DE202018105568U1

DE202018105568U1 - Module housing for receiving at least one expansion card, in particular a computer card, and rack system

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Publication number: DE202018105568U1
Application number: DE202018105568.2U
Authority: DE
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2028-09-28

Abstract

Modulgehäuse (1), umfassend:- eine Eingangsschnittstelle (8);- eine Ausgangsschnittstelle (10);- wenigstens eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Erweiterungskarte (13) mit einem vorbestimmten Formfaktor, insbesondere einer Computekarte; und- eine in dem Modulgehäuse (1) angeordnete Schnittstellenelektronik (19), die mit der Eingangsschnittstelle (8), der Ausgangsschnittstelle (10) und der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, wenigstens einen ersten Datenkanal zwischen einem mit der Eingangsschnittstelle (8) verbundenen Hostsystem und einer in dem Modulgehäuse (1) aufgenommenen Erweiterungskarte (13) aufzubauen und wenigstens einen zweiten Datenkanal zwischen dem mit der Eingangsschnittstelle (8) verbundenen Hostsystem und einem mit der Ausgangsschnittstelle (10) verbundenen, gleichartigen Modulgehäuse (1) zur Aufnahme einer weiteren Erweiterungskarte (13) aufzubauen.Module housing (1), comprising: - an input interface (8); - an output interface (10); - at least one receiving device for receiving an expansion card (13) with a predetermined form factor, in particular a computer card; and - interface electronics (19) arranged in the module housing (1), which are connected to the input interface (8), the output interface (10) and the at least one receiving device and are set up to set up at least one first data channel between one with the input interface (8 ) connected host system and an expansion card (13) accommodated in the module housing (1) and at least one second data channel between the host system connected to the input interface (8) and a similar module housing (1) connected to the output interface (10) for receiving a to build another expansion card (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Modulgehäuse mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Erweiterungskarte mit einem vorbestimmten Formfaktor und einer in dem Modulgehäuse angeordneten Schnittstellenelektronik. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung eines derartigen Modulgehäuses in einem Racksystem.The invention relates to a module housing with at least one receiving device for receiving an expansion card with a predetermined form factor and an interface electronics arranged in the module housing. The invention further relates to the use of such a module housing in a rack system.

Computersysteme mit eingebauten Erweiterungskarten sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Insbesondere ist es bekannt, Computersysteme mit einer Grafikkarte mit einem speziellen Prozessor zum Verarbeiten von Grafikdaten, im Englischen mit dem Begriff „Graphics Processing Unit“ (GPU) bezeichnet, auszurüsten. Neben ihrer ursprünglichen Verwendung zur Aufbereitung von Bildschirmausgaben für einen angeschlossenen Bildschirm werden Grafikkarten zunehmend auch zur Lösung komplexer mathematischer Probleme verwendet. Insbesondere eignen sich in der Regel als Vektorprozessoren ausgestaltete GPUs zur schnellen Durchführung einer großen Vielzahl von relativ einfachen mathematischen Operationen bei sehr umfangreichen Eingangswerten. Dieses Ansatz ist auch unter dem englischen Begriff „General Purpose Computing on Graphical Processing Unit“ (GPGPU) bekannt und wird insbesondere bei der Virtualisierung, lernfähigen Systemen, dem Erzeugen von Kryptowährungen, der Visualisierung von Designs, Simulationen, Virtual-Reality-Anwendungen und Computerspielen eingesetzt.Computer systems with built-in expansion cards are widely known from the prior art. In particular, it is known to equip computer systems with a graphics card with a special processor for processing graphics data, in English with the term “graphics processing unit” (GPU). In addition to their original use for processing screen outputs for a connected screen, graphics cards are also increasingly being used to solve complex mathematical problems. In particular, GPUs designed as vector processors are particularly suitable for quickly carrying out a large number of relatively simple mathematical operations with very extensive input values. This approach is also known as "General Purpose Computing on Graphical Processing Unit" (GPGPU) and is particularly used in virtualization, systems capable of learning, the generation of cryptocurrencies, the visualization of designs, simulations, virtual reality applications and computer games used.

Sofern die GPUs oder sonstige Datenverarbeitungskomponenten nur zur Berechnung komplexer mathematischer Probleme und nicht zur Aufbereitung von Bilddaten verwendet werden, fehlen oftmals für die Bildschirmausgabe erforderliche Komponenten wie entsprechende Bildschirmschnittstellen und zugehörige Treiberelektronik. In diesem Fall werden solche Erweiterungskarten mit dem englischen Begriff „Compute Card“ bzw. dem deutschen Äquivalent „Computekarte“ bezeichnet.If the GPUs or other data processing components are only used for the calculation of complex mathematical problems and not for the processing of image data, components such as corresponding screen interfaces and associated driver electronics are often missing for the screen output. In this case, such expansion cards are referred to with the English term "Compute Card" or the German equivalent "Computkarte".

Dementsprechend kann es sinnvoll sein, ein einzelnes Computersystem mit mehr als einer oder einer besonders leistungsfähigen Erweiterungskarte mit darauf angeordneten Prozessoren, insbesondere Computekarte, auszustatten, um die Rechenkapazität des Computersystems zu erhöhen.Accordingly, it can make sense to equip a single computer system with more than one or a particularly powerful expansion card with processors arranged thereon, in particular a computer card, in order to increase the computing capacity of the computer system.

Dementgegen steht der Trend zur zunehmenden Miniaturisierung von Computersystemen. Insbesondere sogenannte Desktop-Systeme werden zunehmend in besonders kleinen, kompakten Gehäusen ausgeliefert, die die Aufnahme besonders leistungsfähiger oder zusätzlicher Komponenten verhindern oder zumindest stark begrenzen. Bei größeren Computersystemen, beispielsweise Racksystemen, besteht ein Trend zur Verdichtung der einzelnen Systemkomponenten. Beispielsweise werden Rackserver bevorzugt in Gehäuse mit einer einzelnen Höheneinheit eingebaut, um eine möglichst große Packungsdichte an Rackservern in einem Rack zu erreichen.This contrasts with the trend towards increasing miniaturization of computer systems. So-called desktop systems in particular are increasingly being delivered in particularly small, compact housings which prevent or at least severely limit the inclusion of particularly powerful or additional components. With larger computer systems, for example rack systems, there is a trend towards the compression of the individual system components. For example, rack servers are preferably installed in housings with a single height unit in order to achieve the greatest possible packing density of rack servers in a rack.

Vor diesem Hintergrund besteht das Problem, eine Erweiterbarkeit bekannter Computersystem zu verbessern und insbesondere eine Aufnahme weiterer Erweiterungskarten zu ermöglichen.Against this background, there is the problem of improving the expandability of known computer systems and, in particular, of allowing further expansion cards to be added.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das oben genannte Problem durch ein Modulgehäuse umfassend eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle, wenigstens eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Erweiterungskarte, insbesondere einer Computekarte, mit einem vorbestimmten Formfaktor und eine in dem Modulgehäuse angeordnete Schnittstellenelektronik gelöst. Die Schnittstellenelektronik ist mit der Eingangsschnittstelle, der Ausgangsschnittstelle und der wenigstens einen Aufnahmevorrichtung verbunden und dazu eingerichtet, wenigstens einen ersten Datenkanal zwischen einem mit der Eingangsschnittstelle verbundenen Hostsystem und einer in dem Modulgehäuse aufgenommenen Erweiterungskarte aufzubauen und wenigstens einen zweiten Kanal zwischen dem mit der Eingangsschnittstelle verbundenen Hostsystem und einem mit der Ausgangsschnittstelle verbundenen, gleichartigen Modulgehäuse aufzubauen.According to a first aspect of the present invention, the above-mentioned problem is solved by a module housing comprising an input interface, an output interface, at least one recording device for receiving an expansion card, in particular a computer card, with a predetermined form factor and interface electronics arranged in the module housing. The interface electronics is connected to the input interface, the output interface and the at least one receiving device and is set up to set up at least one first data channel between a host system connected to the input interface and an expansion card accommodated in the module housing and at least one second channel between the host system connected to the input interface and to build a similar module housing connected to the output interface.

Ein derartiges Modulgehäuse ermöglicht das Hinzufügen einer oder mehrerer Erweiterungskarten als externe Komponenten zu einem Host-Computersystem. Dabei kann durch Hintereinanderschalten mehrerer derartiger Modulgehäuse eine Konfiguration gewählt werden, die den Anforderungen des jeweiligen Computersystems entspricht. Insbesondere ermöglicht der Aufbau des zweiten Datenkanals zwischen dem mit der Eingangsschnittstelle verbundenen Hostsystem und einem mit der Ausgangsschnittstelle verbundenen, gleichartigen Modulgehäuse eine räumlich eng benachbarte Anordnung von zwei oder mehr Modulgehäusen hintereinander.Such a module housing enables one or more expansion cards to be added as external components to a host computer system. By connecting several such module housings in series, a configuration can be selected that corresponds to the requirements of the respective computer system. In particular, the construction of the second data channel between the host system connected to the input interface and a similar module housing connected to the output interface enables a spatially closely adjacent arrangement of two or more module housings one behind the other.

In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle an einer ersten Gehäuseseite des Modulgehäuses angeordnet und die Ausgangsschnittstelle ist an einer der ersten Gehäuseseite gegenüberliegenden, zweiten Gehäuseseite des Modulgehäuses angeordnet. Auf diese Weise können die Modulgehäuse räumlich direkt hintereinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden werden.In at least one embodiment, the input interface is arranged on a first housing side of the module housing and the output interface is arranged on a second housing side of the module housing opposite the first housing side. In this way, the module housing can be arranged spatially directly one behind the other and electrically connected to one another.

In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst die Eingangsschnittstelle einen ersten Anschluss für ein Netzkabel, einen zweiten Anschluss für ein Datenkabel und einen dritten Anschluss für eine Modulverbindung, und die Ausgangsschnittstelle weist einen vierten Anschluss für eine Modulverbindung auf. Dabei umfasst die Modulverbindung Leitungen für eine Stromversorgung und Leitungen für eine Datenverbindung und ist zum Koppeln des Modulgehäuses mit einem gleichartigen Modulgehäuse eingerichtet. Auf diese Weise kann ein erstes Modulgehäuse sowohl mittels gewöhnlicher Kabelverbindungen, insbesondere ein standardisiertes Netz- und Datenkabel, mit einem externen Hostsystem als auch über eine für das Modulgehäuse spezifische, insbesondere kompakte, Modulverbindung mit einem weiteren Modulgehäuse verbunden werden. Das weitere Modulgehäuse muss dabei nicht mittels gesonderten, in der Regel platzaufwändigen Kabel angeschlossen werden.In at least one embodiment, the input interface comprises a first connection for a power cable, a second connection for a Data cable and a third connection for a module connection, and the output interface has a fourth connection for a module connection. The module connection includes lines for a power supply and lines for a data connection and is set up to couple the module housing with a similar module housing. In this way, a first module housing can be connected to an external host system both by means of ordinary cable connections, in particular a standardized power and data cable, and also to a further module housing by means of a module connection that is specific, in particular compact, for the module housing. The additional module housing does not have to be connected using separate, usually space-consuming cables.

In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst das Modulgehäuse wenigstens ein in dem Modulgehäuse angeordnetes Netzteil und/oder wenigstens einen in dem Modulgehäuse angeordneten Lüfter zur Stromversorgung beziehungsweise Kühlung der in dem Modulgehäuse aufgenommenen Erweiterungskarte.In at least one embodiment, the module housing comprises at least one power pack arranged in the module housing and / or at least one fan arranged in the module housing for power supply or cooling of the expansion card accommodated in the module housing.

In wenigstens einer Ausgestaltung entsprechen die Eingangsschnittstelle und die Ausgangsschnittstelle elektrisch dem Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) Standard und die Schnittstellenelektronik weist einen PCIe-Switch oder eine PCI-Bridge auf, der bzw. die dazu eingerichtet ist, einen mit der Eingangsschnittstelle verbundenen PCIe-Hostadapter wahlweise mit einer in dem Modulgehäuse aufgenommenen Erweiterungskarte oder einem mit der Ausgangsschnittstelle verbundenen, gleichartigen Modulgehäuse zu verbinden. In einer ersten Betriebsart verbindet der PCIe-Switch bzw. die PCI-Bridge alle PCIe-Lanes einer vorbestimmten Gruppe von PCIe-Lanes der Eingangsschnittstelle für einen vorbestimmten Zeitabschnitt mit einer aktuell aktiven Erweiterungskarte einer Mehrzahl von in dem Modulgehäuse aufgenommenen Erweiterungskarten. In einer zweiten Betriebsart verbindet der PCIe-Switch bzw. die PCI-Bridge jeweils eine Untermenge aller PCIe-Lanes der vorbestimmten Gruppe dauerhaft mit jeweils einer zugehörigen Erweiterungskarte der Mehrzahl von in dem Modulgehäuse aufgenommenen Erweiterungskarten.In at least one embodiment, the input interface and the output interface electrically correspond to the Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) standard and the interface electronics have a PCIe switch or a PCI bridge, which is or is set up to connect a PCIe connected to the input interface. Connect the host adapter either with an expansion card accommodated in the module housing or with a similar module housing connected to the output interface. In a first operating mode, the PCIe switch or the PCI bridge connects all PCIe lanes of a predetermined group of PCIe lanes of the input interface for a predetermined period of time to a currently active expansion card of a plurality of expansion cards accommodated in the module housing. In a second operating mode, the PCIe switch or the PCI bridge in each case permanently connects a subset of all PCIe lanes of the predetermined group to an associated expansion card of the plurality of expansion cards accommodated in the module housing.

In wenigstens einer Ausgestaltung ist das Modulgehäuse zur Aufnahme in ein Rack ausgestaltet. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht die kompakte Aufnahme einzelner oder mehrerer Modulgehäuse in ein bestehendes Racksystem, insbesondere zur Kopplung mit korrespondierenden Rackservern.In at least one embodiment, the module housing is designed to be received in a rack. Such an embodiment enables compact or individual module housings to be accommodated in an existing rack system, in particular for coupling to corresponding rack servers.

In wenigstens einer Ausgestaltung weist das Modulgehäuse eine Höhe von zwei Rack-Höheneinheiten, eine Breite eines halben Rackeinschubs und/oder eine Tiefe eines halben Rackeinschubs auf. Derartige Abmessungen ermöglichen insbesondere die Aufnahme von zwei übereinander angeordneten Vollformat-Erweiterungskarten mit doppelter Höhe, oder die Aufnahme von vier übereinander angeordneten Vollformat-Erweiterungskarten mit einfacher Höhe. Zugleich können jeweils zwei Modulgehäuse hintereinander und/oder nebeneinander in ein Rack eingeschoben werden, sodass insgesamt bis zu vier Modulgehäuse verteilt über zwei Höheneinheiten eines Racks aufgenommen werden können.In at least one embodiment, the module housing has a height of two rack height units, a width of half a rack insert and / or a depth of half a rack insert. Such dimensions allow, in particular, the inclusion of two stacked full-format expansion cards with double height, or the reception of four stacked full-format expansion cards with single height. At the same time, two module housings can be inserted one behind the other and / or next to each other in a rack, so that a total of up to four module housings can be accommodated distributed over two rack units.

In unterschiedlichen Ausgestaltungen sind mehreren PCIe-Erweiterungskarten mit voller Bauhöhe übereinander oder mit reduzierter Bauhöhe nebeneinander in dem Modulgehäuse angeordnet. Durch die unterschiedlichen Ausgestaltungen kann bei gleichen Außenabmessungen in Abhängigkeit des Formfaktors der Erweiterungskarten die Anzahl von in einem Gehäuseinneren aufnehmbaren Erweiterungskarten optimiert werden.In various configurations, several PCIe expansion cards with full height are arranged one above the other or with reduced height next to each other in the module housing. Due to the different configurations, the number of expansion cards that can be accommodated in a housing interior can be optimized with the same external dimensions, depending on the form factor of the expansion cards.

In wenigstens einer Ausgestaltung umfasst die Eingangsschnittstelle wenigstens zwei PCIe-Anschlüsse, und die Ausgangsschnittstelle umfasst wenigstens einen PCIe-Anschluss, ein ersten PCIe-Anschluss der Eingangsschnittstelle ist mit der wenigstens eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Erweiterungskarte koppelbar ist, und ein zweiter PCIe-Anschluss der Eingangsschnittstelle ist fest mit dem wenigstens einen PCIe-Anschluss der Ausgangsschnittstelle gekoppelt. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt eine zumindest teilweise passive Ausgestaltung der Schnittstellenelektronik.In at least one embodiment, the input interface comprises at least two PCIe connections, and the output interface comprises at least one PCIe connection, a first PCIe connection of the input interface can be coupled to the at least one receiving device for receiving an expansion card, and a second PCIe connection The input interface is permanently coupled to the at least one PCIe connection of the output interface. Such a configuration allows an at least partially passive configuration of the interface electronics.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie den angehängten Ansprüchen offenbart.Further advantageous refinements of the invention are disclosed in the following description of exemplary embodiments and the appended claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren im Detail beschrieben. Darin zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Modulgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Elektronik eines Modulgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung von Anschlüssen eines Modulgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 bis 6 unterschiedliche Anordnungen mehrerer Modulgehäuse hinter- beziehungsweise nebeneinander,
7 und 8 unterschiedliche Anordnungen mehrerer Modulgehäuse in einem Racksystem mit unter beziehungsweise über dem Modulgehäuse angeordneten Rackservern, und
9 eine perspektivische Ansicht eines Modulgehäuses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

The invention is described in detail below using different exemplary embodiments with reference to the attached figures. In it show:

1 2 shows a perspective view of a module housing according to an exemplary embodiment of the invention,
2 1 shows a schematic representation of electronics of a module housing according to an embodiment of the invention,
3 1 shows a schematic representation of connections of a module housing according to an embodiment of the invention,
4 to 6 different arrangements of several module housings one behind the other or next to each other,
7 and 8th different arrangements of several module housings in a rack system with rack servers arranged under or above the module housing, and
9 a perspective view of a module housing according to a further embodiment of the invention.

1 zeigt ein Modulgehäuse 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in der 1 dargestellt, weist das Modulgehäuse 1 eine Höhe von zwei sogenannten Rack-Höheneinheiten (englisch: „rack unit“ oder „U“) von jeweils 1,75 Zoll, also insgesamt etwa 9 cm, eine Breite von etwa 24 cm entsprechend einer halben Breite eines 19"-Rackeinschubs und eine Tiefe von mindestens 33 cm entsprechend einer halben nutzbaren Tiefe eines Rackeinschubs mit 80 cm Außentiefe auf. 1 shows a module housing 1 according to a first embodiment of the invention. Like in the 1 shown, has the module housing 1 a height of two so-called rack height units (English: "rack unit" or "U") each of 1.75 inches, ie a total of about 9 cm, a width of about 24 cm corresponding to half a width of a 19 "rack insert and one Depth of at least 33 cm corresponding to half the usable depth of a rack insert with an outer depth of 80 cm.

Auf einer Vorderseite 2 ist ein Netzanschluss 3 für ein Netzkabel, ein PCIe-Anschluss 4 zum Anschluss eines Datenkabels gemäß dem PCIe-Standard, ein Thunderbolt-Anschluss 5 zum alternative Anschluss eines Datenkabels gemäß dem Thunderbolt-Standard und ein weiterer Versorgungsanschluss 6 zum alternativen Einspeisen einer Versorgungsspannung von einem gleichartigen Modulgehäuse 1 vorgesehen. Selbstverständlich sind auch andere Anschlussarten, wie etwa optische Verbinder, denkbar. Zusammen bilden die Anschlüsse 4 bis 6 einen Modulanschluss 7, und der Modulanschluss 7 zusammen mit dem Netzanschluss 3 eine Eingangsschnittstelle 8. Eine Rückseite 9 des Modulgehäuses 1 weist einen dem Modulanschluss 7 der Eingangsschnittstelle 8 korrespondierenden, in der perspektivischen Ansicht gemäß 1 verdeckten Modulanschluss einer Ausgangsschnittstelle 10 auf. Die Ausgangsschnittstelle 10 umfasst keinen zum Anschluss 3 korrespondierenden Netzanschluss.On a front 2 is a mains connection 3 for a power cable, a PCIe connector 4 for connecting a data cable according to the PCIe standard, a Thunderbolt connector 5 for the alternative connection of a data cable according to the Thunderbolt standard and an additional supply connection 6 for alternative supply of a supply voltage from a similar module housing 1 intended. Of course, other types of connection, such as optical connectors, are also conceivable. Together they form the connections 4 to 6 a module connection 7 , and the module connection 7 together with the mains connection 3 an input interface 8th , A back 9 of the module housing 1 assigns one to the module connection 7 the input interface 8th corresponding, in the perspective view according to 1 hidden module connection of an output interface 10 on. The output interface 10 does not include any for connection 3 corresponding network connection.

Oberhalb der Anschlüsse 3 bis 6 sind vier nebeneinander angeordnete Lüfter 11 angeordnet, die einer Kühlung von in dem Modulgehäuse 1 aufgenommenen Komponenten dienen. Des Weiteren sind auch an der Rückseite 9 weitere Lüfter 11 zur Belüftung beziehungsweise Entlüftung des Modulgehäuses 1 angeordnet. Die Lüfter 11 erzeugen entweder einen Luftstrom von der Vorderseite 2 zur Rückseite 9 oder umgekehrt. Innerhalb des Modulgehäuses 1 ist im Ausführungsbeispiel ein Netzteil 12 zum Umwandeln der über den Netzanschluss 3 oder den Versorgungsanschluss 6 des Modulanschlusses 7 zugeführten Netzspannung in eine Versorgungsspannung für in dem Modulgehäuse 1 aufgenommene Erweiterungskarten 13 angeordnet. Selbstverständlich kann auch ein zusätzliches, beispielsweise redundantes, Netzteil vorgesehen werden.Above the connections 3 to 6 are four fans arranged side by side 11 arranged, the cooling of in the module housing 1 serve recorded components. Furthermore, are also on the back 9 more fans 11 for ventilation of the module housing 1 arranged. The fans 11 either generate airflow from the front 2 to the back 9 or the other way around. Inside the module housing 1 is a power supply in the embodiment 12 to convert the via the mains connection 3 or the supply connection 6 the module connection 7 supplied mains voltage into a supply voltage for in the module housing 1 added expansion cards 13 arranged. An additional, for example redundant, power supply unit can of course also be provided.

Im Ausführungsbeispiel sind in dem Modulgehäuse 1 insgesamt vier Erweiterungskarten 13 in der Form von Computekarten mit einfacher Bauhöhe übereinander angeordnet, das heiß parallel zur größten Grundfläche des Modulgehäuses 1, also der Bodenwand 17. Diese Erweiterungskarten 13 sind über entsprechende Aufnahmevorrichtungen, im Ausführungsbeispiel über Steckverbinder 14 einer an einer Seitenwand 15 angeordneten Riserkarte 16, elektrisch und mechanisch mit den weiteren Komponenten des Modulgehäuses 1 verbunden.In the exemplary embodiment are in the module housing 1 a total of four expansion cards 13 arranged in the form of simple height computer cards, one above the other, hot parallel to the largest base of the module housing 1 , i.e. the bottom wall 17 , These expansion cards 13 are via corresponding receiving devices, in the exemplary embodiment via connectors 14 one on a side wall 15 arranged riser card 16 , electrical and mechanical with the other components of the module housing 1 connected.

Auf einer Bodenwand 17 ist eine weitere Leiterplatte 18 zur Aufnahme von Komponenten einer Schnittstellenelektronik angeordnet. Die Leiterplatte 18 umfasst insbesondere aktive und passive Komponenten zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den verschiedenen Anschlüssen 3 bis 6, den Lüftern 11, dem Netzteil 12, und den Steckverbindern 14 der Riserkarte 16 zur Aufnahme der Erweiterungskarten 13. Die Funktionsweise der Schnittstellenelektronik wird nachfolgend anhand der Ausführungsform gemäß 2 weiter beschrieben.On a floor wall 17 is another circuit board 18 arranged to accommodate components of an interface electronics. The circuit board 18 includes in particular active and passive components for establishing electrical connections between the various connections 3 to 6 , the fans 11 , the power supply 12 , and the connectors 14 the riser card 16 to accommodate the expansion cards 13 , The mode of operation of the interface electronics is described below using the embodiment according to 2 further described.

2 zeigt schematisch eine elektrische Verschaltung von Komponenten einer Schnittstellenelektronik 19 eines Modulgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, beispielsweise des Modulgehäuses 1 gemäß 1. 2 shows schematically an electrical connection of components of an interface electronics 19 a module housing according to an embodiment of the invention, for example the module housing 1 according to 1 ,

Die Schnittstellenelektronik 19 umfasst im Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte 18 mit darauf angeordneten Komponenten und eine Riserkarte 16 mit darauf angeordneten Steckverbindern 14 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Erweiterungskarten 13. Auf der Leiterplatte 18 sind eine Schaltung 21, eine PCIe-Bridge 22 und ein Steuerbaustein 23 angeordnet. Bei den Steckverbindern 14 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um PCIe-Steckverbinder zur mechanischen Aufnahme von PCIe-X16-Steckkarten mit bis zu 16 parallelen PCIe-Datenpfaden. Elektrisch sind davon im beschriebenen Ausführungsbeispiel jedoch nur 2, 4 oder 8 PCIe-Datenpfaden mit der PCIe-Bridge 22 verbunden. Alternativ können natürlich auch alle 16 PCIe-Datenpfaden der PCIe-X16-Steckkarten mit entsprechenden Datenpfaden der PCIe-Bridge 22 verbunden werden.The interface electronics 19 in the exemplary embodiment comprises a printed circuit board 18 with components arranged on it and a riser card 16 with connectors arranged on it 14 to accommodate a number of expansion cards 13 , On the circuit board 18 are a circuit 21 , a PCIe bridge 22 and a control module 23 arranged. With the connectors 14 In the exemplary embodiment, the PCIe plug connector for mechanically accommodating PCIe-X16 plug-in cards with up to 16 parallel PCIe data paths is involved. Of these, however, are only electrical in the exemplary embodiment described 2 . 4 or 8th PCIe data paths with the PCIe bridge 22 connected. Alternatively, of course, everyone can 16 PCIe data paths of the PCIe-X16 plug-in cards are connected to corresponding data paths of the PCIe bridge 22.

Die Schnittstellenelektronik 19 ist mit einer Schnittstellenanordnung 20 zum Anschluss des Modulgehäuses 1 an externe Komponenten, insbesondere ein Host-Computersystem, an ein weiteres Modulgehäuse und an ein Stromversorgungsnetz gekoppelt. Die Schnittstellenanordnung 20 umfasst einen Netzanschluss 3, einen PCIe-Anschluss 4 und einen Modulanschluss zum Koppeln mit einem weiteren Modulgehäuse. Die Schaltung 21 dient zum Erkennen und Umschalten von extern bereitgestellten Versorgungsspannungen, und PCIe-Bridge 22 dient zur automatischen Auswahl und Verteilung von zur Verfügung stehenden PCIe-Leitungen bzw. -Datenpfaden, auch bekannt unter dem englischen Begriff „PCIe-Lanes“. Alternativ kann dazu auch ein sogenannter PCI-Switch eingesetzt werden. Die PCIe-Bridge 22 bzw. der PCI-Switch, der PCIe-Anschluss 4 und die sonstigen Komponenten der Schnittstellenelektronik 19 sind mit dem PCIe-Standard der Version 1.0/1.1 oder 2.0/2.1, bevorzugt mit dem PCIe-Standard der Version 3.0/3.1, 4.0 oder 5.0 kompatibel. Sofern, wie bezüglich der 1 beschrieben, zusätzlich ein Thunderbolt-Anschluss vorgesehen ist, ist dieser bevorzugt mit dem Thunderbolt-3-Standard kompatibel, der bis zu vier PCIe-Lanes bereitstellt.The interface electronics 19 is with an interface arrangement 20 for connecting the module housing 1 coupled to external components, in particular a host computer system, to a further module housing and to a power supply network. The interface arrangement 20 includes a mains connection 3 , a PCIe connector 4 and a module connector for coupling with another module housing. The circuit 21 is used to identify and switch over externally provided supply voltages, and PCIe bridge 22 is used for the automatic selection and distribution of available PCIe lines or data paths, also known under the English term "PCIe lanes". Alternatively, a so-called PCI switch can also be used. The PCIe Bridge 22 or the PCI switch, the PCIe connection 4 and the other components of the interface electronics 19 are with the PCIe standard of the version 1.0 / 1.1 or 2.0 / 2.1 , preferably with the PCIe standard of the version 3.0 / 3.1 . 4.0 or 5.0 compatible. If so, as for the 1 described, in addition a Thunderbolt connection is provided, this is preferably connected to the Thunderbolt 3 -Compatible standard that provides up to four PCIe lanes.

Im Betrieb des Modulgehäuses 1 ist immer nur ein Versorgungsanschluss der Schnittstellenanordnung 20, beispielsweise ein Netzanschluss 3 oder ein Versorgungsanschluss des Modulanschlusses 7 mit einer Spannungsversorgung verbunden. Insbesondere wird das Modulgehäuse 1 über den Netzanschluss 3 mit einem Netzkabel verbunden, wenn es sich um das erste oder einzige Modulgehäuse 1 zur Aufnahme von Grafik- oder sonstigen Erweiterungskarten handelt. Handelt es sich bei dem Modulgehäuse 1 um ein weiteres, hinter ein solches erstes Modulgehäuse geschaltetes Modulgehäuse, wird die Stromversorgung stattdessen über den Versorgungsanschluss des Modulanschlusses 7 von dem ersten Modulgehäuse auf das weitere Modulgehäuse durchgeschleift. Anhand der Beschaltung kann die Schaltung 21 daher erkennen, ob es sich bei dem Modulgehäuse 1 um ein erstes oder ein nachfolgendes, insbesondere zweites, Modulgehäuse handelt.In operation of the module housing 1 is always only one supply connection of the interface arrangement 20 , for example a mains connection 3 or a supply connection of the module connection 7 connected to a power supply. In particular, the module housing 1 via the mains connection 3 connected with a power cord if it is the first or only module housing 1 for the inclusion of graphics or other expansion cards. Is it the module housing 1 by a further module housing connected behind such a first module housing, the power supply is instead via the supply connection of the module connection 7 looped through from the first module housing to the further module housing. Using the circuit, the circuit 21 therefore recognize whether it is the module housing 1 is a first or a subsequent, in particular second, module housing.

Ungeachtet des verwendeten Versorgungsanschlusses stellt die Schaltung 21 dem Netzteil 12 die zugeführte Versorgungsspannung zur Verfügung. Das Netzteil 12 erzeugt aus der Netzspannung eine oder mehrere sekundäre Versorgungsspannungen, insbesondere Gleichspannungen von 3,3, 5 oder 12 V. Diese werden den weiteren Komponenten der Leiterplatte 18 zur Verfügung gestellt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Netzteil 12 um ein Schaltnetzteil mit einer Ausgangsleistung von 600 W, das zur Versorgung von zwei Hochleistungscomputekarten mit einer Eingangsleistung von bis zu 300 W oder vier anderen Computekarten mit einer Eingangsleistung von bis zu 150 W ausreicht. Des Weiteren wird die eingangsseitige Versorgungsspannung insbesondere bei Verwendung des Modulgehäuses 1 als erstes Modulgehäuse auch an einen Versorgungsanschluss des Modulanschlusses 7 bereitgestellt, um eventuell vorhandene, weitere Modulgehäuse mit einer Versorgungsspannung zu versorgen.Regardless of the supply connection used, the circuit provides 21 the power supply 12 the supplied supply voltage is available. The power supply 12 generates one or more secondary supply voltages from the mains voltage, in particular direct voltages of 3.3, 5 or 12 V. These become the other components of the circuit board 18 made available. In the exemplary embodiment, it is the power supply 12 a switching power supply with an output power of 600 W, which is sufficient to supply two high-performance computer cards with an input power of up to 300 W or four other computer cards with an input power of up to 150 W. Furthermore, the supply voltage on the input side is particularly great when using the module housing 1 as the first module housing also to a supply connection of the module connection 7 provided to supply any additional module housings with a supply voltage.

Die PCIe-Bridge 22 ist mit den Datenleitungen einer Eingangsschnittstelle in Form der Schnittstellenanordnung 20, insbesondere dem PCI-Anschluss 4 und dem Modulanschluss 7, den Datenleitungen einer in der 2 nicht dargestellten Ausgangsschnittstelle sowie den Steckverbindern 14 zur Aufnahme der Erweiterungskarten 13 verbunden. Optional ist zwischen der PCIe-Bridge 22 und der Schnittstellenanordnung 20und/oder der Ausgangsschnittstelle ein sogenannter Retimer-Baustein angeordnet, der Datensignale für längere PCIe-Leitungsverbindungen wieder aufbereitet. Die PCIe-Bridge 22 erkennt, an welchen Anschluss der Eingangsschnittstelle eine Datenleitung angeschlossen ist. Grundsätzlich sind die PCIe- und Thunderbolt-Anschlüsse technisch ähnlich, wobei der PCIe-Anschluss 4 bevorzugt 16 PCIe-Lanes aufweist, während der Thunderbolt-Anschluss 5 lediglich vier PCIe-Lanes aufweist. Somit eignet sich der PCIe-Anschluss 4 insbesondere zum gleichzeitigen Anschluss einer Mehrzahl von Modulgehäusen 1 und/oder Erweiterungskarten 13 an einen besonders leistungsfähigen Hostcomputer, beispielsweise einen Rackserver in einem Rechenzentrum, während sich der Thunderbolt-Anschluss 5 eher zum Anschluss eines einzelnen Modulgehäuses 1 mit nur einer oder wenigen darin aufgenommenen Erweiterungskarten 13 an ein einfacheres Hostsystem, beispielsweise ein Notebook oder einen Desktop-Computer, eignet.The PCIe bridge 22 is with the data lines of an input interface in the form of the interface arrangement 20 , especially the PCI connection 4 and the module connection 7 , the data lines one in the 2 not shown output interface and the connectors 14 to accommodate the expansion cards 13 connected. Is optional between the PCIe bridge 22 and the interface arrangement 20 and / or the output interface, a so-called retimer module is arranged, which processes data signals for longer PCIe line connections again. The PCIe bridge 22 recognizes which connection of the input interface a data line is connected to. Basically, the PCIe and Thunderbolt connections are technically similar, with the PCIe connection 4 prefers 16 PCIe lanes while the Thunderbolt connection 5 has only four PCIe lanes. The PCIe connection is therefore suitable 4 in particular for the simultaneous connection of a plurality of module housings 1 and / or expansion cards 13 to a particularly powerful host computer, for example a rack server in a data center, while the Thunderbolt connection 5 rather for connecting a single module housing 1 with only one or a few expansion cards included 13 to a simpler host system, for example a notebook or a desktop computer.

Die eingangsseitig an der PCIe-Bridge 22 zur Verfügung stehenden PCIe-Lanes werden gemäß einer ausgewählten Betriebsart der PCIe-Bridge 22 auf die verschiedenen Computekarten oder sonstige in die Steckverbinder 14 aufgenommene PCIe-Erweiterungskarten 13 sowie eventuell über die Ausgangsschnittstelle an das Modulgehäuse 1 angeschlossene, weitere Komponenten verteilt.The input side on the PCIe Bridge 22 Available PCIe lanes are selected according to a selected operating mode of the PCIe bridge 22 on the various computer cards or other in the connectors 14 PCIe expansion cards included 13 and possibly via the output interface to the module housing 1 connected, further components distributed.

In einer ersten Betriebsart überwacht die PCIe-Bridge 22 Anforderungen von PCIe-Komponenten zur Übertragung von Daten von einem beziehungsweise an einen externen Hostadapter, an den das Modulgehäuse 1 angeschlossen ist. Wird eine solche Anfrage erkannt, werden sämtliche zur Verfügung stehenden PCIe-Lanes mit der jeweiligen PCIe-Erweiterungskomponente, insbesondere einer Erweiterungskarte 13, verbunden, sodass von der PCIe-Erweiterungskomponente eine maximal zur Verfügung stehende Bandbreite des jeweiligen Datenanschlusses ausgenutzt werden kann. Somit handelt es sich im Wesentlichen um ein Zeitmultiplexverfahren, bei dem Daten unterschiedlicher Erweiterungskarten 13 nacheinander über sämtliche zur Verfügung stehende PCIe-Lanes übertragen werden.In a first operating mode, the PCIe bridge monitors 22 Requirements of PCIe components for the transmission of data from or to an external host adapter to which the module housing 1 connected. If such a request is recognized, all available PCIe lanes with the respective PCIe expansion component, in particular an expansion card 13 , connected so that the maximum available bandwidth of the respective data connection can be used by the PCIe expansion component. It is therefore essentially a time-division multiplex method in which data from different expansion cards are used 13 are successively transmitted over all available PCIe lanes.

In einer weiteren, zweiten Betriebsart der PCIe-Bridge 22 werden die zur Verfügung stehenden PCIe-Lanes dagegen auf die unterschiedlichen PCIe-Erweiterungskomponenten, insbesondere Erweiterungskarten 13, dauerhaft, zumindest semistatisch, aufgeteilt, bis es zu einer Neukonfiguration des Modulgehäuses 1 oder einem Wechsel der Betriebsart der PCIe-Bridge 22 kommt. Beispielsweise können beim internen Anschluss von zwei Erweiterungskarten 13 jeder Erweiterungskarte vier PCIe-Lanes von insgesamt 16 PCIe-Lanes des Hostadapters zugeteilt werden. Die weiteren acht PCIe-Lanes werden auf die Ausgangsschnittstelle 10 durchgeschleift und stehen somit für eine Kommunikation mit weiteren Komponenten eines nachgeschalteten Modulgehäuses 1 zur Verfügung. Sofern kein weiteres Modulgehäuse an der Ausgangsschnittstelle 10 erkannt wird, können die 16 PCIe-Lanes symmetrisch auf die zwei Erweiterungskarten 13 verteilt werden, so dass jeder Erweiterungskarte acht PCIe-Lanes zur Verfügung stehen. Somit handelt es sich im Wesentlichen um ein Kanalmultiplexverfahren, bei dem Daten unterschiedlicher Erweiterungskarten 13 gleichzeitig über zueinander parallele PCIe-Lanes übertragen werden.In another, second mode of operation of the PCIe bridge 22 the available PCIe lanes, on the other hand, are based on the different PCIe expansion components, especially expansion cards 13 , permanently, at least semi-statically, divided until there is a reconfiguration of the module housing 1 or a change in the operating mode of the PCIe bridge 22 comes. For example, when connecting two expansion cards internally 13 each expansion card has four PCIe lanes in total 16 PCIe lanes of the host adapter be allocated. The other eight PCIe lanes are on the output interface 10 looped through and thus stand for communication with other components of a downstream module housing 1 to disposal. Unless there is another module housing at the output interface 10 is recognized, the 16 PCIe lanes symmetrically on the two expansion cards 13 distributed so that each expansion card has eight PCIe lanes. It is therefore essentially a channel multiplex method in which data from different expansion cards are used 13 can be transmitted simultaneously via parallel PCIe lanes.

Selbstverständlich können die beiden Betriebsarten auch gemischt werden, beispielsweise ist es möglich, eine feste Anzahl von PCIe-Lanes gemäß der zweiten Betriebsart auf ein nachgeschaltetes Modulgehäuse 1 durchzuschalten und die verbleibenden PCIe-Lanes gemäß der ersten Betriebsart dynamisch auf die unterschiedlichen, intern angeschlossenen Erweiterungskarten 13 zu verteilen.Of course, the two operating modes can also be mixed, for example it is possible to have a fixed number of PCIe lanes in accordance with the second operating mode on a downstream module housing 1 connect and the remaining PCIe lanes dynamically according to the first operating mode on the different, internally connected expansion cards 13 to distribute.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass eine Untermenge der zur Verfügung stehenden PCIe-Lanes der Eingangsschnittstelle 8 fest mit entsprechenden PCI-Lanes der Ausgangsschnittstelle 10 verbunden sind, also nicht über die Bridge 22 vermittelt werden. Beispielsweise können an einer Vorderseite 2 eines Modulgehäuses 1 zwei PCIe-Anschlüsse 4 vorgesehen werden, von denen einer mit der PCIe-Bridge 22 und ein weiteren fest mit einem einzelnen PCIe-Anschluss auf einer Rückseite 9 des Modulgehäuses 1 verbunden ist.As an alternative or in addition, it is also possible for a subset of the available PCIe lanes of the input interface 8th fixed with corresponding PCI lanes of the output interface 10 connected, so not over the bridge 22 mediated. For example, on a front 2 of a module housing 1 two PCIe connectors 4 be provided, one of which with the PCIe bridge 22 and another firmly with a single PCIe connector on a back 9 of the module housing 1 connected is.

Der Steuerbaustein 23 übernimmt weitere Steuerungsaufgaben Beispielsweise kann der Steuerbaustein 23 die Drehzahl der Lüfter 11 oder die Betriebsart des Netzteils 12 entsprechend einer aktuellen Betriebstemperatur und/oder Leistungsaufnahme der Erweiterungskarten 13 einstellen.The control module 23 takes on further control tasks For example, the control module 23 the speed of the fans 11 or the operating mode of the power supply 12 according to a current operating temperature and / or power consumption of the expansion cards 13 to adjust.

3 zeigt ein Anschlussschema eines Modulgehäuses 1 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Abweichend von dem Modulgehäuse 1 gemäß 1 weist das Modulgehäuse 1 gemäß 3 einen Netzanschluss 3 zum Anschluss eines Netzkabels, einen PCIe-Anschluss 4 zum Anschluss eines PCIe-Datenkabels, einen eingangsseitigen Modulanschluss 24 und einen ausgangsseitigen Modulanschluss 25 auf. Die Modulanschlüsse 24 und 25 sind so ausgestaltet, dass sie entweder direkt oder mittels eines sehr kompakten Leiterplattenverbinders miteinander gekoppelt werden können. Dabei handelt es sich beispielsweise um proprietäre, das heißt herstellerspezifische, Hochfrequenzverbindungen. Somit kann ein erstes Modulgehäuse 1 mittels standardisierter Anschlüsse, insbesondere eines Netzkabels und eines PCIe-X16-Steckverbinder mit einem Stromversorgungsnetz beziehungsweise einem Hostadapter eines Hostsystems verbunden werden und ein weiteres Modulgehäuse über die Modulanschlüsse 24 und 25 platzsparend direkt mit dem ersten Modulgehäuse 1 gekoppelt werden. Die übrigen Komponenten und die Funktionsweise des Modulgehäuse 1 gemäß 3 entsprechen im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Modulgehäuse 1 gemäß den 1 und 2 und werden daher nicht erneut beschrieben. 3 shows a connection diagram of a module housing 1 according to a further embodiment of the invention. Deviating from the module housing 1 according to 1 shows the module housing 1 according to 3 a mains connection 3 for connecting a power cable, a PCIe connection 4 for connecting a PCIe data cable, an input-side module connection 24 and an output-side module connection 25 on. The module connections 24 and 25 are designed in such a way that they can be coupled either directly or by means of a very compact circuit board connector. These are, for example, proprietary, i.e. manufacturer-specific, high-frequency connections. Thus, a first module housing 1 by means of standardized connections, in particular a power cable and a PCIe-X16 plug connector, to a power supply network or a host adapter of a host system and a further module housing via the module connections 24 and 25 space-saving directly with the first module housing 1 be coupled. The remaining components and the functionality of the module housing 1 according to 3 correspond essentially to the module housing described above 1 according to the 1 and 2 and are therefore not described again.

In den 4 bis 6 sind unterschiedliche Anordnungen mehrerer Modulgehäuse 1 dargestellt. bevorzugt sind die einzelnen Modulgehäuse 1 mechanisch miteinander verbindbar, beispielsweise über Rastverbindungen.In the 4 to 6 are different arrangements of several module housings 1 shown. the individual module housings are preferred 1 mechanically connectable, for example via snap connections.

In der 4 ist eine Hintereinanderanordnung von zwei Modulgehäusen 1a und 1b gemäß 3 dargestellt. Dabei wird, wie zuvor beschrieben, das erste Modulgehäuse 1a über den Netzanschluss 3 und den PCIe-Anschluss 4 mit einem Netzkabel beziehungsweise einem PCIe-X16-Datenkabel verbunden. Das zweite Modulgehäuse 1b wird über eine Modulverbindung umfassend den eingangsseitigen Modulanschluss 24 des zweiten Modulgehäuses 1b und den ausgangsseitigen Modulanschluss 25 des ersten Modulgehäuses 1a mit dem ersten Modulgehäuse 1a gekoppelt. Der eingangsseitige Modulanschluss 24 des ersten Modulgehäuses 1a und der ausgangsseitige Modulanschluss 25 des zweiten Modulgehäuses 1b bleiben in dieser Konfiguration jeweils ungenutzt. Weisen die einzelnen Modulgehäuse 1a und 1b jeweils eine halbe Tiefe eines standardkonformen Rackeinschubs auf, können sie gemäß der in der 4 dargestellten Konfiguration hintereinander in ein Rack eingeschoben werden.In the 4 is a series arrangement of two module housings 1a and 1b according to 3 shown. As described above, the first module housing 1a via the mains connection 3 and the PCIe connector 4 connected with a power cable or a PCIe-X16 data cable. The second module housing 1b the module connection on the input side via a module connection 24 of the second module housing 1b and the output-side module connection 25 of the first module housing 1a with the first module housing 1a coupled. The input-side module connection 24 of the first module housing 1a and the output-side module connection 25 of the second module housing 1b remain unused in this configuration. Assign the individual module housing 1a and 1b half a depth of a standard-compliant rack insert, you can use the 4 shown configuration can be inserted one behind the other in a rack.

5 zeigt eine alternative Nebeneinanderanordnung von zwei Modulgehäusen 1a und 1b. Eine derartige Anordnung eignet sich insbesondere zur Aufnahme in Racks mit halber Tiefe. In diesem Fall können ebenfalls zwei Modulgehäuse 1a und 1b auf einer einzelnen Einschubebene eines Racks aufgenommen werden. Anders als bei der in 4 dargestellten Konfiguration müssen dabei beide Modulgehäuse 1a und 1b jeweils über den ersten Anschluss 3 und den zweiten Anschluss 4 mit einem Stromversorgungsnetz beziehungsweise einem Hostadapter verbunden werden. Die Modulanschlüsse 24 und 25 des ersten Modulgehäuses 1a und des zweiten Modulgehäuses 1b bleiben in dieser Konfiguration ungenutzt. 5 shows an alternative juxtaposition of two module housings 1a and 1b , Such an arrangement is particularly suitable for inclusion in half-depth racks. In this case, two module housings can also be used 1a and 1b can be recorded on a single rack level. Unlike the in 4 The configuration shown must be both module housings 1a and 1b each via the first connection 3 and the second connector 4 be connected to a power supply network or a host adapter. The module connections 24 and 25 of the first module housing 1a and the second module housing 1b remain unused in this configuration.

6 zeigt die Kombination der Hintereinanderanordnung gemäß 4 und der Nebeneinanderanordnung gemäß 5. Sofern jedes der Modulgehäuse 1a bis 1d jeweils nur die halbe Tiefe und die halbe Breite eines standardisierten Rackeinschubs aufweist, können auf diese Weise insgesamt vier Modulgehäuse 1 in einer einzelnen Einschubebene eines Racks angeordnet werden. Dabei sind die beiden in der 6 oberen Modulgehäuse 1a und 1b elektrisch miteinander gekoppelt und bevorzugt über ein gemeinsames, alternativ über mehrere, PCIe-Kabel mit einem oder mehreren PCIe-Hostadaptern verbunden. Die in der 6 unten liegenden Modulgehäuse 1c und 1d bilden zusammen ein weiteres System und sind über ein oder mehrere weitere PCIe-Kabel mit einem weiteren Anschluss desselben PCIe-Hostadapters oder einem oder mehreren weiteren PCIe-Hostadaptern verbunden. 6 shows the combination of the series arrangement according to 4 and according to the juxtaposition 5 , If each of the module housings 1a to 1d has only half the depth and half the width of a standardized rack insert, this way a total of four module housings 1 can be arranged in a single shelf of a rack. Here are the both in the 6 upper module housing 1a and 1b electrically coupled to one another and preferably connected to one or more PCIe host adapters via a common, alternatively via a plurality of PCIe cables. The in the 6 module housing below 1c and 1d Together they form another system and are connected to another connector of the same PCIe host adapter or one or more additional PCIe host adapters via one or more additional PCIe cables.

7 zeigt schematisch ein Racksystem 28 mit vier über einem Rackserver 26 mit doppelter Einbauhöhe angeordneten Modulgehäusen 1a bis 1d. Der Rackserver 26, im beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Rackserver RX2540 der Firma Fujitsu, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei unterschiedliche PCIe-Kabel 27a und 27b mit jeweils zwei hintereinander angeordneten Modulgehäusen 1a und 1b beziehungsweise 1c und 1d gekoppelt. Insgesamt ergibt sich ein System, das sich über vier Höheneinheiten eines Racks erstreckt und einen einzelnen Servereinschub 26 mit insgesamt acht Hochleistungscomputekarten in den vier Modulgehäusen 1a bis 1d verbindet. 7 shows schematically a rack system 28 with four over a rack server 26 Module housings arranged with double installation height 1a to 1d , The rack server 26 , in the described embodiment, a rack server RX2540 from Fujitsu, is in the illustrated embodiment via two different PCIe cables 27a and 27b with two module housings arranged one behind the other 1a and 1b respectively 1c and 1d coupled. The overall result is a system that extends over four rack units and a single server slot 26 with a total of eight high-performance computer cards in the four module housings 1a to 1d combines.

In einem alternativen Racksystem 28 gemäß 8 sind zwei unterschiedliche Rackserver 26a und 26b jeweils über beziehungsweise unter vier Modulgehäusen 1a bis 1d angeordnet. Die Rackserver 26a und 26b, im beschriebenen Ausführungsbeispiel Rackserver RX2530 der Firma Fujitsu, erstrecken sich nur über eine einzelne Rack-Höheneinheit, sodass sich im Ergebnis wieder ein System mit insgesamt vier Rack-Höheneinheiten ergibt. Der erste, obere Rackserver 26a ist über ein erstes PCIe-Kabel 27a mit vier Hochleistungscomputekarten gekoppelt, die im Ausführungsbeispiel in zwei hintereinander angeordneten Modulgehäusen 1a und 1b angeordnet sind. Der zweite Rackserver 26b ist über ein weiteres PCI-Express-Kabel 27b mit vier weiteren Hochleistungscomputekarten der zwei weiteren Modulgehäuse 1c und 1d gekoppelt.In an alternative rack system 28 according to 8th are two different rack servers 26a and 26b each over or under four module housings 1a to 1d arranged. The rack servers 26a and 26b , rack server in the described embodiment Rx2530 from Fujitsu, only extend over a single rack height unit, which results in a system with a total of four rack height units. The first, upper rack server 26a is over a first PCIe cable 27a coupled with four high-performance computer cards, which in the exemplary embodiment are arranged in two module housings arranged one behind the other 1a and 1b are arranged. The second rack server 26b is via another PCI Express cable 27b with four further high-performance computer cards of the two further module housings 1c and 1d coupled.

In den 7 und 8 sind die einzelnen Modulgehäuse 1 direkt in das Racksystem 28 eingeschoben und dort mittels geeigneter Befestigungselemente befestigt. Alternativ ist es auch möglich, die Abmessungen der einzelnen Modulgehäuse 1 geringfügig zu reduzieren und dann eine Mehrzahl von, insbesondere vier, Modulgehäuse 1 in ein gemeinsames, offenes Trägerchassis einzuschieben, das seinerseits in das Racksystem 28 eingeschoben und dort mittels geeigneter Befestigungselemente befestigt wird.In the 7 and 8th are the individual module housings 1 directly into the rack system 28 inserted and fastened there by means of suitable fastening elements. Alternatively, it is also possible to measure the dimensions of the individual module housings 1 to reduce slightly and then a plurality of, in particular four, module housing 1 to be inserted into a common, open carrier chassis, which in turn is in the rack system 28 inserted and fastened there by means of suitable fastening elements.

9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Darin ist ein weiteres Modulgehäuse 1 zum Einschieben in ein in der 9 nicht dargestelltes Racksystem gezeigt. Das Modulgehäuse 1 weist beispielsweise dieselben äußeren Abmessungen auf, wie das Modulgehäuse 1 gemäß 1. 9 shows a further embodiment of the present invention. Inside is another module housing 1 to slide into one in the 9 Rack system not shown shown. The module housing 1 has, for example, the same external dimensions as the module housing 1 according to 1 ,

Das Modulgehäuse 1 gemäß 9 weist an seiner Vorderseite 2 insgesamt acht Lüfter 11 sowie eine nicht im Detail dargestellte Eingangsschnittstelle 8 auf. Auf seiner Rückseite 9 weist das Modulgehäuse 1 weitere Lüfter 11 und eine zur Eingangsschnittstelle 8 korrespondierende Ausgangsschnittstelle 10 auf. Im Inneren des Modulgehäuses 1 sind zwei Netzteile 12 sowie insgesamt acht Erweiterungskarten 13 nebeneinander angeordnet. Das heißt, dass die Erweiterungskarten 13 parallel zu einer Seitenwand 15 und somit senkrecht sowohl zu der Vorderseite 2 und der Rückseite 9 als auch zu einer Bodenwand 17 angeordnet sind. Bei den Erweiterungskarten 13 handelt es sich insbesondere um sogenannte Low-Profile PCIe-Erweiterungskarten, die in entsprechende PCIe-Steckverbinder einer in der 9 verdeckten, parallel zu der Bodenwand 17 angeordneten Systemleiterplatte eingesteckt werden können.The module housing 1 according to 9 points to its front 2 a total of eight fans 11 as well as an input interface not shown in detail 8th on. On its back 9 shows the module housing 1 more fans 11 and one to the input interface 8th corresponding output interface 10 on. Inside the module housing 1 are two power supplies 12 and a total of eight expansion cards 13 arranged side by side. That is, the expansion cards 13 parallel to a side wall 15 and thus perpendicular to both the front 2 and the back 9 to a bottom wall as well 17 are arranged. With the expansion cards 13 In particular, there are so-called low-profile PCIe expansion cards, which are used in corresponding PCIe connectors 9 concealed, parallel to the bottom wall 17 arranged system circuit board can be inserted.

Durch die vertikale Anordnung der Erweiterungskarten 13 kann insbesondere auf die Vorsehung einer gesonderten Riserkarte verzichtet werden. Des Weiteren ist es möglich, sämtliche elektrische Komponenten, wie beispielsweise die einzelnen Steckverbinder der Eingangsschnittstelle 8, der Ausgangsschnittstelle 10 und zur Aufnahme der Erweiterungskarten 13, sowie etwaiger aktive Komponenten des Modulgehäuses 1, wie beispielsweise eine PCIe-Bridge oder einen PCIe-Switch, auf einer gemeinsamen Leiterplatte anzuordnen. Zudem erlaubt die dargestellte Anordnung die Aufnahme von insgesamt acht und somit doppelt so viel Erweiterungskarten 13 wie die Ausgestaltung gemäß 1. Auf diese Weise kann die Rechenleistungsdichte des Modulgehäuses 1 sowie eines damit aufgebauten Recksystems 28 weiter erhöht werden. Auf eine erneute Beschreibung der Funktionalität der einzelnen Komponenten wird an dieser Stelle verzichtet und stattdessen auf die obigen Ausführungen gemäß den 1 bis 8 verwiesen.Due to the vertical arrangement of the expansion cards 13 In particular, the provision of a separate riser card can be dispensed with. Furthermore, it is possible to use all electrical components, such as the individual plug connectors of the input interface 8th , the output interface 10 and for the expansion cards 13 , as well as any active components of the module housing 1 , such as a PCIe bridge or a PCIe switch, to be arranged on a common circuit board. In addition, the arrangement shown allows a total of eight and thus twice as many expansion cards 13 like the design according to 1 , In this way, the computing power density of the module housing 1 and a stretching system built with it 28 be further increased. The functionality of the individual components will not be described again at this point and instead the above statements according to the 1 to 8th directed.

Die zuvor beschriebenen Modulgehäuse 1 und deren verschiedenen Anordnungen hintereinander und nebeneinander ermöglichen eine sehr flexible Erweiterung von bestehenden Computersystemen, insbesondere von Racksystemen, mit einzelnen oder einer Vielzahl von PCIe-Erweiterungskomponenten, insbesondere PCIe-Computekarten. Dabei wird durch die Hintereinanderschaltung von mehreren Modulgehäusen der Verkabelungsaufwand und somit auch der nötige Bauraum reduziert. Zugleich kann das System flexibel und somit nach und nach erweitert werden.The module housing described above 1 and their various arrangements one behind the other and side by side allow a very flexible expansion of existing computer systems, in particular rack systems, with individual or a large number of PCIe expansion components, in particular PCIe computer cards. By connecting several module housings in series, the wiring effort and thus the required installation space is reduced. At the same time, the system can be expanded flexibly and thus gradually.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Modulgehäusemodule housing
22: Vorderseitefront
33: Netzanschlussmains connection
44: PCIe-AnschlussPCIe connector
55: Thunderbolt-AnschlussThunderbolt port
66: Versorgungsanschlusssupply terminal
77: Modulanschlussmodule connector
88th: EingangsschnittstelleInput interface
99: Rückseiteback
1010: AusgangsschnittstelleOutput interface
1111: LüfterFan
1212: Netzteilpower adapter
1313: Erweiterungskarteexpansion card
1414: SteckverbinderConnectors
1515: SeitenwandSide wall
1616: Riserkarteriser
1717: Bodenwandbottom wall
1818: Leiterplattecircuit board
1919: SchnittstellenelektronikInterface electronics
2020: SchnittstellenanordnungInterface arrangement
2121: Schaltungcircuit
2222: PCIe-BridgePCIe Bridge
2323: Steuerbausteincontrol module
2424: eingangsseitiger Modulanschlussinput-side module connection
2525: ausgangsseitiger Modulanschlussoutput-side module connection
2626: RackserverRackserver
2727: PCIe-KabelPCIe cable
2828: Racksystemrack system

Claims

Module housing (1), comprising: - an input interface (8); - an output interface (10); - at least one receiving device for receiving an expansion card (13) with a predetermined form factor, in particular a computer card; and - Interface electronics (19) arranged in the module housing (1), which are connected to the input interface (8), the output interface (10) and the at least one receiving device and are set up to set up at least one first data channel between one with the input interface (8) connected host system and an expansion card (13) accommodated in the module housing (1) and at least one second data channel between the host system connected to the input interface (8) and a similar module housing (1) connected to the output interface (10) for accommodating another Build expansion card (13).

Module housing (1) after Claim 1 The input interface (8) is arranged on a first housing side (2) of the module housing (1) and the output interface (10) is arranged on a second housing side (9) of the module housing (1) opposite the first housing side (2).

Module housing (1) after Claim 1 or 2 , wherein - the input interface (8) has a first connection (3) for a power cable, a second connection (4) for a data cable and an input-side module connection (24) for a module connection; - The output interface (10) has an output-side module connection (25) for a module connection; and - the module connection comprises lines for a power supply and lines for a data connection and is set up for coupling the module housing (1) to a similar module housing (1).

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 3 , further comprising at least one power supply unit (12) arranged in the module housing (1), which is connected to at least one connection (3, 6) for supplying a line voltage and is set up to provide a line voltage provided via the at least one connection (3, 6) to convert into a supply voltage for supplying an expansion card (13) accommodated in the module housing (1).

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 4 , further comprising at least one fan (11) arranged in the module housing (1) for generating an air flow for cooling an expansion card (13) accommodated in the module housing (1).

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the input interface (8) and the output interface (10) correspond electrically to the Peripheral Component Interconnect Express, PCIe, standard and the interface electronics (19) have a PCIe switch or a PCI bridge (22), which are set up for this is to connect a PCIe host adapter connected to the input interface (8) either to an expansion card (13) accommodated in the module housing (1) or to a similar module housing (1) connected to the output interface (10).

Module housing (1) after Claim 6 The PCIe switch or the PCI bridge (22) is set up to - in a first operating mode, all PCIe lanes of a predetermined group of PCIe lanes of the input interface (8) for a predetermined period of time with a currently active expansion card ( 13) to connect a plurality of expansion cards (13) accommodated in the module housing, and, in a second operating mode, permanently a selected subset of all PCIe lanes of the predetermined group, each with an associated expansion card (13) of the plurality of in the module housing (1) connected expansion cards (13) to connect.

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 7 The module housing (1) is designed for direct or indirect mounting in a rack.

Module housing (1) after Claim 8 , wherein the module housing (1) essentially has a height of two rack height units, a width of half a rack insert and / or a depth of half a rack insert.

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 9 comprising a printed circuit board with a plurality of receptacles, each receptacle comprising a connector (14) according to the Peripheral Component Interconnect Express, PCIe, standard.

Module housing (1) after Claim 10 , wherein the circuit board comprises an even number n, n ≥ 2, of receiving devices and is alternatively set up for receiving n PCIe expansion cards with a single height or n / 2 PCIe expansion cards with a double height.

Module housing (1) after Claim 10 or 11 , The printed circuit board being arranged parallel to a side wall (15) of the module housing (1) and being set up to accommodate a plurality of full-height PCIe expansion cards.

Module housing (1) after Claim 10 or 11 , wherein the circuit board (18) is arranged parallel to a bottom wall of the module housing (1) and is set up next to one another to accommodate several low-profile PCIe expansion cards with a reduced overall height.

Module housing (1) according to one of the Claims 1 to 13 , wherein the input interface (8) comprises at least two PCIe connections (4) and the output interface (10) comprises at least one PCIe connection, a first PCIe connection (4) of the input interface (8) with the at least one receiving device for receiving one Expansion card (13) can be coupled and a second PCIe connector (4) of the input interface (8) is permanently coupled to the at least one PCIe connector (4) of the output interface (10).

A rack system (28) comprising: - a rack for receiving a plurality of rack bays; - At least one rack server (26) accommodated in the rack with a host adapter; - At least one module housing (1) accommodated in the rack according to one of the Claims 1 to 14 ; - At least one expansion card (13) accommodated in the module housing (1), in particular a computer card; and - at least one cable connection between the host adapter of the at least one rack server (26) and the input interface (8) of the at least one module housing (1).