DE69015792T2 - Grundkarte mit Ausgleich. - Google Patents

Grundkarte mit Ausgleich.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leiterkarte für ein Rechnersystem. Im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Leiterkarte, die mit einer für ein System mit unterschiedlicher Architektur konzipierten Tochterkarte verbunden werden kann und die mit einer Tochterkarte mit integrierter E/A-Steckverbindung verbunden werden kann, ohne die Raumhüllkurve benachbarter Leiterkarten zu verletzen.
  • In einem typischen Rechnersystem dienen Leiterkarten zur Aufnahme des gesamten elektronischen Schaltsystems. Bei einem allgemein üblichen Entwurf wird das Schaltsystem für die Grundfunktionen des Rechners auf einer großen gedruckten Leiterkarte untergebracht. Diese große Leiterkarte wird nachfolgend als Grundplatine bezeichnet.
  • Neben den von dem Schaltsystem auf der Grundplatine ausgeführten Rechner-Grundfunktionen wurde eine Reihe anderer Funktionen entwickelt, um bestimmte Aufgaben für einen Rechner-Benutzer auszuführen. Große Datenspeicher-Anforderungen wurden zum Beispiel durch Speichereinrichtungen, wie Magnetplatteneinrichtungen und optische Plattenspeichereinrichtungen, befriedigt; außerdem wurde eine Vielzahl von Druckvorrichtungen entwickelt, um den Bedarf an Druckausgaben zu erfüllen. Bei der großen Vielfalt von Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (E/A-Einrichtungen) werden jeweils spezifische Anforderungen an das elektronische Schaltsystem gestellt, um dem Rechner die Steuerung der E/A-Einrichtung und das Bilden einer Schnittstelle mit dieser zu ermöglichen. Da der Typ der benötigten E/A-Einrichtung sich danach richtet, welche Arbeiten mit dem Rechner im einzelnen erledigt werden sollen, ist es wirtschaftlich ineffizient, Schaltungen, die eine bestimmte Art von E/A-Einrichtung oder eine bestimmte optionale Funktion unterstützen, als Standardeinrichtung auf der Grundplatine vorzusehen.
  • Diese Erkenntnis führte zur Entwicklung von Leiter-Grund- Adapterkarten (nachfolgend Grundkarten genannt). Grundkarten sind Leiterplatten, die zur Aufnahme elektronischer Schaltsysteme für eine bestimmte Funktion konzipiert wurden, wie zum Beispiel die Steuerung eines Druckers oder einer Speichereinrichtung und das Herstellen einer Schnittstelle zwischen dieser Einrichtung und der Grundplatine, oder jede andere gewünschte Funktion. Welche Funktion im einzelnen ausgeführt wird, ist für den Zweck dieser Beschreibung ohne Bedeutung. Der Vorteil von Grundkarten besteht darin, daß die Kosten für die jeweiligen Schaltsysteme nur dann entstehen, wenn diese zur Unterstützung einer bestimmten Funktion benötigt werden. Grundkarten verfügen typischerweise über Steckerleisten mit elektrischen Kontakten, die in eine Steckverbindung an der Grundplatine eingesteckt werden können, wodurch die Schaltsysteme der Grundkarte an die Schaltungen auf der Grundplatine angeschlossen werden. Außerdem verfügen an E/A-Einrichtungen angeschlossene Grundkarten gewöhnlich über eine E/A-Steckverbindung an einer Platinenkante, die den Anschluß eines Kabels zwischen der E/A-Einrichtung und der Grundkarte erlaubt. In einem typischen Mikro-Rechner hat die Grundplatine mehrere Steckverbindungen, die mit mehreren Grundkarten verbunden werden können. Zwar liegt die Ebene der Grundkarte oft senkrecht zur Ebene der Grundplatine, doch ist eine solche Anordnung nicht erforderlich. Die Grundkarte kann tatsächlich in jedem Winkel ausgerichtet werden, der sich für den Einbau als zweckmäßig erweist.
  • Mit der Zeit wurden die von Grundkarten ausgeführten Funktionen zunehmend komplexer und die Anforderungen an die Schaltungen nahmen entsprechend zu. Dies wiederum führte zur Entwicklung von Tochterkarten. Für den Zweck dieser Beschreibung wird eine Tochterkarte als eine Leiterplatte definiert, die an eine Grundkarte angeschlossen wird und an die Grundkarte ein Schaltsystem in derselben Weise anschließt, wie die Grundkarte ein Schaltsystem an die Grundplatine anschließt. Typischerweise ist sie an die Grundkarte in einer Ebene angeschlossen, die im wesentlichen parallel zur Ebene der Grundkarte liegt. Genauso wie für eine Grundplatine mehr als ein Grundkarten-Typ konzipiert werden kann, kann mehr als ein Tochterkarten-Typ für eine Grundkarte konzipiert werden.
  • DE-U-8308866 beschreibt eine Grundkarten-Baugruppe, die folgendes umfaßt: eine Grundkarte; eine Tochterkarte, die auf der Grundkarte abnehmbar in einer Ebene parallel zur Grundkarte montiert ist; eine Steckerleiste für den elektrischen Anschluß der Grundkarte an die Grundplatine; und eine Grundkarten-Steckverbindung für den elektrischen Anschluß der Tochterkarte an die Grundkarte.
  • Die Verwendung mehrerer Grundkarten an einer Grundplatine hat räumliche Einschränkungen mit sich gebracht. Aus diesen räumlichen Einschränkungen resultiert eine festgelegte physische Raumhüllkurve, in der jede Grundkarte angeordnet werden kann. Dadurch wird eine zusätzliche Begrenzung für die Lage der E/A-Steckverbindung geschaffen, die erfordert, daß die Steckverbindung an der Grundkarte angebracht wird. Dies beruht auf der Dicke der E/A-Steckverbindung, die, wenn sie auf der Tochterkarte angebracht würde, an die Raumhüllkurve der nächsten Grundkarte anstoßen würde. Die eingeschränkte Lage der E/A-Steckverbindung erfordert die Verwendung einer Steckverbindung, die von jeder Tochterkarte verwendet werden kann, die an die Grundkarte angeschlossen werden könnte. Es ist möglich, daß jede der Vielzahl optionaler Tochterkarten, die für eine gegebene Grundkarte zur Verfügung stehen, eine unterschiedliche Anforderung in bezug auf die E/A-Steckverbindung hat, und zwar aufgrund der Anzahl von Verbindungsleitungen, die für die jeweilige E/A-Einrichtung erforderlich sind. Dies führt im allgemeinen dazu, daß E/A-Steckverbindungen mit der größten Anzahl von Leitungen ausgewählt werden, was diese Verbindungen sehr teuer macht.
  • Neben den zusätzlichen Kosten für die Tochterkarten aufgrund der fehlenden Flexibilität bei der Auswahl der Steckverbindungen gibt es wegen der normalen Entwicklung der Systemarchitektur ein weiteres, noch kostspieligeres Problem. Da jede neu entwickelte Generation von Rechnern die vorherige Generation ersetzen soll, können Veränderungen der physischen Packungsgestaltung die Verwendung von Tochterkarten in der neuen Rechner-Generation unmöglich machen. Auch passen für die neue Generation von Rechnern entwickelte Tochterkarten möglicherweise nicht mehr in die Rechner der alten Generation. Diese Inkompatibilität bringt verschiedene Probleme mit sich.
  • Die Käufer von Rechnern mit Tochterkarten haben in die Karten sehr viel investiert. Diese Investition kann den Wechsel zu einem neuen System negativ beeinflussen, wenn die Kosten für den Austausch der von den Tochterkarten bereitgestellten Funktion einen solchen Wechsel aus wirtschaftlicher Sicht verbietet. Ebenso kann eine für eine andere Systemarchitektur entwickelte Tochterkarte für einen Käufer zwar sehr erstrebenswert, jedoch aus wirtschaftlicher Sicht unrentabel sein, wenn das gesamte System aufgrund einer Inkompatibilität der Platine mit dem System des Käufers ausgetauscht werden muß.
  • Aus den gleichen Gründen bringt die Inkompatibilität von für Systeme unterschiedlicher Architekturen entwickelten Tochterkarten sowohl für die Hersteller als auch für die Käufer Probleme mit sich. Beträchtliche Investitionen in Tochterkarten einer bestimmten Architektur führen dazu, daß die Käufer nicht bereit sind, in eine andere Architektur zu investieren. Darüber hinaus erhöhen sich die Herstellungskosten und es entstehen Probleme hinsichtlich der Lagerhaltung, wenn mehrere Tochterkarten mit derselben Funktion, jedoch gepackt für mehrere Architekturen, hergestellt werden.
  • So beeinträchtigt die durch die unterschiedliche Packungsgestaltung verschiedener Architekturen verursachte Inkompatibilität die Möglichkeit der Käufer, auf neue Rechner umzurüsten oder Funktionen anzuwenden, die für andere Architekturen entwickelt wurden. Außerdem erhöhen sich auch die Kosten für die Herstellung von Tochterkarten sowie die Lagerkosten.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Grundkarte mit einer Steckverbindung zum Anschluß an eine Tochterkarte ohne Verletzung einer physischen Raumhüllkurve der Grundkarte.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt eine Grundkarten- Baugruppe zur Montage auf einer Grundplatine bereitgestellt, wobei die Baugruppe folgendes umfaßt eine Grundkarte; eine Tochterkarte, die abnehmbar auf der Grundkarte montiert ist; eine Steckerleiste zum elektrischen Anschluß der Grundkarte an die Grundplatine; und eine Grundkarten-Steckverbindung zum elektrischen Anschluß der Tochterkarte an die Grundkarte; dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe folgendes umfaßt: eine Ausgleichs-Steckverbindung, angeordnet zwischen der Grundkarte und der Steckerleiste, um die Grundkarte zu einer Seite der Steckerleiste zu versetzen, wobei die Lage der Ebene der Steckerleiste von der Dicke dieses Ausgleichsteils bestimmt wird, so daß die Tochterkarte an der Grundkarte angebracht werden kann, ohne die Raumhüllkurve der Grundkarte zu verletzen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird desweiteren eine Methode nach Anspruch 6 bereitgestellt.
  • In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, das später beschrieben wird, wird eine Grundkarte mit einer Ausgleichs- Steckerleiste bereitgestellt, so daß die Steckerleiste eine Ebene und die Grundkarte eine Parallelebene belegt. Die Grundkarte umfaßt eine E/A-Steckverbindung, die für eine bestimmte Tochterkarte konzipiert ist. Durch die Grundkarte können Tochterkarten, die für eine bestimmte Architektur entwickelt wurden, in einem auf einer anderen Architektur basierenden System verwendet werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden; es zeigt:
  • Figur 1 eine sometrische Ansicht der Grundkarte fflit der Ausgleichs-Steckerleiste.
  • Figur 2 eine Seitenansicht der Grundkarte, betrachtet in Richtung der Platinen-Ebene.
  • Figur 3 eine Seitenansicht der Tochterkarte.
  • Figur 4 eine Kantenansicht der Tochterkarte.
  • Figur 5 eine isometrische Ansicht der Grundkarte mit der damit verbundenen Tochterkarte.
  • Allgemein kann man sagen, daß die oben diskutierten Probleme in bezug auf die Inkompatibilität von Karten unterschiedlicher Architekturen und in Verbindung mit der Raumhüllkurve, die durch die Anordnung von E/A-Steckverbindungen auf Tochterkarten verursacht werden, durch Modifizierung der Grundkarte bei einem der Systemtypen überwunden werden, so daß eine Tochterkarte in die Raumhüllkurve der Grundkarte paßt. Dies erreicht man durch Versetzen der Grundkarte gegenüber ihrer Steckerleiste. Durch Versetzen der Grundkarte paßt eine für eine andere Architektur konzipierte Tochterkarte in die Packungsstruktur des gegenwärtigen Systems, wodurch es möglich wird, Tochterkarten für verschiedene Packungsarchitekturen zu verwenden. Außerdem kann die Tochterkarte eine bereits integrierte E/A-Steckverbindung besitzen, ohne die Raumhüllkurve der Grundkarte zu verletzen, wodurch eine kostenaufwendigere E/A-Steckverbindung auf der Grundkarte nicht mehr erforderlich ist.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Grundkarte 102. Die gedruckte Schaltung 104 ist der Übersichtlichkeit wegen als leere Platte dargestellt. Das auf der Grundkarte 102 verwendete spezifische Schaltsystem ist nicht dargestellt, da es je nach E/A-Vorrichtung oder Funktion unterschiedlich ausfällt und zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Die elektrischen Anschlüsse 110 sind dargestellt, um die Stelle zu zeigen, an der die Tochterkarte (in den Figuren 3-5 gezeigt) in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel elektrisch an die Grundkarte 102 anschließen würde. Der Fachmann kann erkennen, daß die Lage der elektrischen Anschlüsse 110 beim Entwurf beliebig ausgewählt werden kann. In der Praxis kann über die elektrischen Anschlüsse 110 ein Stecker oder eine Buchse an der gedruckten Schaltung 104 angebracht werden, die in eine entsprechende Buchse beziehungsweise einen Stecker auf der Tochterkarte (nicht gezeigt) passen. Darüber hinaus kann die Tochterkarte auch über permanente elektrische Verdrahtungsanschlüsse permanent an der Grundkarte 102 angebracht werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel würden jedoch abnehmbare elektrische Steckverbindungen verwendet, um den Ausbau oder das Auswechseln der Tochterkarte zu vereinfachen. Welche zusammengehörenden Steckverbindungen verwendet werden, richtet sich nach dem jeweiligen Entwurf und nach den Anforderungen der betreffenden, von der gedruckten Schaltung 104 verwendeten Schaltungen; sie können aus zahlreichen im Handel erhältlichen Steckverbindungen ausgewählt werden.
  • Wie in Figur 1 gezeigt, ist die Steckerleiste 106 durch ein Ausgleichsteil 108 von der gedruckten Schaltung 104 getrennt gehalten. Die Steckerleiste 106 liegt hier im wesentlichen in einer parallelen Ebene mit der Leiterplatte 104 des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Der Fachmann wird jedoch erkennen, daß die Erfindung auch implementiert werden kann, wenn die Ebene der gedruckten Schaltung 104 in einem Winkel zur Ebene der Steckerleiste 106 liegt. Der spezifische Ausgleichsabstand durch das Ausgleichsteil 108 richtet sich nach dem jeweiligen Entwurf und ist von verschiedenen Faktoren abhängig, zum Beispiel Einschränkungen durch die Raumhüllkurve, die Art der Schaltungskomponenten etc. Bei Adapterplatten nach dem bisherigen Stand der Technik, die in der Technik bekannt sind, wären die gedruckte Schaltung 104 und die Steckerleiste 106 typischerweise ein Einzelelement mit derselben Ebene. In dem in Figur 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die gedruckte Schaltung 104 versetzt, wodurch die Raumebene über der Steckerleiste 106 von einer Tochterkarte eingenommen werden kann.
  • Die Kontaktflächen 114 bilden die elektrische Verbindung zur Grundplatine (nicht dargestellt), wenn sie in eine Steckverbindung an der Grundplatine eingesteckt werden. Die Leitungen 112 bilden die elektrische Verbindung zwischen der Steckerleiste und der gedruckten Schaltung 104. Die Leitungen 112 gehen durch das Ausgleichsteil 108. Die Leitungen 112 schließen an die Kontaktflächen 114 an und stellen Signalpfade zwischen der Grundplatine und der gedruckten Schaltung 104 her. Die Steckerleiste 106 ist der Übersichtlichkeit wegen in zwei Abschnitten dargestellt. Die tatsächliche Konfiguration in der Praxis kann jedoch je nach Entwurf frei gewählt werden, basierend auf der jeweiligen Grundplatine und der betreffenden Grundkarte.
  • Figur 1 zeigt außerdem die Stützlasche 116. Die Stützlasche 116 wird in Aufnahmevorrichtungen eingeführt, wie sie bei Mikro-Rechnern häufig zur Positionierung der Grundkarte verwendet werden. Diese Art der physischen Aufnahme ist in der Technik gut bekannt. Wie man sieht, ist die Stützlasche 116 um dasselbe Maß versetzt, wie die Steckerleiste 106. Hierdurch kann die Stützlasche 116 in derselben Ebene liegen wie die Steckerleiste 106, wodurch wiederum die Grundkarte 102 in den Mikro-Rechner eingesteckt werden kann, ohne die Lage der Aufnahmevorrichtungen zu verändern. Für den Fachmann ist klar, daß es sich bei der Stützlasche um ein optionales Merkmal handelt, da die Grundkarte 102 für eine bestimmte Funktion eine kurze Karte sein kann, die nicht bis zum Ende der Plattenöffnung reicht.
  • Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der weiter oben in der Beschreibung der Figur 1 beschriebenen Grundkarte. Darüber hinaus sind die Befestigungsschrauben 202, die die physische Verbindung zur Steckerleiste 106 herstellen, die gedruckte Schaltung 104 und das Ausgleichsteil 108 dargestellt. Der Fachmann wird erkennen, daß in der Technik noch viele andere Befestigungstechniken bekannt sind. Die Stützlasche 116 ist in derselben Ebene wie die Steckerleiste 106 ausgerichtet.
  • Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer Tochterkarte 302. Die Schaltungskomponenten verändern sich aus denselben Gründen, wie die Schaltungskomponenten auf der gedruckten Schaltung 104, wie weiter oben besprochen wurde, und sind deswegen nicht dargestellt. Die Tochterplatte 302 zeigt die Tochterschaltung 304, die in der Praxis das Schaltsystem für die Funktion der darauf montierten Tochterkarte aufweisen würde.
  • Die Befestigungsschrauben 306 zeigen eine typische Methode, die Tochterkarte 302 physisch mit der Grundkarte 102 zu verbinden. Natürlich ist die tatsächliche Methode der physischen Verbindung und die Lage der Verbindungspunkte rein vom jeweiligen Entwurf abhängig. An der linken Seite der Tochterkarte 302 befindet sich eine E/A-Steckverbindung 308. Auch die jeweils verwendete E/A-Steckverbindung variiert je nach Funktion der Tochterkarte 302.
  • Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf die Tochterkarte 302. Die Befestigungsschrauben 306 sind hier in den Distanzstücken 402 enthalten. Die E/A-Steckverbindung 308 ist auf der linken Seite der Tochterkarte 302 dargestellt. Die elektrischen Anschlüsse 404 sind dargestellt, um eine elektrische Anschlußart zur Herstellung einer Signalverbindung zwischen der Tochterkarte 302 und der Grundkarte 102 zu zeigen.
  • Figur 5 zeigt die Position, die eine Tochterkarte 302 in Relation zu einer gedruckten Schaltung 104 einnehmen würde, und eine Steckerleiste 106 auf einer Grundkarte 102. Wie in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt, liegt die Tochterkarte 302 allgemein in der von der Steckerleiste 106 eingenommenen Ebene und in einer Ebene parallel zur Ebene der gedruckten Schaltung 104.
  • Durch das Versetzen der Grundkarte 102 kann ein E/A-Adapter 308, der speziell für die Anforderungen der Tochterkarte 302 konzipiert wurde, direkt, ohne die Raumhüllkurve der Grundkarte 102 zu verletzen, an die Tochterkarte 302 angeschlossen werden. Hierdurch ist eine E/A-Steckverbindung 308 für allgemeine Zwecke auf der Grundkarte 102 nicht mehr erforderlich, und es kann daher für die E/A-Steckverbindung 308 der Steckverbinder ausgewählt werden, der für die Kombination Grundkarte 102/Tochterkarte 302 am kostengünstigsten ist. Außerdem erlaubt die versetzte Grundkarte 102 eine größere Flexibilität bei der physischen Anordnung einer Tochterkarte 302 in einer bestimmten Raumhüllkurve. Hierdurch können die Tochterkarten 302, die normalerweise nicht in eine gegebene Packungsarchitektur passen würden, ohne Modifizierung verwendet werden. Daher ist ein Austauschen der Tochterkarten zwischen den einzelnen Architekturtypen möglich.
  • Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben; es ist jedoch für den Fachmann klar, daß im Detail verschiedene Änderungen durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann die Tochterkarte in einer anderen Ebene als die Steckerleiste liegen, ohne daß die Raumhüllkurve verletzt wird. Es ist ebensowenig kritisch, wenn die Ebenen von Grundkarte und Tochterkarte parallel liegen. Demnach wird die hierin beschriebene Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims (7)

1. Eine Grundkarten-Baugruppe zur Montage auf einer Grundplatine, wobei die Baugruppe folgendes aufweist:
eine Grundkarte (104);
eine Tochterkarte (304), die abnehmbar auf der Grundkarte (104) montiert ist;
eine Steckerleiste (106) für den elektrischen Anschluß der Grundkarte an die Grundplatine; und
eine Grundkarten-Steckverbindung (404) für den elektrischen Anschluß der Tochterkarte (304) an die Grundkarte (104);
dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe folgendes aufweist:
eine Ausgleichs-Steckverbindung (108), angeordnet zwischen der Grundkarte und der Steckerleiste, um die Grundkarte (104) zu einer Seite der Steckerleiste (106) zu versetzen, wobei die Lage der Ebene der Steckerleiste (106) von der Dicke des Ausgleichsteils (108) bestimmt wird, so daß die Tochterkarte (304) an die Grundkarte (104) angeschlossen werden kann, ohne die Raumhüllkurve der Grundkarte (104) zu verletzen.
2. Eine Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die Grundkarte (104) eine Ausgleichs-Stützlasche (116) umfaßt, in einer Ebene parallel zur Grundkarte (104) und ausgerichtet zu einer Seite der Grundkarte.
3. Eine Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die Steckverbindung der Grundkarte mit einer Steckverbindung einer Tochterkarte zusammenwirkt, die sich auf der Tochterkarte (304) befindet, um die Tochter im wesentlichen in derselben Ebene wie die Steckerleiste (106) anzuordnen.
4. Eine Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die Tochterkarte (304) mindestens eine E/A-Steckverbindung (308) umfaßt, um die Tochterkarte (304) elektrisch mit einer E/A-Einrichtung zu verbinden.
5. Ein Rechner-System mit einer Grundkarten-Baugruppe nach jedem der vorangehenden Ansprüche.
6. Eine Methode, um eine Tochter-Leiterkarte (304) an einer Grundkarte (104) anzubringen, ohne die Raumhüllkurve der Grundkarte zu verletzen, folgendes aufweisend:
Getrennthalten einer Steckerleiste (106) von der Grundkarte (104);
Anbringen einer Ausgleichs-Steckverbindung (108) zwischen der Steckerleiste und der Grundkarte; und
Anbringen einer Tochterkarte (304) an der Grundkarte, so daß die Tochterkarte eine Ebene einnimmt, die im wesentlichen parallel zur Grundkarte liegt, und die Tochterkarte dieselbe Ebene einnimmt, die von der Steckerleiste eingenommen wird, wobei die Lage der Ebene der Steckerleiste durch die Dicke der Ausgleichs-Steckverbindung bestimmt wird.
7. Eine Methode nach Anspruch 3, die Anbringung einer E/A-Steckverbindung (308) an einer Kante der Tochterkarte (304) umfassend, wobei die E/A-Steckverbindung so angebracht wird, daß sie in der Raumhüllkurve der Grundkarte enthalten ist.
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