CN105549697A - 一种基于申威cpu的sata扩展板及其实现方法 - Google Patents

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李善荣
王振群
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Abstract

本发明公开了一种基于申威CPU的SATA扩展板及其实现方法，属于SATA扩展领域，本发明要解决的技术问题为如何解决申威处理器中，由于PCB布局空间限制了SATA接口数量。技术方案为：（1）一种基于申威CPU的SATA扩展板，其特征在于：包括申威CPU、PCIE？SWTCH芯片、SATA控制器芯片、时钟芯片、FPGA芯片、Minisas接口和SAS背板，所述申威CPU连接PCIE？SWTCH芯片，PCIE？SWTCH芯片分成四路，每路分别连接一个SATA控制器芯片。（2）一种基于申威CPU的SATA扩展的实现方法，该实现方法的步骤如下：（1）申威CPU提供PCIE*8信号并传到PCIE？SWTCH芯片；（2）步骤（1）中的PCIE？SWTCH芯片转出四路PCIE*2信号。

Description

一种基于申威CPU的SATA扩展板及其实现方法
技术领域
本发明涉及SATA扩展领域，具体地说是一种基于申威CPU的SATA扩展板及其实现方法。
背景技术
随着电子信息化技术的迅速发展，大数据的信息安全成为一个至关重要的问题。但由于国内技术水平及生产工艺等因素的限制，目前市场上主流的存储服务器设备仍主要为X86架构，采用自主知识产权处理器的存储服务器仍然是凤毛麟角；另外传统存储服务器多为通过PCIE扩展槽搭载SAS卡以及expand卡的方式实现，该种方式需要额外对扩展卡固定，在一定程度上相对板载SATA可靠性较低。但板载SATA因PCB布局空间限制了其接口数量。
申威处理器或申威CPU，简称“SW处理器”。SW处理器源自于DEC的Alpha21164，其研制得到了国家“核高基”专项资金支持。在国家“核高基”重大专项支持下、采用自主指令集，具体负责研发的单位是江南计算机所属于军方研究机构（总参56所），且具有完全自主知识产权的处理器系列。
如何解决申威处理器中，由于PCB布局空间限制了SATA接口数量的问题是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种结构简单、生产成本低、易于加工、对环境无污染的基于申威CPU的SATA扩展方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于申威CPU的SATA扩展板，包括申威CPU、PCIESWTCH芯片、SATA控制器芯片、时钟芯片、FPGA芯片、Minisas接口和SAS背板，所述申威CPU连接PCIESWTCH芯片，PCIESWTCH芯片分成四路，每路分别连接一个SATA控制器芯片；四个SATA控制器芯片均连接时钟芯片，时钟芯片给SATA控制器芯片提供时钟信号；同时四个SATA控制器芯片均连接FPGA芯片，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号；FPGA芯片连接申威CPU；
四个SATA控制器芯片中，其中一个SATA控制器芯片直接引出标准SATA接口；另外三个SATA控制器芯片分别连接一个Minisas接口，三个Minisas接口均连接SAS背板，SAS背板引出多个标准SATA接口。
作为优选，所述申威CPU的型号为SW1610。其中，申威第三代SW-3在2010年推出，CPU型号：SW1600；CPU频率：1600MHz；制造工艺：65nm；指令集：RISC，自主指令集；核心数量：16；数据位宽：64位；架构：Alpha；集成DDR3存储控制器和标准I/O接口。其中，SW1600处理器是江南计算所研制申威系列的第三代处理器，拥有16个RISC处理核，浮点高达140GFLOPS。
2012年初，成功完成“申威1600”改进型——“申威1610”处理器研制。该处理器已通过测试和系统验证。“申威1610”国产处理器，最高达到1.6GHz，最高峰值运算速度为每秒2048亿次。“申威1610”是我国目前唯一一款自主设计的频率突破1.5GHz的高端通用多核处理器。该芯片采用多项新技术提高频率、提升性能、增强功能、降低功耗。测试结果表明，该处理器核心工作频率能稳定超过1.5GHz，最高达到1.6GHz，最高峰值运算速度为每秒2048亿次浮点运算，运行功耗在50W以内，能效比提升近一倍，在计算能力、磁盘访问、网络处理等方面已达到了国际主流处理器的同等水平。
作为优选，所述SATA控制器芯片的型号为88SE9230。其中，SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件）是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。
作为优选，所述申威CPU的一路PCIE*8信号通过PCIESWTCH芯片转出4路PCIE*2信号分别提供给SATA控制器芯片。
一种基于申威CPU的SATA扩展的实现方法，该实现方法的步骤如下：
（1）申威CPU提供PCIE*8信号并传到PCIESWTCH芯片；
（2）步骤（1）中的PCIESWTCH芯片转出四路PCIE*2信号，并分别将四路PCIE*2信号传到四个SATA控制器芯片；
（3）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片通过时钟芯片提供时钟信号，同时外部连接SPIFLASH；
（4）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片中有一个直接引出标准SATA接口；另外三个SATA控制器芯片提供的SATA接口信号先经过Minisas接口传到SAS背板，经过SAS背板后再分别引出标准SATA接口；
（5）当标准SATA接口需要复位时，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号，并将复位信号传到FPGA芯片，FPGA芯片将信号传到申威CPU，申威CPU重新提供PCIE*8信号。
本发明的一种基于申威CPU的SATA扩展板及其实现方法和现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明是为了在申威平台上实现多路SATA扩展，使其可以不通过外接SAS扩展卡就可以实现大容量存储功能，使整机可靠性更高；主板板载标准SATA接口，因空间有限无法布局太多标准接口，本发明按照SFF8087协议要求使用Minisas接口来进行SATA扩展传输，在尽量降低PCB布局空间的基础上提高存储的稳定性；
2、本发明为了避免系统下多个存储造成系统启动时因找不到指定设备而无法启动的问题，系统下增加UUID功能，使存储设备都具有唯一的标识字符串；
3、本发明利用88SE9230实现多个SATA接口，同时利用Minisas接口实现多路对外SATA接口，大大提高了主板的SATA扩展能力，为不依靠外接SAS卡能实现存储服务器成为可能，大大方便了使用用户。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为一种基于申威CPU的SATA扩展板的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如附图1所示，本发明的一种基于申威CPU的SATA扩展板，其结构为包括申威CPU、PCIESWTCH芯片、SATA控制器芯片、时钟芯片、FPGA芯片、Minisas接口和SAS背板，申威CPU连接PCIESWTCH芯片，PCIESWTCH芯片分成四路，每路分别连接一个SATA控制器芯片；四个SATA控制器芯片均连接时钟芯片，时钟芯片给SATA控制器芯片提供时钟信号；同时四个SATA控制器芯片均连接FPGA芯片，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号；FPGA芯片连接申威CPU；四个SATA控制器芯片中，其中一个SATA控制器芯片直接引出标准SATA接口，方便主板系统盘安装；另外三个SATA控制器芯片分别连接一个Minisas接口，三个Minisas接口均连接SAS背板，SAS背板引出多个标准SATA接口，实现SATA接口的扩展。申威CPU的型号为SW1610。SATA控制器芯片的型号为88SE9230。申威CPU的一路PCIE*8信号通过PCIESWTCH芯片转出4路PCIE*2信号分别提供给SATA控制器芯片。
实施例2
本发明的一种基于申威CPU的SATA扩展的实现方法，该实现方法的步骤如下：
（1）申威CPU提供PCIE*8信号并传到PCIESWTCH芯片；
（2）步骤（1）中的PCIESWTCH芯片转出四路PCIE*2信号，并分别将四路PCIE*2信号传到四个SATA控制器芯片；
（3）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片通过时钟芯片提供时钟信号，同时外部连接SPIFLASH；
（4）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片中有一个直接引出标准SATA接口；另外三个SATA控制器芯片提供的SATA接口信号先经过Minisas接口传到SAS背板，经过SAS背板后再分别引出标准SATA接口，实现标准SATA接口的扩展；
（5）当标准SATA接口需要复位时，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号，并将复位信号传到FPGA芯片，FPGA芯片将信号传到申威CPU，申威CPU重新提供PCIE*8信号，实现标准SATA接口的重复使用。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种基于申威CPU的SATA扩展板及其实现方法的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的两种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (5)

1.一种基于申威CPU的SATA扩展板，其特征在于：包括申威CPU、PCIESWTCH芯片、SATA控制器芯片、时钟芯片、FPGA芯片、Minisas接口和SAS背板，所述申威CPU连接PCIESWTCH芯片，PCIESWTCH芯片分成四路，每路分别连接一个SATA控制器芯片；四个SATA控制器芯片均连接时钟芯片，时钟芯片给SATA控制器芯片提供时钟信号；同时四个SATA控制器芯片均连接FPGA芯片，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号；FPGA芯片连接申威CPU；
四个SATA控制器芯片中，其中一个SATA控制器芯片直接引出标准SATA接口；另外三个SATA控制器芯片分别连接一个Minisas接口，三个Minisas接口均连接SAS背板，SAS背板引出多个标准SATA接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于申威CPU的SATA扩展板，其特征在于：所述申威CPU的型号为SW1610。
3.根据权利要求1所述的一种基于申威CPU的SATA扩展板，其特征在于：所述SATA控制器芯片的型号为88SE9230。
4.根据权利要求1所述的一种基于申威CPU的SATA扩展板，其特征在于：所述申威CPU的一路PCIE*8信号通过PCIESWTCH芯片转出4路PCIE*2信号分别提供给SATA控制器芯片。
5.一种基于申威CPU的SATA扩展的实现方法，其特征在于：该实现方法的步骤如下：
（1）申威CPU提供PCIE*8信号并传到PCIESWTCH芯片；
（2）步骤（1）中的PCIESWTCH芯片转出四路PCIE*2信号，并分别将四路PCIE*2信号传到四个SATA控制器芯片；
（3）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片通过时钟芯片提供时钟信号，同时外部连接SPIFLASH；
（4）步骤（2）中的四个SATA控制器芯片中有一个直接引出标准SATA接口；另外三个SATA控制器芯片提供的SATA接口信号先经过Minisas接口传到SAS背板，经过SAS背板后再分别引出标准SATA接口；
（5）当标准SATA接口需要复位时，四个SATA控制器芯片使用一路PCIE复位信号，并将复位信号传到FPGA芯片，FPGA芯片将信号传到申威CPU，申威CPU重新提供PCIE*8信号。
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