专利名称：以桥接器控制数据存取的计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机系统，尤其涉及一种计算机系统具有快速外围元件连接(Peripheral Component Interconnect Express,以下简称PCI-E)端口的 桥接器(Bridge)。
背景技术：
请参阅图1，其所绘示为一计算机系统芯片组架构示意图(以Intel P35平 台为例)。该计算机系统芯片组架构主要包含 一中央处理单元ll(Central Processing Unit, CPU)、 一北桥芯片13(North Bridge)、与一南桥芯片15(South Bridge);其中北桥芯片13为P35架构，而南桥芯片15为ICH9架构，北桥 芯片13与南桥芯片15构成芯片组。如图1所示，北桥芯片13所连接的都是高速传输的外围装置，包括该 中央处理单元ll(CPU)、存储器17(Memory)和显示芯片19。基本上，北桥 芯片13可视为一堆信道的集合体，有专属的信道连往中央处理单元 ll(CPU)、存储器17(Memory)、显示芯片19和南桥芯片15，通过北桥芯片 13这个转运中心，中央处理单元ll(CPU)就可接收和送出数据给所有计算机 系统外围装置。显示芯片19是近几年才变成高速外围装置的，当它开始需要较大频宽 时，北桥芯片其实并没有对应的总线可用，所以才会有加速图像处理端口 (Accelerated Graphics Port,以下简称AGP)的出现。AGP端口是专门给显示芯 片使用的扩充端口，它是一对一的总线，因此，北桥芯片内建一个AGP端 口就只能插一张显卡，而一张显卡上仅有一个显示芯片。由于AGP端口限 制太多，所以现在都改用PCI-E端口，希望可以整合外围元件连接端口 (Peripheral Component Interconnect, PCI)禾卩AGP端口 ，做为扩充卡的总线标 准。PCI-E的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到lOGB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI-E端口也有多种规格，从PCI-E IX到PCI-E 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。 PCI-E端口和AGP端口的主要区别有第一，PCI-E xl6总线信道比AGP端 口更宽、最高速度限制更高；第二， PCI-E端口信道是双工传输，也就是同 一时间段允许"进"和"出"的两路信号同时通过，而AGP端口只是单信 道，即一个时间允许一个方向的数据流。而这些改进得到的结果是，PCI-E xl6 传输频宽能达到2X4Gb/s=8Gb/s，而AGP 8x规格最高只有2Gb/s， PCI-E的 优势可见一斑。PCI-E端口的设计是以信道(Lane)为主，每条通道就像一条独立车道，双 向频宽是每秒500MB，北桥芯片会支持一个固定的通道数，但可自由调配组 合成宽度不一的道路。比如NVIDIA MCP55支持PCI-E Lanes x28，当插一 张显卡时，就可以用PCI-E xl6的速度，插两张显卡时就变成x8加x8，剩 下的12通道(Lane)，可以再分成x8、 x4、 xl等不同数目的插槽，给不同的 扩充卡外围使用。也由于PCI-E端口的设计是以信道为主，因此北桥芯片可 同时支持多张显卡。以AMD显示芯片来说，这种支持多张显卡技术称为 Crossfire;以NVIDIA显示芯片来说，这种支持多张显卡技术称为SLi。多张显卡技术顾名思义就是多张显卡同时使用在同一计算机系统中的 技术，有点像是分工合作的道理，越多显卡同时使用就可以提高计算机系统 处理图像的工作效率。多张显卡技术的工作原理，简单来说就是把画面分开 处理。 一般有两种方法， 一种是最原始的方法，就是轮流处理画面，以一张 显卡中的显示芯片来处理1.3.5.7....单位的画面，而另一张显卡中的显示芯片 来处理2.4.6.8....单位的画面，最后组成l秒钟的画面。换句话说，假设一秒 钟的影片包含了 60个单位的画面，将其分成两份各30个部分给两张显卡各 处理一份，其中这些单位是交叉分配的。以此方法分工来减少显卡工作量， 以便增加效率。另一种是画面分割，也就是将一张画面切割交由个别显卡处 理，最后再合并成一张画面。例如把画面分成上下两部分， 一张显卡处理画 面上面部分， 一张显卡处理画面下面部分。由于多张显卡技术使得在同一计算机系统中，北桥芯片可连接一张以上 的显卡。当北桥芯片连接一张以上的显卡时，北桥芯片必须通过一 PCI-E桥 接器来同时和一张以上的显卡进行通信。再者，当使用者仅使用单一显卡时也必须要能够与北桥芯片进行通信。因此，请参阅图2，其所绘示为一北桥芯片通过一 Q开关(Q-SW)与PCI-E 桥接器连接两个PCI-E插槽的计算机系统示意图。该计算机系统主要包含 一北桥芯片31、 一 PCI-E桥接器33、 一 Q开关35(Q-SW)、 一第一 PCI-E插 槽37、与一第二 PCI-E插槽39。首先，假设使用者同时在第一 PCI-E插槽 37和第二 PCI-E插槽39各插一张显卡时，此时Q开关35(Q-SW)会切换至 PCI-E桥接器33;也就是说，北桥芯片31送出的数据会经由Q开关35(Q-SW) 而转传至PCI-E桥接器33，再经由PCI-E桥接器33中的传输信道34提供数 据至第一 PCI-E插槽37和第二 PCI-E插槽39 。当使用者仅插有一张显卡时(假 设第一 PCI-E插槽37插有显卡而第二 PCI-E插槽39未插显卡)，此时Q开 关35(Q-SW)会切换至第一 PCI-E插槽37;也就是说，北桥芯片31送出的数 据会经由Q开关35(Q-SW)而直接传送至第一 PCI-E插槽37;如此一来，当 使用者仅在第一 PCI-E插槽37插上显卡时，北桥芯片31所送出的数据将不 再经由PCI-E桥接器33来传输。 一般来说，传输通道34可视为一先进先出 (first-in-first-out， FIFO)的队列(queue)。由于公知的PCI-E桥接器33须于两个显卡同时插入第一 PCI-E插槽37 和第二 PCI-E插槽39才可顺利动作。于单一显卡插入单一 PCI-E插槽时就 必须切换Q开关35(Q-SW)至单一 PCI-E插槽才可以进行数据传递。然而， 新增加的Q开关35(Q-SW)会导致成本的增加，并且新增加的Q开关35(Q-SW) 也占据了主机板的面积。发明内容本发明提出一种以桥接器控制数据存取的计算机系统，包括:一桥接器， 并具有一传输通道与一控制器，控制器控制传输通道； 一第一插槽，具有一 第一特定脚，连接到控制器；以及， 一第二插槽，具有一第二特定脚，连接 到控制器；其中，当第一插槽与第二插槽同时与一第一元件与一第二元件结 合时，第一特定脚与第二特定脚使能控制器，使得一数据通过传输信道存取 到第一元件与第二元件；当只有第一插槽与第一元件结合时，数据直接存取 到第一元件。根据所述的计算机系统，其中上述第一元件与上述第二元件为显卡或磁盘阵列。根据所述的计算机系统，还包括芯片组，上述芯片组送出上述数据到上 述桥接器。根据所述的计算机系统，其中上述芯片组为北桥芯片。 根据所述的计算机系统，其中上述桥接器为先进先出的队列。 根据所述的计算机系统，还包括中央处理器，上述中央处理器送出上述 数据到上述桥接器。本发明还提出一种桥接器控制数据存取方法，应用于一桥接器，该桥接 器连接于一第一插槽、与一第二插槽，包含下列步骤检测第一插槽与第二 插槽上是否插入一第一元件与一第二元件；若第一插槽插有第一元件且第二 插槽插有第二元件， 一数据经由桥接器的一传输通道，存取至第一插槽与第 二插槽；以及，若仅第一插槽插有第一元件，则数据不经由传输信道，而直 接存取至第一插槽。根据所述的方法，其中上述第一元件与上述第二元件为显卡或磁盘阵列。根据所述的方法，其中上述数据由芯片组送出到上述桥接器。 根据所述的方法，其中上述芯片组为北桥芯片。 根据所述的方法，其中上述桥接器为先进先出的队列。 根据所述的方法，上述数据由中央处理器送出到上述桥接器。 通过本发明的可操作于正常模式和直通模式的PCI-E桥接器，即使使用 者仅插有一张显卡，北桥芯片所送出的数据也不须经由PCI-E桥接器所建立 的传输信道传送至插有显卡的PCI-E插槽，因此将可避免因传输通道的延迟 (latency)使得数据传输效率的下降。此外，通过本发明的PCI-E桥接器，北 桥芯片所送出的数据不再经由Q开关(Q-SW)，因此将可避免Q开关(Q-SW) 所导致成本的增加和占用主机板的面积。
通过下列附图及说明，能够更深入的了解本发明图1所绘示为一计算机系统芯片组架构示意图(以Intel P35平台为例)。 图2所绘示为一北桥芯片通过一 Q开关(Q-SW)与PCI-E桥接器连接两个PCI-E插槽的计算机系统示意图。图3A、图3B、图3C所绘示为一北桥芯片通过本发明的PCI-E桥接器 连接两个PCI-E插槽的计算机系统运作示意图。
具体实施方式
本发明采用一可操作于正常模式(Normal-Operation Mode)和直通模式 (Pass-Through Mode)的PCI-E桥接器，当PCI-E桥接器检测出使用者插有两 张显卡时，则本发明的PCI-E桥接器将操作于正常模式，此时北桥芯片所送 出的数据依旧会经由PCI-E桥接器所提供的传输通道传送至第一 PCI-E插槽 和第二 PCI-E插槽；而当计算机系统检测出使用者仅插有一张显卡时，则本 发明的PCI-E桥接器将操作于直通模式，此时北桥芯片所送出的数据将不再 经由PCI-E桥接器所提供的传输通道，而被直接转传至插有显卡的PCI-E插 槽。当然本发明并不限定北桥芯片所传送出来的数据，也可为南桥芯片、中 央处理器或者任何计算机上元件所送出的数据，在此仅以北桥芯片为例。请参阅图3A、图3B、图3C，其所绘示为一北桥芯片通过本发明的PCI-E 桥接器连接两个PCI-E插槽的计算机系统运作示意图。该计算机系统主要包 含 一北桥芯片41、 一本发明的PCI-E桥接器43、 一第一 PCI-E插槽45、 和一第二 PCI-E插槽47;其中本发明的PCI-E桥接器43还包含一控制器 431(Controller)与一传输通道434，该控制器431可根据第一 PCI-E插槽45 和第二 PCI-E插槽47是否插有显卡，来决定PCI-E桥接器43操作于正常模 式或直通模式。也就是说，当第一 PCI-E插槽45和第二 PCI-E插槽47都插有显卡，PCI-E 桥接器43操作于正常模式，使得北桥芯片的数据回经由传输信道434送至 第一 PCI-E插槽45和第二 PCI-E插槽的显卡。反之，当第一 PCI-E插槽45 和第二 PCI-E插槽47其中的一插有显卡时，PCI-E桥接器43操作于直通模 式，也就是北桥芯片的数据直接传送至第一 PCI-E插槽45上的显卡或者第 二 PCI-E插槽上的显卡。上述传输通道434可为一先进先出(first-in-first-out， FIFO)的队列(queue)。根据本发明的实施例，由于PCI-E插槽有一特定的插脚(Present Pin),用 以检测该PCI-E插槽是否插有显卡，当PCI-E插槽未插上显卡，则此特定的插脚(pin)会被上推(pull up)至高准位，反之，当PCI-E插槽插上显卡，则此 特定的Pin脚会被下推(pull down)至低准位。举例来说，假设第一 PCI-E插槽45插上显卡时，则特定的插脚(P1)会为 低准位；假设第二 PCI-E插槽47未插上显卡时，则特定的插脚(P2)会为高准 位。因此，通过该特定插脚的准位，控制器431可得知使用者在第一PCI-E 插槽45和第二 PCI-E插槽47中，仅插有一张显卡或两张显卡。首先，如图3A所示，假设控制器431检测出使用者同时在第一 PCI-E 插槽45和第二 PCI-E插槽47插有显卡时，则控制器431将使PCI-E桥接器 43操作于正常模式，此时本发明的PCI-E桥接器43和通常的PCI-E桥接器 功能相同，也即PCI-E桥接器43将提供至第一 PCI-E插槽45和第二 PCI-E 插槽47的传输通道，使得从北桥芯片41所送出的数据会先经由PCI-E桥接 器43所提供的传输通道434至第一 PCI-E插槽45和第二 PCI-E插槽47。如图3B所示，假设控制器431检测出使用者仅插有一张显卡时(假设第 一 PCI-E插槽45插有显卡而第二 PCI-E插槽47未插显卡)，则控制器431 将使PCI-E桥接器43操作于直通模式，此时北桥芯片41所送出的数据将不 经由PCI-E桥接器43所建立的传输通道，而直接被PCI-E桥接器43转传至 第一PCI-E插槽45。如此一来，即使使用者仅插有一张显卡，由于北桥芯片 41所送出的数据不须经由PCI-E桥接器43所建立的传输通道传送至第一 PCI-E插槽45，因此能避免因传输通道的延迟(latency)使得数据传输效率的 下降。同样地，如图3C所示，假设计算机系统检测出使用者仅插有一张显卡 时(假设第二 PCI-E插槽47插有显卡而第一 PCI-E插槽45未插显卡)，则控 制器431将使PCI-E桥接器43操作于直通模式，此时北桥芯片41所送出的 数据将不经由PCI-E桥接器43所建立的传输通道，而直接被PCI-E桥接器 43转传至第二 PCI-E插槽47。如此一来，即使使用者仅插有一张显卡，由 于北桥芯片41所送出的数据不须经由PCI-E桥接器43所建立的传输通道传 送至第二 PCI-E插槽47，因此能避免数据传输效率的下降。通过本发明的可操作于正常模式和直通模式的PCI-E桥接器，即使使用 者仅插有一张显卡，北桥芯片所送出的数据也不须经由PCI-E桥接器所建立 的传输信道传送至插有显卡的PCI-E插槽，因此将可避免因传输通道的延迟(latency)使得数据传输效率的下降。此外，通过本发明的PCI-E桥接器，北 桥芯片所送出的数据不再经由Q开关(Q-SW)，因此将可避免Q开关(Q-SW) 所导致成本的增加和占用主机板的面积。此外，本发明虽以显卡为例，然而本发明的PCI-E桥接器并不限定应用 于显卡上，本发明的PCI-E桥接器也可应用于其它PCI-E元件，如磁盘阵列 (Raid)上。此外，本发明虽以两张显卡为例，然而本发明的PCI-E桥接器并不限定 应用于两张显卡上，本发明的PCI-E桥接器也可应用于两张或两张以上的显 卡。综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定 本发明，所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当 可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视权利要求所限定的内容 为准。
权利要求
1. 一种以桥接器控制数据存取的计算机系统，其特征是，包括桥接器，具有传输通道与控制器，上述控制器控制上述传输通道；第一插槽，具有第一特定脚，连接到上述控制器；以及第二插槽，具有第二特定脚，连接到上述控制器；其中，当上述第一插槽与上述第二插槽同时与第一元件与第二元件结合时，上述第一特定脚与上述第二特定脚使能上述控制器，使得数据通过上述传输信道存取到上述第一元件与上述第二元件；当只有上述第一插槽与上述第一元件结合时，上述芯片组的上述数据直接存取到上述第一元件。
2. 根据权利要求1所述的计算机系统，其特征是，其中上述第一元件与 上述第二元件为显卡或磁盘阵列。
3. 根据权利要求1所述的计算机系统，其特征是，还包括芯片组，上述 芯片组送出上述数据到上述桥接器。
4. 根据权利要求3所述的计算机系统，其特征是，其中上述芯片组为北桥芯片o
5. 根据权利要求1所述的计算机系统，其特征是，其中上述桥接器为先 进先出的队列。
6. 根据权利要求1所述的计算机系统，其特征是，还包括中央处理器， 上述中央处理器送出上述数据到上述桥接器。
7. —种桥接器控制数据存取方法，应用于桥接器，上述桥接器连接于第 一插槽、与第二插槽，其特征是，包含下列步骤检测上述第一插槽与上述第二插槽上是否插入第一元件与第二元件； 若上述第一插槽插有上述第一元件且上述第二插槽插有上述第二元件，数据经由上述桥接器的传输通道，存取至上述第一插槽与上述第二插槽；以及若仅上述第一插槽插有上述第一元件，则数据不经由上述传输通道，直 接存取至上述第一插槽。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征是，其中上述第一元件与上述第 二元件为显卡或磁盘阵列。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征是，其中上述数据由芯片组送出到上述桥接器。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征是，其中上述芯片组为北桥芯片。
11. 根据权利要求7所述的方法，其特征是，其中上述桥接器为先进先 出的队列。
12. 根据权利要求7所述的方法，其特征是，上述数据由中央处理器送 出到上述桥接器。
全文摘要
一种以桥接器控制数据存取的计算机系统，包括一桥接器，具有一传输通道与一控制器，控制器控制传输通道。一第一插槽，具有一第一特定脚，连接到控制器。以及一第二插槽，具有一第二特定脚，连接到控制器。其中，当第一插槽与第二插槽同时与一第一元件与一第二元件结合时，第一特定脚与第二特定脚使能控制器，使得一数据通过传输信道存取到第一元件与第二元件；当只有第一插槽与第一元件结合时，数据直接存取到第一元件。通过本发明的以桥接器控制数据存取的计算机系统可避免因传输通道的延迟(latency)使得数据传输效率的下降，而且可避免Q开关(Q-SW)所导致成本的增加和占用主机板的面积。
文档编号G06F13/40GK101276320SQ200810096209
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者李侑澄 申请人:华硕电脑股份有限公司