电子设备和计算机系统 本发明涉及具有快速串行接口的电子设备和计算机系统。
各种笔记本式个人电脑(以下简称：“笔记本电脑”)之所以得到发展，是由于它采用电池进行工作并且易于携带。为了扩展功能需要，某些笔记本电脑被配置成能安装在一个扩展单元内。为了使笔记本电脑本体能有效利用扩展单元的资源，重要的是将笔记本电脑本体的总线连到扩展单元的总线。这种总线连接使扩展单元总线上的装置与笔记本电脑本体总线上的装置获得同样的控制。
许多个人计算机使用PCI(外围部件互连)总线。因此，笔记本电脑本体和扩展单元通常利用为笔记本电脑本体和扩展单元提供的、具有引脚数目和PCI总线的信号线组的数目相同的坞连接器通过总线连接，因此这两个PCI总线可以通过坞连接器实现物理连接。
然而，这种配置需要具有安装坞连接器的大量区域，因此在减小笔记本电脑本体的大小和厚度方面，这就是它的缺点。不仅如此，笔记本电脑本体上的连接器的安装位置必须与扩展单元上的连接器的安装位置相兼容，以致在开发新产品时，物理封闭结构受到限制。
因此，增加了对通过快速串行接口连接PCI总线技术的需求。该快速串行接口使笔记本电脑本体与扩展单元通过一条细柔性串行电缆连接在一起。
然而，实现快速串行接口需要一个具有约10倍于PCI总线时钟频率的高频时钟。因此，为了使系统在笔记本电脑本体和扩展单元之间串行传输多个信号，必须满足严格的条件；例如，必须保持信号之间地延迟差(相位偏移(skew))，如低于100ps。对于笔记本电脑本体与扩展单元之间的串行传输，由于各信号均通过连接器传输，所以避免通过一条电缆将笔记本电脑本体与扩展单元连接起来的连接器中的相位偏移尤其重要。
总之，指定连接器的信号引脚通常是根据执行的方便性等确定的，但是，该方法难于有效避免相位偏移。这是由于连接器端子的内部结构的不同并且由于这些具有不同内部结构的端子具有不同的接触长度、电感或电容。如果信号具有低频频带，这不是很明显的缺陷，但是随着频带的提高，不同端子结构的不利影响会越来越显著。
本发明的一个目标是提供适于实现快速接口的电子设备和一个计算机系统，它们具有最小化信号之间相位偏移的能力。
为了实现本目标，根据本发明的电子设备包括一个具有多个根据内部结构的差别至少分成两种连接器类型的连接器端子的连接器、一个用于通过连接器将多个信号送到或送出另一个单元的信号传输电路以及将信号传输电路和连接器连接到一起的信号线，其中用于多个信号中具有相同延迟量的特定信号的信号线连到相同类型的连接器端子。
在该电子设备中，考虑到连接器端子的结构，快速信号中具有相同延迟量的特定信号被连到相同连接器类型的连接器端子。这种配置可以最小化快速信号中的相位偏移以便将这些信号稳定地传送到另一个单元。
根据本发明的另一个发明，用于多个特定信号的信号线在连接有各信号线的连接器端子与信号传输电路之间具有相同长度的布线图。在一个典型的连接器中，不同连接器类型的连接器端子通常是交替布置的，但是通过利用上述布线图将信号线设置成相同的布线长度，可以容易地将与相同连接器类型的连接器端子相连的信号线设置成同样的布线长度。
此外，如果这些信号包括一组通过连接器传输到另一个单元的传输信号和一组通过连接器从另一个单元接收的接收信号，最好将这些信号分成传输信号组和接收信号组以便用于传输信号组的信号线连到第一连接器类型的连接器端子，而将用于接收信号组的信号线连到第二连接器类型的连接器端子。这种配置可以最小化传输信号之间和接收信号之间的相位偏移。
此外，如果信号线至少包括一条用于串行传输数据的数据信号线和一条用于传输相应的时钟信号的时钟信号线，最好将数据信号线和时钟信号线连到相同连接器类型的连接器端子。
这种配置可以最小化数据信号和时钟信号之间的相位偏移并使得接收机利用时钟信号正确检测串行数据。此外，既然如此，将用于传输信号组的信号线布置在印刷电路的一层，而将用于接收信号组的信号线布置在印刷电路板的其它层，以便将用于传输信号组的信号线设置成相同的布线长度，将用于接收信号组的信号线的长度设置成相同的长度。
根据本发明的进一步的方面，具有包括多比特宽度的并行传输通道的总线的计算机系统能够将在总线上执行的事务串行传输到一个外部单元。该计算机包括：一个具有多个根据端子结构的区别至少被分成两种连接器类型的连接器端子的连接器、用于根据预定的串行传输时钟将事务传输所需的信息从并行数据转换为串行数据的并行／串行转换单元、一个用于通过连接器将串行数据和串行传输时钟串行传输到另一个单元的信号传输电路、以及将信号传输电路和连接器连接到一起的信号线，其中用于串行数据和串行传输时钟的信号线被连到相同连接器类型的连接器端子。
这种配置可以通过快速串行传输将总线上的事务传输到另一个单元，同时最小化串行数据和串行传输时钟间的相位偏移。
不仅如此，如果一种用于通过两条信号线串行传输并行的串行数据的配置被用于改善串行传输的性能，最好将一个第一数据信号线、一个第二数据信号线以及一个时钟信号线连到相同连接器类型的连接器端子。
根据本发明，可以最小化信号线之间的相位偏移以实现一个快速接口。尤其，通过将本发明应用到一个串行接口用于通过连接器将总线连接在一起，通过一条细软串行电缆将笔记本电脑本体和扩展单元连接在一起。
本发明的其它目标和优点在之后的说明中说明，并且在这些说明中有些是显而易见的，或通过实践本发明学到。可以借助这里特别指出的方法和组合实现并获得本发明的目标和优点。
插入到本说明并作为本说明的一部分的附图，说明了本发明的优选方案，并结合以上的整体说明以及以下对优选方案的详细说明用于解释本发明的原理。
图1示出根据本发明的一个方案计算机系统中使用的快速信号接口部分的配置；
图2A和图2B示出本方案使用的连接器端子的结构；
图3示出如何安装本方案所使用的连接器的剖视图；
图4示出本方案所使用的串行传输控制器的配置的方框图；
图5示出使用根据本方案的快速信号接口的完整坞系统配置的方框图；
以下参考附图说明本发明的一个方案。
图1示出根据本发明的一个方案用于计算机系统的快速信号接口部分的配置。该计算机系统是一个笔记本型个人电脑(PC)，其中串行传输控制器101是在一个安装在作为系统板的笔记本电脑本体100上的印刷电路板(PCB)100a上实现的。
串行传输控制器101通过连接器102将多个快速串行信号传输到一个外部单元并通过连接器102从此外部单元接收多个快速串行信号。外部单元是一个诸如为了扩展笔记本电脑本体100的功能在需要时通过一条电缆连接到笔记本电脑本体100上的电脑坞。通过将电缆上的连接器110连到笔记本电脑本体100的连接器102，笔记本电脑本体100可以利用电脑坞中的资源。
从串行传输控制器101输出的三个信号A1至A3高速运行并且必须具有相同的延迟量。输入到串行传输控制器101的三个信号B1至B3也以高速运行并且必须具有相同的延迟量。
连接器102具有多个连接器端子(引脚)。以下将在图2A、图2B和图3中说明一个特定的连接器结构；连接器102在其安装在连接器110的安装部分具有多个排列为垂直的两列的连接器端子。此外，在连接器的一侧具有连接到印刷电路板(PCB)100a的端子，在连接器端子的上排用一条导线从连接器引出，连接器端子的下排也引出一条导线。
既然如此，上排连接器端子和下排连接器端子依序交替排列，例如，以这样的顺序排列：一个第一个上排连接器端子、一个第一个下排连接器端子、一个第二个上排连接器端子、一个第二个下排连接器端子、一个第三个上排连接器端子、等等。
在具有这种端子结构的连接器102中，上排连接器端子具有的端子结构与下排连接器端子的端子结构不同。于是，上排连接器端子具有的接触长度、电感和电容与下排连接器端子的不同。上排连接器端子是相同类型的连接器(#1型连接器端子)的连接器端子，同时下排连接器端子是相同类型的连接器(#2型连接器端子)的连接器端子。在图1中，C1、C2和C3表示布置在上排的#1型连接器的端子，而D1、D2、D3表示布置在下排的#2型连接器的端子。
如图所示，将与信号A1、A2、A3对应的信号线103、104、105连到#1型连接器的连接器端子C1、C2、C3。将与信号B1、B2、B3对应的信号线106、108、109连到#2型连接器的连接器端子D1、D2、D3。照这样通过将同一类型连接器的连接器端子分配给多个具有同样延迟量的特定信号，就最小化了信号之间的相位偏移。
此外，用所示的布线图将信号线103、104、105分配给信号A1、A2、A3以便在串行传输控制器101和连接器102的连接器端子之间设置同样的布线长度。即如图所示，在串行传输控制器101和相应的连接器端子之间具有最大间距的信号线105是直线布置的，而信号线103、104是部分弯曲布置的以便与信号线105具有相同的长度。
用所示的布线图将信号线106、107、108分配给信号B1、B2、B3以使这些信号线具有相同的长度。
印刷电路板(PCB)100a具有多层布线结构或双面布线结构，其中信号线106、107、108布置在内层或如图所示通过一个通孔布置在背面的布线层。这样，通过将用于传输的信号线103、104、105与用于接收的信号线106、107、108布置在不同的布线层，容易将用于传输的信号线103、104、105和用于接收的信号线106、107、108设置成同样长度，而无需使用类似可能引起相位偏移的跳线的部件。
(连接器端子结构)
接着，参考图2A、图2B和图3说明连接器102的连接器端子结构。
图2A图解了连接器102的内部端子结构，图2B示出了连接器102的引脚是如何从其安装的表面布置到连接器110的。图3示出连接器102和连接器110如何安装在一起的剖视图。
如图2A所示，参考编号203表示在安装在连接器110上的安装部分202内位于绝缘衬底205的上表面的#1型连接器的连接器端子。如图2A所示，参考编号204表示在安装在连接器110上的安装部分202内位于绝缘衬底205的上表面的#2型连接器的端子。如图2B所示，#1型连接器的端子203和#2型连接器的端子204在安装部分202是交错的，但是在与PCB 100a连接的端子部分，如图2A所示，这些端子被布置成直线。
这样，如图2A和图3所示，在安装部分202中位于下侧的#2型连接器的连接器端子204从连接到PCB 100a的连接器端子部分直接向安装部分202延伸，而在安装部分202中位于上侧的#1型连接器的连接器端子203在接触到安装部分202之前是弯曲的，并因此比连接器端子204有较长的端子长度。因此，连接器端子203和连接器端子204的电感分量等不同。
根据本方案，在连接器102中，信号A1至A3具有相同的布线长度和相同的布线条件，因此最小化了信号A1至A3之间的相位偏移。同样，在连接器102中，信号B1至B3具有相同的布线长度和相同的布线条件，因此最小化了B1至B3之间的相位偏移。
(串行传输控制器)
接着，现参考图4和图5说明使用图1所示的引脚分配和信号布线的系统配置的一个具体实例。
假设利用快速比特串行传输，将笔记本电脑本体100内的一条PCI总线和电脑坞内的一条PCI总线连接在一起。图4示出在笔记本电脑本体100内提供的串行传输控制器的配置，图5示出整个电脑坞系统的配置。
如图5所示，笔记本电脑本体和电脑坞分别具有串行传输控制器101a、101b，因此通过在串行传输控制器101a和101b之间的串行传输，在PCI总线1和PCI总线2之间发送事务。由于串行传输控制器101a和101b实际具有相同的配置，所以，参考图4说明笔记本电脑本体100中的串行传输控制器的配置。
如图4所示，笔记本电脑本体100内的串行传输控制器101(在图5中为101a)包括一个PCI接口部分301、一个传输缓冲器302、并行／串行转换电路303、304，一个PLL电路305、差分输出缓冲器306、307、308，差分输入缓冲器309、310、311，串行／并行转换电路312、313、一个PLL电路314以及一个接收缓冲器315。
串行传输控制器101和连接器102之间的信号线包括由三对用于传输的差分信号线和三对用于接收的差分信号线组成的12条信号线。
PCI接口部分301向连在笔记本电脑本体100的PCI总线1上的各种PCI装置传送事务并从它接收事务。诸如地址、命令、数据(只写)以及能够组成一个从PCI总线1上的一个PCI装置传送到电脑坞中的一个PCI装置的事务的字节的信息，通过传输缓冲器302传送到并行／串行转换电路303、304。
并行／串行转换电路303、304与具有通过PLL电路305逐渐增加的频率的快速串行传输时钟同步运行，以便利用预定的数据单元将组成事务的信息从并行数据转换为串行数据。
这样，将组成事务的信息分成同步发送到并行／串行转换电路303、304的两部分，以便串行传输两个串行数据。
将从并行／串行转换电路303输出的串行数据作为由差分输出缓冲器306驱动的差分信号线对上的信号A1、A1′送到连接器102的连接器端子C1、C2。同样，将从并行／串行转换电路304输出的串行数据作为由差分输出缓冲器307驱动的差分信号线对上的信号A2、A2′送到连接器102的连接器端子C3、C4。
在差分输出缓冲器306和307传送串行数据的同时，将PLL电路305的串行传送时钟信号作为由差分输出缓冲器308驱动的差分信号线对上的信号A3、A3′送到连接器102的连接器端子C5、C6。连接器端子C1至C6均是#1型连接器的连接器端子，并且将用于信号A1、A1′、A2、A2′、A3、A3′的信号线设置成相同的长度。
从电脑坞的串行传输控制器101b传输的两个串行数据信号和时钟信号，通过均属于#2型连接器的连接器102的连接器端子D1至D6，由三个差分输入缓冲器309、310、311接收。即第一串行数据(B1、B1′)由差分输入缓冲器309接收，第二串行数据(B2、B2′)由差分输入缓冲器310接收，与这些串行数据对应的时钟信号由差分输入缓冲器311接收。用于信号B1、B1′、B2、B2′、B3、B3′的信号线均设置成同样的长度。
PLL电路314将差分输入缓冲器311接收的时钟信号恢复成初始串行传输时钟信号由电脑坞的串行传输控制器使用。然后，将恢复的串行传输时钟信号送到串行／并行转换电路312、313作为运行时钟。串行／并行转换电路312、313将第一串行数据和第二串行数据转换为并行数据，然后通过接收缓冲器315送到PCI接口部分301。PCI接口部分301执行PCI总线1上的事务处。
这样，根据该方案，用于传输这两个串行数据的数据线和相应的时钟信号线可以被用作最小化数据线之间的单元，因此能利用快速串行接口有效完成PCI总线之间的事务处理。
尽管只结合笔记本电脑本体上的连接器的引脚分配和布线图说明了本方案，但是图5中布置在电脑坞上的连接器102b采用完全相同的引脚分配和布线图。
本技术领域的技术人员会提出其它优点和替换方案。因此本发明并不由在此图示和说明的特定细节和代表性的方案所限定。因此，各种替换方案均属于所附权利要求或其等价物所述的本发明的总体发明思想的实质范围之内。