专利名称：用于将一图形系统介接到一计算装置母板的连接器的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及计算机硬件，且更明确地说涉及一种用于计算装置的现场可更换 图形系统。
背景技术：
当前的计算装置通常并入有图形卡，所述图形卡使计算装置能够快速处理图形密集 应用(例如游戏应用)的图形相关数据。图形卡通常包括印刷电路板(PCB)，其上安装 有复数个电路组件(例如存储器芯片等)和一图形处理单元(GPU)。在例如膝上型计算 机、蜂窝式电话和个人数字助理(PDA)的"封闭式平台"计算装置(即，使用处理器 且不易由用户更换的装置)中图形卡直接且永久地安装到计算装置的母板。将图形卡直接安装到母板的一个缺点是，此固定配置妨碍了用户升级计算装置的图 形系统的能力。明确地说，为了利用改进的图形系统，用户通常必须购买全新的计算装 置，这比在现有计算装置中简单地替换图形系统更加昂贵。第二缺点是，阻碍了可将图形创新便利地传递给计算装置用户的速度，因为板上装 置的实施通常受到约九到十二个月的设计周期的限制。因此，此项技术中需要一种用于计算装置的现场可更换图形系统。发明内容用于现场可更换图形系统的边缘连接器的一个实施例包含直角边缘连接器，所述直 角边缘连接器具有适合于啮合图形卡上的接触件的复数个接触引脚。边缘连接器适合于 将图形卡与计算装置的母板介接，而不是将图形卡直接安装到母板。所揭示的边缘连接器的一个优点是，其与复数个图形卡和系统兼容，藉此使计算装 置用户能够升级现有装置的图形系统。因此，用户不必为了利用图形创新而购买全新的 计算装置。此优点对于例如膝上型计算机、蜂窝式电话和PDA的便携式计算装置，或传统上具有例如视频游戏控制台的固定图形功能性的其它装置的用户来说尤其重要。所揭示的边缘连接器的另外的优点是，其使得能够对低电压差分信令(LVDS)特征 进行升级，而不需要能够在LVDS数据速率下操作的额外(且通常昂贵)的装置。此外， 所述连接器是一安装到所述母板的直角边缘连接器且所述连接器包括230个连接器引脚。
图1是说明根据本发明一个实施例的现场可更换图形系统的侧视图； 图2是说明根据本发明一个实施例的用于图1的现场可更换图形系统的图形卡的俯 视平面图；图3A-B是说明图2所示的边缘连接器的引脚引出线(pinout)的一个实施例的表； 图4A-C是包含图3A-B中识别的每一信号类型的接触引脚描述的表； 图5是概述根据本发明一个实施例的必须通过边缘连接器从母板供应到图形卡的功 率的表；图6A是说明根据本发明一个实施例的可配置的图形系统的示意图；图6B是说明根据本发明另一实施例的图形系统的示意图；图7A是说明根据本发明一个实施例的用户可升级的图形系统的示意图；和图7B是说明根据本发明另一实施例的用户可升级的图形系统的示意图。
具体实施方式
图1是说明根据本发明一个实施例的现场可更换图形系统100的侧视图。图形系统 ioo适合与任何类型的计算装置一起使用，所述计算装置包含(但不限于)台式计算机、服务器、膝上型计算机、掌上型计算机、个人数字助理、平板计算机、游戏控制台、蜂窝式电话、基于计算机的模拟器等。如下文将结合图6A-7B进一步详细解释，图形系统 100经配置以确保与复数个现场可更换图形卡的兼容性。通常，图形系统IOO经配置以代替常规图形卡而与计算装置母板102介接，且包含 (但不限于)图形卡104和接口组合件150。图形卡104包含GPU和复数个电路组件， 所述电路组件包含安装到通常背朝着母板102的第一面101的存储器(未图示)。图形卡 104进一步包括卡连接器106，其沿着图形卡104的边缘105定位且适合于啮合接口组合 件150。 Bisson等人的2004年4月9日申请的共同待决、共同转让的第10/822,014号美国 专利申请案(代理人案号NVDA/P001196)中描述了适合用于图形系统100的现场可更换图形卡的若干实施例，所述专利申请案以引用的方式并入本文中。同样如下文将结合图2-5进一步详细描述，图形系统100经配置以与母板102介接， 而不是直接安装到母板102。这通过接口组合件150实现，所述接口组合件150包含(但 不限于) 一个或一个以上支撑件108和一边缘连接器114。支撑件108安装到母板102 并从那里向上延伸以啮合图形卡104。支撑件108适合于稳定地维持图形卡104相对于 母板102呈间隔开的定向。在一个实施例中，支撑件108经尺寸设计以在图形卡104与 母板102之间维持约4mm的距离么同样如结合图2所描述，边缘连接器114安装到母板102,且包含纵向沟道116，其 在上表面和下表面118、 120上安置有复数个接触件。所述接触件适合于啮合图形卡104 上的卡连接器106，用于将外部和内部接口从图形卡104路由到母板102。图2是说明根据本发明的边缘连接器200的一个实施例的等角视图。边缘连接器200 适合于将所有内部和外部接口从图形卡(例如，图1的图形卡104)路由到计算装置的 母板。边缘连接器200包括伸长体202，其中形成有纵向槽204。纵向槽204经尺寸设计 以容纳图形卡连接器(例如，卡连接器106)的边缘。在一个实施例中，纵向槽204经 尺寸设计以收纳厚度至多达1.2 mm的卡。安置在纵向槽204的上部和底部表面206、 208 上的接触引脚(未图示)适合于与卡连接器上的接触件介接。图3A-B是说明边缘连接器200的引脚引出线的一个实施例的表。边缘连接器200 上的每一接触引脚与个别信号(例如，功率输入、接地等)关联。在所说明的实施例中， 边缘连接器200利用230引脚卡边缘连接系统，其中边缘连接器200上的接触引脚额定 为0.5 A稳态电流。图4A-C是包含图3A-B中识别的每一信号类型的接触引脚描述的表。 图4A-C中的输入/输出分类是相对于安装在图形卡上的GPU的。引用"MXM模块"表示根据本发明的图形卡。图5是概述根据本发明一个实施例的必须由母板供应到图形卡(即，通过边缘连接 器200)的功率的表。如果母板的电源供应等于或超过图5中概述的功率要求，那么介 接到根据本发明的边缘连接器(例如，边缘连接器200)的图形卡将以全速运行。然而， 接口也将允许图形卡检测母板的电源供应限制，并自动调节其时钟以便保持在可用功率 的限度内。除了图5中概述的功率要求外，母板必须满足复数个额外系统要求以有效地介接到 本发明的图形系统。举例来说，在一个实施例中，需要母板来放置连接到DDCC—DAT和 DDCCj:LK信号(例如，图3B中的连接器引脚220和222)的串联ROM。另外，母板必须为所有DDC线、VGA—HSYNC和VGA_VSYNC信号(例如，连接器引脚151和153) 提供反向驱动隔离和电平移动。此外，母板必须为计算装置LVDS面板提供电源，且必 须以37.5欧姆阻抗来路由所有RGB信号和TV—out信号。在一个实施例中，还需要母板 在所有VGA输出线和所有TV输出线上具有输出滤波器，所述滤波器定位成尽可能接近 连接器引脚。DVI—B—HPD和DVI一A一HPD线(例如，连接器引脚191和217)上需要输 入滤波器，且图形卡将为DVI—B_HPD和DVI一A—HPD信号提供电平移动和箝位。在一个实施例中，根据本发明的边缘连接器(例如，边缘连接器200)适合于检测 计算装置的图形模式，并促使显示接口从图形卡相应地路由到母板。明确地说，边缘连 接器上的PRSNT#1连接器引脚(例如，图3A-B的引脚引出线中的引脚134)适合于检 测计算装置中是否巳实施了例如美国专利申请案第10/822,014号中所揭示的图形卡的任 一者的图形升级。在一个实施例中，由PRSNT弁1连接器引脚检测到的电压指示存在图形 升级。举例来说，由PRSNT^连接器引脚检测到的高电压指示一"虚拟"或"环路通过" 卡(例如，不具有图形处理单元的卡)被介接到边缘连接器，如下文结合图6A和7A进 一步详细解释。或者，由PRSNT#1连接器引脚检测到的低电压指示一例如图形卡的图形 升级被介接到边缘连接器，如下文结合图6B和7B进一步详细解释。图6A是说明根据本发明一个实施例的可配置的图形系统600的示意图。图6A所示 的输出拓扑描绘制造端图形配置(即，在计算装置的组装期间并入了图形系统600)。图 形系统600包括一标准集成图形处理器(IGP) 612 (在一个实施例中由北桥芯片组驱动， 未图示)、环路通过卡650和用于视频图形阵列(VGA)、电视(TV)、低电压差分信令 (LVDS)和数字视频接口(DVI)信号的复数个显示面板604-610。显示输出信号是由IGP 612结合环路通过卡650而产生，如下文进一步描述。环路通过卡650可建构在图形系统600中以替代常规的LVDS功能装置(capable device)。如上所述，边缘连接器上的PRSNT弁1连接器引脚检测高电压，并向北桥芯片组 发送相应信号，指示环路通过卡650的存在。因此，在一个实施例中，北桥将LVDS信 号输出到边缘连接器，从而将所述信号连接到IGPJLVDS连接器引脚。无源环路通过卡 650完成输出信号与LVDS面板输入信号之间的电路路径。因此，边缘连接器与环路通过 卡650结合使得计算装置用户能够建构LVDS特征而不需要建构复杂(且昂贵)的传统 LVDS功能装置。在一个实施例中，图形系统600进一步支持DVI。在此实施例中，DVI信号输出到 边缘连接器上的DVI A连接器引脚(例如，图3B中的连接器引脚219、 221、 225、 227、231、 233、 237和239)，并被路由到环路通过卡650，环路通过卡650进一步包括用于 在接收到的信号上驱动TMDS输出的传输最小化差分信令(TMDS)发射器。TV和VGA 信号根据标准IGP操作从北桥芯片组输出到IGP 612。在一个实施例中，图形系统600进一步包括适合于完成从IGP 612和从环路通过卡 650到显示面板604-610的电路的复数个填充式电阻器614a和614b (以幻象展示)。在 计算系统的组装期间，制造商可配置图形系统600以便通过电阻器614a闭合电路路径并 通过电阻器614b使电路路径打开而在所描述的模式下(例如，并入有环路通过卡650) 操作。或者，如图6B所示，制造商可通过电阻器614b闭合电路路径并通过电阻器614a 使电路路径打开，以便实施有源图形卡。在此实施例中，图形系统600包括图形卡660 代替了环路通过卡650。图形卡660可以与第10/822,014号美国专利中描述的图形卡的任 一者类似的方式配置。图形卡660产生大体上所有显示输出信号，如下文进一步描述。如上所述，边缘连接器上的PRSNTM连接器引脚检测低电压，并向北桥芯片组发送 相应信号，指示存在图形卡660。因此，北桥将外围组件接口 (PCI) Express信号输出到 边缘连接器，边缘连接器将所述信号路由到图形卡660。图形卡660随后产生VGA、 TV、 LVDS和DVI信号。如上所述，填充式电阻器614b完成从图形卡660到显示面板604-610 的电路。图7A是说明根据本发明一个实施例的图形系统700的示意图。图7A中所示的输出 拓扑描绘用户可升级的配置。也就是说，用户可通过简单地将一个现场可调换图形卡调 换为另一图形卡来视需要升级图形系统700。图形系统700大体上类似于图6A中所示的 图形系统600，且包括IGP 712、环路通过卡702和用于VGA、 TV、 LVDS禾口 DVI信号 的复数个显示面板704-710。显示输出信号是由IGP712结合环路通过卡702而产生，如 下文进一步描述。LVDS和DVI信号由北桥输出到边缘连接器，如上文结合图6A所描述。无源环路通 过卡702完成输出信号与LVDS禾B DVI面板输入信号之间的电路路径。TV和VGA信号 根据标准IGP操作从北桥芯片组输出到IGP 712。在一个实施例中，图形系统700进一步 包括适合于接收和传输IGP启始信号(例如，针对VGA和TV信号)的复数个多路复用 器714。在计算系统的组装期间，制造商可配置图形系统700以便默认在图7A所示的模 式下(例如，并入有环路通过卡702)操作。图7B是说明升级模式下的图形系统700的示意图。图形系统700大体上类似于图6B中所示的图形系统600，且包括IGP 702、用于VGA、 TV、 LVDS和DVI信号的复数 个显示面板704-710和代替环路通过卡702的有源图形卡760。当检测到存在图形卡760时，北桥发送PCI Express信号穿过边缘连接器并到达图形 卡760。多路复用器714经配置而自动重新配置以将VGA和TV电路路径连接到图形卡 760。根据本发明的边缘连接器因此可经配置以使计算装置用户能够以最小费用升级现有 装置的图形系统。因为所述边缘连接器适合于与复数个现场可更换图形卡一起工作，所 以用户不必为了利用图形创新而购买全新的计算装置。此优点对于经常难以或不可能更 换图形系统的例如膝上型计算机和PDA的便携式计算装置的用户来说尤其重要。所揭示的边缘连接器的另外的优点是，其使得能够对LVDS特征进行升级。能够在 LVDS数据速率下操作的典型的装置往往相当昂贵。然而，通过配置本发明的边缘连接器 以使LVDS信号能够"环路通过"无源卡，在用户花费最少成本的情况下增强了图形系 统的多功能性。此外，尽管己根据图形卡描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，本发明可 适合于与通常硬连线到母板的其它装置(例如音频芯片等) 一起使用。因此，本发明代表计算装置图形系统领域中的一重大进步。提供边缘连接器使得复 数个现场可更换图形系统能够介接到单个计算装置母板。所述边缘连接器因此使可实施 在现有计算装置中的图形选项最大化，从而允许计算装置用户具有更强的利用图形创新的能力。此外，本发明给予计算装置制造商更多灵活性，因为其排除了板上建构方案的大约 九到十二个月的设计周期。本发明还允许按单制造(build-to-order )、按单存货 (stock-to-order)和现场修护所揭示系统的任一者，这对于需要及时制造和存货管理的全 球经济来说是一重大进步。所属领域的技术人员将了解，尽管己在例如膝上型计算机、蜂窝式电话和PDA的封 闭式平台计算装置的情境下描述本发明，但本发明可适合于与使用处理器且不易由用户 更换的任何装置一起使用，所述装置例如汽车导航系统、娱乐系统、 一体化个人计算机、 打印机等。此外，尽管已在标准化现场可更换图形卡的情境下描述本发明，但本发明可 以其它形状因素部署，例如具有内嵌式芯片的信用卡聚合物衬底和邮票大小的自含式装 置等等。尽管上文已参照特定实施例描述本发明，但所属领域的技术人员将了解，可在不脱 离如所附权利要求书中陈述的本发明较广泛精神和范围的情况下对其作出各种修改和变 化。因此，上述描述和附图应认为具有说明性意义而非限制性意义。
权利要求
1.一种设备，其包括一母板，其可用于一膝上型计算装置；一中央处理单元，其安装到所述母板；一集成图形处理器(IGP)，其安装到所述母板；一现场可更换图形卡，其介接到所述母板；和复数个填充式电阻器，其适合于将所述现场可更换图形卡介接到复数个输出显示面板，其中所述现场可更换图形卡相对于所述母板为一独立、间隔开的关系。
2. 根据权利要求l所述的设备，其中所述设备进一步包括一边缘连接器，所述边缘连 接器安装到所述母板并包括复数个连接器引脚，所述复数个连接器引脚适合于啮合 所述现场可更换图形卡以将信号从所述母板路由到所述现场可更换图形卡。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中所述现场可更换图形卡是一无源环路通过卡。
4. 根据权利要求3所述的设备，其中一第一组填充式电阻器适合于将所述无源环路通 过卡介接到一用于低电压差分信令(LVDS)信号的输出显示面板。
5. 根据权利要求4所述的设备，其中所述边缘连接器上的一第一连接器引脚适合于促 使所述LVDS信号从一驱动器被路由穿过所述无源环路通过卡并到达一 LVDS输出 显示面板。
6. 根据权利要求4所述的设备，其中所述第一组填充式电阻器进一步适合于将所述无 源环路通过卡介接到一用于数字视频接口 (DVI)信号的输出显示面板。
7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述无源环路通过卡进一步包括一用于驱动DVI 信号上的TMDS输出的传输最小化差分信令(TMDS)发射器。
8. 根据权利要求4所述的设备，其中所述第一组填充式电阻器进一步适合于将所述IGP介接到视频图形阵列(VGA)和电视(TV)输出显示面板。
9. 根据权利要求2所述的设备，其中所述现场可更换图形卡是一包括一图形处理单元(GPU)的有源图形卡。
10. 根据权利要求9所述的设备，其中所述边缘连接器适合于促使一外围组件接口(PCI) express信号从一驱动器路由到所述有源图形卡。
11. 根据权利要求10所述的设备，其中所述有源图形卡适合于产生VGA、 TV、 LVDS 和DVI信号。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中一第二组填充式电阻器适合于将所述有源图形卡 介接到用于VGA、 TV、 DVI和LVDS的输出显示面板。
13. —种设备，其包括一母板，其可用于一膝上型计算装置；一中央处理单元，其安装到所述母板； 一集成图形处理器(IGP)，其安装到所述母板； 一现场可更换图形卡，其介接到所述母板；和复数个多路复用器，其适合于将所述现场可更换图形卡介接到复数个输出显示面 板，其中所述现场可更换图形卡相对于所述母板为呈一独立、间隔开的关系。
14. 根据权利要求13所述的设备，其中所述设备进一步包括一边缘连接器，所述边缘 连接器安装到所述母板并包括复数个连接器引脚，所述复数个连接器引脚适合于啮 合所述现场可更换图形卡以将信号从所述母板路由到所述现场可更换图形卡。
15. 根据权利要求13所述的设备，其中所述现场可更换图形卡是一无源环路通过卡。
16. 根据权利要求15所述的设备，其中所述复数个多路复用器适合于将所述无源环路 通过卡介接到一用于低电压差分信令(LVDS)信号的输出显示面板。
17. 根据权利要求16所述的设备，其中所述边缘连接器上的一第一连接器引脚适合于 促使所述LVDS信号从一驱动器被路由穿过所述无源环路通过卡并到达一 LVDS输 出显示面板。
18. 根据权利要求16所述的设备，其中所述复数个多路复用器进一步适合于将所述无 源环路通过卡介接到一用于数字视频接口 (DVI)信号的输出显示面板。
19. 根据权利要求18所述的设备，其中所述无源环路通过卡进一步包括一用于驱动DVI 信号上的TMDS输出的传输最小化差分信令(TMDS)发射器。
20. 根据权利要求16所述的设备，其中所述复数个多路复用器进一步适合于将所述IGP 介接到视频图形阵列(VGA)和电视(TV)输出显示面板。
21. 根据权利要求14所述的设备，其中所述现场可更换图形卡是一包括一图形处理单 元(GPU)的有源图形卡。
22. 根据权利要求21所述的设备，其中所述复数个多路复用器适合于自动重新配置以 接收并传输来自所述有源图形卡的信号。
23. 根据权利要求21所述的设备，其中所述边缘连接器适合于促使一外围组件接口(PCI) express信号从一驱动器路由到所述有源图形卡。
24. 根据权利要求23所述的设备，其中所述有源图形卡适合于产生VGA、 TV、 LVDS 和DVI信号。
全文摘要
一现场可更换图形系统(100)的一个实施例包含一直角边缘连接器(114)，所述直角边缘连接器(114)具有适合于啮合一图形卡(104)上的接触件的复数个接触引脚。所述边缘连接器适合于将所述图形卡与一计算装置的母板(102)介接，而不是将所述图形卡直接安装到所述母板。所述揭示的图形系统的一个优点是，其与复数个图形卡和系统兼容，藉此使一计算装置用户能够升级现有装置的图形系统。因此，所述用户不必为了利用图形创新而购买一全新的计算装置。另外的一优点是，其使得能够对低电压差分信令(LVDS)特征进行升级，而不需要能够在LVDS数据速率下操作的额外昂贵的装置。
文档编号G06F1/16GK101221458SQ200810001068
公开日2008年7月16日 申请日期2005年4月8日 优先权日2004年4月9日
发明者丹尼尔·J·德里斯科尔, 克雷格·E·多德尔, 查尔斯·E·巴芬顿, 迈克尔·B·戴蒙德 申请人:辉达公司