專利名稱：具有菊花鍵結構的主芯片的單一pci適配卡及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種PCI適配卡及其制造方法。更具體的是關于一種經由將包含ATA主機控制器的多個主芯片(dominant chip)菊花鍵結于單一PCI適配卡上來建構的計算機系統。
背景技術：
在現代的計算機系統中，以一PCI(peripheral component interconnect)卡達到迅速且容易擴充的特性已經不再是一件稀奇的事。由Intel所設計并且于1993年所發表的PCI接口長久以來已經實際加入到所有的個人計算機中，并且對許多具有各種功能的PCI適配卡提供一種近乎通用的平臺。
現有PCI適配卡被設計來完成一種特殊功能并包含用來完成那項功能的主芯片(dominant chip)。例如，一PCI繪圖卡包含完成大部分工作的一個主繪圖芯片。適配卡本身基本上提供了繪圖芯片與計算機系統其它部分的接口。另一個例子被設計用來操作由兩臺硬盤機所組成的磁盤陣列(a redundantarray of inexpensive disks，RAID)系統的PCI適配卡。這種適配卡會包含由用來操作具有兩臺磁盤驅動器的磁盤陣列系統的主機控制器(host controller)所組成的主芯片。
繪圖芯片與操作磁盤陣列系統的芯片兩者均內建限制每個芯片的工作量的系數。繪圖芯片每秒鐘僅能夠產生那么多的三角形。磁盤陣列系統控制芯片(RAID chip)只能夠提供服務給兩臺硬盤機。若系統需要超越主芯片所提供的限制的功能，比如提供服務給四臺硬盤機，一般的解決辦法是同時使用包含相同主芯片的一第二PCI適配卡。因此，兩個PCI繪圖卡可增加每秒鐘所處理的三角形數目，并且兩個PCI磁盤陣列系統控制芯片可將一個已知系統可應用的硬盤機數目加倍。
這種解決方法的問題在于由于計算機系統中的PCI插槽數目有限，并且可能無法獲得一個空的PCI插槽。而重新設計背板或包含額外PCI插槽的計算機系統需要昂貴的費用。而且，包含額外PCI插槽的設計會被視為一種毫無競爭力的累贅，因為每個PCI插槽已經能夠提供八種不同的功能。因為現有的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插槽的動機。將主芯片重新設計為具有較高功能限制，比如將磁盤陣列系統控制芯片改變為控制四臺磁盤驅動器是另一種可能的解決方法，但是此種方法相當困難并且在經濟上是無法實現的。
發明內容
本發明的一個主要目的在于提供一種上述問題的解決方法，藉由一菊花鍵結構來使得多個主芯片配置于單一PCI適配卡上，藉此增強PCI適配卡的性能而不需額外的PCI插槽或芯片重新設計的費用。
簡單總結來說，本發明的優選實施例提供一種PCI適配卡，其包含多個主芯片，主芯片被連接在一起而形成一菊花鍵結構，每個主芯片包含至少一個ATA主機控制器。該PCI適配卡也包含一快閃只讀存儲器以保持主芯片的設定，一仲裁器，用來控制和決定主芯片與PCI本地總線間的存取權，以及多個ATA連接器，對應于ATA主機控制器。每個主芯片包含一個字節的內存，其被保留作為用來控制該主芯片提供的一額外功能的存取的掩模。
本發明的優點在于在單一PCI適配卡上使用多個主芯片以增強PCI適配卡的性能，而不需額外的PCI插槽或芯片重新設計與測試的費用。
本領域內的技術人員閱讀下列優選實施例的詳細說明后，本發明的這些和其它目的變得顯而易見，將結合各種圖標和圖表來說明。
圖1是具有一PCI本地總線和PCI適配卡的計算機系統的方塊圖。
圖2是根據本發明的PCI適配卡的示意圖。
圖3是圖2的PCI適配卡的側視圖。
附圖標記說明10計算機系統 50PCI適配卡60主芯片 65主芯片
70主芯片72 ATA主機控制器74ATA主機控制器 76 快閃只讀存儲器控制器78掩模字節 84 ATA主機控制器86ATA主機控制器 88 掩模字節94ATA主機控制器 96 ATA主機控制器98掩模字節 100處理器101 處理器-PCI總線橋接電路/內存控制器102 內存 103顯示器104 聲卡 105主機板106 磁盤陣列系統控制卡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 快閃只讀存儲器160主芯片165 主芯片170主芯片180 序列連接器具體實施方式
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。本發明提供一種新的架構，其可以在單一PCI適配卡上菊花鍵結(daisy chain)多個主芯片，同時保持單一PCI插槽的兼容性，而不需要任何用于設計一種新式且具有較高等功能的主芯片的成本與勞力。
請參考圖1，其顯示具有一PCI本地總線和三個PCI適配卡的計算機系統10。計算機系統10具有一處理器100、一處理器-PCI總線橋接電路/內存控制器101、一內存102、一顯示器103、一PCI聲卡104、一PCI繪圖卡108、一PCI磁盤陣列系統控制卡(PCI-RAID card)106，以及PCI總線107。每個所示組件的目的被本領域內的技術人員所了解，故不需在此詳述。
雖然本發明的披露可擴展至包含除了磁盤陣列系統控制器之外的主芯片的PCI適配卡，在本文中將會使用包含磁盤陣列系統控制器的PCI適配卡并以最佳的方式來說明本發明的精神。RAID磁盤陣列系統控制器的一范例是由揚智科技股份有限公司所制造的M5281芯片。M5281的細節可從制造商處取得。選用M5281作為范例，因為在其它特點中，M5281具有兩個高速序列ATA(High Speed Serial Advanced Technology Attachment，SATA)主機控制器以及用來支持快閃只讀存儲器(Flash ROM)的一快閃只讀存儲器控制器(Flash ROM Controller)。因此明顯的是包含單一M5281的PCI適配卡可用來控制由兩個磁盤驅動器所組成的磁盤陣列系統。在這種結構中，PCI適配卡僅使用八個PCI適配卡可獲得的功能的其中之三(一個功能是控制快閃只讀存儲器，另一個是控制第一磁盤驅動器，第三個是控制第二磁盤驅動器)。本發明使用某些或所有這些未被使用到的可獲得的功能來擴展PCI適配卡的性能，而不須支出重新設計主芯片的費用或提供一個額外的PCI插槽。
請參考圖3，其是根據本發明的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來附接至背板或計算機系統10的主機板105。PCI適配卡的一端上的框架110用來將PCI適配卡115固定在適當處。PCI適配卡115的構成元件和主機板105間的電連接靠最少45個接腳(125)來完成。
圖3所示的PCI適配卡115的范例包含不只一個而是多個主芯片160、165、170，每個主芯片均能夠控制兩個磁盤所組成的磁盤陣列系統，六個序列連接器180，其中的兩個序列連接器180對應于且連接至主芯片160、165、170的其中之一，一快閃只讀存儲器150，以及一仲裁器140。
為了完成三個M5281芯片的菊花鍵結，一個兩位的硬件設定對每個芯片而言是必須的。”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M5281芯片。”10”代表菊花鍵的第二個M5281芯片，并且”11”代表菊花鍵的可選擇的第三個M5281芯片。單一M5281芯片(未顯示)或一第一M5281芯片160會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SATA主機控制器，并且第二M5281芯片165的快閃只讀存儲器控制器會被禁能。PCI規格所提供且可在PCI卡上獲得的第四和第五功能分別對應于第二M5281芯片165的的第一和第二SATA主機控制器。同樣地，一個可選擇的第三M5281芯片170僅需要保留兩個SATA主機控制器，而在第三M5281芯片170的快閃只讀存儲器控制器也會被禁能。如果第三M5281芯片170被構成在PCI適配卡115上，PCI規格所提供的第六和第七功能分別對應于第三M5281芯片170的第一和第二SATA主機控制器。
因為PCI適配卡115上的三個主芯片160、165、170可被視為單一PCI裝置，并且PCI規格對一個PCI裝置可支持四個中斷信號，每個M5281芯片160、165、170使用一個不同的中斷向量。例如，INTA#可由第一M5281芯片160來使用，INTB#可由第二M5281芯片165來使用，且INTC#可由第三M5281芯片170來使用。
由于ATA標準的緣故，每個M5281芯片160、165、170在其為目標(target)時僅能支持一個I/O周期(I/O cycle)，所以與PCI標準的沖突并不存在。所有的SATA及PATA(一種高速并列ATA架構-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M5281芯片160、165、170具備至少兩個SATA接口以及至少兩個PATA通道(channel)。
在PCI主控周期內，每個PCI裝置(包含本發明的PCI適配卡115)只具有一個REQ#/GNT#(request/grant)信號。為了適當解決被主芯片160、165、170解決的問題，系統應完成使REQ#信號繞線成為AND形式的電路。即，三個主芯片160、165、170的REQ#信號應聚在一起成為一個REQ#且被傳送至PCI仲裁器。對于GNT#信號而言，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使用，一個仲裁問題的簡單解決方法是使用記號傳遞方法。如本領域內的技術人員所了解的，一個單一的記號在主芯片160、165、170之間傳遞。只有在特定的主芯片(160、165、170)具有記號時，一個主芯片(160、165、170)才能夠存取PCI總線。具有記號的主芯片160、165、170會在釋放總線時將記號傳遞給另一個主芯片(160、165、170)。
此外，因為快閃只讀存儲器150包含某些完整的M5281芯片160、165、170的芯片軟件設定，為了避免偶爾要從快閃只讀存儲器150自快閃只讀存儲器功能被禁能的第二M5281芯片165或第三M5281芯片170進行讀取或寫入作業的需要，每個M5281芯片160、165、170的一個字節被保留作為一掩模(mask)。掩模代表當第三功能，即存取快閃只讀存儲器150被選用時可以被寫入的事物，不論哪一個M5281芯片160、165、170具有記號(token)。掩模可在快閃只讀存儲器150的作業開始前由軟件或韌體寫入。當掩模與所選定的M5281芯片160、165、170相符時，所選擇的閃存控制器僅需回復周期作業或者將該周期作業視作非成功者。
圖2是進一步說明本發明的PCI適配卡50的示意圖。PCI適配卡50包含具有兩個SATA或PATA主機控制器72、74，一快閃只讀存儲器控制器76，以及代表掩模字節的一個字節內存78的第一主芯片60。第二主芯片65包含兩個SATA或PATA主機控制器84、86，以及一掩模字節88。第三主芯片70也包含兩個SATA或PATA主機控制器94、96，以及一掩模字節98。為了避免重新設計主芯片60、65、70，第二和第三主芯片65、70實際上每個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。
與現有技術相比較，本發明披露一種用來在單一PCI適配卡上菊花鍵結多個主ATA主機控制器芯片的裝置和方法。將現有的ATA主機控制器芯片菊花鍵結于單一PCI適配卡上可增加PCI適配卡的性能，而不需額外的PCI插槽或芯片重新設計或測試的費用。
本領域內的技術人員將會迅速觀察到本發明的裝置和方法的多種修飾與變更可以達成并保留本發明的精神。因此，上述的披露應建構為只能由所附的權利要求書的邊界和范圍來限定。
權利要求
1.一種包含一PCI本地總線且用于一計算機系統的PCI適配卡，該PCI適配卡包含多個主芯片，其被連接在一起而形成一菊花鍵結構，每個主芯片包含至少一個ATA主機控制器；以及一仲裁器，用來控制每個主芯片至該PCI本地總線以及該PCI本地總線至每個主芯片的存取；其中該仲裁器一次只準許該多個主芯片的其中之一存取該PCI本地總線。
2.如權利要求1的PCI適配卡，其中該PCI適配卡遵循PCI專業工作小組(PCI Special Interest Group，PCI-SIG)所提出的PCI規格版本2.3。
3.如權利要求2的PCI適配卡，還包含至少一ATA連接器，其與對應的每個主芯片電連接。
4.如權利要求3的PCI適配卡，還包含用來保持該主芯片的設定的一快閃只讀存儲器。
5.如權利要求4的PCI適配卡，其中至少一個ATA主機控制器是一并列ATA主機控制器。
6.如權利要求4的PCI適配卡，其中至少一個ATA主機控制器是一序列ATA主機控制器。
7.如權利要求4的PCI適配卡，其中每個主芯片包含一個字節的內存，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.如權利要求7的PCI適配卡，其中該主芯片包含兩個序列ATA接口以及至少兩個并列ATA接口。
9.如權利要求7的PCI適配卡，其中該掩模字節被用來準許或拒絕對該閃存的存取。
10.如權利要求7的PCI適配卡，其中一個兩位的硬件設定指示每個主芯片在該菊花鍵結構中的位置。
11.如權利要求10的PCI適配卡，其中為每個主芯片配置一個不同的中斷向量。
12.如權利要求10的PCI適配卡，其中該仲裁器使用一記號傳遞方法來準許一次只有該多個主芯片的其中之一存取該PCI本地總線。
13.一種在單一PCI適配卡上菊花鍵結多個主芯片的方法，每個主芯片包含至少一個ATA主機控制器，該方法包含提供硬件設定來指示每個主芯片的菊花鍵結位置；以及；提供一仲裁器，用來控制每個主芯片至一PCI本地總線以及該PCI本地總線至每個主芯片的存取。
14.如權利要求13的方法，其中該仲裁器一次只準許該多個主芯片的其中之一存取該PCI本地總線。
15.如權利要求14的方法，其中該仲裁器使用一記號傳遞方法來準許一次只有該多個主芯片的其中之一存取該PCI本地總線。
16.如權利要求14的方法，還包含提供一個彼此不同的中斷向量給每個主芯片。
17.如權利要求14的方法，其中至少一個ATA主機控制器是一序列ATA主機控制器。
18.如權利要求14的方法，其中至少一個ATA主機控制器是一并列ATA主機控制器。
19.如權利要求14的方法，還包含使用包含于該PCI適配卡上的一閃存以保持主芯片的設定，并且每個主芯片包含用作接受或拒絕對該閃存的存取的一掩模的一個字節內存。
20.如權利要求14的方法，還包含該PCI適配卡遵循PCI專業工作小組(PCI Special Interest Group，PCI-SIG)所提出的PCI規格版本2.3。
全文摘要
本發明涉及具有菊花鍵結構的主芯片的單一PCI適配卡及其制造方法。藉由一菊花鍵結構將多個主芯片配置于單一PCI適配卡上，增強PCI適配卡的性能而不需要額外的PCI插槽或重新設計芯片。本發明提供一種包含多個主芯片的PCI適配卡，主芯片被連接在一起而形成一菊花鍵結構，每個主芯片支持至少一個ATA主機控制器。PCI適配卡還包含一仲裁器，其用來控制和決定主芯片與PCI本地總線間的存取權。該仲裁器一次只準許該多個主芯片的其中之一存取該PCI本地總線。
文檔編號G06F13/36GK1517891SQ03131478
公開日2004年8月4日 申請日期2003年5月15日 優先權日2003年1月21日
發明者陳國光, 顧麗敏 申請人:揚智科技股份有限公司