CN110855581A - 适用于vpx架构的40g和srio复用的国产交换刀片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于VPX架构的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置，属于VPX架构国产交换刀片装置技术领域。本发明的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置实现了国产处理器下国产交换芯片的高速数据交换，峰值交换带宽可以达到800G。同时，两片SRIO Switch 80HCPS1848实现了20路SRIO X4的交换，峰值交换带宽可以达到400G，用进口交换芯片80HCPS1848实现的20路SRIO X4交换与用国产交换芯片CTC8096实现的20路40G交换进行复用，可以提高系统的稳定性和可靠性。通过BMC管理芯片LPC2148可以实现刀片装置的故障上报、开机自检、运行状态自检功能，可以向用户软件输出电流、电压、主芯片温度、操作系统及版本、固件版本等信息的软件接口。

Description

适用于VPX架构的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置
技术领域
本发明属于VPX架构国产交换刀片装置技术领域，具体涉及一种适用于VPX架构的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置。
背景技术
VPX架构作为VME架构的升级和替代，一经推出，就得到了军事、航空航天等高端应用领域的青睐。VPX架构，可以支持高速的互联及串行交换机结构，如SRIO、PCIe等，能够满足最苛刻的计算机模块，数字信号处理模块和交换模块的要求。与此同时，受欧美国家的技术垄断，国产处理器和国产高速交换芯片发展缓慢，尤其是应用国产处理器和国产高速交换芯片的刀片装置，国内技术还很不成熟。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为解决国产处理器难以与国产高速交换芯片适配，或者适配以后系统带宽太低的问题，而设计一种适用于VPX架构的，应用国产处理器和国产高速交换芯片的刀片装置。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于VPX架构的 40G和SRIO复用的国产交换刀片装置，包括处理器、40G Switch CTC8096、SRIO Switch 80HCPS1848；处理器CPU用于负责数据流的管控和调度，实现20路40G和SRIO X4的复用；40G Switch用于负责刀片装置的20路40G以太网交换；SRIO Switch用于负责刀片装置的 20路SRIO X4交换。
优选地，还包括BMC管理芯片，BMC管理芯片用于与处理器交互实现刀片装置的BMC健康管理。
优选地，CPU选用FT1500A-16处理器。
优选地，40G Switch选用CTC8096交换芯片。
优选地，SRIO Switch选用80HCPS1848芯片。
优选地，FT1500A-16处理器以PCIE总线连接到CTC8096的高速 SerDes接口，CTC8096输出20路40G以太网到VPX连接器， FT1500A-16处理器与80HCPS1848的通信以TSI721作为媒介，将 FT1500A-16处理器输出的PCIE信号转换成SRIO信号之后，再传输给80HCPS1848，两片80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器。
优选地，CTC8096用于直接将FT1500A-16处理器的PCIE信号进行转换。
优选地，BMC管理芯片采用LPC2148通过两路主从I2C总线与 VPX总线相连，通过UART与FT1500A-16处理器相连，受FT1500A-16 处理器的管控，通过I2C总线与一温度传感器和一电压控制器芯片相连，可以实现对刀片装置电流、电压、主芯片温度的实时监控。
本发明还提供了一种利用所述的装置实现40G和SRIO复用的交换方法，包括以下步骤：
步骤一，将该刀片装置插入VPX应用系统中，进行交换类型的配置；
步骤二，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位 SWITCH_SYMBOL进行赋值，来确认交换的类型，其中 SWITCH_SYMBOL为0时，代表40G交换，SWITCH_SYMBOL为1时，代表SRIO交换；
步骤三，根据SWITCH_SYMBOL的值，FT1500A-16内部的PCIE 模块通过使能寄存器进行使能，其中SWITCH_SYMBOL为0时，对 CPU与CTC8096对应的PCIE模块进行使能，SWITCH_SYMBOL为1 时，对FT1500A-16处理器与TSI721对应的PCIE模块进行使能；
步骤四，SWITCH_SYMBOL为0时，FT1500A-16处理器与 CTC8096进行PCIE握手，CTC8096将输入的40G转换成PCIE，与 FT1500A-16处理器进行通信，一片CTC8096输出20路40G到VPX连接器，通过VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为800G的交换；
步骤五，SWITCH_SYMBOL为1时，FT1500A-16与TSI721进行 PCIE握手，TSI721将输入的SRIO转换成PCIE，与FT1500A-16处理器进行通信，两片80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器，通过 VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为400G的交换；
步骤六，当LPC2148发现交换过程出现问题时，立即通知 FT1500A-16，然后FT1500A-16迅速作出反应，根据交换故障情况，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位SWITCH_SYMBOL进行赋值，实时对SRIO交换和40G交换进行切换。
(三)有益效果
本发明的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置实现了国产处理器下国产交换芯片的高速数据交换，峰值交换带宽可以达到800G。同时，两片SRIO Switch 80HCPS1848实现了20路SRIO X4的交换，峰值交换带宽可以达到400G，用进口交换芯片80HCPS1848实现的 20路SRIO X4交换与用国产交换芯片CTC8096实现的20路40G交换进行复用，可以提高系统的稳定性和可靠性。通过BMC管理芯片LPC2148可以实现刀片装置的故障上报、开机自检、运行状态自检功能，可以向用户软件输出电流、电压、主芯片温度、操作系统及版本、固件版本等信息的软件接口。BMC健康管理可以实现对40G和SRIO 复用的国产交换刀片装置高速大数据流数据交换的监控，及时发现丢包，在存在大延时和高丢包率时，立即通知国产处理器对40G或SRIO 交换模式进行切换。
附图说明
图1为本发明实施例的方法所基于的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置原理框图；
图2为本发明实施例的方法所基于的SRIO Switch原理框图；
图3为本发明实施例的方法所基于的40G Switch原理框图；
图4为本发明实施例的方法所基于的BMC原理框图；
图5为利用本发明的装置实现40G和SRIO复用的交换逻辑流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
结合图1所示的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置原理框图、图2所示的SRIOSwitch原理框图、图3所示的40G Switch原理框图、图4所示的BMC原理框图和图5所示的40G和SRIO复用的数据流交换的逻辑流程图，下面对本发明方法作进一步描述。
本发明是为了解决国产交换模块的系统带宽问题，提高整个刀片装置的性能而提出一种适用于VPX架构的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置。
该装置是一种基于国产FT1500A-16处理器、国产40G Switch CTC8096和SRIOSwitch 80HCPS1848的国产高速交换刀片装置，包括：处理器、40G Switch CTC8096、SRIOSwitch 80HCPS1848和BMC 管理芯片LPC2148；
处理器CPU用于负责大数据流的管控和调度；40G Switch用于负责刀片装置的20路40G以太网交换；SRIO Switch用于负责刀片装置的20路SRIO X4交换；通过处理器的管控和调度，可以实现20路40G 和SRIO X4的复用，BMC管理芯片LPC2148用于与处理器交互实现刀片装置的BMC健康管理。该40G和SRIO复用的国产交换刀片装置可以同时完成20路40G或SRIO X4的高速数据流交换。
如图1所示，CPU选用国产FT1500A-16处理器，40G Switch选用国产CTC8096交换芯片，SRIO Switch选用IDT公司的80HCPS1848。 FT1500A-16处理器以PCIE总线连接到CTC8096的高速SerDes接口， CTC8096输出20路40G以太网到VPX连接器。FT1500A-16处理器与 80HCPS1848的通信，需要TSI721作为媒介，将FT1500A-16处理器输出的PCIE信号转换成SRIO信号之后，再传输给80HCPS1848。两片 80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器。
如图2所示，一片SRIO Switch 80HCPS1848，符合SRIO Gen2.1规范，支持12个端口，x4模式提供多达10个SRIO接口，支持10个20G (SRIO X4)+8个5G(SRIO X1)接口，峰值交换带宽可以达到200G。 FT1500A-16处理器与80HCPS1848的通信，需要TSI721作为媒介，将FT1500A-16处理器输出的PCIE信号转换成SRIO信号之后，再传输给 80HCPS1848。
如图3所示，CTC8096作为盛科第四代芯片，CTC8096继承了丰富的特性，包含从基本的L2、L3应用到高级数据中心和城域以太网的各种功能。CTC8096提供多达96个10GE接口，或24个40GE，或80 个10GE+4个100GE。其SerDes的设计满足多个标准： SGMII/XAUI/DXAUI/XFI/SFI/10G-KR/40G-KR4/100G-KR4，可以直接将FT1500A-16处理器的PCIE信号进行转换。
如图4所示，BMC管理芯片LPC2148，是一款ARM7 TDMI-S CPU 微处理器，并带有32KB和512KB嵌入的高速Flash存储器，支持 IPMI2.0标准协议，支持iKVM功能，可通过IPMI命令控制刀片开关电以及上报刀片在位信息，支持远程更新操作系统及应用软件，支持本地启动远程系统镜像文件的功能，BMC模块LPC2148通过两路主从 I2C总线与VPX总线相连，通过UART与FT1500A-16处理器相连，受 FT1500A-16处理器的管控。通过I2C总线与温度传感器和电压控制器芯片相连，可以实现对刀片装置电流、电压、主芯片温度的实时监控。
如图5所示，为利用本发明的装置实现40G和SRIO复用的交换逻辑流程，具体的实施步骤如下：
步骤一，将该刀片装置插入VPX应用系统中，根据实际需求进行交换类型的配置；
步骤二，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位 SWITCH_SYMBOL进行赋值，来确认交换的类型，其中 SWITCH_SYMBOL为0时，代表40G交换，SWITCH_SYMBOL为1时，代表SRIO交换；
步骤三，根据SWITCH_SYMBOL的值，FT1500A-16内部的PCIE 模块通过使能寄存器进行使能，其中SWITCH_SYMBOL为0时，对 CPU与CTC8096对应的PCIE模块进行使能，SWITCH_SYMBOL为1 时，对FT1500A-16处理器与TSI721对应的PCIE模块进行使能；
步骤四，SWITCH_SYMBOL为0时，FT1500A-16处理器与 CTC8096进行PCIE握手，CTC8096将输入的40G转换成PCIE，与 FT1500A-16处理器进行通信，一片CTC8096输出20路40G到VPX连接器，通过VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为800G的交换；
步骤五，SWITCH_SYMBOL为1时，FT1500A-16与TSI721进行 PCIE握手，TSI721将输入的SRIO转换成PCIE，与FT1500A-16处理器进行通信，两片80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器，通过 VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为400G的交换；
步骤六，当LPC2148发现交换过程出现问题时，立即通知 FT1500A-16，然后FT1500A-16迅速作出反应，根据交换故障情况，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位SWITCH_SYMBOL进行赋值，实时对SRIO交换和40G交换进行切换，避免系统的瘫痪。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于VPX架构的40G和SRIO复用的国产交换刀片装置，其特征在于，包括处理器、40G Switch CTC8096、SRIO Switch 80HCPS1848；处理器CPU用于负责数据流的管控和调度，实现20路40G和SRIO X4的复用；40G Switch用于负责刀片装置的20路40G以太网交换；SRIO Switch用于负责刀片装置的20路SRIO X4交换。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括BMC管理芯片，BMC管理芯片用于与处理器交互实现刀片装置的BMC健康管理。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，CPU选用FT1500A-16处理器。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，40G Switch选用CTC8096交换芯片。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，SRIO Switch选用80HCPS1848芯片。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，FT1500A-16处理器以PCIE总线连接到CTC8096的高速SerDes接口，CTC8096输出20路40G以太网到VPX连接器，FT1500A-16处理器与80HCPS1848的通信以TSI721作为媒介，将FT1500A-16处理器输出的PCIE信号转换成SRIO信号之后，再传输给80HCPS1848，两片80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，CTC8096用于直接将FT1500A-16处理器的PCIE信号进行转换。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，BMC管理芯片采用LPC2148通过两路主从I2C总线与VPX总线相连，通过UART与FT1500A-16处理器相连，受FT1500A-16处理器的管控，通过I2C总线与一温度传感器和一电压控制器芯片相连，可以实现对刀片装置电流、电压、主芯片温度的实时监控。
9.一种利用权利要求8所述的装置实现40G和SRIO复用的交换方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将该刀片装置插入VPX应用系统中，进行交换类型的配置；
步骤二，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位SWITCH_SYMBOL进行赋值，来确认交换的类型，其中SWITCH_SYMBOL为0时，代表40G交换，SWITCH_SYMBOL为1时，代表SRIO交换；
步骤三，根据SWITCH_SYMBOL的值，FT1500A-16内部的PCIE模块通过使能寄存器进行使能，其中SWITCH_SYMBOL为0时，对CPU与CTC8096对应的PCIE模块进行使能，SWITCH_SYMBOL为1时，对FT1500A-16处理器与TSI721对应的PCIE模块进行使能；
步骤四，SWITCH_SYMBOL为0时，FT1500A-16处理器与CTC8096进行PCIE握手，CTC8096将输入的40G转换成PCIE，与FT1500A-16处理器进行通信，一片CTC8096输出20路40G到VPX连接器，通过VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为800G的交换；
步骤五，SWITCH_SYMBOL为1时，FT1500A-16与TSI721进行PCIE握手，TSI721将输入的SRIO转换成PCIE，与FT1500A-16处理器进行通信，两片80HCPS1848一共输出20路SRIO到VPX连接器，通过VPX总线接入整个刀片装置，完成峰值带宽为400G的交换；
步骤六，当LPC2148发现交换过程出现问题时，立即通知FT1500A-16，然后FT1500A-16迅速作出反应，根据交换故障情况，通过对FT1500A-16内存中的交换标志位SWITCH_SYMBOL进行赋值，实时对SRIO交换和40G交换进行切换。
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