桌式计算系统的制作方法
【技术领域】
[0001]下文所述的实施例一般涉及紧凑计算系统。更特别地，这些实施例涉及用于紧凑计算机系统的内部部件和外部接口的结构和组织。
【背景技术】
[0002]紧凑计算系统的形状规格(form factor)，包括其外形和内部部件的布置，可确定可实现的计算能力密度。高速计算元件的密集封装布置可对在变化环境条件下保持热稳定性提出可观的挑战。此外，紧凑计算系统的用户可能对低操作声音水平和易于接触可替代部件有所期待。随着存储密度和其他计算支撑元件的持续改进，用户可能还要求扩展能力以提供定制化和升级。
[0003]与制造紧凑计算系统相关的一个设计挑战是在全功能工作状态下具有足够热传递和可接受声音水平的结构部件和功能部件的布置。另一设计挑战是为用户提供选择部件的服务以及即时扩张能力以补充紧凑计算系统的处理和/或存储能力。通常可用的可扩张设计(例如，基于矩形箱形计算塔)在足够的空气流动方面可能是受限的，以及/或者需要用于内部多个计算单元的复杂的热传递机构。基于“塔”的计算机可包括以增大的外壳为代价的扩张空间，其中遍布大量“无效区(dead space)”。可选地，现有的便携式计算系统提供高度紧凑的设计，伴随着受限的扩张能力、复杂的部件替换和最小的用户定制化。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型描述了与用于提供具有圆柱形截面的轻质的、耐用的和紧凑的计算系统的系统和方法相关的各实施例。这可以至少部分地通过内部元件与整体机壳相结合的总体计算系统布置来实现，以提供具有紧凑耐用的外壳的高计算能力密度的紧凑计算系统。
[0005]一种桌式计算系统，包括:具有纵轴并限定关于纵轴对称的内部容积的外壳；包括计算部件的计算引擎；和位于内部容积内、为计算引擎提供结构支撑的结构芯部。
[0006]一种桌式计算系统，包括具有纵向轴和内部表面的机壳，所述内部表面限定了关于纵向轴对称的内部体积；以及包括计算部件的计算引擎，所述计算引擎位于内部体积中，所述内部体积包括垂直于所述纵向轴的多角形截面。
[0007]一种桌式计算系统，包括:圆柱形外壳，其具有纵轴，并且包围并限定内部容积，所述内部容积具有中心处于纵轴上、且由中心处于纵轴上并与纵轴垂直的半径所限定的圆形断面；和印刷电路板(PCB)，被设置在内部容积内，包括部分地由与纵轴平行且与半径垂直、并且沿半径与纵轴分开一定距离的主中心线所限定的形状。
[0008]一种指示桌式计算系统的移动的方法，至少包括以下操作:通过传感器检测桌式计算系统的移动，根据所述移动通过所述传感器向处理器提供移动检测信号，响应于所述移动检测信号通过所述处理器来向包括发光二极管(LED)的I/O接口面板提供发光控制信号，响应于发光控制信号通过所述LED产生光，以及利用指示桌式计算系统的移动的光的至少一部分照亮I/O端口。
[0009]一种桌式计算系统，包括关于纵向轴对称的形状的机壳、跨越机壳的整个长度的空气通道、以及设置在空气通道中的计算部件。
[0010]描述了一种计算机体系结构，其包括用于紧凑计算系统的内部部件和外部接口布置。所述内部部件和外部接口布置包括结构散热器以及冷却部，所述结构散热器具有纵轴且为具有计算部件的计算引擎提供结构支撑，所述结构散热器包括限定中央区域的平面(planar face)，所述中央区域具有垂直于所述纵轴的多角形截面，所述平面中的至少一个承载所述计算部件；所述冷却部将第一平面的内表面连接到至少第二平面的内表面并跨越中央区域。
[0011]描述了一种将用于紧凑计算系统的I/O面板上的输入/输出(I/O)端口集合的发光图案显示指示器照亮的方法。该方法通过以下来实现:检测紧凑计算系统的旋转移动和平移移动中的至少一个；向安装在紧凑计算系统的I/o接口面板的内部表面上的I/O柔性壁子组件提供发光控制信号，以及响应于所提供的发光控制信号激活一个或多个发光二极管(LED)来发射光束，所述光束由位于所述I/O端口集合附近的集群光导引导，穿过所述接口面板的外表面的涂覆层的激光蚀刻开口，其中所述激光蚀刻开口围绕所述端口集合，并且其中邻近所述集群光导的所述接口面板的第一部分对于所述光束是至少部分透明的，并且其中邻近所述接口面板的第一部分、且邻近所述端口集合中的至少一个端口的所述接口面板的第二部分对于所述光束是不透明的。
[0012]一种旋转和锁定存储器模块机构，包括由支撑构件连接的一对端部引导部，每个端部引导部包括用于保持存储器模块的端部以及将存储模块引导到安装在电路板上的插座的槽；锁定机构，其被配置为提供存储器结构在未锁定位置和锁定位置之间的旋转；附接到所述一对端部引导部中的第一端部引导部的制动器，其中用户通过向制动器或支撑构件施加压力来激励存储器模块机构的旋转和锁定功能，从而在未锁定位置和锁定位置之间旋转所述存储器模块机构，并且支撑构件被配置为提供结构支撑以将施加到制动器的压力中的一部分传递到与制动器相对的端部引导部、并且抵抗存储器模块机构的扭矩。所述存储器模块机构在未锁定位置处允许存储器模块的插入和移除，而在锁定位置处限制存储器模块的插入和移除。
[0013]一种桌式计算系统，包括:计算引擎，位于限定具有纵轴的圆柱容积的圆柱外壳内；和与计算引擎紧密耦合的热管理系统，其中，热管理系统直接实时响应计算引擎的活动水平的变化。
[0014]一种存储器模块机构，包括:一对端导，包括通过支撑部件连接的第一端导和第二端导，各端导包括插槽，其用于保持存储器模块的端部并将存储器模块引导到安装于电路板的插座上；锁定机构，被配置为在解锁位置与锁定位置之间提供存储器模块机构的旋转；和固定于一对端导中的第一端导上的致动器，其中用户通过向致动器或者向支撑部件施加力驱动存储器模块机构的旋转和锁定功能，由此在解锁位置与锁定位置之间旋转存储器模块机构。
[0015]一种桌式计算系统，包括:外壳，具有内表面，所述内表面限定具有纵轴的圆柱容积；和计算引擎，包括安装于印刷电路板(PCB)上的计算部件，计算引擎位于圆柱容积内并具有与纵轴垂直的基本呈三角形的断面。
[0016]一种桌式计算系统，包括:外壳，具有纵轴并包围和限定关于纵轴对称的内部容积；计算引擎，设置在内部容积内；和结构散热片，该结构散热片位于内部容积内并为计算引擎提供结构支撑，使得计算引擎的形状与结构散热片的形状对应，其中结构散热片有利于从内部容积去除热量。
[0017]一种紧凑桌式计算系统，包括具有纵向轴的长度为L的机壳，其中所述机壳包围且限定关于所述纵轴对称、且体积为V的内部空间，计算引擎位于内部空间中，且热管理系统与计算引擎紧密耦合，其中所述热管理系统能使计算引擎在计算处理速度下工作。
[0018]一种桌式计算系统，包括:限定内部空间的外壳；空气通道，位于内部空间内，具有跨过外壳的整个长度的长度；和设置在空气通道内的计算部件，其中，流过空气通道的空气量符合计算部件的当前操作。
[0019]在阅读以下附图和详细说明后，本实用新型的其他装置、方法、特征和优点对本领域人员来说将变得明显。所有这些额外的系统、方法、特征和优点都意在包括在本说明中、包括在本实用新型的范围内、且被所附权利要求书保护。
【附图说明】
[0020]所包括的附图是用于说明目的的，并且仅用于提供所公开的用于提供紧凑计算系统的新的装置和方法的可能的结构和布置的示例。这些附图决非限制可由本领域技术人员在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作出的任何形式上和细节上的变化。通过结合附图的以下详细说明将更容易理解这些实施例，在附图中相同的附图标记指示相同的结构元件。
[0021]图1描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的外部透视图。
[0022]图2描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的内部部件的中央核。
[0023]图3描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的内部部件的中央核的分解图。
[0024]图4描述了根据一些实施例的中央处理单元(CPU)板的第一侧的视图。
[0025]图5描述了根据一些实施例的附接到结构核心/散热器的CPU板的第二侧的视图。
[0026]图6描述了根据一些实施例的安装到紧凑计算系统的结构核心/散热器的CPU板的顶视图。
[0027]图7描述了根据一些实施例的安装到紧凑计算系统的结构核心/散热器的CPU板的截面图。
[0028]图8描述了根据一些实施例的图形处理单元(GPU)板的第一侧的视图。
[0029]图9描述了根据一些实施例的GPU板的第二侧的视图。
[0030]图10描述了根据一些实施例的安装到紧凑计算系统的结构核心/散热器的GPU板的截面图。
[0031]图11描述了根据一些实施例的包括与其附接的DMM机构的CPU板的透视图。
[0032]图12描述了根据一些实施例的包括与其附接的DMM机构的CPU板的另一透视图。
[0033]图13A-13C描述了 DMM结构的多个实施例的透视图。
[0034]图14描述了根据一些实施例的DMM结构的端部的前透视图和后透视图。
[0035]图15A-?描述了在未锁定位置中和锁定位置中的DIMM机构的实施例的视图。
[0036]图16描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的无线子系统的顶视图。
[0037]图17描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的无线子系统的另一顶视图。
[0038]图18描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的无线子系统的部件的顶透视图。
[0039]图19描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的无线子系统的底部透视图。
[0040]图20描述了根据一些实施例的耦合到顶部安装的空气移动器组件的输入/输出组件的透视图。
[0041]图21描述了根据一些实施例的耦合到顶部安装的空气移动器组件的输入/输出组件的另一透视图。
[0042]图22描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的接口面板的前视图。
[0043]图23描述了根据一些实施例的用于紧凑计算系统的接口面板的输入/输出柔性壁组件的前视图。
[0044]图24描述了根据一些实施例的附接到紧凑计算系统的接口面板的背部的输入/输出柔性壁组件的后视图。
[0045]图25描述了根据一些实施例的紧凑计算系统的接口面板的一部分的后视图和截面图。
[0046]图26描述了根据一些实施例的用于响应于检测到紧凑计算系统的移动而照亮发光图案的方法。
[0047]图27示出了处于单独直立配置的紧凑计算系统的实施例的透视图。
【具体实施方式】
[0048]这部分提供了根据所描述的实施例的装置和方法的代表性应用。提供这些示例仅仅为了增加背景并有助于理解所描述的实施例。因此对于本领域技术人员来说显然的是，所描述的实施例可以在不具有这些特定细节中的一些或全部的情况下被实施。在其他情况下，没有描述已知的处理步骤以避免对所描述的实施例造成不必要的干扰。可能存在其他应用，因此一些示例不应被理解为限制性的。
[0049]下文涉及一种紧凑计算系统，其可被配置为用于放置在例如台或桌的工作面之上、之下或附近的独立设备。紧凑计算系统可被称为台式计算机。紧凑计算系统可包括多个内部电子部件，至少包括中央处理单元(CPU)板、一个或多个图形处理单元(GPU)板、和其他主要和辅助的内部部件。尽管内部电子部件通常是矩形的，但是紧凑计算系统也可能采用非矩形形式。一个或多个内部电子部件板可被成形以匹配紧凑计算系统的外壳表面，包括，例如匹配圆柱的顶部或底部的圆形、或匹配与外壳的弧形外表面一致的一段弧的曲线形。在本文所描述的代表性实施例中，紧凑计算系统的形状可为圆柱形，并且可被配置为布置多个矩形电子部件，因为中央核提供了以具有高部件封装密度(单位可用体积中部件数)为特征的形状规格。所产生的紧凑计算系统可以以小的、轻质的、可运输的形状规格提供高计算能力密度。在一些实施例中，紧凑计算系统还可被耦合到其他紧凑计算系统以形成多计算机系统，该系统可用作服务器计算机系统(例如在data farm中)，或用作以每个紧凑计算系统为节点(或多个节点)的网络计算系统。
[0050]在具体实施例中，紧凑计算系统可包括可围绕和保护中央核的整体机壳。整体机壳可易于移除以进行用户维修。整体机壳可由具有阳极化铝氧化物层的铝形成，该阳极化铝氧化物层即保护机壳又促进热传递以冷却中央核。铝具有使其成为整体机壳的好选择的多个性质。例如，铝是可以提供良好电接地的良好电导体；铝易于加工且具有已知的冶金学性质。铝的良好导电性为布置为在机壳中安装和工作的内部电部件提供了框架接地。铝机壳还提供良好的电磁干扰(EMI)护罩，其中保护敏感电子部件免受外部电磁能量，并且降低穿过机壳的、源自紧凑计算系统内的内部部件的电磁能量的量，从而有助于获得良好的电磁兼容性(EMC)。
[0051]在称为阳极化(anodizing)的处理中，可在铝的表面上形成铝氧化物层。在一些情况下，铝氧化物层通过一种或多种颜色进行染色或浸染以形成特定的一种或多种颜色。应注意，由于铝氧化物是良好的电绝缘体，因此，或者在阳极化处理中对机壳内部表面进行掩盖以在掩盖区域中保留基体材料的裸金属状态，或者去除铝氧化物层的所选部分以提供适于电接触部的表面。作为固态金属结构，在紧凑计算系统工作中铝整体机壳可部分地提供热冷却。施加到机壳表面的阳极化处理可通过提高阳极化表面的红外发射来改善由来自紧凑计算系统的外表面的热辐射造成的热耗散。
[0052]如上所述，壳体可采取很多形式，然而，对于该讨论的其余部分，不失一般性地，外部壳体采取与结构组件、内部处理组件、内部存储组件、内部功率调节组件和互连组件的内部圆柱形中央核心相分离的圆柱形形状。为了最大化中央核心的热冷却，外部壳体可导电地耦合到内部结构组件的选定部分，其可用作刚性结构元件和散热器。外部壳体可具有被调整以促进圆周和轴向热传导的厚度，圆周和轴向热传导有助于减轻紧凑计算系统的外部表面上的热点。
[0053]热管理系统可利用空气移动器(air mover)，空气移动器可通过由壳体限定的内部体积轴向地移动大量的空气，这可用于以既高效又安静的方式冷却紧凑计算系统的中央核心。一般说来，当诸如中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)的主要组件没有被充分地利用时，空气移动器可提供约15-20立方英尺每分钟(CFM)的气流的形式的单位时间空气体积。然而，当处理需求增加时，空气移动器可通过上升气流来补偿所产生热量的任何增加。例如，响应于对来自CPU和GPU之一或两者的处理资源需求的增加，空气移动器可将气流从约15-20CFM增加到约25-30CFM(在约25°C的室温)，声学输出为约35dbA (应当注意，这些声学电平仅发生于高需求期期间当空气移动器在其工作范围的较高端执行时，并不发生在更多的正常操作期间)。应当注意，在较高的环境温度(35°C)时，空气移动器可更进一步上升气流，以补偿在较高的环境温度时减小的热传递。在这种情况下，空气移动器可将气流上升到具有40dbA或更大的较高声学输出的约35-40CFM或更大。
[0054]中央核心与壳体之间的分离可允许内部、旁路以及外围的气流冷却外部壳体的一部分，这有助于最小化壳体的触摸温度。在一个实施例中，外部壳体可与基部单元配合，基部单元部分地提供当包括内部圆柱形中央核心的紧凑计算系统直立放置在工作台上时对其支撑的底座。外部壳体可包括具有根据基部单元的大小和形状的第一开口。所述第一开口可提供全部周长的空气入口，例如通过基部单元中的圆周开口，并且圆形设计可允许全部的功能和足够的进气，即使在紧凑计算系统位于拐角或靠在墙上的那些情况下。在装配构造中，基部单元对应于圆柱体的基部。所述第一开口可用于接收来自外部环境透过基部单元中的通风孔的空气流。流入到壳体中的空气的量可与由空气移动器组件在外部环境和紧凑计算系统的内部之间产生的压力差相关。空气移动器组件可接近第二开口放置，所述第二开口在所述第一开口的相对端轴向地设置。
[0055]在一个实施例中，空气移动器组件可采取风扇组件的形式，风扇组件可以是轴流式风扇组件，被配置为通过产生上述压力差而轴向地移动空气通过壳体。风扇组件还可被配置为轴流式和离心式风扇组件的组合。在实施例中，空气可通过基部单元中的通风孔进入紧凑计算机系统的内部。在一个实施例中，折流板(baffle)布置可以以这样的方式使气流分叉，以使得一些气流保持在与旁路和外围气流分离的中央柱内，旁路和外围气流从中央柱沿径向向外布置。空气的中央柱(中央气流)可热接合散热器结构，一个或多个内部组件板可安装到散热结构。内部组件板可包括处理单元和/或存储器，处理单元和/或存储器中的至少一些可热耦合到散热器结构。旁路、外围气流可在内部组件板的一侧或两侧上通过，高性能处理单元、存储器、固态驱动器和/或功率调节组件可安装在内部组件板上。为了优化热传递，至少一些组件可被轴向地(在气流的方向上)配置和安装，并适当地间隔以使得与在整个内部组件板上分布的组件接合的空气量最大。
[0056]在一个实施例中，邻近于和/或附着到散热器结构放置的、与散热器结构热接触的蒸汽腔可用于进一步增加从内部组件板传递到中央气流的热量。高性能处理单元和/或存储器的部分可通过直接接触热耦合到散热器结构和/或连接至其的蒸汽腔。通过散热器结构的中央气流和横过内部组件板和其它内部组件的旁路气流，可用于冷却紧凑计算系统的中央核心并将外部壳体保持在可接受的触摸温度。
[0057]良好的电接地(也称为底盘接地)可将可发射相当大的电磁能量的内部组件(例如主逻辑板(MLB)、具有较高性能的计算单元的内部板、高吞吐量的互连结构和板、和/或具有高带宽接口的其它内部组件)与对电磁能量敏感的那些电路(诸如无线电路)隔离。这种电磁隔离在紧凑计算系统中可能是特别重要的，因为发射电磁能量的内部组件和对电磁能量敏感的那些附近的组件紧密接近。而且，外部壳体可包括导电材料(诸如注入有导电颗粒的衬垫)或其它导电区域，这些导电区域可与完成法拉第笼的形成的顶部安装的空气移动器组件或基部单元上的附接特征相配合。法拉第笼可有效地阻挡电磁能量(内部和外部两者)，使外部环境和由紧凑计算系统生成的EMI屏蔽。为了完成法拉第笼，基部单元中的通风孔可被设计尺寸以有效地阻挡和/或衰减具有选择的波长范围的电磁能量。更具体地，由通风孔阻挡和/或衰减的电磁能量的波长可以和由在紧凑计算系统中操作的活动内部组件发射的相一致。
[0058]在一个实施例中，紧凑计算系统可包括:被配置为检测壳体是否正确地就位并相对于内部组件对准的传感器。整体壳体的正确放置是重要的，因为整体壳体的形状和构造两者相对于紧凑计算系统的热管理以及完成上述的法拉第笼具有关键作用。紧凑计算系统可包括互锁系统，互锁系统检测整体壳体相对于内部部件的存在以及正确对准。只有当检测到正确对准时，互锁系统才会允许内部组件加电并以与系统说明书一致的方式操作。在一个实施例中，互锁系统可包括磁元件，磁元件仅当壳体处于正确的位置并相对于内部组件对准时，可由霍尔效应传感器检测。
[0059]至少由于形成壳体的材料的强度和弹性性质，外壳可包括大的开口，该开口具有宽的跨度，而不需要附加的支撑结构。这样的开口可用于提供到输入/输出面板和电源端口的访问。输入/输出面板可包括例如数据端口，其适于在输入/输出数据传递时容纳被配置成连接可提供扩展能力的外部系统的数据电缆。开口还可提供到音频电路、视频显示电路、电源输入等的访问。在实施例中，一个或多个数据端口(和/或表示数据端口和/或数据端口组的图标)可被照亮，以提供在减少的光线下对定位以及连接到所述一个或多个数据端口的更容易的访问。
[0060]图1示出了根据一些实施例的紧凑计算系统100的外部透视图。紧凑计算系统100可被布置为由外部壳体102限定的形状。可以选择紧凑计算系统100的内部组件的布置和热管理策略，以提供具有充足气流的计算高度密集的计算系统，该气流足以在紧凑计算系统100放置在各种各样的物理位置时支持高性能计算。在所描述的实施例中，外部壳体102可包括圆柱形的形状，其在外部壳体102的基部处具有第一圆形开口，所述第一圆形开口与可为紧凑计算系统100的构成组件提供支撑的进气入口 /基