CN1669013A - 多配置gpu接口设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于将不同类型的GPU(图形处理器单元)耦合于PCB(印刷电路板)的多配置接口设备。该接口设备包括用于连接到GPU的GPU接口和用于连接到PCB的PCB接口。GPU接口是通过以下来实施的：使用可定制附着占地面(customizable attachment footprint)以便于实现到不同GPU类型的连接，同时维持用于连接到PCB的PCB接口。用于不同GPU的球阵列可被配置成分别支持它们。所述接口设备维持相容的PCB接口。这样，在GPU特性改变和发展时，或者在不同GPU版本被实施时，可为PCB维持相容连接。

Description

多配置GPU接口设备
技术领域
本文的领域属于电子集成电路。更具体而言，本发明涉及印刷电路板接口。
背景技术
数字计算机系统在今天正被用于执行各种各样的任务。许多不同的领域，如商业、工业、政府、教育、娱乐以及最近期的家庭，正接入到被开发用于现今日益强大的计算机设备的巨大且快速增长的应用列表中。
现代计算机系统通常以强大的数字处理器集成电路设备为特征。这些处理器被用于执行软件指令以实施复杂的功能，如例如3-D图形应用、语音识别、数据可视化等。许多这些应用的性能直接受益于较强大、较有能力的处理器。对于每个新一代处理器，日益强大的计算机系统能执行较多的功能，同时降低成本。
计算机系统制造商常常采用处理器、存储器和主板的多个配置。这些不同配置被用于满足不同市场分割的不同需要。例如，较强大的系统可包括两个或多个处理器并且具有用于大量安装的RAM的装置(provision)。类似地，较专门的计算机系统可包括专门的装置，用于专用功能集成电路部件，如图形加速器、媒体处理器芯片、高速输入输出芯片等。
计算机系统的中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)对于整个计算机系统的力量和能力是基本的。同样，CPU和GPU集成电路的设计和特征迅速发展，这是由于设备制造商花费了大量的研究和开发精力以改进其能力。
随着计算机系统在力量上的增加，制造商亦争取减小其总成本。控制成本的一个方法是减小每个不同类型的CPU或GPU所需的不同类型的支持部分的数量。例如，现代计算机系统芯片组被设计成支持给定处理器代或产品线的多个模型。在过去，大量芯片(例如一打或更多)组装于(populate)主板以支持CPU。较近些时候，以前由分离芯片执行的许多功能被集成到两个或三个芯片部件中，由此减小制造成本。另一个实例包含工业标准接口的优先使用。例如，由于CPU的特征和能力随时间而发展，被用于与外部芯片组对接的信号发生变化。
新的芯片组和接口必须被设计成支持变化的处理器。这是一个昂贵的过程(调试、测试等)。因此，对处理器接口的主要更新通常被限制在至少每两到三年一次。例如，处理器线的插座接口通常不被比每两到三年一次频繁地更新，即使这样，处理器线的内部体系结构可在该时间范围内被更新几次。这样，在相继的模型被引入时存在将变化限制于处理器接口的压力。
将变化限制于处理器接口的压力导致许多问题。一个这样的问题包含这样的事实：限制处理器接口的变化可限制对处理器模型的发展和改进。需要新接口的新技术被阻止，直到实施该新接口变得成本有效。例如，即使在处理器的内部体系结构上实现了明显的进步，时钟速度可明显增加，等等，但对处理器的外部插座接口的改变仅每两到三年实施一次。另外，引入不同版本的处理器不是成本有效的，这是因为可提供基本上定制的特征的不同版本可能需要新接口。新接口实施起来是昂贵的。另外，新接口具有使先前接口(例如来自IntelTM和其它CPU制造商的“Slot 1”、“Socket7”、“Socket 8”等)作废的不理想效应。
这样，所需的是一种可适应处理器I/O体系结构(电信号插脚)的变化的接口。本发明提供了对以上需要的新解决方案。
发明内容
本发明的实施例提供了一种多配置GPU接口，其具有用于耦合到印刷电路板的标准化接口。本发明的实施例提供了一种接口，其可适应GPU的I/O体系结构(电信号插脚)的变化，同时维持用于耦合到印刷电路板的标准化接口。另外，本发明的实施例可适应支持不同的特征组(feature set)同时维持标准化印刷电路板接口的不同GPU版本。
在一个实施例中，本发明被实施为一种用于将不同类型的GPU耦合于PCB(印刷电路板)的多配置接口设备。该接口设备包括用于连接到GPU的GPU接口和用于连接到PCB的PCB接口。GPU接口是通过以下来实施的：使用可定制附着占位(footprint)以便于实现到不同GPU类型的连接，同时维持用于连接到PCB的PCB接口。可定制附着占位是可配置的(例如，在接口设备被制造时)以支持许多不同类型的许多GPU之一。所述接口设备维持不同的定制附着占位上的相容PCB接口。这样，在GPU特性改变和发展时，或者在不同GPU版本被实施时，可为PCB维持相容连接。
根据给定GPU的需要，所述接口设备的实施例可被配置成支持对GPU的不同类型的附着，如例如，接线附着、基板附着(其中基板具有倒装芯片安装的GPU)等。类似地，所述接口设备的实施例包括可定制附着占位的第一和第二区域，其中第二区域绕第一区域的外围而被设置，并且其中第一区域包括多个热球或接触垫(contact pad)以支持对GPU的接线附着。
在一个实施例中，GPU接口和PCB接口被配置成支持AGP 4x或AGP8x接口。类似地，PCB接口可被配置成支持用于双显示的双DAC和/或用于数字显示的数字视频输出。
以这种方式，本发明的实施例实施了这样一种GPU接口设备，其提供用于耦合到印刷电路板的标准化接口并且在维持该标准化接口的同时适应GPU的I/O体系结构或特征组的变化。另外，与现有技术插座和插槽互连相对，所述接口设备的实施例利用借助紧凑且不贵的球网格阵列而实施的可定制附着占位来实施GPU连接。
附图说明
为了举例而不是限制，本发明在附图的图中被说明，并且在附图中，相同的参考数字指相似的元件，并且在其中：
图1示出依照本发明一个实施例的GPU接口系统。
图2示出依照本发明一个实施例的接口设备的俯视图。
图3示出依照本发明一个实施例安装在计算机系统的PCB(印刷电路板)上的一般部件的计算机系统示意图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施例，其实例在附图中被说明。尽管将结合优选实施例来描述本发明，将理解它们并不是旨在将本发明限制于这些实施例。相反，本发明旨在覆盖可被包括在如所附权利要求所限定的本发明精神和范围内的可替换形式、修改和等同形式。此外，在对本发明实施例的以下详述中，众多特定细节被提出是为了提供对本发明的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将认识到，可无需这些特定细节来实施本发明。在其它实例中，众所周知的方法、过程、部件和电路未被详述，从而不是非必要地模糊了本发明实施例的方面。
本发明的实施例提供了一种多配置GPU接口，其具有用于耦合到PCB的标准化接口。本发明的实施例提供了一种接口，其可适应GPU的I/O体系结构(电信号插脚)的变化，同时维持用于耦合到PCB的标准化接口。另外，本发明的实施例可适应支持不同特征组，同时维持标准化PCB接口的不同GPU版本。
图1示出依照本发明一个实施例的GPU接口系统100。如图1中所述，系统100示出了使用接口设备102来耦合到PCB 103的多个不同类型的GPU 101。
在系统100的实施例中，接口设备102用作用于将不同类型的GPU耦合到PCB(印刷电路板)的多配置接口设备。接口设备102包括用于连接到GPU 101的GPU接口105和用于连接到PCB 103的PCB接口120。
在该实施例中，GPU接口105是通过以下来实施的：使用可定制附着占位110以便于实现到不同GPU类型101的连接，同时维持用于连接到PCB 103的PCB接口120。依照GPU类型的需要，可定制附着占位可包括焊料球阵列、接触垫阵列等，其以一个型式被设置成支持对GPU类型的附着。用于不同GPU 101的附着占位110可被配置(例如在制造期间)成分别支持它们(例如不同的球计数、接口配置、电源接地连接、接触垫几何形状等)。接口设备102维持相容的PCB接口120。这样，在不同类型GPU101的特性改变和发展时，或者在不同GPU版本101被实施时，可通过PCB接口120来为PCB维持相容连接。不同的GPU类型可以是例如不同类型的图形处理器集成电路、相同的图形处理器集成电路和不同量的存储器等。
另外，与现有技术插座和插槽互连相对，所述接口设备的实施例利用紧凑且不贵的附着占位(例如球网格阵列、接触垫等)来实施GPU连接。例如，球网格阵列比现有技术插槽连接或插座连接的挠性强。例如，如以下所述，本实施例的可定制附着占位110可接受表面安装的GPU、基板安装的GPU等。
图2示出依照本发明一个实施例的接口设备102的俯视图。如图2中所述，接口设备102包括具有可定制附着占位110的GPU接口105(例如，未按比例画出)。
依照不同GPU类型的不同需要，GPU接口105被配置成支持用于给定GPU类型的不同附着方式。例如，在一个实施例中，GPU接口105被配置成支持到GPU的接线附着。在另一个实施例中，GPU接口105被配置成支持基板，其中该基板包括表面安装配置或倒装芯片安装配置中的所安装的GPU。在另一个实施例中，GPU接口105可包括非功能区域111，其被中心设置在GPU接口105内以实施到GPU(例如基板上或设备上的倒装芯片安装的GPU)表面的焊接附着或粘性附着。
在基板安装的GPU的实施例中，GPU接口105的可定制附着占位110可被配置成除了GPU以外(例如，包括支持RAM部件的附加数量的电源和接地球，用于RAM部件的电压基准球等)还支持在基板上安装的多个不同RAM部件配置(例如一个、两个、四个RAM部件等)。
仍参考图2，在本实施例中，可定制附着占位110包括位于可定制附着占位110中心的第一区域(例如紧围着非功能区域111的球)和绕中心设置的第一区域的外围而被设置的第二区域。第一区域的球包括多个热球以支持到GPU的接线附着。可定制附着占位110包括信号球行(阵列的外部的7行)中的许多接地分配球(ground assignment ball)。中心区域中的热球(例如紧围着非功能区域111的球)被用于接线版本。另外，与现有技术相比，可定制附着占位110的球中的接地信号比亦是相对高的，由此提供了用于高速信令的改进的返回路径。在阵列中心(例如在第一区域中)的热接地球提供信号互连并用作电接地和返回路径的方式的情况下，增加数量的外围接地球提供了设计的显著优点。
可定制附着占位110支持用于存储器和核心电源的分离的电源和接地球。在一个实施例中，这些球主要被设置在可定制附着占位110的角落。在接口设备102支持基板安装的GPU的情况下，这方面允许基板除了GPU以外还安装许多存储器部件(例如两个或多个RAM存储器部件)。
可定制附着占位110的实施例具有足够的电源、接地和阻抗校准球分配以支持不同版本的工业标准AGP(加速图形端口)接口。例如，可定制附着占位110可被配置成支持AGP 2x、AGP 4x或AGP 8x兼容的GPU。这样，例如，接口设备102可容易地支持被制造成借助AGP 4x来起作用的大多数GPU，并且可被容易地配置成当它们达到时支持AGP 8x或更高的GPU设计。
可定制附着占位110的实施例支持用于如以上所述的不同版本AGP的球分配。另外，可定制附着占位110可被配置成支持双DAC(以支持双显示监视器)、数字视频输出(以支持数字LCD显示器等)、TMDS(温度最小化的差分信令)、LVDS(低电压差分信令)、VIP(视频接口端口)、存储器接口(例如ROM)和通用IO。这样，每个可定制附着占位110实施都可被配置成支持GPU接口的该超集(super-set)的许多不同子集。这允许设计者将不同程度的功能性与不同的成本和价格点互换。
另外，可定制附着占位110的实施例包括被分配用于外部帧缓冲时钟终止和帧缓冲VREF电路的球。每个可定制附着占位110实施都可选择是否连接到这些外部电路。
图3示出依照本发明一个实施例安装在计算机系统的PCB 300上的一般部件的计算机系统示意图。如图3中所述，PCB 300包括依照本发明一个实施例的接口102(具有在其上安装的GPU)，其被耦合于CPU 301、北桥310和南桥320。
在该实施例中，接口102实施用于所安装的GPU的AGP接口(例如AGP 2x、4x、8x)。接口102通过北桥310提供所安装的GPU和CPU 301和存储器330之间的通信通路。类似地，接口102通过北桥310和南桥320提供所安装的GPU和被耦合于接口321(例如PCI、ATA、USB、以太网等)的设备之间的通信通路。
这样，接口设备102提供了一种多配置GPU接口，其具有用于耦合到PCB 300的标准化接口。接口设备102可由此适应GPU的I/O体系结构(电信号插脚)的变化，同时维持用于耦合到PCB 300的标准化接口。
应指出，依照不同的GPU需要，差分信号可被分配给接口设备102的相邻球以便于PCB 300上容易的差分路由。应指出，AGP球被分配以允许到两层中的PCB 300的AGP连接器的路由。
另外，应指出，电源/接地和“无连接”球可被有策略地图形化以便于以最小寄生电感(即高频噪声的最佳可能去耦)连接到PCB 300的相对侧上的0402去耦电容器。类似地，接口设备102的隔离的接地球和经滤波的电源供应被分配给可定制附着占位110的外部行以允许到PCB 300上的去耦部件(未示出)和滤波器的易连接。应指出，各种电压轨道球分配可被聚集在一起以便于PCB 300上的电源平面铺开(tiling)。
总而言之，本文公开了一种用于将不同类型的GPU(图形处理器单元)耦合于PCB(印刷电路板)的多配置接口设备。该接口设备包括用于连接到GPU的GPU接口和用于连接到PCB的PCB接口。GPU接口是通过以下来实施的：使用可定制附着占位以便于实现到不同GPU类型的连接，同时维持用于连接到PCB的PCB接口。用于不同GPU的球阵列可被配置成分别支持它们。所述接口设备维持相容的PCB接口。这样，在GPU特性改变和发展时，或者在不同GPU版本被实施时，可为PCB维持相容连接。
已经为了说明和描述的目的而呈现了对本发明特定实施例的以上描述。它们并不旨在是详尽的或者将本发明局限于所公开的精确形式，并且根据以上所讲，显然许多修改和变化是可能的。所述实施例被选择和描述是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，由此使本领域的其它技术人员能以如适合于所预期的特定使用的各种修改来最好地利用本发明和各种实施例。想要的是本发明的范围由所附的权利要求及其等效形式来限定。

Claims (32)

1.一种用于将不同类型的GPU(图形处理器单元)耦合于PCB(印刷电路板)的多配置接口设备，包括：
该接口设备具有用于连接到GPU的第一接口和用于连接到PCB的第二接口；并且
第一接口具有可定制附着占位以便于实施到不同GPU类型的连接，同时维持用于连接到PCB的第二接口。
2.权利要求1的设备，其中第一接口被配置成支持到GPU的接线附着。
3.权利要求1的设备，其中可定制附着占位被配置成支持到GPU的表面安装附着。
4.权利要求1的设备，其中第一接口被配置成支持具有倒装芯片安装的GPU的基板。
5.权利要求1的设备，其中可定制附着占位包括第一区域和第二区域，第二区域绕第一区域的外围而被设置，其中第一区域包括多个热球以支持到GPU的接线附着。
6.权利要求1的设备，其中可定制附着占位被配置成支持到至少一个存储器部件和GPU的附着。
7.权利要求1的设备，其中第二接口包括AGP 4x接口。
8.权利要求1的设备，其中第二接口包括AGP 8x接口。
9.权利要求1的设备，其中第一接口的可定制附着占位包括多个接地球，其被配置成支持GPU的高速信令。
10.权利要求1的设备，其中第二接口被配置成支持用于多个显示的至少两个DAC。
11.权利要求1的设备，其中第二接口被配置成支持用于数字显示的数字视频输出。
12.权利要求1的设备，其中可定制附着占位被配置成支持差分信令。
13.权利要求1的设备，其中第二接口没有存储器接口。
14.权利要求1的设备，其中第二接口没有对易失性RAM的接口。
15.权利要求1的设备，其中可定制附着占位没有存储器接口。
16.权利要求1的设备，其中不同GPU类型是相同的图形处理器集成电路和不同量的存储器。
17.权利要求1的设备，其中第一接口是GPU接口而第二接口是PCB接口。
18.权利要求17的设备，其中可定制附着占位被配置成支持到GPU的接线附着。
19.权利要求17的设备，其中可定制附着占位被配置成支持具有倒装芯片安装的GPU的基板。
20.权利要求17的设备，其中该设备被配置成支持倒装芯片安装的GPU。
21.权利要求17的设备，其中该设备被配置成支持温度最小化的差分信令。
22.权利要求17的设备，其中该设备被配置成支持依照AGP版本的接口。
23.权利要求17的设备，其中PCB接口没有存储器接口。
24.权利要求17的设备，其中可定制附着占位没有存储器接口。
25.权利要求17的设备，其中GPU接口被配置成支持外部帧缓冲时钟终止电路。
26.权利要求17的设备，其中GPU接口被配置成支持帧缓冲电压基准电路。
27.一种用于产生多配置接口设备的方法，该接口设备用于将不同类型的GPU耦合到PCB(印刷电路板)，所述方法包括：
形成接口设备上的GPU接口以便于实施到GPU的连接；
形成接口设备上的PCB接口以便于实施到PCB的连接；
定制GPU接口的附着占位以实施到多个GPU类型中的一个GPU类型的连接，同时维持用于到PCB的连接的PCB接口恒定，其中附着占位对于每个GPU类型是可定制的。
28.权利要求27的方法，进一步包括：
配置在GPU接口和PCB接口之间被包括在所述接口设备中的多个扇出信号轨迹以依照用于一个GPU类型的配置将可定制附着占位连接到PCB接口。
29.权利要求27的方法，进一步包括：
依照AGP版本来实施PCB接口。
30.权利要求27的方法，进一步包括：
实施GPU接口以支持到GPU的接线附着。
31.权利要求27的方法，进一步包括实施GPU接口以支持倒装芯片安装的GPU。
32.权利要求27的方法，进一步包括实施GPU接口以支持多个RAM部件。
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