专利名称：一种支持硬盘热插拔的系统的制作方法
技术领域：
本发明内容涉及计算机硬盘管理，特别是支持硬盘热插拔的系统以及 其实现方法。
背景技术：
计算机硬件的热插拔技术的历史已经很长，尤其是从Windows系统 支持热插拔技术以来，热插拔技术的应用更加普遍。目前，可以支持热插 拔技术的计算机硬件有很多，例如网卡、移动硬盘以及其他各种移动存储 设备，例如USB。对于硬盘而言，只有应用了硬盘高端技术的SCSI硬盘 才支持热插拔技术，而其他低端硬盘则不能支持热插拔技术。从实际应用 的层面讲，硬盘的热插拔技术是非常有用的，因为其可以在服务器不停机 的情况下拔出或插入硬盘，这对于那些需要24小时不停机的服务器系统 来说是很有实际意义的。
但是，由于SCSI硬盘的技术比较高端，所以其价格一直比较高，一 般来说，SCSI硬盘的价格比同种容量的Parallel-ATA硬盘的价格高出80% 以上，因此，如果为了应用热插拔技术而全部购买SCSI硬盘，那么系统 的成本就会非常大。
如果能够找到Parallel-ATA硬盘实现热插拔的方法，并提供一种允许 硬盘热插拔的系统，那么对于低端用户来说可以节省大量的资金。
发明内容
为了解决可以实现热插拔的SCSI硬盘成本过高，而成本偏低的 Parallel-ATA硬盘却无法热插拔的问题，发明人提供了 一种可以对并行的 ATA硬盘进行热插拔的方法。
传统的ATA硬盘不能进行热插拔的主要原因在于在热插拔时流过硬 盘的浪涌电流将把硬盘击穿，导致硬盘损害、数据丢失，因此，应从该点 着手考虑解决ATA硬盘热插拔的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种支持硬盘热插入的系统，至少包括 一处理器、 一系统硬盘、 一系统电源、用于连接硬盘的背板插槽、 一第一 散热风扇，以及一个限流控制电路，串联于所述系统电源与背板插槽间， 用于消除在热插入硬盘的瞬间所产生的浪涌电流，且所述处理器对被热插 入硬盘的电压进行控制使得该硬盘可以正常运行。
根据本发明的另一方面，在上述支持硬盘热插入的系统的基础上，还 提供了一种支持硬盘热拔出的系统，还包括一监测芯片，其分别与电压监
测线路、温度检测线路相连接，用于对电压、温度的数据进行检测； 一个 限压控制电路，至少包括一 限压电阻，串联于所述系统电源与背板插槽间， 用于在热拔出硬盘过程中承载电压；以及一套硬盘热插拔管理软件，其由 上述处理器所运行，并与该系统上原运行的"t喿作系统相通讯，用于控制被 热拔出硬盘的电压、数据操作安全；且所述处理器与所述监测芯片相连接， 用于对热拔出的过程进行控制。
所述硬盘热插拔管理软件在对硬盘进行热拔出前控制硬盘的电压接 近零，从而可以被安全拔出；也控制硬盘在热拔出前停止所有的数据操作， 从而避免数据的丟失。所述硬盘热插拔管理软件还可以在热插入硬盘后， 控制硬盘的电压达到工作电压，例如5V,并向控制处理器发出控制信息， 以使得该系统上原运行的操作系统可以识别该被热插入的硬盘。
所述硬盘热插拔管理软件包括交互模块和控制模块，其中交互模块和 控制模块相互通讯，交互模块用于接收用户的指令、向控制模块发出处理 指令并将控制模块的处理结果实时地反馈给用户，控制模块用于接收交互 模块的处理指令、将处理结果反馈给交互模块并具体处理使被请求热拔出 的硬盘停止任何数据操作、控制被请求热拔出硬盘所在的背板插槽电压降 低至一趋向为0的压制、在硬盘被热插入后控制其被插入的背板插槽上电 为正常工作电压并通知由上述控制处理器所允许的操作系统识另'J被热插 入的硬盘。
如上所述支持硬盘热拔出的系统中，所述监测芯片还与风扇转速监测 线路相连接，用于对风扇数据进行检测。
如上所述支持硬盘热拔出的系统中，所述监测芯片实时地检测硬盘的
电压以及温度，同时，所述监测芯片也实时地^全测风扇；或者，所述监测 芯片有选择地实时检测硬盘的电压以及温度，或者实时地检测风扇。
所述监测芯片通过IPMI协议、I2C总线以及V12C中的 一种或多种 完成上迷实时纟全测过考呈。
所述检测芯片直接对检测到的上述结果进行判断，若其中的任一个或 任多个超出预设安全范围时向上述处理器发出请求信息，由处理器发出报 警信息。或者，由所述监控芯片向上述处理器发出请求信息，该处理器将 该等请求信息发送给上述管理软件，并由管理软件的交互模块提醒用户该 硬盘还不具备热拔出的条件。
所述检测芯片也可以将上述检测结果实时地传送给所述处理器，所述 处理器将该等数据传送给所述控制模块，若所述控制模块确认检测结果中 的任一个或任多个超出预设安全范围，则通过所述处理器发出报警信息。 或者，
所述处理器控制 一蜂鸣器发出所述报警信息。所述处理器与该蜂鸣器 通过总线相连接。
如上所述支持硬盘热拔出的系统中，所述限压控制电路还包括一延时 电路，其在固定时延后使得所述限压电阻短路。
如上所述支持硬盘热拔出的系统，其中还至少包括 一 第二散热风扇。
上述电压、风扇、温度的预设安全范围值是根据本系统所运行的具体 环境而由用户设置的。
所述处理器与上述背板插槽的电压控制电路相连接，并发出指令控制 该电压值，从而控制被插入或降被热拔出的硬盘的电压。
在热插入硬盘的过程中，插入的瞬间在电路中会产生浪涌电流，由于 本发明在电源与硬盘插槽间设置了上述限流控制电路，其可以在插入的瞬 间聚集电路中所产生的浪涌电流，从而保证热插入的硬盘上不会承载过高 的电流，不^皮损坏。
但是，由于上述限流控制电路的存在，使得对硬盘进行热拔出时，由 于可能存在该限流控制电路上的负载瞬间消除的情况，例如当该限流控制 电路为一电感时，会导致该电感本身产生一个很强的自激，从而对整个计 算机的电路的其它部分产生很大的干扰，会造成整台计算机不稳定。而在 系统电源和硬盘插槽间所串联的上述限压控制电路可以起5 lj限流电阻的 作用，其在硬盘热拔出时聚集了大量的电流，从而承载了主要的电压，避 免了硬盘电压过高而被损坏。
上述发明内容可以实现低成本的Parallel-ATA硬盘或其他硬盘的热 插拔，从而可以为服务器用户节省了大量的资金。该项技术的应用，将使 得应用其的厂家有效地抢占服务器市场。
图1是的本发明的一个实施例的结构示意图。
图2是的本发明的一个实施例中限流控制电路、限压控制电路串接于 系统电源与背板插槽之间的电路图。
图3是应用本发明前后对硬盘进行热插入与热拔出的原理示意图。
标号说明
1、处理器 3、硬盘 51、系统电源 53、限压电阻 61、 62 晶振 7、蜂鸣器 9、风扇控制器
具体实施例方式
参考图1,其描述了本发明的一个实施例的。其中包括处理器l以及 监控芯片2，处理器1与监控芯片2互相连接。监测芯片2分别通过3个 引脚21与电压监测线路、风扇转速监测线路以及温度监测线路相连接， 同时监测芯片2还连接有14.318MHz晶振芯片61。监测芯片2通过上述 线路连接来实时地监控电压、风扇转速以及温度，并进一步判断该等值是 否处于热插拔硬盘所要求的安全范围内，若不在安全范围之内，则向所述 处理器1发送包含电压或风扇或温度不在安全范围内的请求。而在另一个
2、监测芯片 4、背板插槽 52、限流控制电路 54、延时电3各
8、寄存器
实施例中，上述监测芯片2仅仅用来监测电压、风扇、温度的指标，并实 时地将该等指标传送给所述处理器1,再由该处理器内运行的上述管理软 件来判断是否超出安全范围，并进一步作出反应，例如显示一个窗口提示 用户或者使蜂鸣器不断地鸣叫以提示用户。
而本领域的技术人员可以理解，在与本实施例类似的 一个变化例中，
所述监测芯片2仅仅通过2个引脚21分别与电压监测线路以及温度监测 线路相连接，即其不对风扇的转速等指标进行检测，这在风扇转速并非重 要考虑因素可以实现。
上述属于安全范围的电压以及风扇以及温度的值，应以对环境要求最 高的硬盘所能承受的范围为准，例如在本实施例中上述电压的范围为 0.5V,上述风扇的转速在2000转以上，温度低于50摄氏度。而本领域的 技术人员可以理解，在其他实施例中，上述安全范围也可以进行调整，例 如可以依据硬盘的系数进行具体调控，从而可以在不同的运行环境下进行 动态设置。本领域的技术人员进一步可以理解，当由上述管理软件对该等 电压、风扇转速和温度进行判断其是否处于安全范围时，则可以动态地设 定不同的安全范围，从而可以更精确地适用于不同的硬盘，在此不赘述。
参考图1,在本实施例中，上述处理器1还通过电路控制背板插槽4 的电压，硬盘3即连接于该等背板插槽4上。通过处理器l的控制，可以 使得背板插槽的电压逐渐地降低直至到达上述的安全范围内，从而使得符 合对硬盘进行热拔出的条件。而当硬盘被热插入至上述背板插槽4后，背 板插槽4向处理器l发出上电请求，在本实施例中，则处理器再向上述管 理软件发出上电请求，上述管理软件通过控制模块控制处理器逐渐地使得 相应的背板插槽的电压恢复至工作电压，例如5V。而在另一个实施例中， 在背板插槽4向处理器1发出上电请求后，则由处理器1直接控制背板插 槽4的电压恢复至工作电压。
参考图1，上述处理器1还与风扇控制器9相连接，而风扇控制器9 再与两个风扇相连接(未标号)，类似地，处理器1通过风扇控制器9控 制风扇的转速，进而使得风扇的转速符合对硬盘进行热插拔的安全范围。 在本实施例中，考虑到被热插拔的硬盘多数是发热量比较大的设备，所以 采用两个风扇更能满足散热的需要。而本领域的技术人员可以理解，在可
能的其它实施例中，也可以采用更多的风扇，例如3个或者更多。但同时， 在图1所示的实施例的类似实施例中，也可以考虑只采用一个风扇，并仍
然由所述风扇控制器9控制，本领域的技术人员可以理解，在这样的实施
例中，系统仍然可以运行。
参考图1,上述处理器1还连接有7.3728MHz晶振芯片62。
参考图1，在本实施例中，上述处理器1还连接有一蜂鸣器7，并在 上述电压、风扇转速或温度的值不在安全范围内时控制该蜂鸣器发出鸣 叫。在本实施例中，当电压、风扇转速或温度的值不在上述安全范围内时， 系统分别控制该蜂鸣器7发出不同的鸣叫，例如当电压超出安全范围时发 出三长两短的鸣叫，且所有根据本发明的实施例设置的鸣叫方式与现有计 算机系统设定的提示声音相区别。
参考图1,在另一个实施例中，上述处理器1并不连接有上述的蜂鸣 器7，此时，当上述电压、风扇转速或温度的值不在安全范围内时系通过 上述管理软件来提示用户不要对硬盘进行热插拔。
参考图1，尽管图1中并未示出，但在图1所示的实施例中，上述处 理器1中运行有一硬盘热插拔管理软件，其包括交互模块和控制模块。在 本发明的一个实施例中，当用户需要对硬盘进行热拔出时，通过热键唤醒 上述交互模块，交互模块提供一个窗口供用户搡作，即该窗口内列出用户 可以热拔出的所有硬盘的清单，用户选中一个或多个硬盘，并单击"热拔 出"按钮，从而通过该交互模块提交一个热拔出硬盘请求。上述控制模块 接收上述热拔出硬盘请求后，则对该等请求进行处理。在本实施例中，上 述控制模块通过处理器1获取被请求硬盘的电压或风扇转速或温度值，并 进而判断其是否处于安全范围内，若不处于范围内，则通过交互模块提示 用户相关硬盘此时不能进行热拔出并进一步通过处理器1调整电压或风 扇转速或温度的值直至其处于安全范围内；若处于安全范围，则控制模块 进一步监测系统是否向被请求硬盘写入数据或读取数据，若是，则同样通 过交互模块提示用户相关硬盘此时不能进行热拔出并直至读写操作完成 提示用户可以对该硬盘进行热拔出。
而在类似的实施例中，当上述电压或风扇转速或温度的值不处于安全 范围内或者被请求硬盘正被读写时，则控制模块控制上述交互模块显示"系统正在停止被请求硬盘，请稍候，，或类似的提示信息，直到符合对硬 盘进行热拔出的条件，上述控制模块才通过上迷交互模块显示"可以对被 请求硬盘进行热拔出操作"或类似的提示信息。
本领域的技术人员可以理解，在本发明的一个实施例中，图1所^T的
处理器1是除了本发明所应用的计算机系统或其它系统所原有的中央处 理单元以外的处理器，例如一个第二中央处理单元。而在本发明的另一个 实施例中，上述处理器1可以是本发明所应用的计算机系统或其它系统原 有的中央处理单元，此时，例如，所述硬盘热插拔管理软件可以直接从监 测芯片中读取检测结果，若发现检测结果的中 一项或多项超过所设定的安 全范围，则其向所述处理器1发出指令从而控制所述处理器1控制所述蜂
鸣器7发出提示声音。
如发明内容部分所述，当热插入硬盘的过程中，插入的瞬间在电路中
会产生浪涌电流，从而会损害被插入的硬盘，例如ATA硬盘。为此，在 本实施例中，特别设计了有效的电路以消除该等浪涌电流。参考图2，在 上述系统电源51与背板插槽4 (图中未示出)之间还设置有一个限流控 制电^各52,在本实施例中为一个电感52,在热插入石更盘的瞬间所产生的 浪涌电流被该电感52所聚集，从而保证热插入的硬盘上不会承载过高的 电流，不被损坏。
再参考图2,在本实施例中，由于上述电感52的存在，使得对硬盘 进行热拔出时，由于该电感上的负载瞬间消除，导致该电感52本身产生 一个很强的自激，从而对整个计算机的电路的其它部分产生很大的干扰， 会造成整台计算机不稳定。为此，参考图2，在系统电源51和背板插槽4 间又串联了一限压控制电路53用于限压，在本实施例中，该限压控制电 路包括一个电阻53，其在硬盘热拔出时聚集了大量的电流，从而承载了 主要的电压，避免了硬盘电压过高而被损坏。
本领域的技术人员可以理解，在本实施例中，为了使得上述电阻不过 多地消耗电能，从而不影响硬盘的正常工作，上述限压控制电路53并非 一直连接在上述电源51以及硬盘之间，而是仅仅在硬盘热拔出时限压控 制电路53在图2所示的电路中起作用。在本实施例中，使用了一个延迟 电路以及一个与电阻53并联来实现这个目的，本领域的技术人员可以理
解，这种电路属于机械触点类型，而该种使得电阻53短路的电路也可以 通过电子触点类型的电路来实现，具体不赘述。
在另一个实施例中，本领域的4支术人员进一步可以理解，也可以通过
上述类似的方法使得限流控制电路52仅仅在热插入的过程中连接子系统 电源51和背板插槽4之间的电路中，在此不赘述。
本领域的技术人员进一步可以理解，上述关于限制浪涌电流的做法可 以通过各种途径实现，可以参考^[艮多现有资料予以实现。例如，至少可以 参考《输入浪涌电流抑制模块在AC/DC变换器的应用》(《电源技术应 用》(ISSN: 0219-2713 ) , 2004年第l期，宁武、孟丽囡、李雪、李刚 著，http:〃www.china-power.net/psta/dzkw/401/06.htm )以及《基于新型器件 STIL的浪涌电流限制电路(ICLC)设计》(《电源技术应用》2004年第 12期)来实现上述电路。
本领域的技术人员可以理解，在另一个实施例中，也可以使得上述限 流控制电路(例如电感52)以及限压控制电路(例如电阻53)始终连接 于系统电源51和背板插槽4之间的电路中，即直接将上述限流控制电路 (例如电感52 )以及限压控制电路(例如电阻53 )串联于系统电源51和 背板插槽4之间而不设置任何其他电路。这样的做法并不直接妨碍本发明 的目的。但本领域的技术人员进一步可以理解，如果这样，至少上述电阻 53将会导致电能的浪费。
参考图3，其描述了应用本发明前后对硬盘进行热插入与热拔出的原 理示意图。在应用本发明之前，当在背板中插入HDD硬盘时，步骤S102， 则该硬盘最终被击穿，步骤S104;而应用本发明之后，在背板电源与背 板插槽之间串联了一个电感，步骤S201，则该电感消除了瞬间浪涌电流， 步骤S203,从而使得热插入的硬盘在系统中可以正常使用，步骤S204。
参考图3，在应用本发明之前，当在背板中拔出HDD硬盘时，步骤 S301，则最终会造成整个系统不稳定，步骤S304;而应用本发明之后， 在负载接通瞬间串入一个限流电阻，当电容性负载充电到 一定程度之后， 再撤销该限流电阻，步骤S401,解决了电感所产生的自激电流问题，步 骤S403，从而使得可以在系统中正常热插拔硬盘，步骤S404。
本领域的技术人员可以理解，上述可以热插拔的硬盘应以不影响操作
系统允许为前提，即理论上讲，系统硬盘不能被热插拔。但这并不表明本 发明不适用于这些系统硬盘，而完全因为该系统硬盘一旦被热拔出，则会 导致操作系统无法正常运行，从而导致运行本发明的系统瘫痪。为此，在 本发明的一些实施例中，在用户通过上述交互模块请求对硬盘进行熟拔出 时，上述交互模块直接屏蔽掉了系统硬盘使得用户无法对其进行请求。
尽管本发明已经以如上所述的优选实施例予以说明，但上述实施例并 非用来限定本发明，任何对该领域熟悉的技术人员，根据本发明的设计思 想、具体发明内容以及实施例的启示，应该可以各种改动和调整，而通过 这些改动和调整所得到的新的内容应被本发明内容所涵盖。
权利要求
1.一种支持硬盘热插入的系统，至少包括一处理器(1)、一系统硬盘、一系统电源(51)、用于连接硬盘的背板插槽(4)、一第一散热风扇，其特征在于还包括一个限流控制电路(52)，串联于所述系统电源(51)与背板插槽(4)间，用于消除在热插入硬盘的瞬间所产生的浪涌电流，且所述处理器(1)对被热插入硬盘的电压进行控制使得该硬盘可以正常运行。
2. 如权利要求1所述的系统，还支持硬盘热拔出功能，其特征在于， 还包括一监测芯片(2)，其分别与电压监测线路、温度检测线路相连接， 用于对电压、温度的数据进行检测，一个限压控制电路，至少包括一限压电阻(53),串联于所述系统 电源(51)与背板插槽(4)间，用于在热拔出硬盘过程中承载电压，以 及一套硬盘热插拔管理软件，其由上述处理器(1 )所运行，并与该系 统上原运行的操作系统相通讯，用于控制被热拔出硬盘的电压、数据操 作安全，该管理软件包括一交互模块以及一控制模块，其中交互模块和 控制模块相互通讯，且所述处理器(1)与所述监测芯片(2)相连接，用于对热拔出的过 程进行控制。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述硬盘热插拔管理软 件还用于控制被热插入硬盘的电压使得该硬盘可以正常运行。
4. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监测芯片(2)还 与风扇转速监测线路相连接，用于对风扇数据进行检测。
5. 如权利要求2 4中任一项所述的系统，其特征在于，所述监测芯 片(2)实时地检测硬盘的电压以及温度和/或实时地监控风扇，并在其 中的任一个或任多个超出预设安全范围时向上述处理器(1 )发出请求信 息，并由处理器(1 )发出报警信息。
6. 如权利要求2~4中任一项所述的系统，其特征在于，所述监测芯片(2)实时地^企测石更盘的电压以及温度和/或实时地监控风扇，并将斗全 测到的结果实时地传送给所述处理器(1 )，所述处理器(1 )将该等数 据传送给所述控制模块，若所述控制模块确认检测结果中的任 一 个或任 多个超出预设耍全范围，则南所速处理器(1)发出报警信息的指令。
7. 如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述监测芯片(2) 通过IPMI协议、12C总线以及V12C中的一种或多种实时地检测所述硬 盘的电压以及温度和/或实时地检测风扇。
8. 如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述处理器(1 ) 控制 一蜂鸣器发出所述报警信息。
9. 如权利要求2~8所述的系统，其特征在于，所述限压控制电路还 包括一延时电路(54)，其在固定时延后使得所述限压电阻(53)短路。
10. 如权利要求1 9中任一项所述的系统，其特征在于，还至少包括 一第二散热风扇。
全文摘要
一种支持硬盘热插入的系统，至少包括处理器(1)、系统硬盘、系统电源(51)、背板插槽(4)、第一散热风扇，还包括限流控制电路(52)，串联于系统电源(51)与背板插槽(4)间，且所述处理器(1)对被热插入硬盘的电压进行控制使得该硬盘可以正常运行。所述系统还包括监测芯片(2)，串联于系统电源(51)与背板插槽(4)间的限压控制电路，以及一套硬盘热插拔管理软件，所述处理器(1)与所述监测芯片(2)相连接。通过本系统，可以控制硬盘电压、温度和风扇转速，从而可以不损坏硬盘、不破坏数据安全而实现硬盘热插拔。本系统可以支持普通硬盘，而不限定于应用高端技术的SCSI硬盘等，大大地节省实现热插拔的系统成本。
文档编号G06F1/30GK101169682SQ20061011769
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者沂 宋 申请人:环达电脑(上海)有限公司