TWI570566B

TWI570566B - 實作輸入輸出（ｉｏ）擴充卡之技術

Info

Publication number: TWI570566B
Application number: TW101147510A
Authority: TW
Inventors: 桑迪普雷尼瓦拉
Original assignee: 英特爾公司
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2017-02-11
Also published as: TW201337567A; WO2013089741A1; US20140229649A1; US9665526B2

Description

實作輸入輸出(IO)擴充卡之技術

發明領域

實施例一般係有關於輸入輸出(IO)介面。尤其是，實施例係有關於擴充卡上之IO介面的實施。

發明背景

運算系統可包括一或多個外部埠來支援具有諸如鍵盤、滑鼠、攝影機等周邊組件之IO通訊，其中某些IO控制器可被焊接至主系統板(例如，在「向下裝置(down device)」架構中)來支援通訊。此一方案會增加系統的整體花費，即使終端使用者沒有使用討論的IO控制器。此外，對某些周邊裝置的連接性可能需要購買具有內建IO控制器的新運算系統。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種電腦實作方法，其包含將一通用輸入輸出(GPIO)信號從一PCI-e順應式擴充卡之一輸入輸出(IO)控制器傳送至該擴充卡之一嵌入式控制器，其中該GPIO信號包括一電源管理信號及一熱插拔信號的至少一者；使用該嵌入式控制器來將該GPIO信號轉譯為一通知命令；經由一系統管理匯流排介面將該通知命令發送至主機裝置，其中該通知命令遵從與該系統管理匯流排介面相關聯的一協定且指示該主機裝置來發送一系統管理中斷；經由該系統管理匯流排介面將資料從該主機裝置傳送至該嵌入式控制器；以及使用該嵌入式控制器來基於該資料產生一或多個額外的GPIO信號。

12‧‧‧埠

14‧‧‧主機板

16‧‧‧擴充連接器

18‧‧‧主機裝置

20‧‧‧第一匯流排

22‧‧‧第二匯流排

22a‧‧‧SMBus資料線

22b‧‧‧SMBus時脈線

24‧‧‧擴充卡

26‧‧‧連接邊緣

28‧‧‧第一匯流排介面

30‧‧‧第二匯流排介面

32‧‧‧輸入輸出(IO)控制器

34‧‧‧嵌入式控制器

35、36、46‧‧‧方法

37、38、48‧‧‧處理方塊

39、40、42、44、50、52、54‧‧‧方塊

藉由閱讀下列說明書及所附申請專利範圍且參照下列圖式，本發明之實施例的多種好處對於熟習此藝者將變得明顯，其中：圖1係依照一實施例之運算系統實例的側面圖；圖2A係依照一實施例將資訊從擴充卡IO控制器傳送至主機裝置之方法實例的流程圖；圖2B係依照一實施例將資訊從主機裝置傳送至擴充卡IO控制器之方法實例的流程圖；以及圖3係依照一實施例之基本輸入輸出系統(BIOS)程序實例的流程圖。

較佳實施例之詳細說明

實施例可包括具有一組指令之電腦可讀取儲存媒體，該等指令如果由一處理器執行時，會導致系統接收一來自一擴充卡之IO控制器的通用輸入輸出(GPIO)信號。該等指令也可造成系統經由該擴充卡之一系統管理匯流排介面將該GPIO信號通知給一卡外主機裝置。

實施例也可包括一具有一或多個周邊埠的擴充卡、以及一具有一第一匯流排介面及一第二匯流排介面的連接邊緣。該擴充卡也可具有一耦接至該第一匯流排介面及該一或多個周邊埠的至少一者之IO控制器、以及一耦接至該IO控制器及該第二匯流排介面之嵌入式控制器。該嵌入式控制器可包括用以接收來自該IO控制器的一信號、且經由該第二匯流排將GPIO信號通知給一卡外主機裝置之邏輯，其中該第二匯流排介面包括一系統管理匯流排介面。

其他實施例可包括一運算系統，其具有一具一擴充連接器之主機板、一主機裝置、一耦接至該擴充連接器及該主機裝置之第一匯流排、以及一耦接至該擴充連接器及該主機裝置之第二匯流排。該運算系統也可包括一具有一或多個周邊埠之擴充卡、一具一第一匯流排介面及一第二匯流排介面之連接邊緣、以及一耦接至該第一匯流排介面及該等一或多個周邊埠的至少一者之IO控制器。該擴充卡也可具有一耦接至該IO控制器及該第二匯流排介面之嵌入式控制器，其中該嵌入式控制器包括用以接收來自該IO控制器的一GPIO信號之邏輯。該邏輯也可經由該第二匯流排介面將該GPIO信號通知給主機裝置，其中該第二匯流排包括一系統管理匯流排。

此外，實施例可包括一運算實作方法，其中一GPIO信號係從一擴充卡之一IO控制器被傳送至該擴充卡之一嵌入式控制器，其中該GPIO信號包括電源管理信號及熱插拔信號的至少其中一者。該嵌入式控制器可被用來將該GPIO信號轉譯成一通知命令，其中該通知命令可經由一系統管理匯流排介面被發送至主機裝置。在一實例中，該通知命令遵從與該系統管理匯流排介面相關聯的一協定，且指示該主機裝置發送一系統管理中斷。該方法也可提供來經由該系統管理匯流排介面將資料從該主機裝置傳送至該嵌入式控制器，且基於該資料使用該嵌入式控制器來產生一或多個額外的GPIO信號。

實施例也可包括一裝置，其具有基本輸入輸出系統(BIOS)邏輯來接收一與一擴充卡上之一輸入輸出(IO)控制器相關聯的主機通知系統管理中斷(SMI)。該邏輯也可響應於該主機通知SMI來組配一主機系統。

現在來到圖1，其顯示一運算系統10。該運算系統10可為諸如桌上型個人電腦(PC)、伺服器、工作站等之平台的部分，其中該運算系統10可經由多個埠12而具有對一或多個諸如高解析度(HD)影像擷取裝置、監視器、外部圖形裝置等之周邊裝置(未顯示)的連接性。在所示的實例中，系統10包括一主機板14，其具有一PCI-e(快速周邊組件互連(Peripheral Components Interconnect Express)，例如，規格1.0之PCI Express x16 Graphics 150W-ATX，PCI特殊興趣小組)順應式擴充連接器16、一主機裝置18、一耦接至該擴充連接器16及該主機裝置18之第一匯流排20、以及一耦接至該擴充連接器16及該主機裝置18之第二匯流排22(22a,22b)。該主機裝置18可包括，例如，諸如中央處理單元(CPU)、平台控制器中樞(PCH)或其他晶片組組件之處理器。此外，該第一匯流排20可包括PCI-e資料線，而該第二匯流排22可包括依照PCI-e標準之系統管理匯流排(例如，SMBus規格，SBS實作者論壇，版本2.0，2000年8月3日等)。因此，該第一匯流排20可組配來承載資料訊務流量的四條線道(例如，主要資料傳送路徑)，且該第二匯流排22可包括用以承載資料之一或多條SMBus資料線22a以及用以承載一時脈信號之一或多條SMBus時脈線22b。

所示的運算系統10也包括組配來耦接至該擴充連接器16的一擴充卡24。特別地，該擴充卡24可包括具有一組接點(未顯示)的一PCI-e順應的連接邊緣26，當該連接邊緣26插入至該擴充連接器16內時，該組接點會與在該擴充連接器16中之一對應組接點(未顯示)接合。因此，所示的該連接邊緣26具有對應於該第一匯流排20的一第一匯流排介面28，以及對應於該第二匯流排22的一第二匯流排介面30。該擴充卡24也可包括一輸入輸出(IO)控制器32，諸如例如耦接至該等埠12及該第一匯流排介面28之Thunderbolt(例如Thunderbolt^TM技術：轉型PC I/O，2011，英特爾公司)控制器。特別要注意的是該IO控制器32係安裝至該擴充卡24而不是如同在慣用的方法中焊接至該主機板14。據此，所示的組態促成對先前存在的系統增加IO控制器32之功能性，而沒有修改該主機板14的跡線路由安排或重新利用(repurposing)擴充連接器16中使用於該第一匯流排20的多個接腳。

為使在沒有修改該擴充連接器16之下該IO控制器32與該主機裝置之間能夠通訊，所示的擴充卡24也包括一能夠轉譯來自該IO控制器32之信號成為可與該擴充連接器16相容之信號的嵌入式控制器34。在這方面，該第二匯流排22傳統上可受限於從該主機裝置18至該擴充卡24之命令的傳送。該IO控制器32，另一方面，可組配來傳輸諸如熱插拔信號(例如，指示新的周邊裝置之連接)、電源管理信號等之邊帶通用IO(GPIO)信號至該主機裝置18。

並非使用IO控制器32與主機裝置18之間的專屬鏈接(dedicated link)(如同在傳統的向下裝置組態之情況)，所示的組態係使用該嵌入式控制器34來將自該IO控制器32之GPIO信號轉譯成為可和一相關於該第二匯流排22的協定相容之通知命令。因此，在系統管理匯流排被使用於該第二匯流排22的情況，轉譯可基於SMBus協定來被進行。如同將被更詳細地討論者，該通知命令可響應於接收來自該IO控制器32之GPIO信號或響應於一或多個來自該主機裝置18之輪詢命令而被發送。

特別地，該通知命令可在該第二匯流排22上發送且可指示該主機裝置18將系統管理中斷(SMI)發送至該運算系統10之一BIOS(基本輸入輸出系統，未顯示)，其中該BIOS可接著引動合適的處理器常式(handler routines)來服務該中斷。例如，假如該GPIO信號為一熱插拔信號，該嵌入式控制器34可在該第二匯流排22上發送一CIO(控制器輸入輸出)警覺通知，其可指示該主機裝置18將一SMI發送至該BIOS。該BIOS可接著引動一熱插拔處理器來使得新連接的周邊裝置能夠設置，其中該設置可涉及該新連接的周邊裝置之初始化及驅動程式的載入。如同將被更詳細地討論者，該嵌入式控制器34也可被用來基於來自該主機裝置18之資料將GPIO信號發送至該IO控制器32。此等主機對卡之通訊的實例可包括電源管理訊息、組態訊息等。

圖2A顯示一種將資訊從擴充卡傳送到主機裝置之方法36。該方法36可被實施為一組邏輯指令，其儲存在諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式ROM(PROM)、快閃記憶體等之機器或電腦可讀取儲存媒體中，儲存在諸如可規劃邏輯陣列(PLA)、可現場規劃閘陣列(FPGA)、複合可規劃邏輯裝置(CPLD)之可組配邏輯中，儲存在使用諸如特定應用積體電路(ASIC)、CMOS或電晶體-電晶體邏輯(TTL)技術、或其等任何組合的電路技術之固定功能性邏輯硬體中。例如，實行方法36中所示作業的電腦程式碼可以一或多種程式語言之任何組合來寫，包括諸如C++或類似者之物件導向程式語言以及諸如「C」程式語言或相似程式語言之慣用程序程式語言。此外，該方法36可使用任何前述電路技術被實施在諸如控制器34(圖1)的嵌入式控制器中。

所示的處理方塊38提供從諸如Thunderbolt控制器之一擴充卡IO控制器接收一GPIO信號，其中該GPIO信號可包括，例如，電源管理信號、熱插拔信號(例如，熱插拔接腳切換(toggle))等。在方塊40，一卡外主機裝置可經由諸如系統管理匯流排之匯流排被通知該GPIO信號。特別地，該主機裝置可透過該系統管理匯流排週期地輪詢擴充卡用以就該IO控制器之狀態進行更新，其中該通知係響應於一或多個輪詢命令被發出。替代性地，該通知可為響應於從IO控制器接收GPIO信號而被發送至該系統管理匯流排之一「主機通知」命令的形式，其中主機通知方案可比輪詢方案更加電源高效率。一旦，在方塊42，接收該通知命令，在方塊44，該主機裝置可發送一SMI至BIOS，以使得能夠進行有關於該IO控制器的狀態更新之處理。

圖3顯示進行BIOS常式之方法35。處理方塊37可提供接收一與擴充卡上之IO控制器相關聯的主機通知SMI。方塊39可響應於該主機通知SMI組配一主機系統。如同已經提到者，在方塊39該組態可含括引動一熱插拔處理器、初始化一對應於耦接至該擴充卡的周邊裝置之驅動程式等。因此，在熱插拔事件的情況中，一周邊裝置可被加至該系統而不需重新啟動該系統。

現在來看圖2B，係顯示將資訊從一主機裝置傳送至一擴充卡之方法46。例如，該方法46可被用來設置一擴充卡上之諸如Thunderbolt控制器的IO控制器之低功率狀態、讀取該IO控制器之熱插拔狀態等。該方法46可被實施為一組邏輯指令，其儲存在諸如RAM、ROM、PROM、快閃記憶體等之機器或電腦可讀取儲存媒體中，儲存在諸如PLA、FPGA、CPLD之可組配邏輯中，儲存在使用諸如ASIC、CMOS或TTL技術、或其任何組合的電路技術之固定功能性邏輯硬體中。所示的處理方塊48提供從該主機裝置產生對BIOS的一功能呼叫，其中該功能呼叫可與要被傳輸至一周邊裝置之資料的產生相關聯。該資料可被用來為一周邊裝置取得狀態資訊或者用來組配一新連接的周邊裝置，供用以與該主機裝置通訊。響應於來自該主機裝置的該功能呼叫，該BIOS可執行某些諸如初始化驅動程式、建立組態設定等之活動，其中方塊50可經由一系統管理匯流排介面將來自該主機裝置的資料發送至該擴充卡上的一嵌入式控制器。該嵌入式控制器接收來自該主機裝置52的資料，且在方塊54基於該資料產生一或多個GPIO信號。如同已經提到者，所產生的該等GPIO信號可被傳送至該Thunderbolt控制器。

因此，本文所描述之技術可促進對已存在的系統增加IO控制器功能性，而不需修改主機板跡線路由安排或重新利用擴充連接器中之主要資料接腳。特別地，本發明技術可只添加一擴充卡及可能的BIOS更新即能使得遵循PCI-e SMBus路由安排之任何系統都能夠支援Thunderbolt功能性。

本發明之實施例係可應用於與所有型態之半導體積體電路(「IC」)晶片來使用。這些IC晶片之實例包括但不限於處理器、控制器、晶片組組件、可程式邏輯陣列(PLA)、記憶體晶片、網路晶片、系統單晶片(SoC)、SSD/NAND控制器ASIC及類似者。此外，在某些圖式中，信號導體線路係以線條表現。某些可為不同的，以指示更多的組成信號路徑、可具有號碼標記，以顯示多數個組成信號路徑、及/或可具有在一或多個末端之箭號，以顯示主要資訊流向。然而，此應該不能以限制方式來被解釋。反之，此等添加的細節可關連於一或多個範例實施例使用，以利於更易於理解電路。任何所表現的信號線路，無論是否具有額外的資訊，可實際包含一或多個可在多個方向傳播且可與任何合適型態之信號架構一起被實施的信號，例如，以差分線對、光纖線路及/或單端線路實施的數位或類比線路。

前文可能已提供了實例尺寸/模型/數值/範圍，雖然本發明之實施例係不限於其等者。隨著製造技術(例如光微影術)日益成熟，期待可製造更小尺寸的裝置。此外，已為熟知的對IC晶片及其他組件之電源/接地連接可顯示或不顯示在圖式內，用以使說明及討論簡單明瞭，以不致使得本發明之實施例的某些方面晦澀難懂。另外，可以方塊圖之形式顯示配置，其係為了避免使本發明之實施例不易理解，且亦鑒於，事實上，有關此等方塊圖配置之實施的細節係高度取決於實施例所要被實施於其中之平台，即此等細節應該在熟於此技者的見識範圍內。其中，為了描述本發明之範例實施例，具體細節(例如電路)被提出，對於熟習此藝者而言很明顯可知的是，本發明之實施例沒有這些具體細節，或利用這些具體細節之變化，均可被實行。本發明說明因此要被視為例示性而非限制性。

「耦接」(“coupled”)一詞可在本文被使用來意指所述組件之間任何型態的直接或間接關係，且可應用至電氣、機械、流體、光學、電磁、機電或其他連接。此外，「第一」、「第二」等詞，可在本文只被使用來幫助討論，而不帶有特別的時間性或時序性之意義，除非另外指示。

熟習此藝者將會從前述的描述而領會到本發明之實施例之廣泛技術可以各種形式實施。因此，雖然本發明之實施例已就其特定實例來描述，本發明之實施例的真正範圍不應該如此被限制，因為熟習此藝者在研讀圖式、說明書及以下的申請專利範圍時，其他修改將變得明顯易見。