(57)【要約】【課題】簡素な構造でコストの増加を抑制しながらシステムの信頼性、可用性及び保守性を向上させる。【解決手段】  電子システムにおいて、格納容器（１０２）の内部に結合され、複数のモジュール（１０８）を収容できる複数のスロット（１０６）を有するバックプレーン（１０４）を備え、モジュール（１０８）は、バックプレーン（１０４）のスロット（１０６）に差し込むことができ、バックプレーン（１０４）は、内部配線ではなくモジュール（１０８）を介して、外部から格納容器（１０２）への電力および信号接続部を受け入れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
格納容器と、
前記格納容器の内部に結合され、複数のモジュールを収容することが可能な複数のスロットを有するバックプレーンとを備え、前記モジュールは、バックプレーンのスロットに差し込むことができる電力モジュール、冷却モジュール、および機能モジュールを含み、前記バックプレーンは、内部配線ではなく前記モジュールを介して、外部から前記格納容器への電力および信号接続部を収容する、
ことを特徴とする電子システム。
【請求項２】
入力プレナムおよび出力プレナムを含むプレナム空気層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子システム。
【請求項３】
前記プレナム空気層に隣接する前記バックプレーンのスロットに差し込まれる冷却モジュールプラグをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電子システム。
【請求項４】
電力モジュールおよび機能モジュールを含み、前記入力プレナムおよび前記出力プレナムの間に遮るもののない空気通路を有する少なくとも１つのモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電子システム。
【請求項５】
前記格納容器内で、モジュールの数及びタイプを自由に選択可能とするように、実質的に共通の高さおよび奥行きを有し、整数個のスロットと同じ幅である電力モジュールおよび機能モジュールを含む少なくとも１つのモジュールをさらに備え、前記電力モジュールおよび前記機能モジュールは、同じバックプレーンのスロットに差し込むことができることを特徴とする請求項１に記載の電子システム。
【請求項６】
少なくとも１つのバックプレーンスロットに差し込まれ、交流電力および直流電力用の構成で、システム電力を受け取る電力入口を有する少なくとも１つの電力モジュールをさらに備え、前記少なくとも１つの電力モジュールは、機能モジュールの高さおよび奥行きとほぼ共通の高さおよび奥行きを有し、機能モジュールと共通のバックプレーンのスロットに差し込むことができることを特徴とする請求項５に記載の電子システム。
【請求項７】
少なくとも１つのバックプレーンスロットに差し込まれ、表示および入力機能のためのユーザインタフェースを備える少なくとも１つの表示および制御モジュールをさらに備え、前記少なくとも１つの表示および制御モジュールは、機能モジュールの高さおよび奥行きとほぼ共通の高さおよび奥行きを有し、他の機能モジュールおよび電力モジュールと共通のバックプレーンのスロットに差し込むことができることを特徴とする請求項５に記載の電子システム。
【請求項８】
少なくとも１つのバックプレーンスロットに差し込まれる少なくとも１つの機能モジュールをさらに備え、前記機能モジュールは、グラフィックモジュール、入力／出力モジュール、無停電電源モジュール、ストレージモジュール、サーバモジュール、スイッチモジュール、プロセッサモジュール、メモリモジュール、および、複数の機能モジュールの機能を組み合わせた組み合わせモジュールを含むグループの中から選択されることを特徴とする請求項１に記載の電子システム。
【請求項９】
格納容器と、
第１および第２平坦側面を有するバックプレーンとを備え、前記バックプレーンは、前記格納容器を横切り、複数のモジュールを収容することが可能な前記第１および第２平坦側面の両面に複数のスロットを有し、前記モジュールは、複数のモジュールタイプおよび機能を含み、前記バックプレーンは、内部配線ではなく前記モジュールを介して、外部から前記格納容器への電力および信号接続部を収容することを特徴とする電子システム。
【請求項１０】
格納容器と、
第１および第２平坦側面を有し、前記格納容器を横切り、複数のモジュールを収容することが可能な前記第１および第２平坦側面の両面に複数のスロットを有し、内部配線ではなく前記モジュールを介して、外部から前記格納容器への電力および信号接続部を収容するバックプレーンと、
前記バックプレーンの第１端部上の第１プレナム空気層および前記バックプレーンの第２端部上の第２プレナム空気層であって、前記第１プレナムは、入力プレナムおよび出力プレナムを含み、冷却空気が、前記入力プレナムから、前記バックプレーンの前記第１側面上のモジュールを通り、前記第２プレナムを通り、前記バックプレーンの前記第２側面上のモジュールを通り、前記出力プレナムへ循環するような第１プレナム空気層及び第２プレナム空気層と、
を備えることを特徴とする電子システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュールを収容する単純な格納容器を有する電子システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報技術に依存する組織は、システムのダウンタイムが、顧客を失い、利益を失い、評判を傷つけることにつながることを良く知っている。システムの可用性、信頼性、および保守性は、顧客にサービスを提供し、ビジネスにおける契約を履行するオンラインエンタープライズの能力を左右する。
【０００３】
信頼性は、可用性の基本的な側面であり、システム故障の確率を減らす部品および動作方法を用いて達成され、それによって、システムの可用性が増し、データの保全性が維持され、破損したデータの発生が減るかまたは最小になる。信頼性は、丁寧なシステムの設計およびシステム部品の選択によって増す可能性がある。
【０００４】
可用性は、システムがアクセス可能かつ動作可能な時間である。システムが故障に対して耐性があればあるほど、システムが利用可能であり続ける可能性がますます高くなるため、可用性は一般に、信頼性の増進の結果として向上する。可用性はまた、故障回復時間を減らすこと、および、診断精度を上げること、および／または修理時間を減らすことによって高くなる可能性がある。
【０００５】
保守性は、故障システムを切り離して修理し、システムを利用できるように復帰させる時に費やす時間、労力、および費用を言う。保守性は、パッケージング、内部のシステム部品およびサブアセンブリへのアクセス容易性、交換部品のアクセス容易性および可用性、診断信号および能力の存在および精度、自動診断機能の存在および能力、ならびに、その他多数を含むシステム設計の多くの本質的に異なる側面に依存する。
【０００６】
信頼性、可用性、および保守性を向上するのに、冗長システムの構成、実行中のシステムを妨げずに、プロセッサ、ストレージ、入力／出力などのシステム更新を可能にすること、動的な再構成の維持、ならびに、遠隔監視操作を含む、種々の技法が用いられてきた。これらの技法および設計の実施の多くは、システム費用を実質的に増加させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡素な構造でコストの増加を抑制しながらシステムの信頼性、可用性及び保守性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
種々の実施形態によれば、電子システムは、格納容器と、格納容器の内部で結合したバックプレーンとを備える。バックプレーンは、複数のモジュールを収容することが可能な複数のスロットを有する。モジュールは、バックプレーンスロットへ差し込むことができる電力モジュール、冷却モジュール、および機能モジュールを含む。バックプレーンは、内部配線ではなくモジュールを介して、外部から格納容器への電力および信号接続部を収容する。
【０００９】
構造および動作方法の両方に関する本発明の実施形態は、以下の説明および添付図面を参照することによって最もよく理解されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、ブロック図は、柔軟性および保守性がある単純なコンピュータ格納容器１０２を有する電子システム１００の一実施形態を示す。電子システム１００は、格納容器１０２、および、一般に平面の形態で、対向する第１および第２平坦側面を有するバックプレーン１０４を備える。バックプレーン１０４は、格納容器１０２を横切り、第１および第２平坦側面の両方に複数のスロット１０６を有する。バックプレーン１０４の両側のスロット１０６は、複数のモジュール１０８を収容することが可能である。電子システム１００は、複数のタイプ及び機能のモジュール１０８に対応する。種々のタイプのモジュール１０８は、電力モジュール１１０、冷却モジュール１１２、および種々のタイプの機能モジュール１１４を含み、それらの全ては、バックプレーンスロット１０６への挿入が可能である。バックプレーン１０４は、モジュール１０８を介して、外部から格納容器１０４への電力および信号接続部を収容し、それによって、内部配線を省略することができる。例示的な実施形態において、冷却モジュール１１２以外の、種々のタイプのモジュール１０８はほぼ共通の高さおよび奥行きを有し、整数個のスロットと同じ幅を有している。ある実施形態では、全てのモジュール１０８が、同じイジェクタを使用し、色分けされる。
【００１１】
ある実施形態では、格納容器１０２は、板金から組み立てられ、矩形または正方形箱などの簡単な箱の形態である。例示的な格納容器１０２は、格納容器１０２を通る空気流１１６によって示される空気層を有する。空気流１１６は、格納容器１０２の前面にある入力プレナム１１８および格納容器１０２の背面にある出力プレナム１２０を通過する。ここでプレナムとは、閉じた空間の空気圧が外部の大気圧よりも高い状態をいう。例示的な格納容器１０２は、２つの冷却モジュール１１２を受け入れるように構成され、冷却モジュール１１２の１つは格納容器１０２の下部前面エリアにあり、入力プレナム１１８を覆い、１つは格納容器１０２の下部背面エリアにあり、出力プレナム１２０を覆う。冷却モジュール１１２は、バックプレーン１０４に差し込むことができ、冷却モジュールが、バックプレーン１０４の両側のそれぞれに１つずつ挿入される。最適なまたは冗長なシステム冷却は一般に反転位置にある１つのモジュール１１２、通常は背面側のモジュール１１２とプッシュプル構成で利用される２つの冷却モジュール１１２を用いて達成される。電子システム１００はまた、バックプレーン１０４の両側のいずれかに挿入可能な単一の冷却モジュール１１２を用いても使用することができる。
【００１２】
モジュール１０８は通常、バックプレーン１０４の第１および第２側面の両方において、冷却モジュール１１２内のファンの上に取り付けられるカード収納かごに挿入される。格納容器１０２の前側および後ろ側に挿入されるモジュール１０８は、それぞれのモジュールスロット１０６用のコネクタを有するバックプレーン１０４によって分離される。
【００１３】
電子システム１００は、容易に構成可能であり、所望のモジュール１０８の組み合わせを選択した注文に従って構成することができる。モジュール１０８は、種々の大幅に異なる機能を果たすことができ、通常は、グラフィックモジュール、入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール、無停電電源（ＵＰＳ）モジュール、ストレージモジュール、サーバモジュール、スイッチモジュール、プロセッサモジュール、メモリモジュール、および、複数の機能モジュールの機能を組み合わせた組み合わせモジュールの中から選択される。
【００１４】
電子システム１００は、バックプレーン１０４のスロット１０６に差し込むことができる１つまたは複数の電力モジュール１１０を含む。電力モジュール１１０は、交流（ＡＣ）電力および／または直流（ＤＣ）電力用の構成で、システム電力を受け取る電力入口１２２を有する。電力モジュール１１０は、追加の電力供給を可能にし、かつ／または、余分の電力モジュール１１０の追加によって冗長電力能力を維持するように構成されるモジュール式構成電源を形成する。電源モジュール１１０は通常、必ずしもそうではないが、格納容器１０２の背面部分に配置される。
【００１５】
電子システム１００は、全てのモジュール１０８に対して同じ方法で冷却を供給する単純な冷却機構を有する。モジュール１０８は通常、バックプレーン１０４の前側および後ろ側で、バックプレーン１０４に挿入される平行な基板列として取り付けられるプリント基板カードなどの平坦基板の形態を有する。空気は、それぞれのモジュール１０８の１枚または複数枚のカード上を流れて、入力プレナム１１８と出力プレナム１２０の間に遮るもののない空気通路が形成される。前面冷却モジュール１１２は、空気を格納容器１０２の前側の第１プレナム空気層１１６に引き込み、格納容器１０２内で、かつ、モジュール１０８およびバックプレーン１０４を覆いながら、冷却空気を入力プレナム１１８内に引き込み、そして、格納容器１０２の前側のモジュール１０８を通って上昇して、出力プレナム１２０の空気層に引き込む。冷却空気流は、格納容器の後ろ側のモジュール１０８間の空気層を通って下降して、出力プレナム１２０に進み、背面冷却モジュール１１２のファンによって格納容器１０２から引き出される。
【００１６】
例示的な実施形態において、背面冷却モジュール１１２は、前面冷却モジュール１１２と同じものであるが、背面モジュール１１２は、前面モジュールが空気流を格納容器１０２内に押しやり、背面モジュールが空気流を外へ引き出すように、前面冷却モジュール１１２に対して反転配置される。前面および背面の両方の格納場所について同じ冷却モジュール１１２を使用できることにより、融通性を得ることができるため、在庫の個別のアイテムの数が減り、それによって、在庫管理費用が削減される。格納容器１０２の背面セクションから除去された加熱空気は、加熱空気が入力プレナム１１８に引き込まれて、再循環することがないように、格納容器１０２の前面上の空気入口に対して比較的遠くにある。
【００１７】
例示的な電子システム１００はまた、１つまたは複数のバックプレーンスロット１０６に同様に差し込むことができる表示および制御モジュール１２４を有する。表示および制御モジュール１２４は、表示および入力機能のためのユーザインタフェース１２６を有する。表示および制御モジュール１２４は、他のモジュール１０８の高さ、奥行き、および幅の寸法規格を有する。表示および制御モジュール１２４は、ディスプレイ１２８、たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または、他の状態表示を有する。表示および制御モジュール１２４はまた、ディスプレイ１２８のためのメニュー制御から数値および／または英数字入力のためのキーに到るまでの多岐にわたる機能を有する入力キー１３０を有する。
【００１８】
実施形態には、コマンドおよび／またはデータの音声入力のためのマイクロフォンを利用することができるものもある。表示および制御モジュール１２４は、生体情報を利用したセキュリティシステムの能力を維持するように構成することができる。表示および制御モジュール１２４は、ユーザが、個別のモジュール１０８の動作を管理するためのインタフェースとして機能する。冗長性によって信頼性および可用性を向上させるために、複数の表示および制御モジュール１２４を格納容器１０２内に設置することができる。
【００１９】
例示的な実施形態において、電力モジュール１１０、および、表示および制御モジュール１２４を含む種々のタイプの機能モジュール１１４は、同じバックプレーンのスロット１０６に挿入することが可能である。バックプレーンは、異なる電圧および電流を伝える電力および信号ラインを、種々の技法で管理することができる。通常、特定のバックプレーンピンは、特定の種類のライン、たとえば、高電圧または高電流ラインへの接続のために取っておくことができる。実施例によっては、全てのバックプレーンピンが、電気条件の全ての適用範囲を管理するように構成することができる。
【００２０】
図２を参照すると、概略図は、柔軟性および保守性が高い単純なコンピュータ格納容器２０２を含む電子システム２００の第２の実施形態を示す。電子システム２００は、格納容器２０２および格納容器２０２内に収容されて内部で連結されるバックプレーン２０４を備える。バックプレーン２０４は、複数のモジュール２０８を収容することが可能な複数のスロット２０６を有する。モジュールは、バックプレーンスロット２０６に差し込むことができる電力モジュール２１０、冷却モジュール２１２、および機能モジュール２１４を含む。
【００２１】
バックプレーン２０４、すなわち、システム回路基板は、それぞれのスロット位置において信号および電力ラインを接続するためのコネクタを備える簡単な構造を有する。
【００２２】
例示的な格納容器２０２は、入力プレナム２１８および出力プレナム２２０を含むプレナム空気層２１６を含んでいる。プレナムは、一般に内部システム部品の冷却に用いられる空気循環用の空間である。システム冷却は、プレナム空気層２１６に隣接するバックプレーンスロット２０６に差し込むことができる冷却モジュール２１２によって供給される。
【００２３】
例示的なシステム２００において、格納容器２０２に入り、バックプレーン２０４に挿入される種々のモジュール２０８が実線および破線で示され、モジュール２０８は電力モジュール２１０、および、種々の動作および機能を果たす機能モジュール２１４を含む。モジュール２０８は一般に、カード間に空間を残し、かつ、入力プレナム２１８から出力プレナム２２０へ延びる遮るもののない空気通路を形成するように並列に整列したカードでもってモジュール２０８がバックプレーン２０４に挿入されるように、印刷回路カードなどの平坦基板の形態で構成される。例示的なシステム２００において、モジュール２０８は、ほぼ共通の高さおよび奥行きを有し、整数個のスロット２０６に対応する可変幅を有する。
【００２４】
システム２００は、複数のタイプの機能モジュール２１４に対応することができる。システム２００において用いることができる共通のタイプの機能モジュール２１４は、グラフィックモジュール、入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール、無停電電源（ＵＰＳ）モジュール、ストレージモジュール、サーバモジュール、スイッチモジュール、プロセッサモジュール、メモリモジュール、及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、入力／出力を有する計算ブレードのような複数の機能モジュールの機能を組み合わせた組み合わせモジュール、ならびにその他を含む。
【００２５】
１つまたは複数の電力モジュール２１０は、バックプレーンスロット２０６に挿入され、交流（ＡＣ）電力および直流（ＤＣ）電力用の構成でシステム電力を受け取る電力入口２２２を有する。例示的なシステム２００において、電力モジュール２１０は、他の機能モジュール２０８とほぼ同じ、あるいは同様の高さおよび奥行きを有する。
【００２６】
システムはまた、１つまたは複数のバックプレーンスロット２０６に同様に差し込むことができる表示および制御モジュール２２４を含む。表示および制御モジュール２２４は、データおよびステータスのディスプレイ２２８ならびに入力デバイス２３０を含むユーザインタフェース２２６を備える。表示および制御モジュール２２４は、他のモジュール２０８の高さおよび奥行きの仕様と一致し、一般に、整数個のスロット２０６にわたる幅を有する。
【００２７】
例示的なシステムは、挿入されるモジュールのタイプおよび数によってシステムをカスタマイズできることによって、柔軟性が向上している。システム可用性は、モジュール保守アクセスによる保守時間の短縮によって向上する。システム維持費用は、ユーザ保守可能なモジュールを使用可能にすることによって削減することができ、それによって、熟練した要員がシステムを保守する必要が避けられる。
【００２８】
述べられる電子システムおよび格納容器は、非常に融通性があり、特定のユーザの特定の要求に対して構成することができる。たとえば、コンピュータグラフィックレンダリング用の構成は、複数のハイパワープロセッサモジュール、複数のストレージおよびメモリモジュール、および複数のグラフィックモジュールを含んでもよい。大きなデータベース用の構成は、非常に大きな数のストレージユニット、ミラーデータサイト、および冗長制御および表示動作を含んでもよい。
【００２９】
例示的な電子システムおよび格納容器の一態様は、モジュール間での相互接続の単純さである。構成によっては、冷却モジュール、電力モジュール、表示および制御モジュール、および機能モジュールを含む全てのモジュールが、バックプレーンに差し込むことができる。したがって、実質的に全ての内部接続がバックプレーンを通して行われる。構成の中には、バックプレーン接続以外の内部接続を含むことができないものもある。全てのモジュールがバックプレーンに差し込み可能な構成は、空気流を妨害し、システム冷却を妨げ、モジュールの挿入および配置を複雑にし、内部相互接続部における脆弱なポイントをもたらし、製造および保守費用を増加させる可能性のある、ケーブルハーネスおよびサブアセンブリをなくす。
【００３０】
構成の中には、個別のスロットの上に配置されるステータス用発光ダイオード（ＬＥＤ）に対して制限された内部相互接続部を含むものもある。一例では、個別のスロットのＬＥＤは、バックプレーンの上部に位置付けて、光学ライトパイプを用いて格納容器の前面および後面のディスプレイの開口部に結合することができる。
【００３１】
種々の実施形態では、システムは保守性、信頼性、および冗長性を高めるように設計することができる。システムを冷却するのに、単一の冷却トレイを用いることができるが、通常のシステムは、２つのトレイを有し、冗長冷却能力を供給する。冷却空気流の構成は、保守のために単一冷却ファントレイを取り除くことによって、システム冷却を損なう、すなわち、減ずる空気の流れ出しを生じないように形成される。
【００３２】
機能モジュールは、冗長機能を提供するために、システム内で選択し、配置することできる。したがって、全ての機能要素に冗長性がある構成によって、高い可用性を確立することができる。バックプレーンすなわちシステム回路基板は、一つの故障ポイントに過ぎない。しかし、バックプレーンは、信号および電力ラインを伝達するための、個別のスロット位置におけるコネクタ、およびステータス用ＬＥＤを含む、耐久性があり、かつ単純な要素からなる非常に単純な構造であることができる。単純なバックプレーン構造は、頑強で、実質的に保守の不要なサブアセンブリを可能にする。バックプレーンはさらに、非常に稀ではあるが保守または故障の場合に、格納容器の前面から容易に取り外す構成で、可用性を向上させることができる。
【００３３】
単純で、非常に柔軟性があり、保守性のある例示的なコンピュータ格納容器は、内部配線をなくすことができる単純化したアセンブリを有する。システムは、冗長な、冷却、電力、制御機能、機能性などを組み込むことができる。システムは、ユーザによる保守を可能にする多くの例において保守性が高い。システムは非常に構成し易く、一般に、注文に従って容易に構成されることができる。多くの実施形態において、システムは、非常に拡張性があり、前面および／または背面パネルを通して格納容器へ入れることが容易な付加的なモジュールを追加することによって、簡単に性能を向上させることができる。
【００３４】
本開示は種々の実施形態を開示するが、これらの実施形態は、例示的であるとして理解されるべきであり、特許請求項の範囲を制限するものと理解されるべきではない。上述の実施形態の多くの変形、変更、追加、および改良が可能である。たとえば、当業者は、本明細書で開示される構造および方法を提供するのに必要なステップを容易に実施し、プロセスパラメータ、材料、および寸法が例としてのみ与えられることを理解するであろう。パラメータ、材料、および寸法は、特許請求の範囲内にある所望の構造ならびに変更形態を達成するために変えることができる。添付の特許請求の範囲内にとどめながら、本明細書で開示される実施形態の変形および変更もまた行ってもよい。たとえば、格納容器は、適当なサイズまたは形状であってよい。本明細書で述べられるものを超えて、述べられる構造の任意の構造に対して、種々の他の適切な材料が用いられてもよい。個々のモジュールの機能および機能の組み合わせは、任意の適切な機能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】柔軟性および保守性のある、単純なコンピュータ格納容器を有する電子システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】柔軟性および保守性の高い、単純なコンピュータ格納容器を含む電子システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００、２００  電子システム
１０２、２０２  格納容器
１０４、２０４  バックプレーン
１０６、２０６  スロット
１０８、２０８  モジュール
１１０、２１０  電力モジュール
１１２、２１２  冷却モジュール
１１４、２１４  機能モジュール
１１６、２１６  空気流
１１８、２１８  入力プレナム
１２０、２２０  出力プレナム
１２２、２２２  電力入口
１２４、２２４  制御モジュール
１２６、２２６  ユーザインタフェース
１２８、２２８  ディスプレイ
１３０、２３０  入力キー
【図１】
2005217403.tif 000003
【図２】
2005217403.tif 000004