄する。

フレキシブルコネクタの端部に配置されたパッドを、PCBに印刷された電気信号線に電子的に結合することができ、または、種々のPCBコンポーネントに直接結合することができる。可撓性のある電気フレキシブルコネクタ１１６〜１２４を、任意の数の異なる構成をなすように曲げることができ、これによって、バス１００を、PCBに対していくつかの（または多数の）異なる向き及び位置に配置することができる。フレキシブルコネクタが可撓性であることに加えて、フレキシブルコネクタ１１６〜１２４は、PCBの表面及びコンポーネントの上において種々の向きを向いているバス１００を支持するのに十分な剛性も有する。バス１００の向きを、PCBを囲む（またはPCB周辺の）利用可能な空間、PCBコンポーネントの密度、PCB周辺の利用可能な空間またはPCBの利用可能な表面積を制限する任意の要因に基づいて選択することができる。

図３Ａ、図３Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態にしたがう、第１の配置状態（すなわち、第１の向きを向けられて配置された状態）にあってPCB３００に結合されているバス１００の等角図、側面図である。PCB３００上の空間が制限要因ではない場合は、該第１の配置状態では、バス１００は、PCBの表面上に延在するコンポーネント３０１〜３０４間に所定の向きで（すなわち、方向付けをされて）、所定の位置に配置される。バス１００のパッド１１６〜１２５は、PCB３００の表面に印刷された（不図示の）信号線に直接結合されている。バス１００は、PCB３００に結合されたコンポーネント３０１〜３０４などのコンポーネント間に通信を提供する。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、フレキシブルコネクタは、コンポーネント３０３や３０４などの高さのある（または目立つ）コンポーネント間にPCB３００を所定の向きで所定の位置に配置するように曲がっている。高さのある（または目立つ）コンポーネント上の利用可能な空間も制限されている場合には、本発明の実施形態にしたがって、図３Ｃの側面図に示すように、バス１００がPCB３００の表面により近い位置に配置されるように、フレキシブルコネクタをさらに曲げることができる。

図４Ａ、図４Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態にしたがう、第２の配置状態にあってPCB４００に結合されたバス１００の等角図、側面図である。PCB４００上の空間が制限要因である場合は、該第２の配置状態では、バス１００は、PCB４００に結合されたコンポーネントの上に所定の向きを向いて（すなわち、方向付けをされて）浮いた（またはつるされた）状態である。バス１００のパッド１１６〜１２５は、PCB４００の表面に印刷された（不図示の）信号線に直接結合されて、PCB４００に結合されたコンポーネント間に通信を提供する。フレキシブルコネクタは、バス１００が、コンポーネント４０１〜４０３の上で所定の向きを向いて（すなわち、方向付けをされて）浮くように（または、所定の向きを向いてつるされるように）Ｓ字状に曲がっている。

図５Ａ、図５Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態にしたがう、第３の配置状態にあってPCB５００に結合されたバス１００の等角図、側面図である。PCB５００上の空間が制限要因である場合は、該第３の配置状態では、バス１００は、PCB５００の表面に結合されたパッド上に所定の向きを向いて（すなわち、方向付けをされて）浮いた（またはつるされた）状態である。バス１００のパッド１１６〜１２５は、PCB５００の表面に印刷された（不図示の）信号線に直接結合されて、PCB５００に結合されたコンポーネント間に通信を提供する。しかしながら、この配置状態では、それらのパッドは、図３Ａ〜図４Ｂを参照して上述した第１及び第２の配置状態におけるパッドの向き（または配置状態）とは逆の関係にあることに注意されたい。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、パッドの逆向きの取り付け、及び、フレキシブルコネクタのＣ字状の構成によって、バス１００を、PCB５００の表面に結合されているパッドの上の該パッドのすぐ近くに浮かせる（またはつるす）ことが可能である。

図６Ａ、図６Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態にしたがう、第４の配置状態にあってPCB６００に結合されたバス１００の等角図、側面図である。PCB６００上の空間が制限要因であって、PCB６００に結合されたコンポーネント間に十分なスペース（空間）がある場合には、該第４の配置状態では、バス１００はPCB６００の表面に（接して）所定の向きを向いて（すなわち、方向付けをされて）、所定の位置に配置される。バス１００のパッド１１６〜１２５は、PCB６００の表面に印刷された（不図示の）信号線に直接結合されて、PCB６００に結合されたコンポーネント間に通信を提供する。フレキシブルコネクタ１０４〜１１２はＳ字状に曲がっており、バス１００は、コンポーネント６０１と６０２の間のPCB６００の表面上にじかに配置されている。

本発明の実施形態は、バス１００を、コンポーネントが結合される表面と同じであるPCBの表面に取り付けることに限定されない。他の実施形態では、バス１００が、コンポーネントが結合される表面の反対側にある表面に結合されるように、PCBを構成することができる。図７Ａ、図７Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態にしたがう、第５の配置状態にあってPCB７００に結合されたバス１００の等角図、側面図である。コンポーネントが結合される表面上の空間が制限されている場合は、該第５の配置状態によって、バス１００を、それらのコンポーネントを支持する表面の反対側にあるPCB７００の表面に結合することができる。この側面図は、PCB７００が、パッド７０４をPCB７００の表面７０６に印刷された信号線に電子的に結合できるようにする、PCB７００の高さにわたるコネクタ７０２を有して構成されていることを明らかにしている。フレキシブルコネクタは、バス１００がPCB７００のすぐ近くに配置されるように曲がっている。コンポーネントが結合されている表面の反対側にある表面にバス１００を取り付けるようにPCB７００を構成することによって、PCB７００のコンポーネントを互いに近接して配置できることに留意されたい。

別の実施形態では、光電子エンジン１０４〜１１２を、PCBの表面に配置されたポートに直接接続するように構成することができる。図８は、本発明の実施形態にしたがう、第６の配置状態にあるバス１００の組立分解等角図である。図８の例に示すように、PCB８００はボート８０１〜８０９を有している。ハウジング１０２を、光電子エンジン１０４〜１１２の各々を露わにする開口部（孔）を含むように構成することができ、光電子エンジンを、ポート８０１〜８０９に接続するように構成することができる。その結果、バス１００を逆にして、光電子エンジン１０４〜１１２の各々をポート８０１〜８０９に直接接続することができ、これによって、バス１００のパッドをPCB８００に接続する必要性を排除することができる。

コンピュータシステムのラックやブレードサーバーの筐体内の自由空間は制限されていることが多い。データバスなどの比較的大きなコンポーネントシステムを、コンピュータシステムの込み合った内部に収容するのは難しい場合がある。本発明の実施形態は、バス１００を上述のように単一のPCBに取り付けることには限定されない。PCB間に通信を提供するために、バス１００を複数のPCBのエッジ（端）に結合することもできる。したがって、バス１００は、バックプレーンに取って代わることができ、または、バス１００は、少なくとも、バックプレーンによって提供される通信を補完することができる。PCBを、マザーボード、または、ブレードサーバー中の個々のサーバーブレードとすることができる。図９は、本発明の実施形態にしたがう、ブレードサーバーの９つのサーバーブレード９０１〜９０９に結合されたバス１００を示す。図９に示すように、９つのサーバーブレード９０１〜９０９は、ブレードサーバーの筐体がない状態で示されている。各サーバーブレードはバス１００のパッドに電気的に（または電子的に）結合されている。たとえば、パッド９１０はサーバーブレード９０９に結合されている。バス１００は、典型的なミッドプレーンやバックプレーンよりも高いフレキシビリティを提供する。たとえば、ブレードサーバーのサーバーブレードは、動作中に振動することができ、サーバーブレードは、サーバーブレードの筐体内で均等に隔置されていなくてもよい。フレキシブルコネクタも可撓性であるため、フレキシブルコネクタは、バス１００を介する通信を妨害することなく個々のサーバーブレードの振動に耐えることができ、ケーブルの可撓性（柔軟性）によって、ポートが均等に隔置されていない場合でも、パッドをそれらのポートに接続することが可能になる。

本発明を特定の実施形態に関して説明したが、本発明をそれらの実施形態に限定することは意図されていない。種々の変更が当業者には明らかであろう。たとえば、バス１００は、９つの光電子エンジン及び９つのフレキシブルコネクタに限定されない。光電子エンジン及びフレキシブルコネクタの数は、コンポーネントまたはサーバーブレード（バスはこれらのために機能するように構成される）の数に依存して変わりうる。他の実施形態では、フレキシブルコネクタを可撓性の光フレキシブルコネクタで置き換えることができ、この場合、電気フレキシブルコネクタ１１６〜１２４の個々のワイヤ（電線）は光ファイバーで置き換えられる。

以上の記述は、説明のためのものであって、本発明を完全に理解できるようにするために特定の用語を用いた。しかしながら、本発明を実施するために特定の細部は必要ではないことは当業者には明らかであろう。本発明の特定の実施形態についての上記記述は、例示及び説明のために提示されたものである。それらは、本発明を網羅することも、本発明を開示した形態そのものに限定することも意図していない。上記の教示に照らして多くの変更及び変形が可能であることは明らかである。上記実施形態は、本発明の原理及び本発明の実用的応用を最も良く説明し、これによって、当業者が、意図する特定の用途に適するように種々の変更を加えつつ本発明及び種々の実施形態を最良に利用できるようにするために図示し及び説明された。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって画定されることが意図されている。

Claims (14)

1. コンピュータバス（１００）であって、
   ハウジング（１０２）内に配置された複数の光電子エンジン（１０４〜１１２）と、
   複数のフレキシブルコネクタ（１１６〜１２４）であって、各ケーブルが、開口部を通って前記ハウジング内に延在して、第１の端部において光電子エンジンに結合し、第２の端部において電子装置に結合する、複数のフレキシブルコネクタ
   を備え、
   前記フレキシブルコネクタは、空間及び接続性の要件または制限を最適化するために、前記バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする、コンピュータバス。
2. フレキシブルコネクタの各々は、前記電子装置から結合された光電子エンジンに電気信号を伝送するために設けられた１組の入力信号線（１３０）と、前記結合された光電子エンジンから前記電子装置に電気信号を送るために設けられた１組の出力信号線をさらに備える、請求項１のバス。
3. 複数のパッド（１２６、１３４）をさらに備える請求項１のバスであって、各々のパッドが、フレキシブルコネクタの前記第２の端部、及び、前記電子装置に結合されることからなる、バス。
4. 前記複数の光電子エンジンが、
   光ファイバーと、
   導波路と、
   中空の金属導波路と、
   自由空間
   のうちの１つを介して前記ハウジング内に結合される、請求項１のバス。
5. 前記複数の光電子エンジンの各々が、フレキシブルコネクタから電気信号を受信し、該電気信号を光信号に変換し、及び、該光信号を他の光電子エンジンに一斉送信するように構成される、請求項１のバス。
6. 前記複数の光電子エンジンの各々が、光信号を受信し、該光信号を、前記電子装置に送られる電気信号に変換するように構成される、請求項１のバス。
7. 前記電子装置がさらに、
   プリント回路基板（３００、４００、５００、６００、７００、８００）と、
   サーバーブレード（９０１〜９０９）
   のうちの１つを備える、請求項１のバス。
8. 前記ハウジングは複数の開口部を有し、各開口部が前記光電子エンジンの１つと位置合わせされており、これによって、前記複数の光電子エンジンの各々を、開口部を通じて電子装置に直接結合できるようにされている、請求項１のバス。
9. 前記複数のフレキシブルコネクタがさらに、
   フレックス回路と、
   成型加工されたリード線と、
   エラストマーコネクタと、
   可撓性のリボンケーブル
   のうちの１つを備える、請求項１のバス。
10. バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする前記フレキシブルコネクタがさらに、電子装置の表面の上に延在するコンポーネント（３０３〜３０４）間に前記バスを方向付けて配置する機能を有する、請求項１のバス。
11. バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする前記フレキシブルコネクタがさらに、前記電子装置に結合されたコンポーネントの上に前記バスを方向付けて、かつ浮かせる機能を有する、請求項１のバス。
12. バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする前記フレキシブルコネクタがさらに、複数のパッド（５０２）の上に前記バスを方向付けて、かつ浮かせる機能を有し、各パッドが、フレキシブルコネクタを前記電子装置の表面に結合する、請求項１のバス。
13. バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする前記フレキシブルコネクタがさらに、前記電子装置の表面に前記バスを方向付けて配置する機能を有する、請求項１のバス。
14. バスを異なる配置状態をなす向きに向けることを可能にする前記フレキシブルコネクタがさらに、前記電子装置のコンポーネントが結合される表面の反対側にある表面に前記バスを結合する機能を有する、請求項１のバス。
    

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