专利名称：主机板系统、启动此主机板系统的储存装置及连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主机板系统，特别是涉及一种能够通过可移除式系统固件只读存
储器来启动的主机板系统、具有此系统固件只读存储器的闪存储存装置及连接此主机板系 统与闪存储存装置的连接器。
背景技术：
在个人计算机(Personal Computer,PC)启动的过程中，开机(booting)程序(例 如，基本输出输入系统(Basic Input/Output System, BIOS))会负责初始化硬件、检测硬 件功能以及引导操作系统的责任。 一般来说，开机程序会储存于一个断电后内容不会遗失 的存储器中，而此具有开机程序的存储器一般称为系统固件(System Firmware)只读存储 器(Read Only Memory，R0M)。当个人计算机系统过电或被重置(reset)时，中央处理单元 (CentralProcessing Unit, CPU)需执行的第一条指令的地址会被定位到系统固件存储器 中，由此让开机程序开始执行。 具体来说，当个人计算机的电源开启时，CPU会执行系统固件只读存储器中的部 分指令，并将芯片组和主存储器(例如，动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory, DRAM))初始化。之后，CPU会把其余的开机指令从系统固件只读存储器中解压縮到 个人计算机的主存储器，并且从主存储器中执行之后的开机程序。 目前系统固件只读存储器是固定地配置在个人计算机的主机板系统上，并且通过 低脚位(Low Pin Count)总线或序列周边接口 (SerialPeripheral Interface, SPI)总线 连接至芯片组的南桥芯片中。传统上，系统固件只读存储器是以只读存储器来实施，因此一 般是无法被修改。然而，因为开机程序(例如，BIOS)的大小和复杂程度随时间不断增加， 而且硬件的更新速度加快，使得开机程序也必须不断更新以支援新硬件，因此可擦(抹)除 且可编程只读存储器(Erasable Programmable Read 0nlyMemory， EPR0M)被广泛用于实作 系统固件只读存储器以让使用者可以轻易更新开机程序。虽然，以可擦除且可编程只读存 储器实作系统固件只读存储器可让使用者随着硬件的更新而更新开机程序，然而在现有技 术中可擦除且可编程只读存储器仍是固定地配置在主机板系统上，因此当其的容量无法储 存所更新的开机程序时，就无法继续更新新的开机程序。因此，有需要发展一套能够更方便 更换系统固件只读存储器的主机板系统架构。
发明内容
本发明提供一种主机板系统，其能够通过产业标准接口卡来存取可移除式系统固 件只读存储器以方便地更新与维护系统固件只读存储器及其开机程序。 本发明提供一种闪存储存装置，其能够以可移除的方式提供上述主机板系统开机 所需的系统固件只读存储器，由此方便地更新与维护系统固件只读存储器及其开机程序。
本发明提供一种主机板系统，其包括中央处理单元、控制芯片组与接口连接器。控 制芯片组是电性连接至中央处理单元。接口连接器是电性连接至此控制芯片组并且具开机
4管理程序接口单元与周边储存装置接口单元，其中开机管理程序接口单元电性连接至控制芯片组且用以连接系统固件只读存储器。当主机板系统启动电源时，中央处理单元会对此控制芯片组发送只读存储器撷取周期，并且通过开机管理程序接口单元从系统固件只读存储器中获取开机程序。 在本发明的一实施例中，上述开机管理程序接口单元包括一序列周边接口(serial Peripheral Interface)、 一工业标准架构(Industry StandardArchitecture，ISA)或一低脚位(Low Pin Count, LPC)。 在本发明的一实施例中，上述接口连接器为PCI E邓ress型连接器且上述的周边储存装置接口单元为PCI E邓ress接口总线。 在本发明的一实施例中，上述的控制芯片组包括电性连接至中央处理单元的北桥芯片与电性连接至北桥芯片的南桥芯片。 在本发明的一实施例中，上述的接口连接器为PCI E邓ress连接器且上述接口总线为PCI Express接口总线。 在本发明的一实施例中，上述的PCI E邓ress接口总线电性连接至北桥芯片。
在本发明的一实施例中，上述的PCI E邓ress接口总线电性连接至南桥芯片。
在本发明的一实施例中，上述的PCI Express型连接器包括PCI Express接口卡机电设备(Card ElectroMechanical， CEM)连接器、PCI Express小型接口卡机电设备(Mini-CEM)连接器或高速接口卡(ExpressCard)连接器。 在本发明的一实施例中，上述的开机程序包括基本输入输出系统(Basic Input/
Output System)或可延伸固件接口 (Extensible Firmwarelnterface)。 在本发明的一实施例中，上述的主机板系统还包括闪存储存装置，其中此闪存储
存装置是可移除地电性连接至PCI E邓ress型连接器并且系统固件只读存储器是配置在闪
存储存装置上。 在本发明的一实施例中，上述的闪存储存装置包括PCI E邓ress型卡连接器、闪存控制器与闪存芯片，PCI E邓ress型卡连接器是可移除地电性连接至上述PCI E邓ress型连接器，闪存控制器是电性连接至PCI E邓ress型卡连接器并且经由上述PCI E邓ress接口总线电性连接至上述控制芯片组，闪存芯片是电性连接至闪存控制器，其中系统固件只读存储器电性连接至PCI E邓ress型卡连接器并且经由序列周边接口总线电性连接至上述控制芯片组。 本发明提供一种闪存储存装置，包括卡连接器、闪存控制器、闪存芯片与系统固件只读存储器。卡连接器用以连接主机板系统，其中PCI E邓ress型卡连接器具有具有开机管理程序接口单元与周边储存装置接口单元。闪存控制器电性连接至卡连接器的周边储存装置接口单元。闪存芯片电性连接至闪存控制器。系统固件只读存储器电性连接至卡连接器的开机管理程序接口单元，其中系统固件只读存储器具有用以启动上述主机板系统的开机程序。 在本发明的一实施例中，上述的开机管理程序接口单元包括序列周边接口(serial Peripheral Interface)、工业标准架构(Industry StandardArchitecture， ISA)或低脚位(Low Pin Count, LPC)。 在本发明的一实施例中，上述的开机程序包括基本输入输出系统(Basic Input/Output System)或可延伸固件接口 (Extensible Firmwarelnterface)。 本发明提供一种连接器，其包括周边储存装置接口单元以及开机管理程序接口单
元，其中周边储存装置接口单元用以电性连接控制芯片与储存装置电性并且开机管理程序
接口单元用以连接控制芯片组与系统固件只读存储器，并且此系统固件只读存储器是配置
在储存装置上。 在本发明的一实施例中，上述的周边储存装置接口单元为一 PCIE邓ress接口总
线、一平行高阶附挂技术(Parallel Advanced TechnologyAttachment， PATA)接口总线或
一串列高阶附挂技术(Serial AdvancedTechnology Attachment, SATA)接口总线。 本发明因采用可移除式系统固件只读存储器并且通过产业标准接口卡连接至主
机板系统，因此可有效地更新与维护系统固件只读存储器中的开机程序。 为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图
详细说明如下。
图1是根据本发明实施例绘示主机板系统的概要方块图。 图2是根据本发明实施例绘示PCI Express型连接器的PCI ExpressMiniCEM金 手指讯号的接脚示意图。 图3是根据本发明一实施例绘示具PCI E邓ress型卡连接器的范例外接装置的概
要方块图
附图符号说明100 :主机板系统110 :中央处理单元120 :控制芯片组122 :北桥芯片124 :南桥芯片130 :PCI Express型连接器130a :开机管理程序接口单元130b :周边储存装置接口单元150 :系统固件只读存储器300:闪存储存装置302 :PCI Express型卡连接器304:闪存控制器306:闪存芯片
具体实施例方式图1是根据本发明实施例绘示的主机板系统的概要方块图。 请参照图1，主机板(Mother Board)系统100是配置在计算机(未绘示)中用以 接合此计算机的相关组件。主机板(Mother Board)系统100包括中央处理单元(Central Processing Unit, CPU) 110、控制芯片组120与接口连接器130。
中央处理单元110用以解释在主机板系统100上所执行的指令以控制连接至主机板系统100的组件的运作。 控制芯片组120电性连接至中央处理单元110，用以将中央处理单元110连接至主机板系统100上的其他元件。在本实施例中，控制芯片组120是包括北桥芯片(NorthBridge Chip)122与南桥芯片(South BridgeChip) 124，但必须了解的是在本发明另一实施例中控制芯片组120亦可以是由整合北桥芯片与南桥芯片的功能的单一芯片所实作。
北桥芯片122电性连接至中央处理单元IIO，并且用以处理高速信号，例如处理中央处理单元、南桥芯片、主存储器(例如，随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory, DRAM))、加速影像处理端口 (AcceleratedGr即hics Port, AGP)或PCI Express端口之间的通信。 南桥芯片124电性连接至北桥芯片122，并且用以处理低速信号，并且通过北桥芯片122与中央处理单元110联系。例如，这些低速信号包括周边设备接口、多媒体控制器和通讯接口之间的通信。例如，南桥芯片124具有周边组件互连(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)控制器、先进技术附属(Advanced Technology Attachment,ATA)控制器、通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)控制器、网路控制器、音效控制器等功能。
接口连接器130电性连接控制芯片组120。在本实施例中，接口连接器130是PCI E邓ress型连接器(以下将接口连接器130参考为PCI E邓ress型连接器130)，其用以连接具有PCI E邓ress接口的周边设备(例如，储存装置)。特别是，PCIExpress型连接器130是符合PCI Express接口标准的小型接口卡机电设备(Mini CardElectroMechanical，MiniCEM)连接器。然而，必须了解的是本发明不限于此，在本发明另一实施例中PCI E邓ress型连接器130亦可以是符合PCI E邓ress接口标准的接口卡机电设备(CardElectroMechanical，CEM)连接器、ExpressCard连接器或其他符合PCIExpress接口标准的外观尺寸(Form Factor)的PCI E邓ress型连接器。此外，本发明亦可应用于平行高阶附挂技术(Parallel Advanced TechnologyAttachment， PATA)接口、串行高阶附挂技术(Serial Advanced TechnologyAttachment, SATA)接口、小型计算机系统接口 (SmallComputer Systemlnterface， SCSI)或其他产业标准的接口连接器。 在本实施例中，PCI Express型连接器130包括一开机管理程序接口 (Boot LoaderInterface)单元130a与一周边储存装置接口单元130b。 开机管理程序接口单元130a电性连接至南桥芯片124并且用以让中央处理单元110识别系统固件只读存储器150的总线。也就是说，当计算机启动电源时，中央处理单元IIO会发出只读存储器撷取周期(ROM FetchCycle)来经由南桥芯片124取得系统固件只读存储器150中开机程序的第一个开机指令，而在目前芯片组的设计中开机管理程序接口单元130a就是主机板系统100能够识别系统固件只读存储器150的机制，因此只读存储器撷取周期可被顺利地传送至通过开机管理程序接口单元130a与南桥芯片124连接的系统固件只读存储器以撷取开机程序。在本实施例中，开机管理程序接口单元130a是序列周边接口 (Serial Peripheral Interface, SPI)总线，然而必须了解的是本发明不限于此，在本发明另一实施例中开机管理程序接口 130a亦可以是只具有序列周边接口总线必要的脚位，亦或是工业标准架构(Industry Standard Architecture, ISA)、低脚位(Low PinCount，LPC)或其他适合用以传输系统固件的接口。
在本实施例中系统固件只读存储器中开机程序为基本输入输出系统(Basic Input/Output System)。此外，在本发明另一实施例中，系统固件只读存储器的开机程序亦 可以是可延伸固件接口 (Extensible Firmwarelnterface)。 周边储存装置接口单元130b电性连接至南桥芯片124。在本实施例中周边储存装 置接口单元130b是PCI Express接口总线以使接口连接器130 (即，PCI Express型连接 器130)可连接相容于PCI E邓ress接口的周边设备，例如储存装置，在另一实施例中，周边 储存装置接口单元130b是只具有PCI Express接口总线必要的脚位。PCI Express接口的 相关规格为此本发明所属领域的技术人员可轻易地了解，在此不详细说明。
特别是，由于Mini CEM的规格中接脚(pin) 45、47、49与51为保留不具任何功能 的接脚，因此在本实施例中相容于MiniCEM的PCI Express型连接器130中接脚45、47、49 与51会安排(lay out)为开机管理程序接口单元130a。 图2是根据本发明实施例绘示PCI Express型连接器130的PCI ExpressMiniCEM 金手指讯号的接脚示意图。 请参照图2，PCI Express MiniCEM金手指讯号中的保留接脚45、47、49与51在本 实施例中是分别地安排为序列周边接口的SPISI接脚、SPISO接脚、SPICLK接脚与SPICS# 接脚，而其他PCI Express MiniCEM金手指讯号则为PCI Express接口接脚。基此，在本发 明实施例中PCI E邓ress型连接器130实体上为属于MiniCEM的外观尺寸，由此可连接具 有MiniCEM的周边装置，同时在讯号传送上PCI E邓ress型连接器130能够接收与传送相 容于PCI E邓ress接口标准的讯号以及相容于序列周边接口标准的讯号。
此外，虽未绘示于图1中，但主机板系统100亦可包括其他扩充插槽(例如，PCI、 ISA、USB、SATA连接器等)连接至南桥芯片124或北桥芯片122以连接显示卡、红外线模块、 蓝芽模块或网路卡等。 基于上述，在本实施例中系统固件只读存储器150是通过PCI E邓ress型连接 器130中的开机管理程序接口单元130a来连接至主机板系统IOO，因此系统固件只读存储 器150可配置在使用PCI E邓ress接口的外接装置上，经由此周边装置可移除地连接至主 机板系统100。也就是说，系统固件只读存储器150可配置在具有PCI E邓ress型卡连接 器(g卩，PCI E邓ress接口的公接头)的外接装置上通过PCI E邓ress型连接器130 (即， PCIE邓ress接口的母接头)连接至南桥芯片124，而使只读存储器撷取周期可顺利地通过 南桥芯片124与开机管理程序接口单元130a识别出系统固件只读存储器150以撷取开机 程序(例如，BIOS)。以下将结合图3详细描述此外接装置的范例。 图3是根据本发明一实施例绘示具有PCI E邓ress型卡连接器的范例外接装置的 概要方块图，其中此外接装置为一闪存储存装置。 请参照图3，闪存储存装置300包括卡连接器302、闪存控制器304及闪存芯片 306，且图1中的系统固件只读存储器150配置在此闪存储存装置300上。
卡连接器302是用以连接主机板系统100。卡连接器302是对应主机板系统100的 PCI E邓ress型连接器130，因此在本实施例中卡连接器302为PCI E邓ress型卡连接器且 为MiniCEM的外观尺寸(以下称卡连接器302为PCI E邓ress型卡连接器302)。然而本发 明不限于此，卡连接器302亦可为符合PCI Express接口标准的CEM连接器、ExpressCard 连接器、其他符合PCI Express接口标准外观尺寸(Form Factor)或其他产业标准的连接器。 特别是，PCI E邓ress型卡连接器302亦具有开机管理程序接口单元302a与周 边储存装置接口单元302b，其中开机管理程序接口单元302a用以与PCI E邓ress型连接 器130的开机管理程序接口单元130a电性连接且周边储存装置接口单元302b用以与PCI E邓ress型连接器130的周边储存装置接口单元130b电性连接，因此在本发明实施例中开 机管理程序接口单元302a是对应为序列周边接口总线，且周边储存装置接口单元302b是 对应为PCI Express接口总线。PCI Express型卡连接器302的接脚的安排方式是相同于 图2所示，在此不再详细描述。 闪存控制器304电性连接至PCI E邓ress型卡连接器302的周边储存装置接口 单元302b。闪存控制器304用以接收来自于主机板系统100的存取指令来存取闪存芯片 306。 一般来说，闪存控制器304包括微处理器单元、存储器管理模块、闪存接口模块、缓冲 存储器、主机接口模块、错误校正模块与电源管理模块等电路。 闪存芯片306电性连接至闪存控制器304，并且依据闪存控制器304的控制指令
来存取闪存芯片306。在本实施例中，闪存芯片306是多层存储单元(Multi Level Cell,
MLC)NAND闪存芯片。然而，必须了解的是，本发明不限于此。在本发明另一实施例中，单层
存储单元(Single Level Cell, SLC)NAND闪存芯片亦可应用于本发明。 系统固件只读存储器150电性连接至PCI E邓ress型卡连接器302的开机管理程
序接口单元302a。如上所述，系统固件只读存储器具有用以启动主机板系统100的开机程序。 在如图1与图3所示的架构下，当闪存储存装置300通过PCI E邓ress型卡连接 器302与PCI E邓ress型连接器130连接至主机板系统100并且配置主机板系统100的计 算机的电源被启动时，中央处理单元110会向芯片组(S卩，北桥芯片122与南桥芯片124) 发送只读存储器撷取周期(readonly memory fetch cycle)。此只读存储器撷取周期会通 过中央处理单元110与北桥芯片122之间的总线传送至北桥芯片122。然后，北桥芯片122 会通过北桥芯片122与南桥芯片124之间的总线传送至南桥芯片124。然后，南桥芯片124 会识别开机管理程序接口单元130a与开机管理程序接口单元302a并且从系统固件只读存 储器150中取得开机程序的第一个开机指令并传送给中央处理单元110。接着，中央处理单 元110会依照上述的路径重复发出只读存储器撷取周期来取得所有的开机程序，之后执行 所撷取的开机程序以完成计算机的开机。 —般来说，主机板系统OO可还包括一主存储器(未绘示)连接至北桥芯片122，由 于主存储器是速度快于只读存储器的动态随机存取存储器，因此在此例子中，中央处理单 元110会从系统固件只读存储器中撷取与执行一部份的开机程序来初始化主存储器后，将 后续取得的开机程序储存在主存储器中并从此主存储器中来执行，由此提升执行开机程序 的速度。 值得一提的是，根据本实施例的主机板系统100的PCI E邓ress型连接器130是 电性连接至南桥芯片124，因此闪存控制器304与系统固件只读存储器150皆是从南桥芯片 124中接收控制指令。然而，由于北桥芯片122亦可识别PCI E邓ress接口，因此在本发明 另一实施例中亦可将PCI E邓ress型连接器130的开机管理程序接口单元130a电性连接 至南桥芯片124并且将周边储存装置接口单元130b电性连接至北桥芯片122的电路布局
9方式来实作。在此例子中，上述闪存控制器304是从北桥芯片122中接收控制指令，而系统固件只读存储器150是从南桥芯片124中接收控制指令。 此外，本发明实施例虽以PCI E邓ress接口标准来进行说明，然而本发明不限于
此，任何适当的产业标准连接器，如PATA， SATA， SCSI等...，都可应用于本发明。 综上所述，本发明的系统固件只读存储器是配置在可移除地连接至主机板系统的
外接装置上，因此使用者可轻易地通过拆解此外接装置来更换系统固件只读存储器或维护
系统固件只读存储器，由此可使计算机系统的系统固件的更新更为弹性。 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术
人员在不脱离本发明的精神和范围的前途下可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范
围以本发明的权利要求为准。
权利要求
一种主机板系统，包括一中央处理单元；一控制芯片组，电性连接至该中央处理单元；以及一接口连接器，电性连接至该芯片组并且具有一开机管理程序接口单元与一周边储存装置接口单元，其中该开机管理程序接口单元电性连接至该控制芯片组且用以连接一系统固件只读存储器，其中该中央处理单元对该控制芯片组发送一只读存储器撷取周期，并且通过该开机管理程序接口单元从该系统固件只读存储器中获取一开机程序。
2. 如权利要求1所述的主机板系统，其中该开机管理程序接口单元包括一序列周边接 口 、一工业标准架构ISA或一低脚位。
3. 如权利要求1所述的主机板系统，其中该接口连接器为一PCIE邓ress型连接器且该 周边储存装置接口单元为一PCI E邓ress接口总线。
4. 如权利要求1所述的主机板系统，其中该控制芯片组包括 一北桥芯片，电性连接至该中央处理单元；以及 一南桥芯片，电性连接至该北桥芯片。
5. 如权利要求4所述的主机板系统，其中该PCI E邓ress接口总线电性连接至该北桥 心片。
6. 如权利要求4所述的主机板系统，其中该PCI E邓ress接口总线电性连接至该南桥 心片。
7. 如权利要求3所述的主机板系统，其中该PCI Express型连接器包括一PCI Express 接口卡机电设备连接器、一PCI E邓ress小型接口卡机电设备连接器或一高速接口卡连接 器。
8. 如权利要求1所述的主机板系统，其中该开机程序包括一基本输入输出系统或一可 延伸固件接口。
9. 如权利要求3所述的主机板系统，还包括一闪存储存装置，其中该闪存储存装置是 可移除地电性连接至该PCI E邓ress型连接器并且该系统固件只读存储器配置在该闪存储 存装置上。
10. 如权利要求9所述的主机板系统，其中该闪存储存装置包括一 PCI E邓ress型卡连接器，可移除地电性连接至该PCI E邓ress型连接器； 一闪存控制器，电性连接至该PCI E邓ress型卡连接器并且经由该PCIE邓ress接口总 线电性连接至该控制芯片组；以及一闪存芯片，电性连接至该闪存控制器，其中该系统固件只读存储器电性连接至该PCI E邓ress型卡连接器并且经由该序列周 边接口总线电性连接至该控制芯片组。
11. 如权利要求1所述的主机板系统，其中该周边储存装置接口单元为一PCI E邓ress 接口总线、一平行高阶附挂技术接口总线或一串列高阶附挂技术接口总线。
12. —种闪存储存装置，包括一卡连接器，用以连接一主机板系统，其中该PCI E邓ress型卡连接器具有具有一开机 管理程序接口单元与一周边储存装置接口单元；一闪存控制器，电性连接至该卡连接器的该周边储存装置接口单元； 一闪存芯片，电性连接至该闪存控制器；以及一系统固件只读存储器，电性连接至该卡连接器的该开机管理程序接口单元，其中该 系统固件只读存储器具有用以启动该主机板系统的一开机程序。
13. 如权利要求12所述的闪存储存装置，其中该开机管理程序接口单元包括一序列周 边接口 、一工业标准架构或一低脚位。
14. 如权利要求12所述的闪存储存装置，其中该卡连接器为一PCIE邓ress型卡连接器 且该周边储存装置接口单元为一PCI E邓ress接口总线。
15. 如权利要求14所述的闪存储存装置，其中该PCI E邓ress型卡连接器包括一 PCI E邓ress接口卡机电设备连接器、一PCI E邓ress小型接口卡机电设备连接器或一高速接 口卡连接器。
16. 如权利要求12所述的闪存储存装置，其中该开机程序包括一基本输入输出系统或 一可延伸固件接口。
17. 如权利要求12所述的闪存储存系统，其中该周边储存装置接口单元为一PCI E邓ress接口总线、一平行高阶附挂技术接口总线或一串列高阶附挂技术接口总线。
18. —种连接器，包括一周边储存装置接口单元，用以电性连接一控制芯片与一储存装置；以及 一开机管理程序接口单元，用以连接该控制芯片组与一系统固件只读存储器， 其中该系统固件只读存储器配置在该储存装置上。
19. 如权利要求18所述的连接器，其中该开机管理程序接口单元包括一序列周边接 口 、一工业标准架构或一低脚位。
20. 如权利要求18所述的连接器，其中该周边储存装置接口单元为一PCI E邓ress接 口总线、一平行高阶附挂技术接口总线或一串列高阶附挂技术接口总线。
全文摘要
本发明提供一种主机板系统、启动此主机板系统的储存装置及连接器。该主机板系统包括中央处理单元、控制芯片组与接口连接器。控制芯片组电性连接至中央处理单元。接口连接器电性连接至此控制芯片组并且具有开机管理程序接口单元与周边储存装置接口单元，其中开机管理程序接口单元电性连接至控制芯片组且用以连接系统固件只读存储器。当主机板系统启动电源时，中央处理单元对此控制芯片组发送只读存储器撷取周期，并且通过开机管理程序接口单元从系统固件只读存储器中获取开机程序。基此，可方便地更新与维护系统固件只读存储器。
文档编号G06F9/445GK101727329SQ20081017004
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者卓永祥 申请人:群联电子股份有限公司