CN108959154A

CN108959154A - 一种pcie扩展卡和pcie扩展系统

Info

Publication number: CN108959154A
Application number: CN201811117429.3A
Authority: CN
Inventors: 王勇
Original assignee: Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yunhai Information Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明设计一个支持PCIE扩展的3/4长PCIE标准卡，用于PCIE信号的扩展。本PCIE标准卡，适用于主流的服务器，能够为服务器提供单卡最大X48 PCIE lane。用于连接PCIE标准卡，使得服务器具有更大的存储容量、计算能力以及网络通道。另外支持服务器PCIE信号扩展，最大可以支持X48转成X144 PCIE Lane，由于有多个PCIE Lane，因此能够极大丰富服务器的存储、计算、网络配置。本发明还提供了一种PCIE扩展系统，采用将若干PCIE扩展卡插在主板X16 PCIE slot上与主板通信；将若干PCIE扩展卡通过X8 Slimline与PCIE设备通信，提供较为简单低成本的PCIE扩展解决方案；现有部分方案为了实现PCIE设备的挂载，专门设计的PCIE Box，这样会带来成本上的提升，此方案成本较低，设计成标卡形态也会提高其通用性。

Description

一种PCIE扩展卡和PCIE扩展系统

技术领域

本发明涉及服务器存储扩展领域，具体提供了一种PCIE扩展卡和PCIE扩展系统。

背景技术

现在随着AI、智能化等应用的兴起，服务器中关于GPU和NVME存储的使用也越来越多，而使用更多的GPU和NVME则需要更多的PCIE信号通道。一般在多GPU以及多PCIE存储介质的场合，需要高速的PCIE扩展解决方案，以支持快速的数据处理以及数据存储，PCIE(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准。在现有技术中，使用主板上的共X96 PCIE Lane，理论上最多可以支持6个GPU或者24个PCIE存储设备等PCIE设备。现有技术应用场景较为狭窄，最多支持6个GPU或者24个PCIE存储设备，同时无法满足主流用户的多配置需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种PCIE扩展卡和PCIE系统，用于PCIE信号的扩展。

本发明实施例提供了一种PCIE扩展卡，包括：

PCIE X16 Gold finger：通过上行PCIE信号来连接上行设备，同时通过上行设备发出的100MHZ的H-CLOCK与PCIE Switch IC通信；

时钟发生器：时钟发生器：通过该时钟发生器自身产生的100MHZ的D-CLOCK与PCIESwitch IC通信；通过该时钟发生器自身产生100MHZ的S-CLOCK时钟和X8 Slimline接口通信；

PCIE Switch IC：通过第一PCIE X16 Lane与PCIE X16金手指相连接，通过第二PCIE X16 Lane与6个X8 Slimline接口相连接；

Slimline接口：采用6个X8 Slimline接口并通过下行PCIE信号来连接第一下行设备；

电源模块：电源模块包括若干电压转换，所述电压转换将P12V电源转换成P3V3、P1V8和P0V92。

进一步的，所述PCIE Switch IC上还包括THERM pins接口、I2C接口和VPP接口；所述PCIE Switch IC通过THERM pins接口连接温度传感器；所述PCIE Switch IC通过I2C接口和VPP接口连接第二下行设备。

进一步的，所述第一下行设备为通过PCIE信号连接的下行设备；所述第二下行设备为通过I2C接口和VPP接口连接的下行设备。

进一步的，所述的上行设备为主板；所述主板带有X16 PCIE Slot；所述下行设备为PCIE设备。

进一步的，所述PCIE设备包括PCIE微处理器、PCIE通信设备和PCIE存储设备。

进一步的，所述PCIE扩展卡为3/4长的PCIE标准板卡；所述3/4长的PCIE标准板卡为尺寸为254mmX68.9mm的标准板卡。

进一步的，所述第一PCIE X16 Lane是上行PCIE LANE；所述第二PCIE X16 Lane是通过PCIE Switch IC扩展输出的下行PCIE LANE。

一种PCIE扩展系统，包括主板、若干PCIE扩展卡和PCIE设备；将若干PCIE扩展卡插在主板X16 PCIE slot上与主板通信；将若干PCIE扩展卡通过X8 Slimline与PCIE设备通信。

进一步的，第二PCIE X16 Lane的数量/第一PCIE X16 Lane的数量小于等于3。

本发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述一种PCIE扩展卡具有如下优点或有益效果：

本发明设计一个支持PCIE扩展的3/4长PCIE标准卡，用于PCIE信号的扩展。本PCIE标准卡，适用于主流的服务器，能够为服务器提供单卡最大X48 PCIE lane。用于连接PCIE标准卡，使得服务器具有更大的存储容量、计算能力以及网络通道。另外支持服务器PCIE信号扩展，最大可以支持X48转成X144PCIE Lane，由于有多个PCIE Lane，因此能够极大丰富服务器的存储、计算、网络配置。本发明还提供了一种PCIE扩展系统，采用将若干PCIE扩展卡插在主板X16 PCIE slot上与主板通信，将若干PCIE扩展卡通过X8 Slimline与PCIE设备通信，提供较为简单低成本的PCIE扩展解决方案；现有部分方案为了实现PCIE设备的挂载，专门设计的PCIE Box，这样会带来成本上的提升，此方案成本较低，设计成标卡形态也会提高其通用性。

附图说明

图1为本申请实施例一种PCIE扩展卡结构示意图；

图2是基于实施例PCIE扩展卡的PCIE扩展系统拓扑示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例1

如图1所示：本发明实施例1提供了一种PCIE扩展卡结构示意图。本发明一种PCIE扩展卡是3/4长的标准PCIE扩展卡，3/4长的PCIE标准板卡为尺寸为254mmX68.9mm的标准板卡。其上行接口为PCIE X16 Gold finger，下行接口为6个传输PCIE信号的X8 Slimline接口。

PCIE X16 Gold finger，通过上行PCIE信号来连接上行设备，同时通过上行设备发出的100MHZ的H-CLOCK与PCIE Switch IC通信。

时钟发生器，通过该时钟发生器自身产生的100MHZ的D-CLOCK与PCIE Switch IC通信；通过该时钟发生器自身产生100MHZ的S-CLOCK时钟和X8Slimline接口通信。

PCIE Switch IC，通过第一PCIE X16 Lane与PCIE X16金手指相连接，通过第二PCIE X16 Lane与6个X8 Slimline接口相连接。第一PCIE X16 Lane是上行PCIE LANE；第二PCIE X16 Lane是通过PCIE Switch IC扩展输出的下行PCIE LANE。该PCIE Switch IC上还包括THERM pins接口、I2C接口和VPP接口；PCIE Switch IC通过THERM pins接口连接温度传感器；PCIE Switch IC通过I2C接口和VPP接口连接第二下行设备。第一下行设备为通过PCIE信号连接的下行设备；所述第二下行设备为通过I2C接口和VPP接口连接的下行设备。第一下行设备和第二下行设备均为PCIE设备，PCIE设备包括网卡、GPU、存储卡和PCIE存储设备等。

采用6个X8 Slimline接口并通过下行PCIE信号来连接第一下行设备。下行设备通过X8 Slimline接口和中转的PCIE Switch扩展卡进行通信，包括高速的PCIE带内信息以及用于控制的Sideband信号都通过此接口进行传输。

电源模块包括若干电压转换，将主板送入的电压P12V电源转换成P3V3、P1V8和P0V92等电压，给主芯片供电。

本发明实施例还提供了一种PCIE扩展系统，如图2所示为基于实施例PCIE扩展卡的系统拓扑示意图。包括主板、3个PCIE扩展卡和PCIE设备；本实施例采用3个PCIE扩展卡组成该PCIE扩展系统。在系统中，将3个PCIE扩展卡插在主板X16 PCIE slot上与主板通信；将3个PCIE扩展卡通过各自的X8 Slimline与PCIE设备通信。

上行设备主板可以是任意带X16 PCIE Slot的主板，而为了使3个PCIE扩展卡能够正常工作，需要从主板上引出X16 PCIE Lane、100MHZ的H-CLOCK时钟信号以及POWER等，并且上行通过带外信号，对3个PCIE扩展卡进行控制以及板卡工作信息(如温度)的获取。下行通过PCIE Switch扩展卡上的X8 Slimline接口引出高速的PCIE信号，用于连接PCIE设备，PCIE设备一般包括网卡、GPU、存储卡和PCIE存储设备，整个PCIE的通路建立完成，其中PCIE扩展卡起到一个中转的作用，其上行和下行最大的扩展比可以达到1:3。其中主板和PCIESwitch卡通过一个Riser卡转接PCIE Lane，并且主板上提供Power给PCIE Switch卡和PCIE设备供电。PCIE扩展卡上的电源模块包括若干电压转换，将主板送入的电压P12V电源转换成P3V3、P1V8和P0V92等电压，给主芯片供电。PCIE Switch卡通过Cable传输PCIE Lane，用于连接PCIE设备，如GPU或者NVME硬盘。

通过PCIE通道传输的控制信号为带内控制。除开PCIE信号以外，如I2C、VPP接口等通道传输的控制信号为带外控制。X8 Slimline接口上传输PCIE信号，采用6个X8 Slimline接口并通过下行PCIE信号来连接第一下行设备。X8 Slimline接口上传输PCIE信号以及时钟、边带信号，用于下行设备的数据传输、正常工作以及带外控制。

尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims

1.一种PCIE扩展卡，其特征在于，包括：

PCIE X16Gold finger：通过上行PCIE信号来连接上行设备，同时通过上行设备发出的100MHZ的H-CLOCK与PCIE Switch IC通信；

时钟发生器：通过该时钟发生器自身产生的100MHZ的D-CLOCK与PCIE Switch IC通信；通过该时钟发生器自身产生100MHZ的S-CLOCK时钟和X8 Slimline接口通信；

PCIE Switch IC：通过第一PCIE X16 Lane与PCIE X16金手指相连接，通过第二PCIEX16 Lane与6个X8 Slimline接口相连接；

2.根据权利要求1所述的一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述PCIE Switch IC上还包括THERM pins接口、I2C接口和VPP接口；所述PCIE Switch IC通过THERM pins接口连接温度传感器；所述PCIE Switch IC通过I2C接口和VPP接口连接第二下行设备。

3.根据权利要求1或2所述的任意一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述第一下行设备为通过PCIE信号连接的下行设备；所述第二下行设备为通过I2C接口和VPP接口连接的下行设备。

4.根据权利要求1所述的一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述的上行设备为主板；所述主板带有X16 PCIE Slot；所述下行设备为PCIE设备。

5.根据权利要求4所述的一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述PCIE设备包括PCIE微处理器、PCIE通信设备和PCIE存储设备。

6.根据权利要求1任意一项所述的一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述PCIE扩展卡为3/4长的PCIE标准板卡；所述3/4长的PCIE标准板卡为尺寸为254mmX68.9mm的标准板卡。

7.根据权利要求1所述的一种PCIE扩展卡，其特征在于，所述第一PCIE X16 Lane是上行PCIE LANE；所述第二PCIE X16 Lane是通过PCIE Switch IC扩展输出的下行PCIE LANE。

8.一种PCIE扩展系统，是基于权利要求1所述的一种PCIE扩展卡实现，其特征在于，包括主板、若干PCIE扩展卡和PCIE设备；将若干PCIE扩展卡插在主板X16 PCIE slot上与主板通信；将若干PCIE扩展卡通过X8 Slimline与PCIE设备通信。

9.根据权利要求8所述的一种PCIE扩展系统，其特征在于，第二PCIE X16 Lane的数量/第一PCIE X16 Lane的数量小于等于3。