CN109446153A - 一种大容量固态存储刀片 - Google Patents

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罗雪
安鹏
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Abstract

本发明提供一种大容量固态存储刀片，包括CPU模块、存储模块、接口模块和电源模块；CPU处理模块用于提供数据存储、带宽接口资源和计算功能，包括两个处理器，两个处理器通过非透明桥的方式连接；存储模块用于存储数据；接口模块用于提供对外接口；电源模块为各功能模块提供电源。本发明中的CPU模块，采用基于非透明桥方法的双处理器桥接形式，能够有效提高处理器计算能力；以两个处理器为核心，为整个刀片提供大容量数据存储、丰富的带宽接口资源和强大的计算能力；两个处理器通过非透明桥的方式连接，相比于单个处理器，性能大幅提升，适用于雷达、信息处理领域。

Description

一种大容量固态存储刀片
技术领域
本发明属于固态存储技术领域，涉及一种大容量固态存储刀片。
背景技术
在现有的大容量固态存储刀片的技术领域中，核心处理器件通常是基于进口处理器，部分使用国产处理器的固态存储刀片存在存储容量小、存储器读写速度慢、处理性能低等缺点，不能满足现代雷达、通信行业对大容量存储和计算能力的要求，成为国产化处理器在雷达、通信领域应用的瓶颈。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种大容量固态存储刀片，以国产处理器为核心，实现大容量的固态存储设计。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种大容量固态存储刀片，包括CPU模块、存储模块、接口模块和电源模块；
CPU处理模块用于提供数据存储、带宽接口资源和计算功能，包括两个处理器，两个处理器通过非透明桥的方式连接；
存储模块用于存储数据；
接口模块用于提供对外接口；
电源模块为各功能模块提供电源。
优选的，处理器采用飞腾1500A-16处理器。
优选的，两个处理器之间以PCIe3.0总线的形式通过非透明桥PEX8733连接。
优选的，每个处理器采用双内存通道，独立外挂8GB DDR3内存。
优选的，存储模块采用PCIe×4总线接口作为处理器访问存储器的接口。
优选的，处理器的对外PCIe总线通过透明桥的形式扩展为6路PCIe总线，分别挂接SATA控制器、USB控制器、显示控制器、sRIO控制器、千兆以太网控制器和万兆以太网控制器。
优选的，接口模块包括40GBASE-KR4、sRIO@5Gbps×4、1000BASE-T和1000BASE-X接口。
优选的，还包括IPMC模块，IPMC模块用于采集和监控固态存储刀片内电压和温度状态。
进一步的，IPMC模块包括SOC处理器A2F500M3G-FGG484I，支持IPMI 2.0协议。
优选的，还包括CPLD模块和FPGA模块，分别用于实现上电时序控制和逻辑信号译码功能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明中的CPU模块，采用基于非透明桥方法的双处理器桥接形式，能够有效提高处理器计算能力；以两个处理器为核心，为整个刀片提供大容量数据存储、丰富的带宽接口资源和强大的计算能力；两个处理器通过非透明桥的方式连接，相比于单个处理器，性能大幅提升。国产处理器采用本发明的设计方案可实现大容量的固态存储，使存储性能能够与进口处理器相媲美。最终实现在核心器件自主可控的同时，通过双处理器桥接实现计算和存储性能的提升。本发明大容量固态存储刀片适用于雷达、信息处理领域。
进一步的，本发明中存储模块采用PCIe接口作为处理器访问存储器的接口，可以大幅提高存储器读写速率，使连续读写速率达到2GB/s以上，板上存储容量不小于8TB。相比于传统SATA接口固态存储，其存储性能提升2倍以上。
进一步的，本发明中采用的40GBASE-KR4、sRIO@5Gbps×4接口可以大幅提高整个板卡的数据吞吐速率，结合大容量的存储和双处理器的计算机性能，使整个板卡可以使用在雷达、数据处理、云计算等高性能要求的领域。
附图说明
图1为基于飞腾处理器的大容量固态存储刀片的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的技术方案是采用处理器、存储模块、PCIe桥等核心器件实现高性能大容量的数据存储和处理。
本发明所述的大容量固态存储刀片包含CPU模块、存储模块、IPMC模块、接口模块和电源模块五大部分。
CPU处理模块是整个计算刀片的核心模块，以两个处理器为核心，为整个刀片提供大容量数据存储、丰富的带宽接口资源和强大的计算能力。两个处理器通过非透明桥的方式连接，相比于单个处理器，性能大幅提升。
存储模块是板内数据存储空间的核心模块，为了提升数据读写速率，采用了PCIe×4总线接口作为处理器访问存储器的接口，有效的提升了存储带宽，使连续读写速率达到2GB/s以上，板上存储容量不小于8TB。
IPMC模块作为整板的管理模块，以基于ARM核心的SOC处理器A2F500M3G-FGG484I为核心，支持IPMI 2.0协议。主要实现板内电压、温度等状态的采集和监控。
接口模块主要完成计算刀片的对外接口，通过相应的接口芯片，实现了包括40GBASE-KR4、sRIO@5Gbps×4、1000BASE-T、1000BASE-X等接口。
电源模块划分为一级电源及二级电源两部分，一级电源完成双路﹣48V的接入以及-48V～12V转换，并为IPMC模块提供电源。二级电源以12V作为输入，实现计算刀片各功能模块的电源供给。
具体实施例
如图1所示的基于飞腾处理器的大容量固态存储刀片的结构框图，存储刀片包含2个国防科大的飞腾1500A-16处理器，两个飞腾1500A-16处理器之间以PCIe3.0总线的形式通过非透明桥PEX8733连接；每个飞腾1500A-16处理器采用双内存通道，独立外挂8GB DDR3内存。
飞腾1500A-16处理器的对外PCIe总线通过透明桥的形式扩展为多路PCIe总线，分别挂接SATA控制器、USB控制器、显示控制器、sRIO控制器、千兆以太网控制器和万兆以太网控制器。
板内包含的CPLD和FPGA主要实现整板上电时序控制、逻辑信号译码等功能。
板上IPMC系统通过外挂的传感器负责板内状态采集和监控。
板上搭载64G SSD存储颗粒，用于存储操作系统。
本发明使用双飞腾处理器和PCIe接口存储模块搭建的大容量固态存储系统可以有效提升国产处理器在雷达、通信领域的性能表现，相比于传统单国产CPU计算刀片，其计算性能可提升1.5倍以上；相比于传统SATA接口固态存储，其存储性能提升2倍以上。

Claims (10)

1.一种大容量固态存储刀片，其特征在于，包括CPU模块、存储模块、接口模块和电源模块；
CPU处理模块用于提供数据存储、带宽接口资源和计算功能，包括两个处理器，两个处理器通过非透明桥的方式连接；
存储模块用于存储数据；
接口模块用于提供对外接口；
电源模块为各功能模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，处理器采用飞腾1500A-16处理器。
3.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，两个处理器之间以PCIe3.0总线的形式通过非透明桥PEX8733连接。
4.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，每个处理器采用双内存通道，独立外挂8GB DDR3内存。
5.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，存储模块采用PCIe×4总线接口作为处理器访问存储器的接口。
6.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，处理器的对外PCIe总线通过透明桥的形式扩展为6路PCIe总线，分别挂接SATA控制器、USB控制器、显示控制器、sRIO控制器、千兆以太网控制器和万兆以太网控制器。
7.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，接口模块包括40GBASE-KR4、sRIO@5Gbps×4、1000BASE-T和1000BASE-X接口。
8.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，还包括IPMC模块，IPMC模块用于采集和监控固态存储刀片内电压和温度状态。
9.根据权利要求8所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，IPMC模块包括SOC处理器A2F500M3G-FGG484I，支持IPMI 2.0协议。
10.根据权利要求1所述的大容量固态存储刀片，其特征在于，还包括CPLD模块和FPGA模块，分别用于实现上电时序控制和逻辑信号译码功能。
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