CN104460858A - 多接口io扩展刀片及刀片服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多接口IO扩展刀片，其特征在于，包括PCIE交换芯片、PCIE与USB转换芯片和USB桥接芯片；所述PCIE交换芯片设置有上行端口和多个下行端口；所述PCIE与USB转换芯片和所述USB桥接芯片分别通过下行端口连接所述PCIE交换芯片且所述PCIE与USB转换芯片连接所述USB桥接芯片；所述PCIE与USB转换芯片用于一路PCIE端口与多路USB接口的转换；所述USB桥接芯片用于扩展USB接口。本发明还提供相应的刀片服务器。本发明将一路PCIE接口扩展成多种类型的对外接口，包括PCIE端口和USB接口。PCIE端口可以插标准的PCIE 4x的卡，满足不同用户的需求，USB接口支持USB2.0规范，兼容USB1.1规范，为USB设备提供更多的USB接口，满足更多的带有USB接口的设备。

Description

多接口IO扩展刀片及刀片服务器
技术领域
本发明涉及多接口IO扩展装置，具体地，涉及一种多接口IO扩展刀片及刀片服务器。
背景技术
刀片服务器用于车载、舰载、机载等军事使用环境，提供高密度计算、可扩展存储、高性能网络、高可用管理等资源与服务的密集计算基础设施，可满足指挥控制、情报处理、预警探测等任务电子系统的后端任务处理及各级军用信息系统的信息处理需求。刀片服务器架构设计，遵循SSI(Server System Infrastructure，服务器系统架构)规范，系统主要组成包括服务器单元、交换单元、管理控制单元、IO(Input Output，输入输出接口)模块、电源、散热单元、机箱、中板等。其中IO模块可以为不同的用户提供多选择的扩展接口，根据不同使用环境的需要来选择合适的IO模块。
针对服务器厂商对刀片服务器系统中刀片的对外接口种类和数量的需求不同，有的厂商需要外接更多的硬盘、有的厂商需要外接更多的网口，可以通过IO来扩展SAS接口来接硬盘，PCIE接口来接网卡，总之在SSI规范中提到了各整机厂商可以根据自己的需求进行相应的外部接口扩展，满足自身的需要。
SSI服务器系统基础设施标准规范提供了模块化服务器的参考设计规范，赋予整机厂商更多的自定义IO扩展的能力，但由于其标准未定义IO扩展的具体实现方式，SSI服务器的IO扩展性能由厂商的设计能力决定。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于SSI刀片服务器架构的多接口IO扩展刀片。本发明提升了单个计算刀片的IO扩展性能，对于本地服务器的功能扩展、多个服务器节点的外部带宽扩展等需要具有重要的实际应用价值。本发明基于PCIE交换芯片的端口扩展能力在有限的IO刀片尺寸空间内，通过巧妙的结构设计，合理的接口布局。
根据本发明的一个方面提供的多接口IO扩展刀片，包括PCIE交换芯片、PCIE与USB转换芯片和USB桥接芯片；
所述PCIE交换芯片设置有上行端口和多个下行端口；所述PCIE与USB转换芯片和所述USB桥接芯片分别通过下行端口连接所述PCIE交换芯片且所述PCIE与USB转换芯片连接所述USB桥接芯片；
所述PCIE与USB转换芯片用于下行端口中的一路PCIE端口与多路USB接口的转换；所述USB桥接芯片用于扩展USB接口。
优选地，还包括PCIE 4x功能槽和PCIE 4x扩展接口；
所述PCIE 4x功能槽和所述PCIE 4x扩展接口均连接所述PCIE交换芯片。
优选地，还包括Mini-PCIE功能槽；
所述Mini-PCIE功能槽的一端连接所述PCIE交换芯片，另一端连接所述USB桥接芯片。
优选地，所述下行端口包括第一PCIE 1x端口和第二PCIE 1x端口；
所述Mini-PCIE功能槽的一端连接所述第一PCIE 1x端口；所述PCIE与USB转换芯片连接所述第二PCIE 1x端口。
优选地，所述USB桥接芯片包括Upstream端口和Downstream端口；
所述Upstream端口连接所述PCIE与USB转换芯片的一路USB接口；
所述Downstream端口的一路连接所述Mini-PCIE功能槽，另一路用于USB接口。
优选地，所述PCIE交换芯片采用可编程器件FPGA；所述可编程器件FPGA用于上行端口和多个下行端口的通道配置，形成具有安全性的数据通道。
根据本发明的另一个方面提供的刀片服务器，包括所述的多接口IO扩展刀片、背板、Blade刀片、电源、风扇和交换机；
所述多接口IO扩展刀片、所述Blade刀片、所述电源、所述风扇以及所述交换机均连接所述背板；
所述多接口IO扩展刀片连接所述Blade刀片。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将一路PCIE接口扩展成多种类型的对外接口，包括PCIE端口和USB接口。PCIE端口可以插标准的PCIE 4x的卡，满足不同用户的需求，USB接口支持USB2.0规范，兼容USB1.1规范，为USB设备提供更多的USB接口，满足更多的带有USB接口的设备；
2、本发明实现最大化的IO扩展性能；基于SSI模块化服务器架构，将单个IO扩展刀片的扩展能力提升至同时支持两个标准半高PCIE 4x功能槽、1个PCIE 4x扩展接口、1个Mini-PCIE功能槽以及4个USB接口。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中多接口IO扩展刀片的结构示意图；
图2为本发明中刀片服务器的结构示意图；
图3为本发明中各扩展接口的布局示意图。
图中：
101为PCIE交换芯片；
102为上行端口PCIE 8x；
103为USB桥接芯片；
104为第一PCIE 4x功能槽；
105为第二PCIE 4x功能槽；
106为PCIE 4x扩展接口；
107为PCIE与USB转换芯片；
108为第二PCIE 1x端口；
109为第一PCIE 1x端口；
110为第一路Downstream端口；
111为第二路Downstream端口；
112为Upstream端口；
113为第一USB接口；
114为第二USB接口；
115为第三USB接口；
116为Mini-PCIE功能槽；
201为背板；
202为Blade刀片；
203为电源；
204为风扇；
205为多接口IO扩展刀片；
206为交换机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的多接口IO扩展刀片，包括PCIE交换芯片101、PCIE与USB转换芯片107和USB桥接芯片103；
所述PCIE交换芯片101设置有上行端口和多个下行端口；所述PCIE与USB转换芯片107和所述USB桥接芯片103分别通过下行端口连接所述PCIE交换芯片101且所述PCIE与USB转换芯片107连接所述USB桥接芯片103以扩展多接口。
所述PCIE与USB转换芯片107用于下行端口中的一路PCIE端口与多路USB接口的转换，即实现PCI-USB的数据交换；所述USB桥接芯片用于扩展USB接口。
本发明提供的多接口IO扩展刀片还包括PCIE 4x功能槽和PCIE 4x扩展接口106；所述PCIE 4x功能槽和所述PCIE 4x扩展接口106均连接所述PCIE交换芯片101。
本发明提供的多接口IO扩展刀片还包括Mini-PCIE功能槽116；所述Mini-PCIE功能槽116的一端连接所述PCIE交换芯片101，另一端连接所述USB桥接芯片103。所述下行端口包括第一PCIE 1x端口109和第二PCIE 1x端口108；所述Mini-PCIE功能槽116的一端连接所述第一PCIE 1x端口109；所述PCIE与USB转换芯片107连接所述第二PCIE 1x端口108。所述USB桥接芯片103包括Upstream端口112和Downstream端口；所述Upstream端口112连接所述PCIE与USB转换芯片107的一路USB接口；所述Downstream端口的一路连接所述Mini-PCIE功能槽116，另一路用于USB接口。所述PCIE交换芯片采用可编程器件FPGA；所述可编程器件FPGA能够用于上行端口和多个下行端口的通道进行配置，形成具有安全性的数据通道。可编程器件FPGA能够用于实现PCIE之间的数据交换，可编程器件FPGA是可根据不同需要配置成不同模式。可编程器件FPGA能够将标准的PCIe内容加密。形成系统独有的内容，本发明可以根据需要对加密的PCIe通道进行配置。形成具有安全性的数据通道。
本发明提供的刀片服务器，包括所述的多接口IO扩展刀片205、背板201、Blade刀片201、电源203、风扇204和交换机206；所述多接口IO扩展刀片205、所述Blade刀片201、所述电源203、所述风扇204和所述交换机206均连接所述背板201；所述多接口IO扩展刀片205连接所述Blade刀片201。
多接口IO扩展刀片205通过PCIE交换芯片101的上行端口PCIE 8x102与刀片服务器的刀片扩展口相连接，通过PCIE交换芯片101来实现多路PCIE的交换功能，这很好的提高了PCIE接口的数量，可以根据不同的需要来实现PCIE的扩展，进一步提供刀片的对外接口数量和功能，可以连接一定数量的PCIE设备。在本实施例中将PCIE交换芯片101配置成上行端口为1个PCIE 8x端口和下行端口为10个PCIE 4x端口，下行端口中的PCIE 4x端口中提供两个标准半高PCIE 4x功能槽104、Mini-PCIE功能槽105，1个PCIE 4x扩展接口106，第二PCIE 1x端口108接口用于PCIE与USB转换芯片来实现1路PCIE转多路的USB，第一PCIE 1x端口109接口用于Mini-PCIE插槽。
本发明提供的多接口IO扩展刀片提供了PCIE接口的同时也提供了一定数量的USB接口，用于一些USB设备，使得本发明提供的多接口IO扩展刀片能兼容PCIE设备和USB设备。在本实施例中，将PCIE交换芯片101的第二PCIE 1x端口108接口连接到PCIE与USB转换芯片107的PCIE接口上，由PCIE与USB转换芯片107来实现1路PCIE1x接口扩展出4路USB接口，3路USB可以满足USB2.0规范的USB设备来使用，1路USB接口作为USB桥接芯片103的Upstream端口。
USB桥接芯遵循USB2.0规范，有一路Upstream端口接PCIE与USB转换芯片107，有四路Downstream端口，其中一路接Mini-PCIE插槽，一路作为USB接口使用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种多接口IO扩展刀片，其特征在于，包括PCIE交换芯片、PCIE与USB转换芯片和USB桥接芯片；
所述PCIE交换芯片设置有上行端口和多个下行端口；所述PCIE与USB转换芯片和所述USB桥接芯片分别通过下行端口连接所述PCIE交换芯片且所述PCIE与USB转换芯片连接所述USB桥接芯片；
所述PCIE与USB转换芯片用于下行端口中的一路PCIE端口与多路USB接口的转换；所述USB桥接芯片用于扩展USB接口。
2.根据权利要求1所述的多接口IO扩展刀片，其特征在于，还包括PCIE 4x功能槽和PCIE 4x扩展接口；
所述PCIE 4x功能槽和所述PCIE 4x扩展接口均连接所述PCIE交换芯片。
3.根据权利要求1所述的多接口IO扩展刀片，其特征在于，还包括Mini-PCIE功能槽；
所述Mini-PCIE功能槽的一端连接所述PCIE交换芯片，另一端连接所述USB桥接芯片。
4.根据权利要求3所述的多接口IO扩展刀片，其特征在于，所述下行端口包括第一PCIE 1x端口和第二PCIE 1x端口；
所述Mini-PCIE功能槽的一端连接所述第一PCIE 1x端口；所述PCIE与USB转换芯片连接所述第二PCIE 1x端口。
5.根据权利要求3所述的多接口IO扩展刀片，其特征在于，所述USB桥接芯片包括Upstream端口和Downstream端口；
所述Upstream端口连接所述PCIE与USB转换芯片的一路USB接口；
所述Downstream端口的一路连接所述Mini-PCIE功能槽，另一路用于USB接口。
6.根据权利要求1所述的多接口IO扩展刀片，其特征在于，所述PCIE交换芯片采用可编程器件FPGA；所述可编程器件FPGA用于上行端口和多个下行端口的通道配置，形成具有安全性的数据通道。
7.一种刀片服务器，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的多接口IO扩展刀片、背板、Blade刀片、电源、风扇和交换机；
所述多接口IO扩展刀片、所述Blade刀片、所述电源、所述风扇以及所述交换机均连接所述背板；
所述多接口IO扩展刀片连接所述Blade刀片。
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