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CN101520680B - 安装计算机组件的方法和设备 - Google Patents

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CN101520680B
CN101520680B CN2008101093563A CN200810109356A CN101520680B CN 101520680 B CN101520680 B CN 101520680B CN 2008101093563 A CN2008101093563 A CN 2008101093563A CN 200810109356 A CN200810109356 A CN 200810109356A CN 101520680 B CN101520680 B CN 101520680B
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Abstract

本发明涉及安装计算机组件的方法和设备。根据本发明的多个公开实施例中的至少一个，提供了一种用于控制诸如计算机、计算机组件或计算机系统的系统和方法。该方法包括：由复位控制模块通过网络从诸如远程计算机的另一源接收命令信号。该命令信号包括多个指令，以操纵或控制诸如计算机、计算机组件或计算机系统的计算机单元。发送执行信号来操纵或控制计算机、计算机组件或计算机系统。所述控制或操纵包括计算机、计算机组件或计算机系统的复位、开机或关机。

Description

安装计算机组件的方法和设备
本申请是原案申请号为03812618.4的发明专利申请(国际申请号：PCT/US03/17328，申请日：2003年5月30，发明名称：安装计算机组件的方法和设备)的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及用于安装计算机组件的新的改进方法和设备。更具体地，本发明涉及用于以紧凑结构架式安装计算机组件的方法和设备。
背景技术
存在各种不同类型和种类的安装计算机组件的方法和系统。例如，可以参考下面的美国专利：
专利号       发明人         公开日期
4,258,967    Boudreau       03-31-1081
4,879,634    Storrow等      11-07-1989
4,977,532    Borkowicz等    12-11-1990
5,010,444    Storrow等      04-23-1991
5,216,579    Basara等       06-01-1993
5,460,441    Hastings等     10-24-1995
5,571,256    Good等         11-05-1996
5,684,671    Hobbs等        11-04-1997
5,877,938    Hobbs等        03-02-1999
5,896,273    Varghese等     04-30-1999
6,025,989    Ayd等          02-15-2000
6,058,025    Ecker等        05-02-2000
6,075,698    Hogan等        06-13-2000
6,220,456 B1   Jensen等      04-24-2001
6,305,556 B1   Mayer         10-23-2001
6,315,249 B1   Jensen等      11-13-2001
6,325,636 B1   Hipp等        12-04-2001
Re.35,915      Hastings等    10-06-1998
Des.407,358    Belanger等    03-30-1999
由于存在大量可用的不同类型和种类的安装技术，所以已经采用了用于在根据特定模块化结构的机架中安装计算机组件的标准。据此，将诸如计算机处理器单元等的计算机组件以列的方式逐个层叠地安装在标准大小的机架结构中。该标准参见服务器机架规范(SSI)中所描述的EIA-310-D标准。
各个计算机设备的外壳必须具有根据该标准的确定高度尺寸。该高度尺寸必须为标准单位“U”的倍数。因此，可以存在高度为1“U”(标准单位)或其几倍的计算机组件。由此，也可以存在高度为1U、2U、3U、4U等的标准的可架式安装的计算机组件。
因此，根据当前使用的传统标准，提供多个机架，用于以紧密隔开(tightly spaced)、密集装配的水平布置(horizontal disposition)的方式来存放计算机组件，并且安装在机架中的各个计算机组件的尺寸适当地为标准单位U的倍数。这些机架可移动地安装在脚轮(caster)等上，以使得它们可以容易地定位在例如具有严格控制的空调系统的计算机房中，以确保计算机设备的适当冷却。
对于一些应用，非常希望以紧凑和高度密集的方式在机架中配置计算机组件。由此，对于很多应用，在计算机房或其它指定空间中放置尽可能多的计算机组件已非常重要。
为了以高密度方式在机架上紧凑安装计算机组件，将它们以列的方式逐个层叠地设置。将数据和电源电缆设置在背板区域或机架内的空间中。
为了进行冷却，采用了各种技术。例如，在各个计算机组件的外壳内安装多个独立的风扇。将外壳的内部空气排出到风扇排气通风室(fanexhaust plenum chamber)，该风扇排气通风室通常构造在机架内的一侧上。
这种传统架式安装系统具有多个缺点。安装在各个组件内的独立风扇较为昂贵，并且在出现故障的情况下要耗费很多时间来更换。而且，由于背板空间和风扇排气通风室占据了可以设置计算机组件的空间，所以背板空间和风扇排气通风室浪费了空间。
此外，为了装配架式安装系统以进行现场安装，必须将各个组件安装在机架内的适当位置，然后在机架内的背板空间中为各个单元的敷设电缆。该操作非常耗费时间，因此，由于需要受过较高培训的人员来进行该安装，所以较为昂贵。此外，一旦安装上，为了更换有故障的计算机组件，必须将整个系统或者至少其主要部分关闭，以使得可以拆卸故障单元，并且安装更换单元并重新进行电连接。这也非常耗费时间并且昂贵。
在传统的架式安装计算机组件中，由于计算机组件的电缆通常安装在机架的后部，所以将诸如主板的主电路板安装在计算机组件外壳的后部，以易于连接到位于机架后部的电缆。对于一些应用，该计算机组件外壳内的电路板结构并不是所期望的。例如，用户可能希望将诸如键盘和监视器的测试组件连接到架式安装计算机组件中的一个指定组件。因为主板的接口(access)设置在外壳的后部，所以通常难于完成该操作。据此，必须在存在大量电缆并由此阻碍接入到指定计算机模块的机架后部进行到该指定计算机组件的接入。此外，由于在组件外壳的后部安装主板，所以安装风扇和挡板(baffle)以将空气引导到外壳前部并从其后部排出往往很困难并且昂贵。
因此，非常希望存在一种新的改进计算机组件构造，其更易于用户接入单个组件，并且在通风以进行冷却方面更为高效和有效。
在传统的架式安装计算机组件中，通过设置进气扇以将空气通过外壳的前部吸入外壳中，来对组件外壳内的电路进行冷却。在外壳的侧面上通常还安装有排气扇，以将经加热的空气从计算机组件外壳内排出。为了进行冷却，在诸如微处理器芯片的电路组件上安装散热器，以帮助散发其中产生的热量。随后，流动的空气传递来自散热器的热量，并且将该流动空气排放到组件外壳的外部。
由于空气进入外壳的前部，并在外壳的侧面离开其内部，所以空气的运行路径是不规则的，由此可能难以将散热器设置在气流路径中。据此，可能需要采用挡板等来引导气流经过散热器上的间隔开的多个肋片。
为了帮助冷却计算机组件外壳内的电子电路，采用进气扇和排气扇。据此，通常在组件外壳的前部具有多个进气扇，并且在外壳的一侧通常具有另一组排气扇。如果一个或多个风扇出现故障，则必须使该计算机组件停止运行，以更换整个计算机组件，或者更换或修理有故障的一个或多个风扇。对于很多应用，特别不希望出现系统运行的延迟。
因此，特别希望以高度密集的结构将计算机组件紧凑地安装在架式安装系统中。但是，由于安装在单个机架中的大量计算机组件的布线要求，使得由于该布线要求而难以在该机架内安装这些组件，并且仍然具有非常密集的安装结构。
发明内容
本发明涉及一种计算机组件结构，该计算机组件结构用于以大致直立的方式安装在机架等内，该计算机组件结构包括：支架，具有安装在该支架的至少一侧上的多个操作组件，并且用于以大致直立的结构进行支撑；前面板，横向延伸到所述支架的前缘部分，在该前缘部分具有与所述多个操作组件中的至少一个电连接的出口；以及电源入口，安装在所述支架的后缘部分，以为所述多个操作组件接收电力。
本发明还涉及一种构成计算机组件结构的方法，该方法包括：在支架的至少一侧上安装多个操作组件；将前面板连接到所述支架的前缘部分，以横向延伸到该前缘部分；将一出口连接到所述前面板，并将其电连接到所述多个操作组件中的至少一个；以及在所述支架的后缘部分连接电源入口，以为所述多个操作组件接收电力。
附图说明
图1是根据本发明一实施例而构造的架式安装系统的示意图，表示其前部、左侧和顶部；
图2是图1的架式安装系统的主视图；
图3是图1的架式安装系统的左视图；
图4是图1的架式安装系统的后视图；
图5是图1的架式安装系统的右视图；
图6是图1的架式安装系统的示意图，表示其后部、右侧和顶部；
图7是图1的架式安装系统的外壳的示意图，为了进行说明，没有安装各种组件；
图8是图7的外壳的示意图，表示风扇/LAN托架的安装工艺；
图9是图1的架式安装系统的风扇/LAN托架的一个实施例的放大示意图；
图9A是图1的架式安装系统的风扇/LAN托架的另一实施例的放大示意图；
图9B是图9A的托架的局部放大示意图，表示移除了一些风扇；
图10是图7的外壳的示意图，其中安装有风扇/LAN托架；
图11是图7的外壳的示意图，表示刀片(blade)的安装工艺；
图12是图1的架式安装系统的局部放大主视图，表示风扇/LAN托架和刀片的相对设置；
图13是图1的架式安装系统的示意性右视图，表示右侧布线的结构；
图14是图1的架式安装系统的底部局部示意图，表示控制隔间(bay)前部和右侧的布线；
图15是图1的架式安装系统的示意性左视图，表示左侧布线的结构；
图16是图1的架式安装系统的底部局部示意图，表示控制隔间后部和左侧的布线；
图17是图1的架式安装系统的配电单元(PDU)的一个实施例的局部放大示意图；
图18是图17中所示PDU的主视图；
图19是图17中所示PDU的局部俯视图；
图20是图17中所示PDU的后视图；
图21是图1的架式安装系统的示意图，表示空气流过该架式安装系统；
图22是根据本发明的架式安装系统的另一实施例的示意图，表示空气流过该架式安装系统；
图23是根据本发明的架式安装系统的另一实施例的示意图，表示空气流过该架式安装系统；
图24是根据本发明的架式安装系统的另一实施例的示意图，表示空气流过该架式安装系统；
图25是图1的架式安装系统的刀片的一个实施例的放大俯视图；
图26是图1的刀片的左视图；
图27是图25的刀片的散热器的放大俯视图，表示旋转了90°的散热器；
图28是图27的散热器的侧视图；
图29是图27的散热器的仰视图；
图30是根据本发明另一实施例的，也可以用于图25的计算机刀片的另一散热器的俯视图；
图31是图30的散热器的侧视图；以及
图32是图30的散热器的侧视图。
具体实施方式
根据本发明的至少一个公开实施例，提供了一种架式安装系统，该架式安装系统采用以刀片的形式垂直安装的计算机组件，以支撑诸如电路设备的操作组件。这些刀片安装在一系列垂直间隔开的隔间中。在各个隔间中，垂直安装的刀片与配电单元条(strip)互连，以紧凑地安装这些刀片。由此，将两组垂直安装的刀片连接到同一隔间内的配电单元的相反侧。冷却风扇单元设置在各个垂直间隔开的隔间之间，以提供通过该系统的垂直气流。
根据本发明的多个公开实施例中的至少一个，公开了一种可架式安装的计算机组件，该计算机组件为开放计算机组件或刀片结构的形式，该形式适于以大致直立或垂直的布局安装在机架内。将诸如主板的操作组件安装在该计算机组件或刀片的前部，以使得用户可以对其进行接入。通过相对于所安装的刀片垂直的气流来冷却该操作组件，以便于对其进行冷却。
根据本发明的公开实施例，该组件结构包括支架，该支架具有安装在其至少一侧上的多个有源组件，并适于以大致直立的结构进行支撑。前面板横向延伸至支架的前缘部分，并且设置在该前缘部分的出口与至少一个操作组件相连。电源入口安装在该支架的后缘部分，以接收操作组件的电源。
如此处所公开的，该支架包括裁剪(cut-out)部分，并且将电源入口设置在该裁剪部分附近。该部分通常为矩形并且基本上为刚性。此外，如此处所公开的，将至少一个操作组件(例如，主板)设置在支架的前缘部分附近，并且与出口电连接。如此处进一步公开的，将电缆与前面板上的出口电连接，以从操作组件传送电信息。
根据本发明的公开实施例，将该前面板的一个边缘设置在支架的边缘，以形成L形结构。由此，将横向前面板和支架构造和设置为使得可以将所获得的组件结构设置为大致直立的并排结构，其中相似的单元紧邻。因此，相似组件的前面板提供了一个基本连续的直立壁，并且还将操作单元安装在开放结构的直立支架上。通过这种方式，可以将组件结构设置在垂直气流路径中，以使空气流过安装在该直立支架上的有源组件。
根据本发明的至少一个公开实施例，提供了一种用于架式安装的计算机组件的安装散热器的方法和设备。该散热器适于安装在垂直安装的计算机组件刀片上，其中将散热器设置为使得垂直气流与散热器肋片充分接触，以高效快速地进行冷却。
根据本发明的公开实施例，对诸如微处理器的有源组件采用散热器，该有源组件构成安装在直立支架上的计算机主板的一部分。该散热器包括基部，该基部具有从该基部延伸出的一系列间隔开的肋片，以在基本垂直流动的冷却空气经过这些肋片之间时，提供相对大的表面积来从肋片耗散热量。以大致直立位方式安装基部，其肋片也以大致直立的方式延伸。根据本发明的至少一个实施例，肋片的高度与基部的高度之比大于7。
根据本发明的其它公开实施例，散热器肋片的高度与基部的高度之比介于大约7.5到大约10.45之间。此外，如此处所公开的，导热嵌条板(slug plate)覆盖该基部，并且插入在该基部和要进行冷却的有源组件之间。
根据本发明的公开实施例，公开了一种使用散热器来帮助冷却有源组件的方法。该方法包括以大致直立的方式安装支架，以及在该支架的一侧安装有源组件。散热器以大致直立的方式安装在有源组件上，该散热器具有以大致直立的方式从基部延伸出的间隔开的多个肋片。将嵌条板插入在该基部和要进行进行冷却的有源组件之间。
根据本发明的某些实施例，提供了一种结构，用于对安装在支架上的紧密间隔开的多个直立计算机组件进行冷却，该结构包括托架，该托架具有诸如风扇的多个空气流动装置。使用多个构件来帮助以大致水平的方式将托架可移除地安装到支架上，并且空气流动装置使空气在大致直立的路径中流动，以有助于对直立计算机组件进行冷却。该托架还具有一系列连接器端口，用于电连接来自这些计算机组件中的各个计算机组件的输出。
根据本发明的其它实施例，该托架包括前面板，该前面板具有以行的形式设置在其上的多个连接器端口。如此处所公开的，可以将该前面板打开，以使得能够检修(access)空气流动装置，或者拆除空气流动装置以进行维修或更换。可以从支架单元拆除空气流动装置。此外，如此处所公开的，根据本发明的其它实施例，可以将空气流动装置设置为多个独立的子分组，并且当打开前面板时，可以将所选择的空气流动装置的多个子分组中的某些子分组作为一个单元从托架上拆除。
根据本发明的公开实施例，电缆连接这些连接器端口，以从这些连接器端口传送信号，并且这些电缆具有足够的备用部分(slack portion)，以使得可以将前面板移动到打开位置，同时保持与连接器端口的电连接。由此，可以在计算机组件保持工作的同时“可热更换(hot swappable)”空气流动装置。
根据本发明的至少一个公开实施例，提供了一种风扇托架或单元，其适于水平安装在机架内，以便于空气垂直地流过垂直安装在机架内的计算机组件。在本发明的一个示例中，可以将一系列风扇托架以垂直间隔开的方式设置在机架内。可以拆除和更换各个风扇托架，同时使计算机组件能够继续正常工作。
根据本发明的公开实施例，提供了一种向以紧密间隔开的结构并排安装的一系列直立计算机刀片供电的方法，该方法包括：使细长的配电单元横向延伸至直立刀片；以及将直立刀片与并排设置在配电单元的一侧上的一系列电连接器互连。在本发明的一个实施例中，在配电单元主体的相对侧上并排设置第二系列的电连接器。
根据本发明的其它实施例，这些计算机组件刀片中的每一个都具有相似的裁剪部分，并且配电单元的主体具有由刀片的裁剪部分容纳的互补的横截面形状，以提供紧凑的安装结构。
根据本发明的至少一个公开实施例，提供了一种配电单元，该配电单元使得能够以背对背的结构互相紧邻地垂直安装一对垂直安装的计算机组件。此外，该配电单元使得这些垂直组件可以方便地滑入机架并与配电单元电接合。
总体系统说明
现参照附图(更具体地，参照图1到21以及29和30)说明根据本发明公开实施例的架式安装系统10的一个实施例。架式安装系统10包括机架外壳12，该机架外壳12通常构造成具有多个垂直隔间14的矩形箱。附图中所示的实施例包括三个垂直间隔开的隔间14。
通过中间横向延伸的水平分隔器19将各个隔间14分成前隔间部分16和后隔间部分18。图7中最清楚地示出了中间分隔器19。隔间14以垂直的方式逐个层叠地形成在机架外壳12中。在机架外壳12的底部，设置控制隔间21来容纳各种控制组件，如下文中更为详细的说明。
机架外壳12还包括各个隔间14上方的风扇/LAN托架槽23。将各个风扇/LAN托架槽构造用来容纳诸如托架27的风扇/LAN托架。
附图中示出的实施例提供了控制隔间21(图7)，其具有用于帮助空气流动的底部开口25(图7)，以便于接收来自地板28中的通风口26的垂直流动的气流并在风扇/LAN托架的帮助下垂直流过系统10。在机架外壳12的顶部，设置开孔顶板26(图1)，以使垂直流动的气流能够从系统10排出。
在各个隔间14的顶部，在前隔间部分16与后隔间部分18之间的中间区域中，如图1、5、6和8中可以最佳看到的，设置配电单元(PDU)29，以向安装在架式安装系统中的各种组件供电。各个隔间用于在前隔间部分16和后隔间部分18中的每一个中，以开放结构计算机组件或刀片(例如刀片32(图1))的形式容纳多个计算机组件。在图中所示的实施例中，可以在前隔间部分16和后隔间部分18中的每一个中以大致直立的方式容纳11个刀片。由此，在所示的实施例中，系统10以密集紧凑、紧密间隔的结构容纳了66个计算机组件。
底部控制隔间21用于容纳各种控制组件。如在图6中清楚地示出，这些控制组件可以包括断路器接线盒(circuit breaker junction box)34。该断路器接线盒34电连接到各个PDU。如图4所示，在控制隔间21中还设置有开关模块36。开关模块36用于控制各种刀片(例如，刀片32)与网络(例如局域网、广域网或者诸如互联网的公共网络)之间的通信。此外，控制隔间21容纳有进气扇模块38(图1和图5)，以便于空气通过底部开口25进入，并便于垂直气流通过刀片和隔间14，并从开孔顶板26排出。
图中所示的机架系统10的实施例包括用于在地板26(图5)上可滚动地支撑该系统的四个脚轮41，以易于移动机架系统10。根据本发明的机架系统的其它实施例可以安装到地板上，由此包括腿部或垫木来代替脚轮，以直接安装在地板上。
风扇/LAN托架
现参照图8和图9，更为详细地说明风扇/LAN托架27以及将其安装在机架外壳12中。图9表示风扇/LAN托架27的一个实施例，该风扇/LAN托架27用于安装到诸如图中所示的机架系统10的适当支架上。风扇/LAN托盘27包括8个适当的空气流动装置(例如风扇)，以便于垂直空气流动。虽然在图中所示的实施例中每个托架包括8个风扇(例如风扇43(图9))，但是也可以使用任意适当数量的风扇。
在风扇/LAN托架27的前部，设置一系列LAN连接器端口45(图1和图9)。在图9中所示的实施例中，各个风扇/LAN托架27包括12个LAN连接器端口45，可以将这些LAN连接器端口中的最后一个端口用于测试目的。虽然在所公开的实施例中示出了12个LAN连接器，但是应当理解，对于给定应用，可以采用任何数量的这种连接器。内部引线(未示出)从各个LAN连接器端口45延伸到风扇/LAN托架27后部的两个信号连接器47(图9)中的一个。在一个实施例中，各个信号连接器47是50个引脚的信号连接器，并且与开关模块36电连接。此外，各个风扇/LAN托架包括后部的用于向风扇供电的AC电源入口49。在安装时，可以从PDU 29通过AC电源入口49向诸如风扇43的风扇供电，如下文中的详细说明。
如图9所示，为了便于将风扇/LAN托架27安装在机架外壳12的风扇/LAN托架槽23中，可以在各个风扇/LAN托架27的多侧设置导轨52。在安装过程中，导轨(优选的，尼龙导轨)可以与风扇/LAN托架槽23的多侧上的对应构件啮合。此外，可以与导轨52一起设置锁定机构，以将风扇/LAN托架27固定在风扇/LAN托架槽23中。一旦进行了安装，则各个风扇/LAN托架27占据前隔间部分16或后隔间部分18的正上方区域。因此，前部的风扇/LAN托架和后部的风扇/LAN托架可以完全覆盖各个隔间14平面。由此，如图10中最清楚所示，根据本发明的一个实施例，除了进气扇模块38之外，可以在三隔间平面的架式安装系统10中一共设置6个风扇/LAN托架27。
现参照图9A和9B，根据本发明多个公开实施例中的另一公开实施例，可以将类似于风扇/LAN托架27的风扇/LAN托架42分成多个独立的托架或托架部分，例如托架部分44，可以单独去除各个托架或托架部分，以使得其余的一个或多个托架部分可以继续工作。据此，希望LAN连接与风扇托架或托架部分分离，以使得可以与LAN组件无关地去除托架部分。
风扇托架42包括大致矩形的平面中空框架46，该平面中空框架46具有一系列导轨，例如导轨68，以有助于将风扇托架42安装在适当的支架(未示出)上，该平面中空框架46与图1的机架外壳12相似。框架46包括前开口48(图9B)，用于容纳诸如托架部分44的单个托架部分。将可拆除前面板51安装在开口48上，并且通过任何适当的技术(例如通过使用紧固装置(未示出))将其固定在适当位置。在前面板51上安装有诸如连接器端口53的一系列连接器端口，并且将这些连接器端口电连接到与图9的信号连接器47类似的信号连接器(未示出)。据此，将诸如电缆55的电缆分别连接到诸如连接器端口53的连接器端口。为了能够拆除前面板51，诸如电缆55的电缆包括诸如电缆备用部分57的电缆备用部分，以使得能够从框架46拆除前面板51，同时使得能够使与计算机组件的电连接保持原样，以使系统可以正常操作。据此，可以拆除风扇托架部分的各个部分以进行修理和更换，并且其余的风扇托架部分可以独立地工作以便进行冷却，同时计算机组件保持正常操作。
现将对托架部分44进行详细说明，应当理解，所有托架部分可以互相类似。如图9B所示，托架部分44包括前凸缘59，以便于用户抓紧来将其从框架46内拔出。风扇托架部分包括一对空气流动装置(例如风扇70)，以及与图9的电源入口49相似的电源入口(未示出)，以与配电单元62上的电源出口60接合，来向风扇供电。通过这种方式，可以仅通过从电源出口60分离托架部分44来将其拔出框架46。然后可以将另一类似的风扇托架部分插入其位置，并与电源出口60相连，然后可以更换开口48上的前面板51。
因此，对于本领域的技术人员，显然可以将该组空气流动装置设置成托架部分的多个子组，以使得可以拆除一些而不是全部的空气流动装置，而不干扰其余装置的操作。应当注意，这些子组可以为一个或更多个空气流动装置中的任意多个。此外，应当注意，可以将诸如托架部分44的多个单个的托架部分设置在前面板51的后面，并且可以将一组相似的托架部分(未示出)安装在框架46的后部，并与配电单元62互连。后面板(未示出)可以拆卸，并且与前面板51相似，并与该前面板用于相同目的。
计算机组件结构
现参照图11、25和26，更详细地说明计算机组件或刀片32，以及将它们安装到机架外壳12中。各个刀片具有从前面板的正面凸出的一对手柄54。该前面板横向延伸到刚性直立支架或板，并且以L形结构连接到支架的前缘。这些手柄使得用户能够容易地操纵刀片32，以由用户抓紧来将刀片滑入或滑出其隔间。
各个刀片32可以包括一个或更多个主板56。在图25和26所示的实施例中，每一个刀片32包括两个主板56a、56b。本领域的技术人员可以理解，包含在各个刀片32中的主板的数量可以根据设计而变化。主板可以包括诸如散热器58和59的散热器，以便于主板的冷却。此外，各个母板具有随机存取存储器(RAM)61。为各个主板设置的RAM 61的数量可以根据需要而变化。可以在刀片32上设置一对电源63a、63b，以向它们的对应主板56a、56b供电。类似地，可以在刀片32上设置一对硬盘64a、64b。
将所有这些组件都安装在刚性板或支架64的一侧上，该刚性板或支架64适于在其隔间中受到垂直支撑。各个刀片32包括在其上后部中的经裁剪的角部(cut-out corner)65。该裁剪部分65的大小适于在其间容纳PDU 29，以使得两个相对的刀片32和32a(如图26所示)几乎完全地容纳PDU 29。由此，对于PDU 29实现了基本上零占用空间(zerofootprint)。各个刀片32在其裁剪部分65处或其裁剪部分65附近具有诸如入口67的AC电源入口。由此，当将刀片32安装在机架外壳12中时，AC电源入口67与对应的AC连接器(例如，PDU 29的连接器76(图17))电接合。
如图11中最清楚地所示，以快速高效的方式实现刀片32的安装。仅需将刀片32滑入机架外壳12的隔间14的前隔间部分16或后隔间部分18中。将各个刀片32滑回，直到其AC电源入口67与PDU 29上的对应AC连接器76接合。中间分隔器19用作刀片32的定位装置(backstop)。通过四个刀片螺钉69将各个刀片32固定在其槽内，该四个刀片螺钉69将刀片32连接到支架外壳12上。
一旦已将刀片32安装在机架外壳12上，则诸如电缆45(图12)或电缆71(图1)的短刀片/LAN连接器电缆就提供刀片32与网络(例如局域网、广域网或者诸如互联网的公共网络)之间的电网络连接。据此，将各个主板安装在各个刀片的前面，由此，易于在诸如出口73(图12)的前出口接入主板。由此，可以从出口73通过短电缆45以及与开关模块36相连的PDU 29的入口77进行数据连接。
配电单元
现参照图17到20，将更为详细地说明配电单元29。配电单元29将向以紧密间隔开的结构并排安装的多个直立计算机组件或刀片供电。如图26中显见，诸如刀片32和32a的多个刀片中的每一个在其上后部具有裁剪部分65，以用于容纳PDU 29。据此，裁剪部分75相对于PDU 29的截面形状互补。PDU 29通常为矩形横截面，而裁剪部分65通常为L形，以紧凑地容纳PDU 29的相对侧。由此，可以将诸如刀片32和32a的刀片以非常紧凑的方式插入PDU 29，而不必具有用于容纳多个单独的电缆的背板。
PDU 29从外部电源通过断路器接线盒34向各种电缆32和风扇/LAN托架27供电。各个PDU 29包括细长的PDU主体74，其优选地由两块18规格钢底架(chassis)形成。PDU主体74的两侧中的每一侧都包括一系列交流电插座76。在图17到20所示的实施例中，每一侧设置有12个交流电插座76。该12个插座76与安装在各个隔间14的前隔间部分16和后隔间部分18以及风扇/LAN托架27中的11个刀片相对应。该12个插座用于风扇托架的前部的交流电源出口。
由此，在PDU主体74的前侧和后侧中的每一侧上设置12个交流插座76。每一组12个交流插座76通过一对电力电缆72接收电力。在一个实施例中，电力电缆72是15安培的电力电缆，在其与PDU主体74的连接处附近具有应力消除装置(strain relief)。如下所述，将电力电缆72连接到控制隔间21中的断路器接线盒34。PDU主体74可以包括一系列安装柱螺栓(mounting stud)，用于将PDU主体74安装到机架外壳12上。
现参照图13到16，详细说明各种电力和LAN电缆的布线。如图13最清楚地所示，来自各个隔间平面处的PDU 29的输电线72沿着机架外壳12的右侧导向机架外壳12的前部以及底部，在机架外壳12的底部这些电缆电连接到断路器接线盒34。由此，在图中所示的实施例中，由于从3个PDU中的每一个中引出了两根电力电缆72，所以有6根电力电缆72连接到断路器接线盒34。以80表示的一组3根电缆分别用于连接到适当的AC电源，以对系统10供电。
还是如图13所示，将来自风扇/LAN托架和PDU的一组6根LAN电缆81沿着机架外壳12的右后侧布线到开关模块36。在图中所示的实施例中，两根LAN电缆81从各个PDU延伸，并进而电连接到一对50个引脚的信号连接器47。由此，将6个这种电缆81沿着机架外壳12的右侧布线。类似地，如图15清楚所示，6根LAN电缆81沿着机架外壳12的左前侧从风扇/LAN托架27和PDU延伸。这6根电缆81还在其下端与开关模块36相连。
一旦机架系统10在适当位置全部装配了所有风扇/LAN托架27、PDU 29以及刀片32，则提供了完全装配的高效架式安装系统。在这种系统中，还有效地进行了设置在刀片32上的各种组件的网络连接。在图中所示的实施例中，在各个隔间14的各个前隔间部分16和后托架隔间18处容纳11个刀片。由此，在所示实施例中，可以容纳66个这种刀片32。但是，这些槽中的某些可能被主计算机组件或刀片(例如，在图4和6中以32a表示的主刀片)占用。在所示实施例中，在开关模块36正上方的三个刀片隔间的底部中设置两个主刀片32a。这些主刀片32a通过诸如光纤连接的高速连接(未示出)直接电连接到开关模块36。主刀片控制开关模块36，以在各从属刀片32和主刀片之间进行通信切换。因此，所示的系统实施例可以容纳64个从属刀片。例如，64个从属刀片中的每一个都可以进行热更换，这使得可以更换刀片32，而不必关闭系统10。
每一个风扇/LAN托架27具有12个LAN连接器端口，例如端口45(图1)。该12个LAN连接器端口45中的11个用于在各从属刀片32和开关模块36之间进行通信。第12个LAN连接器端口45使得外部用户能够将诸如膝上型计算机的外部设备连接到网络。此外，各个风扇/LAN托架27具有设置在中间的交流电源出口，用于连接这种外部设备。
根据本发明的公开实施例，并且如图21示意性所示，图中所示的系统10提供有效的气流，以保持安装在刀片32上的各种组件的冷却操作温度。通过位于控制隔间21中的进气扇模块38将气流从底部开口25导入。进气扇模块38引导气流垂直通过各个隔间平面14处的各开放结构的刀片32。各个风扇/LAN托架27中的风扇43进一步推动气流，使空气沿其向上的行进路径流动。通过开孔顶板26将该气流导出机架外壳12。
图21到24示出了本发明的其它实施例。如图21到24所示，可以改变气流的进入和排出，以使各种结构适应即时环境中的可用气源。例如，与图1到21中所示的实施例类似，在图22中，进气扇模块38a从底部开口25a吸入空气。在安装在风扇/LAN托架上的风扇43a的帮助下，垂直引导气流。但是，与前述实施例不同，在图22所示的实施例中，将气流从行进的垂直路径以直角重新引导到流出机架系统10a的朝向机架外壳后部的水平路径。气流罩85a有助于向后重定向气流。
图23示出根据本发明的机架系统的另一实施例。在该实施例中，进气扇模块38b通过诸如由机架外壳的底前部中的穿孔板87b限定的开口水平向内吸入空气。然后利用安装在风扇/LAN托架中的风扇43b，将气流重新向上引导。将该气流垂直导出机架系统10b的顶部。
在图24所示的实施例中，进气扇模块38c通过诸如机架外壳的前底部中的穿孔板87c限定的开口水平地吸入空气。利用风扇43c将该气流重定向为垂直通过该系统。以直角将该气流重定向为在机架顶部向后流出机架外壳的水平路径。气流罩85c便于将气流向后重定向。本领域技术人员应该理解，可以根据本发明的其它实施例对气流的吸入和排出进行其它改变。
散热器结构
现参照图27、28和29，更为详细地说明散热器58，该散热器58为无源散热器，并且用于连接到主板56a(图26)的电路组件，例如微处理器(未示出)，以散发由其产生的所不期望的热量。当安装在母板上时，散热器的优选取向如图26所示。散热器58通常包括铝合金(6063-T5)或其它合适的金属材料，并且包括一系列肋片(例如从基部102延伸出的肋片101)，以在基本垂直的气流经过这些肋片之间时提供较大的表面积来从这些肋片散发热量。散热器58可以模压形成(extruded)。散热器58包括底板或嵌条板103，其由诸如铜的适当金属材料构成并覆盖基部102，并且适于通过诸如焊接的任何适当技术连接到要进行保护的组件上。金属嵌条板103从要保护的组件带走热量，并使得当垂直气流经过直线肋片之间时，能够通过肋片散发热量。
如图26所示，当将散热器58安装在其操作组件上时，诸如肋片101的肋片垂直延伸。通常将这些肋片均等间隔开。
对于优选的操作，本发明的优选实施例的散热器58具有特定的临界尺寸。据此，散热器58通常为块状，其横截面通常为矩形。对于一个优选应用，散热器的整体尺寸为：宽度介于约64.237mm到约68.580mm之间，长度介于约81.331mm到约95.606mm之间，高度介于约24.765mm到约32.258mm之间。整体高度尺寸包括嵌条板103的高度。对于一优选应用，嵌条板高度为约3.175mm。肋片的高度优选地为介于约19.050mm到约26.543mm之间，并且肋片之间的间隔优选地为约2.311mm到约2.362mm之间。基部102的优选厚度为大约2.540mm。
根据本发明的优选实施例，具有与散热器的整体高度相比较长的肋片是很重要的。这提供了充足的冷却气流。由此，不需要将风扇设置在散热器处或散热器附近。吹过刀片的空气垂直向上经过散热器58以及这些肋片(例如肋片101)之间，这些肋片对气流几乎没有阻碍。
根据本发明的优选实施例，已经发现诸如肋片101的多个肋片的高度与诸如基部102的基部的高度的优选比值大于7，更为优选的，介于约7.5到约10.45之间。已经证明，当如图26所示，以使肋片垂直延伸的方式来安装散热器时，这些优选比值能够实现所期望的冷却效果。
垂直设置散热器58，并且通过诸如紧固装置105的一系列紧固装置以螺栓或螺钉的形式将其紧固在适当的位置。通过这种方式，诸如肋片101的多个肋片以大致垂直的方式延伸，以与垂直气流互相作用。
现参照图30、31和32，示出了另一散热器107，除了连接方式以外，散热器107与散热器58基本相类似。散热器107包括一系列间隔开的肋片(例如肋片109)以便于散热。散热器107包括底板或嵌条板112，其基本上与嵌条板101相似，并优选地由诸如铜的金属材料构成。
散热器107适于通过诸如夹子113的适当连接装置或者与居中设置在多组肋片之间的间隔114啮合的其它连接装置来连接到要进行保护的诸如微处理器的操作组件110。
虽然公开了本发明的特定实施例，但是应当理解，可以在所附权利要求的实质和范围之内进行各种不同的改进和组合。因此，本发明并不限于在此表述的具体摘要和公开内容。
本申请要求以下美国临时申请的优先权：2002年5月31日提交的序列号为60/384,996，题为“Rack Mountable Computer Component andMethod of Making Same”的申请；2002年5月31日提交的序列号为60/384,987，题为“Rack Mountable Computer Component Cooling Methodand Device”的申请；2002年5月31日提交的序列号为60/384,986，题为“Rack Mountable Computer Component Fan Cooling Arrangement andMethod”的申请；以及2002年5月31日提交的序列号为60/385,005，题为“Rack Mountable Computer Component Power Distribution Unit andMethod”的申请，在此通过引用分别并入这些申请的全文。
本申请还要求以下相关美国非临时专利申请的优先权：2003年5月29日提交的代理案号为7719-110，题为“Rack Mounted ComputerComponent and Method of Making Same”的申请；2003年5月29日提交的代理案号为7719-111，题为“Rack Mountable Computer ComponentCooling Method and Device”的申请；2003年5月29日提交的代理案号为7719-112，题为“Rack Mountable Computer Fan Cooling Arrangement andMethod”的申请；以及2003年5月29日提交的代理案号为7719-113，题为“Rack Mountable Component Power Distribution Unit and Method”的申请，在此通过引用分别并入这些申请的全文。

Claims (15)

1.一种计算机组件结构，该计算机组件结构用于以大致直立的方式安装在机架内，该计算机组件结构包括：
支架，具有安装在该支架的至少一侧上的多个操作组件，并且用于以大致直立的结构进行支撑；
前面板，横向延伸到所述支架的前缘部分，在该前缘部分具有与所述多个操作组件中的至少一个电连接的出口；以及
电源入口，安装在所述支架的后缘部分，以为所述多个操作组件接收电力，
其中所述支架包括裁剪部分，所述裁剪部分的大小适于容纳配电单元，并且所述裁剪部分相对于该配电单元的截面形状互补，所述电源入口设置在所述裁剪部分附近。
2.根据权利要求1所述的计算机组件结构，其中所述支架的形状基本上为矩形。
3.根据权利要求2所述的计算机组件结构，其中所述支架基本上为刚性。
4.根据权利要求1所述的计算机组件结构，其中将所述多个操作组件中的至少一个设置在所述支架的所述前缘部分附近，并与所述出口电连接。
5.根据权利要求4所述的计算机组件结构，该计算机组件结构还包括电缆，用于与所述出口或所述前面板电连接，以传送来自所述多个操作组件的电信息。
6.根据权利要求4所述的计算机组件结构，其中所述至少一个操作组件为主板。
7.根据权利要求6所述的计算机组件结构，其中所述多个操作组件中的另一个为硬盘驱动器。
8.根据权利要求7所述的计算机组件结构，其中所述多个操作组件中的另一个为电源。
9.根据权利要求8所述的计算机组件结构，其中所述多个操作组件中的又一个为第二主板。
10.根据权利要求1所述的计算机组件结构，该计算机组件结构还包括与所述前面板的正面相连的手柄。
11.根据权利要求1所述的计算机组件结构，其中将所述前面板的一个边缘设置在所述支架的一边缘处，以形成L形结构。
12.一种构成计算机组件结构的方法，该方法包括：
在支架的至少一侧上安装多个操作组件；
将前面板连接到所述支架的前缘部分，以横向延伸到该前缘部分；
将一出口连接到所述前面板，并将其电连接到所述多个操作组件中的至少一个；以及
在所述支架的后缘部分连接电源入口，以为所述多个操作组件接收电力，
该方法还包括为所述支架提供至少一个裁剪部分，并且在所述裁剪部分将所述电源入口连接到所述支架，所述裁剪部分的大小适于容纳配电单元，并且所述裁剪部分相对于该配电单元的截面形状互补。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括在所述支架的前缘部分附近设置所述多个操作组件中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括将所述多个操作组件中的至少一个电连接到所述出口。
15.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括将一电缆电连接到所述前面板上的所述出口。
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