CN107992438A - 一种服务器及在服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，所述服务器包括一个服务器主板，所述服务器主板上设置有多个CPU、多个PCIe设备端及多个连接器；将所述CPU的PCIe信号连接至一种支持线缆的Slimline连接器，根据具体的应用需求，通过线缆灵活连接至不同PCIe设备端；在所述Slimline连接器上定义两个ID信号，所述ID信号将所述Slimline连接器上PCIe信号连接至不同的所述PCIe设备端时进行区分，而使所述CPU内的PCIe控制器进行不同的PCIe配置；所述PCIe设备端所需的高速信号均通过支持线缆的Slimline连接器进行传输。本发明的方法，只需设计一个服务器主板，可支持GPU阵列、NVMe硬盘、PCIe HCA卡等不同数量PCIe设备，可满足当前的高性能计算、高速率存储、高带宽数据传输等几种主流用户需求，大大降低了成本。

Description

一种服务器及在服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法
技术领域
本发明属于计算机技术领域，具体来说，涉及一种服务器及在服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法。
技术背景
目前服务器在互联网、通信、金融等领域中应用已经非常广泛，这些领域对服务器性能的要求越来越高。服务器的IO带宽是服务器性能的重要指标之一，PCIe(PeripheralComponent Interconnect Express)接口是服务器扩展IO带宽的最主要方法。因此，PCIe拓扑的设计是否合理会影响服务器的整体性能。
随着NVMe(Non-Volatile Memory express)技术的出现，服务器能够通过PCIe接口扩展更高速率的NVMe存储单元，从而提高服务器读写性能。在大数据时代，HCA(HostChannel Adapter)卡(一类PCIe卡)能够在数据中心进行服务器集群互联，实现高带宽、低延迟的服务器传输网络。在人工智能领域，服务器中CPU的计算能力已经不足以满足要求，因此需要扩展GPU(Graphics Processing Unit)阵列进行高性能计算，其中GPU阵列需要通过PCIe总线与CPU进行互连。
服务器在不同领域的应用中，不同领域用户常具有不同的使用需求。例如，有的用户需要更大的存储空间和更快的读写速率，有的则需要更大的网络传输带宽，有的则需要更高的图形处理能力，这些不同的需求均与服务器PCIe拓扑的设计密切相关。
现有技术中，服务器设计人员针对不同的用户需求，经常通过修改PCIe拓扑，开发不同的服务器主板，以满足不同用户的不同应用需求。例如：针对存储要求高的用户设计支持更多NVMe盘的服务器主板；针对网络传输带宽要求高的用户设计支持更多HCA卡的服务器主板；针对图形处理能力要求高的用户设计支持GPU阵列的服务器主板。
这种设计的缺点是每张服务器主板用途单一，设计多张主板的成本较高，且设计周期会较长。
发明内容
本发明提出一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，仅需设计一个服务器主板可满足不同场合的PCIe应用需求。
本发明提出一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，所述服务器包括一个服务器主板，所述服务器主板上设置有多个CPU、多个PCIe设备端及多个连接器；将所述CPU的PCIe信号连接至一种支持线缆的Slimline连接器，根据具体的应用需求，通过线缆灵活连接至不同PCIe设备端；在所述Slimline连接器上定义两个ID信号，所述ID信号将所述Slimline连接器上PCIe信号连接至不同的所述PCIe设备端时进行区分，而使所述CPU内的PCIe控制器进行不同的PCIe配置；所述PCIe设备端所需的高速信号均通过支持线缆的Slimline连接器进行传输。
按照本发明所提供的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，其特征在于：所述PCIe设备端可以是NVMe背板、GPU阵列、PCIE HCA卡和PCIe Riser板中的一种或多种。
按照本发明所提供的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，其特征在于：所述NVMe背板和所述PCIe Riser板与所述主板仅通过电源连接器相连接。
按照本发明所提供的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，其特征在于：针对图形处理和高性能计算应用，所述主板上的所述Slimline连接器支持连接至所述GPU阵列端口，进行多个lane PCIe的互联。
按照本发明所提供的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，其特征在于：针对高传输网络带宽和高速率读写数据应用，所述主板上4个所述Slimline连接器支持连接至所述NVMe背板端口，进行多个个lane PCIe的互联，支持8个NVMe硬盘设备；所述主板上的Slimline连接器支持连接至所述PCIE Riser板的端口，进行32个lane PCIe的互联，支持2个标准PCIe x16 HCA卡。
按照本发明所提供的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，其特征在于：所述CPU内的所述PCIe控制器会默认将64个lane PCIe信号配置为4个PCIe x16的模式。
本发明提供一种服务器，包括一个服务器主板，所述服务器主板上设置有多个CPU、多个PCIe设备端及多个连接器；所述连接器的一端与所述CPU相连，另一端与所述外围装置相连；其特征在于：所述服务器根据应用需求，通过连接器连接至不同的PCIe外围装置。
按照本发明所提供的服务器，其特征在于：所述PCIe外围装置可以是NVMe背板、GPU阵列、PCIE HCA卡和PCIe Riser板中的一种或多种。
按照本发明所提供的服务器，其特征在于：所述连接器是Slimline连接器。
本发明针对该存在问题提出一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，只需设计一个服务器主板，可支持GPU阵列、NVMe硬盘、PCIE HCA卡等不同数量PCIE设备，可满足当前的高性能计算、高速率存储、高带宽数据传输等几种主流用户需求。同时，在未来的应用中可能会有更多种类的PCIe设备需要服务器主板去支持，本发明支持重新设计线缆、NVMe背板、PCIe Riser等外围装置，而不需要重新设计主板，即可满足新的应用需求，大大降低了成本。
附图说明
图1是本发明的服务器主板设计框图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
根据本发明的实施例，提供了一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法。根据本发明实施例的服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法：需要基于1个服务器主板、2个NVMe背板、2个PCIe Riser板实现。附图1中以2路服务器主板为例，提供了服务器主板设计框图。本发明下面内容包括但不限于2S服务器，包括但不限于Slimline连接器和线缆。
附图1中，主板上将CPU1的32个lane PCIe信号分别连接至Slimline1/2/3/4连接器，CPU2的32个lane PCIe信号分别连接至Slimline5/6/7/8，下行可通过Slimline线缆灵活配置64个lane的PCIe设备。Slimline 1/2/3/4/5/6/7/8连接器上的ID信号分别连接至PCH GPIO，用于PCH识别不同下行设备，从而去配置CPU内PCIe控制器。NVMe背板1/2和PCIeRiser板1/2分别通过供电连接器与主板连接，NVMe背板1/2和PCIe Riser板1/2上分别有两个Slimline连接器，每个板上行可支持16个lane PCIe接口。NVMe背板通过U.2连接器下行可接4个NVMe硬盘，PCIe Riser板通过PCIE插槽下行可接1个PCIe x16标准卡。本实例中引用的GPU阵列提供了8个Slimline连接器接口，上行可支持64个lane PCIe接口。
[Slimline ID2，Slimline ID1] 下行设备 配置模式
00 NVMe硬盘 4个PCIe x4
01 标准PCIe卡 1个PCIe x16
10 预留ID 预留模式
11 默认(GPU阵列) 默认(1个PCIe x16)
表1
此外，CPU内PCIe控制器会默认将64个lane PCIe信号配置为4个PCIe x16的模式。因此主板、NVMe背板、PCIe Riser上每两个Slimline连接器(16个lane PCIe信号)中定义两个Sideband信号为Slimline ID1和Slimline ID2信号，用于PCIe控制器配置PCIe信号为不同模式。不同Slimline ID下PCIe信号配置模式如表1所示。
本发明中的服务器主板可根据应用需求，可将Slimline 1/2/3/4/5/6/7/8通过Slimline线缆连接至不同的PCIe下行设备，如GPU阵列、PCIe Riser板、NVMe板。针对图形处理和高性能计算应用，主板上Slimline 1/2/3/4/5/6/7/8支持连接至GPU阵列Slimline17/18/19/20/21/22/23/24，进行64个lane PCIe的互联。针对高传输网络带宽和高速率读写数据应用：主板上Slimline 1/2/5/6支持连接至NVMe背板Slimline 9/10/11/12，进行32个lane PCIe的互联，支持8个NVMe硬盘设备；主板上Slimline 3/4/7/8支持连接至PCIeRiser板Slimline 13/14/15/16，进行32个lane PCIe的互联，支持2个标准PCIe x16 HCA卡。
本发明中PCIe拓扑的配置方式包括但不限于以上实例。
本发明提供一种服务器，包括一个服务器主板，所述服务器主板上设置有2个CPU、2个PCIe设备端及若干个连接器；所述连接器的一端与所述CPU相连，另一端与所述外围装置相连；所述服务器根据应用需求，通过连接器连接至不同的PCIe外围装置。
所述PCIe外围装置可以是NVMe背板、GPU阵列、PCIE HCA卡和PCIe Riser板中的一种或多种。所述连接器是Slimline连接器。
本发明的服务器将CPU的PCIe信号连接至一种支持线缆的Slimline连接器，而不是具体的某种PCIe设备，可根据具体的应用需求，通过线缆灵活连接至不同PCIe设备端。
本发明在支持线缆的Slimline连接器上定义了两个ID信号，用于Slimline连接器上PCIe信号连接至不同PCIe设备时进行区分，从而使CPU内PCIe控制器进行不同的PCIe配置。
本发明提出的NVMe背板和PCIe Riser板与主板仅通过电源连接器相连接，PCIe设备所需的高速信号均通过支持线缆的Slimline连接器进行传输。
以上实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，本发明的保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所示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。

Claims (9)

1.一种服务器内灵活配置PCIe拓扑的方法，所述服务器包括一个服务器主板，
所述服务器主板上设置有多个CPU、多个PCIe设备端及多个连接器；
将所述CPU的PCIe信号连接至一种支持线缆的Slimline连接器，根据具体的应用需求，通过线缆灵活连接至不同PCIe设备端；
在所述Slimline连接器上定义两个ID信号，所述ID信号将所述Slimline连接器上PCIe信号连接至不同的所述PCIe设备端时进行区分，而使所述CPU内的PCIe控制器进行不同的PCIe配置；
所述PCIe设备端所需的高速信号均通过支持线缆的Slimline连接器进行传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述PCIe设备端可以是NVMe背板、GPU阵列、PCIe HCA卡和PCIe Riser板中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述NVMe背板和所述PCIe Riser板与所述主板仅通过电源连接器相连接。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：针对图形处理和高性能计算应用，所述主板上的所述Slimline连接器支持连接至所述GPU阵列端口，进行多个lane PCIe的互联。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：针对高传输网络带宽和高速率读写数据应用，所述主板上4个所述Slimline连接器支持连接至所述NVMe背板端口，进行多个个lanePCIe的互联，支持8个NVMe硬盘设备；所述主板上的Slimline连接器支持连接至所述PCIeRiser板的端口，进行32个lane PCIe的互联，支持2个标准PCIe x16HCA卡。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述CPU内的所述PCIe控制器会默认将64个lane PCIE信号配置为4个PCIe x16的模式。
7.一种服务器，包括一个服务器主板，所述服务器主板上设置有多个CPU、多个PCIe设备端及多个连接器；所述连接器的一端与所述CPU相连，另一端与所述外围装置相连；其特征在于：所述服务器根据应用需求，通过连接器连接至不同的PCIe外围装置。
8.根据权利要求7的服务器，其特征在于：所述PCIe外围装置可以是NVMe背板、GPU阵列、PCIe HCA卡和PCIe Riser板中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的服务器，其特征在于：所述连接器是Slimline连接器。
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