專利名稱：基于龍芯cpu和北橋芯片sr5670的刀片服務(wù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于刀片服務(wù)器領(lǐng)域，具體涉及一種基于龍芯CPU和北橋芯片SR5670的刀片服務(wù)器。
背景技術(shù)：
目前已知的龍芯3號系列CPU包括4核心3A，8核心3B，8核或者16核心3C CPU。龍芯3A CPU已經(jīng)量產(chǎn)，其他兩種CPU還處于研發(fā)樣片階段。龍芯3號系列CPU的出現(xiàn)打破了中國高性能服務(wù)器領(lǐng)域無芯的尷尬局面，把中國的IT行業(yè)帶上了一個新的高度。但接下來面臨一個嚴峻的問題就是CPU的產(chǎn)業(yè)化問題，如果解決不好產(chǎn)業(yè)化的問題，那龍芯CPU仍是一個不能實用只是概念意義的CPU，只能停留在實驗室里。由于龍芯3號系列CPU面世的時間短，所以各種配套的應(yīng)用方案有待于進一步完善。如何找到適配龍芯CPU的芯片并解決他們在服務(wù)器中的應(yīng)用技術(shù)是使龍芯CPU在服務(wù)器市場進行廣泛應(yīng)用的一個重要前提。因此，迫切的需要本領(lǐng)域技術(shù)人員開發(fā)出一款基于龍芯CPU的刀片服務(wù)器。

實用新型內(nèi)容自從龍芯3A CPU面世后，應(yīng)用方案很少。因此，本實用新型提出了一種基于龍芯CPU的刀片服務(wù)器，其為龍芯CPU的實用提供了一種很好的解決方案。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種基于龍芯CPU和北橋芯片SR5670的刀片服務(wù)器,包括設(shè)置于機箱中的電源、中板以及插接于中板上的各刀片，所述機箱的前面板上設(shè)有外設(shè)接口，所述刀片上設(shè)有龍芯CPU、北橋芯片SR5670、南橋芯片SP5100、內(nèi)存、網(wǎng)卡、顯卡和刀片管理子卡；所述北橋芯片SR5670通過HT總線、A-Link總線、PCIE總線分別與龍芯CPU、南橋芯片SP5100和網(wǎng)卡相連接，所述顯卡通過PCI總線與南橋芯片SP5100相連接，所述龍芯CPU通過自帶的內(nèi)存控制器與內(nèi)存相連接。進一步地，所述中板上設(shè)有管理單元、交換單元、IOE單元和IB單元。進一步地，所述管理單元采用P0WERPC405芯片，其通過USB接口與南橋芯片SP5100相連、且通過VGA總線與顯卡相連，所述管理單元與刀片管理子卡間通過RS485總線進行通訊。進一步地，所述交換單元采用千兆以太網(wǎng)交換芯片，所述網(wǎng)卡通過千兆網(wǎng)卡接口與交換單元相連。進一步地，所述IOE單元采用IO擴展接口、其上集成有10個PCIE16X插槽，所述北橋芯片SR5670通過PCIE16x總線與IOE單元相連；所述IB單元采用MT25408芯片，所述北橋芯片SR5670通過PCIE8x總線與IB單元相連。進一步地，所述刀片上進一步設(shè)有溫度采集單元和電壓采集電路，所述刀片管理子卡接收溫度采集單元所采集的溫度信息以及電壓采集電路所采集的電壓信息，并通過RS485總線傳至管理單元。[0012]進一步地，所述刀片上進一步設(shè)有開、關(guān)機電路和報警電路，所述刀片管理子卡接 收開、關(guān)機電路所發(fā)出的開機或關(guān)機命令以及警報電路所發(fā)出的報警提示，通過RS485總線傳至管理單元。[0013]進一步地，所述刀片上設(shè)有兩個龍芯CPU，組成對稱多處理架構(gòu)；即一個為主CPU， 另一個為從CPU，兩個龍芯CPU之間通過HT總線相連。[0014]進一步地，所述外設(shè)接口包括硬盤插槽、USB接口和VGA接口，所述硬盤插槽與南 橋芯片SP5100相連，所述USB接口通過南橋芯片SP5100與管理單元相連，所述VGA接口通 過顯卡與管理單元相連。[0015]進一步地，所述機箱的前面板上進一步設(shè)有信號燈和開機按鈕，所述信號燈和開 機按鈕分別與刀片管理子卡相連。[0016]本實用新型的有益效果在于[0017]I)該刀片服務(wù)器采用龍芯CPU+北橋芯片SR5670+南橋芯片SP5100的組合，是第 一次提出，為解決龍芯CPU應(yīng)用找到了一種很好的途徑；[0018]2)該刀片服務(wù)器具有高IO帶寬的能力，不僅支持多種多樣的IO接口，還支持2個 千兆網(wǎng)絡(luò)、I個40Gbps infiniband網(wǎng)口、任何標準的全高全長的PCIE卡；[0019]3)該刀片服務(wù)器可以采用兩個龍芯CPU的結(jié)構(gòu)，組成對稱多處理架構(gòu)(簡稱SMP 架構(gòu))，SMP架構(gòu)可以實現(xiàn)雙CPU和單CPU兩種不同配置的靈活轉(zhuǎn)換正常情況下，一個為主 CPU,另一個為從CPU ;不安裝從CPU時，通過在BIOS層禁掉主CPU與從CPU之間的HT總線， SMP架構(gòu)就變?yōu)閱蜟PU的配置；[0020]4)該刀片服務(wù)器通過在前面板設(shè)置VGA 口以及在中板上設(shè)置管理單元，實現(xiàn)本地 VGA顯示和遠程VGA顯示，方便了用戶的不同需求；另外通過在前面板設(shè)置外設(shè)接口(即2 個USB接口)、通過南橋芯片SP5100連接到管理單元可以實現(xiàn)本地USB功能和遠程USB功 能，方便了用戶的不同需求。此外，該刀片服務(wù)器還設(shè)計了溫度監(jiān)視、電壓監(jiān)視、開關(guān)機、報 警等部件，自動了保障了刀片的安全運行。


[0021]圖1是本實用新型中刀片服務(wù)器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的刀片服務(wù)器做進一步詳細的說明。[0023]如圖1所示，該刀片服務(wù)器主要包括設(shè)置于機箱中的電源、中板和多個插接于中 板上的刀片(即龍芯刀片)。[0024]中板上設(shè)有管理單元、交換單元、IOE單元和IB單元；管理單元通過刀片上的顯卡 與機箱前面板上的VGA接口相連、且通過刀片上的南橋芯片SP5100與前面板上的外設(shè)接口 相連、還通過RS485總線與刀片上的刀片管理子卡相連，交換單元與網(wǎng)卡相連，IOE單元和 IB單元分別與北橋芯片SR5670相連；[0025]刀片上設(shè)有龍芯CPU、北橋芯片SR5670、南橋芯片SP5100、內(nèi)存、網(wǎng)卡、顯卡和刀 片管理子卡；北橋芯片SR5670分別與龍芯CPU、SP5100南橋芯片和網(wǎng)卡相連接，顯卡與SP5100南橋芯片相連接，龍芯CPU與內(nèi)存相連接，刀片管理子卡與中板上的管理單元進行信息傳輸和通訊；機箱的前面板上還設(shè)有硬盤插槽、外設(shè)接口(即圖中USB接口)、VGA接口、指示燈(即圖中錯誤燈)和開機按鈕；硬盤槽與南橋芯片SP5100相連，信號燈和開機按鈕分別與刀片上的。下面對本例的刀片服務(wù)器中各部件進行詳細說明如下圖1示出了龍芯刀片的結(jié)構(gòu)，該龍芯CPU可采用龍芯3A CPU、龍芯3B或者龍芯3C CPU0從整體架構(gòu)上來說,龍芯刀片通過自身的接插件connector插在中板(midplane) 的connector上,然后通過中板與后面的管理單元、交換單元、I0E(I0 Expander, IO拓展單元)單元、IB (InfiniBand,無限帶寬網(wǎng)絡(luò))單元相連。相關(guān)技術(shù)背景介紹龍芯CPU (3A/3B)具有 2 個 16 位的 HT (Hyper Transport) bus,分別標識為 HTObus 和 HTl bus οIOE單元是10拓展單元，采用10擴展接口，上面集成了 10個PCIE16X的slot(槽)，可以插入任何標準全高全長PCIE卡。IB單元是把PCIE bus轉(zhuǎn)換為IB (Inf iniBand，無限帶寬網(wǎng)絡(luò))協(xié)議的模塊，可采用melIanox公司的MT25408芯片。管理單元是收集、監(jiān)視刀片運行信息，控制刀片運行的模塊，可以通過以太網(wǎng)遠程控制。下面將基于龍芯CPU (3A/3B)的刀片簡稱刀片。此刀片主要包括兩大部分基本功能部分和管理監(jiān)控部分。管理監(jiān)控部分主要包括刀片管理子卡和管理單元，如圖1所示。一.基本功能部分的構(gòu)成如下1)2 個龍芯 CPU(型號為 3A或 3B CPU),組成 SMP (Symmetrical Mult1-Processing,對稱多處理)架構(gòu)，其中一個是主CPU(host)，另一個是從CPU(slave)。主CPU的HTO bus與從 CPU 的 HTO bus 相連,主 CPU 的 HTl bus 與 AMD chipsets 相連。AMD chipsets 是指北橋芯片SR5670，南橋芯片SP5100。此專利也包含了只有一個CPU的情況，即去掉slave CPU,只有host CPU。SMP架構(gòu)和單CPU兩種不同配置情況可以靈活的轉(zhuǎn)換不安裝slave CPU，通過在BIOS層禁掉主CPU的ΗΤ0，SMP架構(gòu)就變?yōu)閱蜟PU的配置。2)內(nèi)存龍芯刀片支持8條DDR2內(nèi)存或者DDR3，每個CPU支持4條內(nèi)存，每條內(nèi)存容量可達到4GB。龍芯CPU(3A或者3B CPU)有2個內(nèi)存控制器，每個內(nèi)存控制器上連接2條內(nèi)存。3) AMD chipsetsAMD chipsets包括北橋芯片SR5670和南橋芯片SP5100，SR5670通過HT總線與龍芯3A/3B host CPU的HTO bus相連。北橋芯片SR5670和南橋芯片SP5100之間通過A-Link總線(AMD由PCIE4X拓展成的協(xié)議)相連。SR5670 的 PC1-E bus 有 301anes (30X)，其中一個 PCIE16X bus 通過中板引向 IOE單元，另一個PCIE8X通過中板引向IB單元，還有一個PCIE4X通過BCM5709S產(chǎn)生兩個千兆網(wǎng)卡接口。[0045]4)網(wǎng)卡(千兆以太網(wǎng))[0046]利用fcoadcom公司一款BCM5709S芯片來產(chǎn)生千兆以太網(wǎng)絡(luò)。BCM5709S具有 PCIE4X的接口，連接北橋SR5670的PCIE4X bus ;它還有2個千兆serdes接口，通過中板連 接交換單元。每個千兆serdes接口只有一對發(fā)送差分線和一對接收差分線，信號線少，有 利于刀片的PCB布線。雙千兆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，增強了刀片的IO吞吐能力，當(dāng)一個千兆網(wǎng)絡(luò)口 壞掉后，另一個網(wǎng)絡(luò)口能繼續(xù)使用，增強了系統(tǒng)的冗余度。[0047]5) Infiniband 網(wǎng)絡(luò)[0048]北橋芯片的一個PCIE8X通過中板引入IB單元。IB單元上有一個HCA(Host Channel Adapter) IC (型號 MT25408)，此 HCA IC 把 PCIE8X bus 轉(zhuǎn)換成 Infiniband 網(wǎng)絡(luò)， 通過IB單元向外提供單向可達40Gbps的infiniband網(wǎng)絡(luò)口。Infiniband網(wǎng)絡(luò)具有高帶 寬、低延遲的特點，是目前絕大部分HPC計算機采用的網(wǎng)絡(luò)。本專利的此種設(shè)計，使龍芯3A 刀片具備了搭建HPC計算機的網(wǎng)絡(luò)條件。[0049]6 ) PCIE 設(shè)備[0050]北橋的一個PCIE16X bus通過中板連接到IOE單元上一個PCIE16X slot。借助于 IOE單元可以支持任何標準的全高全長(全高111. 15mm,全長312. OOmm)的PCIE卡，當(dāng)然 向下兼容更小尺寸的標準PCIE卡，例如全高半長、半高半長標準PCIE卡。這大大方便了用 戶，用戶可以隨意在市場上購買標準的PCIE卡就能插入IOE單元，而不用向刀片廠商購買 或定制特制的PCIE卡。[0051]目前大部分的刀片廠商，例如IBM、HP，所支持的PCIE卡是在刀片自身空間上實現(xiàn) 的，但刀片自身空間厚度不到IU(44. 45mm)，所以這些廠商為了支持PCIE卡只能采用特制、 定制的卡來實現(xiàn)，供應(yīng)商單一、功能單一，用戶不能選擇市場上標準的多種多樣的PCIE卡， 造成功能受限、價格昂貴。[0052]龍芯刀片通過把PCIE16X bus引入到IOE單元上來支持標準的全高全長PCIE設(shè) 備。IOE單元空間寬余，能支持全高全長標準的PCIE卡。[0053]7)顯卡[0054]此刀片利用在南橋芯片SP5100的PCI bus上所連的顯卡IC提供的VGA信號，如 圖1中所標示的VGAl。[0055]從顯卡切換IC輸出的VGA—路引向前面板上的VGA 口，可以本地顯示，另一路經(jīng) 過中板引向管理單元，可以通過千兆網(wǎng)絡(luò)進行遠程VGA顯示。此設(shè)計提供了兩種靈活的VGA顯示方案。[0056]8)設(shè)在機箱前面板上的外設(shè)接口、指示燈和開機按鈕[0057]外設(shè)接口包括硬盤插槽、USB接口和VGA接口[0058]由南橋芯片SP5100引出2條SATA bus到機箱前面板(Front Panel)的硬盤插槽 上，可以支持和實現(xiàn)2塊熱插拔SATA硬盤。由于硬盤插槽在前面板上，用戶可以方便的插 拔硬盤，操作方便；通過在軟件上進行相應(yīng)的編程，可以實現(xiàn)在刀片運行的過程中對硬件進 行熱插拔操作，即熱插拔功能。所以本專利的硬盤架構(gòu)設(shè)計保證和實現(xiàn)了熱插拔的特性。[0059]從SP5100南橋芯片引出了 4個USB 口，其中2個USB通過中板引入到管理單元， 另外2個USB 口引入刀片的前面板上。這樣設(shè)計的優(yōu)勢是用戶可以在本地，即在到刀片前面，可以使用USB設(shè)備，例如USB光驅(qū)、USB鍵盤鼠標、U盤，也可以通過以太網(wǎng)遠程通過管理單元使用刀片的USB 口。這些設(shè)計方便了用戶多樣化操作需求。VGA接口，用于本地顯示，其通過刀片上的顯卡與中板上的管理單元相連。指示燈(即圖1中的錯誤燈)，用來報警，其與刀片上的刀片管理子卡相連。開機按鈕，與刀片上的刀片管理子卡相連。二.管理監(jiān)控部分的構(gòu)成如下I)溫度采集單元風(fēng)向是從前面板流向中板。本例的溫度采集單元是通過在此刀片上布置6個溫度采集點來實現(xiàn)的。在進風(fēng)口布置2個測試點Tl、T2，原則是盡量靠近前面板，且在板子兩側(cè)，盡可能真實的反映進風(fēng)溫度；在刀片的出風(fēng)口布置2個測試點T5、T6，原則是盡量靠近中板，在板子兩側(cè)各自布置一個，原則上能反映出風(fēng)的問題；在此板子上散熱的最大的器件，即CPU邊放置2個測溫點T3、T4，用來監(jiān)控預(yù)警CPU過熱狀態(tài)。這些測溫點的數(shù)據(jù)被刀片管理子卡收集，然后通過RS485 bus傳給管理單元，由管理單元來判斷溫度是否異常。如果溫度異常，管理單元通過RS485 bus通知刀片管理子卡，然后由刀片管理子卡點亮刀片前面板上的錯誤燈，讓錯誤燈間斷閃爍紅色，進行報警。2)電壓采集電路把刀片上供電系統(tǒng)(power system)的電壓12V、3. 3V、1. 1V、1. 8V、2. 5V引入刀片管理子卡監(jiān)控，刀片管理子卡采集電壓信息，然后通過RS485 bus傳給管理單元，由管理單元來判斷電壓是否異常。如果電壓異常，管理單元通過RS485 bus通知刀片管理子卡，然后由刀片管理子卡點亮刀片前面板上的錯誤燈，錯誤燈會一直顯示藍色。3)開機和關(guān)機電路開機按鈕在前面板上，開機的按鈕發(fā)出的開機或者關(guān)機命令傳給刀片管理子卡，由刀片管理子卡收集，然后通過RS485bus傳給管理單元，由管理單元來判斷此刀片在那時是否具備開機或者關(guān)機條件。如果具備開關(guān)機條件，管理單元通過RS485 bus通知刀片管理子卡，讓刀片管理子卡控制主板開關(guān)機電路執(zhí)行開機或者關(guān)機動作。4)報警電路錯誤燈在前面板上，錯誤燈是一個雙色燈，用不同的顏色區(qū)別不同的故障。當(dāng)主板溫度異常時會間斷的閃爍紅色；當(dāng)主板的電壓異常時，會常亮藍色。錯誤燈的顯示由刀片管理子卡和管理單元控制，上面已經(jīng)闡述。5)刀片管理子卡電路刀片管理子卡和管理單元配合負責(zé)監(jiān)視主板的溫度和電壓信息，并控制主板的開關(guān)機，對主板的溫度異常、電壓異?？刂魄懊姘宓腻e誤燈進行報警顯示。刀片管理子卡和管理單元之間通過RS485 bus進行通訊，兩者之間傳輸?shù)男畔⑹菧囟刃畔?、電壓信息、開關(guān)機信息、報警信息、VGA切換信息。刀片管理子卡可采用ATMEL公司的AT89S52芯片和PHILIPS公司的LPC2132芯片；管理單元可采用IBM公司的P0WERPC405芯片。最后應(yīng)該說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，結(jié)合上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到 本領(lǐng)域技術(shù)人員依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之中?！?br> 權(quán)利要求1.一種基于龍芯CPU和北橋芯片SR5670的刀片服務(wù)器,包括設(shè)置于機箱中的電源、中板以及插接于中板上的各刀片，所述機箱的前面板上設(shè)有外設(shè)接口，其特征在于所述刀片上設(shè)有龍芯CPU、北橋芯片SR5670、南橋芯片SP5100、內(nèi)存、網(wǎng)卡、顯卡和刀片管理子卡；所述北橋芯片SR5670通過HT總線、A-Link總線、PCIE總線分別與龍芯CPU、南橋芯片SP5100 和網(wǎng)卡相連接，所述顯卡通過PCI總線與南橋芯片SP5100相連接，所述龍芯CPU通過自帶的內(nèi)存控制器與內(nèi)存相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述中板上設(shè)有管理單元、交換單元、IOE單元和IB單元。
3.如權(quán)利要求2所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述管理單元采用P0WERPC405芯片，其通過USB接口與南橋芯片SP5100相連、且通過VGA總線與顯卡相連，所述管理單元與刀片管理子卡間通過RS485總線進行通訊。
4.如權(quán)利要求2所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述交換單元采用千兆以太網(wǎng)交換芯片，所述網(wǎng)卡通過千兆網(wǎng)卡接口與交換單元相連。
5.如權(quán)利要求2所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述IOE單元采用IO擴展接口、其上集成有10個PCIE16X插槽，所述北橋芯片SR5670通過PCIE16x總線與IOE單元相連；所述IB單元采用MT25408芯片，所述北橋芯片SR5670通過PCIE8x總線與IB單元相連。
6.如權(quán)利要求1所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述刀片上進一步設(shè)有溫度采集單元和電壓采集電路，所述刀片管理子卡接收溫度采集單元所采集的溫度信息以及電壓采集電路所采集的電壓信息，并通過RS485總線傳至管理單元。
7.如權(quán)利要求6所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述刀片上進一步設(shè)有開、關(guān)機電路和報警電路，所述刀片管理子卡接收開、關(guān)機電路所發(fā)出的開機或關(guān)機命令以及警報電路所發(fā)出的報警提示，通過RS485總線傳至管理單元。
8.如權(quán)利要求1所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述刀片上設(shè)有兩個龍芯CPU，組成對稱多處理架構(gòu)；即一個為主CPU，另一個為從CPU，兩個龍芯CPU之間通過HT總線相連。
9.如權(quán)利要求1所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述外設(shè)接口包括硬盤插槽、USB接口和VGA接口，所述硬盤插槽與南橋芯片SP5100相連，所述USB接口通過南橋芯片SP5100 與管理單元相連，所述VGA接口通過顯卡與管理單元相連。
10.如權(quán)利要求1所述的刀片服務(wù)器，其特征在于所述機箱的前面板上進一步設(shè)有信號燈和開機按鈕，所述信號燈和開機按鈕分別與刀片管理子卡相連。
專利摘要本實用新型提出一種基于龍芯CPU和北橋芯片SR5670的刀片服務(wù)器，其包括設(shè)置于機箱中的電源、中板以及插接于中板上的各刀片，機箱的前面板上設(shè)有外設(shè)接口，所述刀片上設(shè)有龍芯CPU、北橋芯片SR5670、南橋芯片SP5100、內(nèi)存、網(wǎng)卡、顯卡和刀片管理子卡；北橋芯片SR5670分別與龍芯CPU、南橋芯片SP5100和網(wǎng)卡相連接，顯卡與南橋芯片SP5100相連接，龍芯CPU與內(nèi)存相連接。該刀片服務(wù)器采用龍芯CPU+北橋芯片SR5670+南橋芯片SP5100的組合，為解決龍芯CPU應(yīng)用找到了一種良好的解決途徑。
文檔編號G06F1/16GK202838090SQ20122024724
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者沙超群, 鄭臣明, 邵宗有, 柳勝杰 申請人:曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司