CN109117407A - 一种管理板卡与服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管理板卡与服务器，板卡包括：总线；和连接到总线的现场可编程门阵列，该现场可编程门阵列通过总线连接到特定功能板卡和特定网卡以管理外接设备的热插拔，直接连接到锁相环芯片以管理和同步时钟，并且该现场可编程门阵列还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以监控其在位状态。本发明能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理，提高边缘服务器的稳定性和可用性。

Description

一种管理板卡与服务器

技术领域

本发明涉及计算机，并且更具体地，特别是涉及一种管理板卡与服务器。

背景技术

传统服务器都是依靠CPU处理数据。随着物联网规模的快速增长，集中式的数据存储、处理模式将面临难解的瓶颈和压力，此时在靠近数据产生的网络边缘提供数据处理的能力和服务，将是推动ICT产业发展的下一个重要驱动力。但由于CPU本身的计算能力和交互机制限制，现有技术中的CPU解决方案在限定的成本下难以满足位于数据中心的边缘服务器的计算需求，而各种替代品都缺乏有效和高效的对应管理方案。

针对现有技术中边缘服务器的计算单元缺乏管理手段的问题，目前尚未有有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种管理板卡与服务器，能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理，提高边缘服务器的稳定性和可用性。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种管理板卡，包括：

总线；和

连接到总线的现场可编程门阵列，现场可编程门阵列通过总线连接到特定功能板卡和特定网卡以管理外接设备的热插拔，现场可编程门阵列直接连接到锁相环芯片以管理和同步时钟，并且还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以监控其在位状态。

在一些实施方式中，管理板卡还包括：

接到总线的基板控制器，基板控制器直接连接到外接设备以管理带外网络，并且还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以管理散热和执行设备读写；

平台控制器中心，平台控制器中心通过总线连接到中央处理器与基板控制器以执行开关机流程，平台控制器中心直接连接到以太网控制器以管理带内系统，并且还直接连接到基本输入输出系统以加载基本输入输出系统的固件。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列还通过总线连接到功能板卡的现场可编程门阵列以交换数据；现场可编程门阵列还直接连接到GPS模块以与GPS设备通信；现场可编程门阵列还直接连接到闪存芯片以加载自身固件。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列为XC6SLX45T；锁相环芯片为ZL30364GDG2；闪存芯片为MT25QL128。

在一些实施方式中，基板控制器还直接连接到打印设备以打印从系统获取的信息；基板控制器还直接连接到显示设备以显示从系统获取的信息；基板控制器还直接连接到闪存芯片以加载自身固件；基板控制器还直接连接到动态随机存取存储器以用作自身运行内存；基板控制器还直接连接到现场可编程门阵列以读取寄存器信息。

在一些实施方式中，基板控制器为AST2500；闪存芯片为MX66L51235FMI；动态随机存取存储器为MT40A256M16GE。

在一些实施方式中，平台控制器中心还直接连接到光模块以与外部光设备通信；平台控制器中心还直接连接到代码调试器以调试系统；平台控制器中心还连接到以太网控制器、基板控制器、现场可编程门阵列、中央处理器和特定功能板卡以提供时钟频率。

在一些实施方式中，平台控制器中心为C626芯片组。

在一些实施方式中，管理板卡所在的系统使用图形处理器和现场可编程门阵列的组合作为计算单元，管理板卡所在的系统使用X86架构。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种边缘计算服务器，包括用作计算模块的现场可编程门阵列和图形处理器、用于与其它边缘计算服务器通信的GPS模块、和上述的管理板卡。

本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的管理板卡与服务器，通过使用现场可编程门阵列实现热插拔和时钟模块管理的技术方案，能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理，提高边缘服务器的稳定性和可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的管理板卡的实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的管理板卡的实施例的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理的管理板卡的实施例。图1示出的是本发明提供的管理板卡的实施例的结构示意图。

所述管理板卡包括：

总线；和

连接到总线的现场可编程门阵列1，现场可编程门阵列1通过总线连接到特定功能板卡和特定网卡以管理外接设备的热插拔，现场可编程门阵列1直接连接到锁相环芯片以管理和同步时钟，并且现场可编程门阵列1还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以监控其在位状态。

根据本发明的一些实施例，管理板卡还包括：

连接到总线的基板控制器2，基板控制器2直接连接到外接设备以管理带外网络，并且基板控制器2还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以管理散热和执行设备读写；

平台控制器中心3，平台控制器中心3通过总线连接到中央处理器与基板控制器2以执行开关机流程，平台控制器中心3直接连接到以太网控制器以管理带内系统，并且平台控制器中心3还直接连接到基本输入输出系统以加载基本输入输出系统的固件。

本发明实施例中的边缘计算服务器的计算主体为现场可编程门阵列(FPGA)与图形处理器(GPU)的组合。管理板卡负责系统的开机流程管理、热插拔流程管理、网络管理、散热策略管理等。平台控制器中心3(PCH)主要负责系统带内开机流程管理和系统网络管理，基板控制器2(BMC)负责系统的散热策略和带外网络管理，现场可编程门阵列1(FPGA)负责系统热插拔和时钟模块的管理等。

本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列1还通过总线连接到功能板卡的现场可编程门阵列1以交换数据；现场可编程门阵列1还直接连接到GPS模块以与GPS设备通信；现场可编程门阵列1还直接连接到闪存芯片以加载自身固件。

在一些实施方式中，现场可编程门阵列1为XC6SLX45T；锁相环芯片为ZL30364GDG2；闪存芯片为MT25QL128。

本文所述的计算机可读存储介质(例如各种存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

在一些实施方式中，基板控制器2还直接连接到打印设备以打印从系统获取的信息；基板控制器2还直接连接到显示设备以显示从系统获取的信息；基板控制器2还直接连接到闪存芯片以加载自身固件；基板控制器2还直接连接到动态随机存取存储器以用作自身运行内存；基板控制器2还直接连接到现场可编程门阵列1以读取寄存器信息。

在一些实施方式中，基板控制器2为AST2500；闪存芯片为MX66L51235FMI；动态随机存取存储器为MT40A256M16GE。

结合这里的公开所描述的各种示例性电路可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性电路的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

在一些实施方式中，平台控制器中心3还直接连接到光模块以与外部光设备通信；平台控制器中心3还直接连接到代码调试器以调试系统；平台控制器中心3还连接到以太网控制器、基板控制器2、现场可编程门阵列1、中央处理器和特定功能板卡以提供时钟频率。

在一些实施方式中，平台控制器中心3为C626芯片组。

在一些实施方式中，管理板卡所在的系统使用图形处理器和现场可编程门阵列1的组合作为计算单元，管理板卡所在的系统使用X86架构。

结合这里的公开所描述的各种示例性电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列1(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

下面根据图2所示的具体电路原理实施例来进一步阐述本发明的实施方式。如图2所示：

首先，系统利用了PCH内部的集成网卡X722出4组SFI(增强小型接口)信号到SFP+(增强小型可插拔)连接器，通过光模块和外部网络设备实现数据交换。信号SFP+_PRSNT_N为SFP+的在位信号，接给PCH和BMC监控光模块的在位状态。PCH通过I2C(内部集成电路)信号可以读取光模块的内置信息。PCH通过JTAG(联合测试工作组)信号连接XDP(扩展调试端口)，通过XDP可以对整个系统进行调试。PCH的管脚引出1组USB3.0兼容USB2.0的设备到前IO(前端输入输出)用来外接USB设备。PCH通过USB接FT4232然后转换为RS485信号，用来和外部的RS485设备实现数据交换。PCH的管脚引出X1的PCIe(高速串行计算机扩展总线标准)到I210，经过I210出1G RJ45实现带内系统的网络管理。PCH作为CLK GEN(时钟生成器)将100M时钟输出到I210、BMC、PEX8614、FPGA及主板的CLK缓冲。PCH和BMC的SPI(串行外设接口)信号经过2切1的开关74CBTLV3257D，即能满足PCH加载BIOS(基本输入输出系统)的FW(固件)的要求，也可以用BMC实现远程烧录的目的。PCH和BMC互联的信号主要有：LPC-BMC通过LPC(少针脚型接口)信号获取系统信息、PCIe2.0-BMC通过PCIe信号获取系统显示信息、SMBUS-BMC通过SMBUS信号获取系统的PCH内部传感器信息、USB2.0-BMC通过USB2.0实现远程KVM的功能。PCH和CPU的互联高速线包括：X4DMI3.0-PCH通过DMI信号读取CPU的寄存器、以及外接IO设备的数据处理、X24PCIE3.0-CPU通过这个信号处理PCH集成网卡获取的数据信息以及实现PCH内部集成的QAT(快速辅助技术)功能，用来对系统进行加速加密处理。

另一方面，BMC通过RGMII信号连接PHY RTL8211FD，转换为MDI(截至相关接口)信号外接1G RJ45实现带外系统的网络管理。BMC通过UART(通用异步收发器)信号接到MAX3232转换为RS232信号，用来打印BMC从系统获取的信息实现调试系统的目的。BMC通过VGA(视频图形阵列)信号接到VGA连接器用来显示系统信息。BMC通过SPI信号接到自身的FLASH芯片MX66L51235FMI，用来加载自身FW。BMC通过DDR4信号接到DRAM(动态随机存取存储器)颗粒MT40A256M16GE，用来做自身系统的运行内存。风扇板、电源板、NIC(网络适配器)卡、LC(功能板)卡的在位信号(PRNST_N)接到BMC的同时也接给了FPGA，这样BMC和FPGA可以实现监控系统各个板卡在位信息的目的。BMC到风扇板、电源板、NIC卡各有1组I2C信号，用来读/写板上各个I2C设备。由于系统内8张LC卡具有相同的配置，BMC的管脚引出一组I2C信号经过Switch PCA9548扩展为8路分别到8张LC卡用来读/写LC卡I2C设备。BMC通过RGMII信号用来管理网络交换设备BCM5389，同时BCM5389通过SGMII信号连接到系统内8张LC卡内的管理FPGA，用来实现LC卡内管理FPGA互联的目的。BMC通过SPI信号读取本板内FPGA的寄存器信息。

然后，FPGA通过X1PCIE1.0信号接到PCIe switch,通过PCIeswitch与其他LC卡上的管理FPGA互联，实现数据交换的目的。FPGA通过GPS信号到RJ45形态的连接器可以外插GPS模块实现和全球GPS设备通信的目的。FPGA通过SPI信号接到自身的FLASH芯片MT25QL128，用来加载自身FW。FPGA会接收和发送系统内8张LC卡和NIC卡的STATUS_READY_N和REMOVE_READY_N信号，其中STATUS_READY_N代表外插卡已移除或者加载完毕，可以移除，REMOVE_READY_N代表了FPGA已将外插卡的驱动和供电停止完毕可以移除。LC卡、NIC卡、电源板、风扇板的在位信号也接到FPGA，通过FPGA监控他们的在位状态。数字锁相环芯片ZL30364GDG2输出250M和15.36M时钟到LC卡，输出250M和156.255M时钟到NIC卡，输出PPS时钟到LC卡和NIC卡。这几组时钟是ZL30364GDG2到系统各个板卡通信用的采样时钟，同时系统各个板卡会给本板卡的FPGA反馈时钟包括：SYNC_RCLK和FEEDBACK_CLK，这两个时钟均为25M。通过FPGA锁相之后再通过ZL_REFCLK信号反馈到ZL30364GDG2，实现系统时钟同步的目的。FPGA通过SPI信号连接到ZL30364GDG2，可以对其输出进行配置，管理时钟模块。

在本发明实施例中，管理板卡的功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的管理板卡，通过使用使用现场可编程门阵列实现热插拔和时钟模块管理的技术方案，能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理，提高边缘服务器的稳定性和可用性。本发明实施例在通讯领域中采用X86架构代替传统的ARM架构，具有更强的计算性能和稳定性；实现了边缘计算服务器的整机系统管理，特别是热插拔的实现使整机易于维护，时钟同步使系统在网络内的时间和其他设备高度一致；本发明实施例对于边缘计算服务器在实现自动驾驶、车联网、工业控制、智慧城市、AR/VR应用方面有重要的作用。

需要特别指出的是，上述管理板卡的各个实施例中的各个模块均可以按照本领域技术人员的需求而相互交换、改变位置、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于管理板卡也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理的边缘计算服务器的实施例。边缘计算服务器包括用作计算模块的现场可编程门阵列和图形处理器、用于与其它边缘计算服务器通信的GPS模块、和上述的管理板卡。

从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的边缘计算服务器，通过使用现场可编程门阵列实现热插拔和时钟模块管理的技术方案，能够针对不同计算单元或不同类型的计算单元整体进行系统性管理，提高边缘服务器的稳定性和可用性。

需要特别指出的是，上述边缘计算服务器的实施例采用了所述管理板卡的实施例来具体说明各步骤的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些技术特征应用到所述管理板卡的其他实施例中。当然，由于所述管理板卡实施例中的各个模块均可以相互交换、改变位置、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于边缘计算服务器也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管理板卡，其特征在于，包括：

总线；和

连接到总线的现场可编程门阵列，所述现场可编程门阵列通过总线连接到特定功能板卡和特定网卡以管理外接设备的热插拔，所述现场可编程门阵列直接连接到锁相环芯片以管理和同步时钟，并且还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以监控其在位状态。

2.根据权利要求1所述的管理板卡，其特征在于，还包括：

连接到总线的基板控制器，所述基板控制器直接连接到外接设备以管理带外网络，并且还通过总线连接到功能板卡、网卡、电源板卡和风扇板卡以管理散热和执行设备读写；

平台控制器中心，所述平台控制器中心通过总线连接到中央处理器与所述基板控制器以执行开关机流程，所述平台控制器中心直接连接到以太网控制器以管理带内系统，并且还直接连接到基本输入输出系统以加载基本输入输出系统的固件。

3.根据权利要求1所述的管理板卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列还通过总线连接到功能板卡的现场可编程门阵列以交换数据；所述现场可编程门阵列还直接连接到GPS模块以与GPS设备通信；所述现场可编程门阵列还直接连接到闪存芯片以加载自身固件。

4.根据权利要求3所述的管理板卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列为XC6SLX45T；所述锁相环芯片为ZL30364GDG2；所述闪存芯片为MT25QL128。

5.根据权利要求2所述的管理板卡，其特征在于，所述基板控制器还直接连接到打印设备以打印从系统获取的信息；所述基板控制器还直接连接到显示设备以显示从系统获取的信息；所述基板控制器还直接连接到闪存芯片以加载自身固件；所述基板控制器还直接连接到动态随机存取存储器以用作自身运行内存；所述基板控制器还直接连接到所述现场可编程门阵列以读取寄存器信息。

6.根据权利要求5所述的管理板卡，其特征在于，所述基板控制器为AST2500；所述闪存芯片为MX66L51235FMI；所述动态随机存取存储器为MT40A256M16GE。

7.根据权利要求2所述的管理板卡，其特征在于，所述平台控制器中心还直接连接到光模块以与外部光设备通信；所述平台控制器中心还直接连接到代码调试器以调试系统；所述平台控制器中心还连接到所述以太网控制器、所述基板控制器、所述现场可编程门阵列、所述中央处理器和所述特定功能板卡以提供时钟频率。

8.根据权利要求7所述的管理板卡，其特征在于，所述平台控制器中心为C626芯片组。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的管理板卡，其特征在于，管理板卡所在的系统使用图形处理器和现场可编程门阵列的组合作为计算单元，管理板卡所在的系统使用X86架构。

10.一种边缘计算服务器，其特征在于，包括用作计算模块的现场可编程门阵列和图形处理器、用于与其它边缘计算服务器通信的GPS模块、和如权利要求1-8中任一项所述的管理板卡。