CN115659421A - 计算机平台的多架构专用卡兼容平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了计算机平台的多架构专用卡兼容平台，涉及计算机平台架构技术领域，本申请通过采用扩展板用于对主板和加密板进行连接，且采用的接口方式为vpx连接器，能够解决平台不同架构间的兼容性这一问题，同时还能解决同一国产计算机平台下对多架构专用卡的良好适配和兼容；在本申请中，由于加密卡是客户自行提供的，所以加密卡的种类众多，本申请能够解决对于不用种类的加密卡的兼容应用，且本申请采用有加密模块和解密模块，保证在使用时，须得先行对加密卡进行解密，避免信息被盗用，保证信息的安全性能。

Description

计算机平台的多架构专用卡兼容平台

技术领域

本发明涉及计算机平台架构技术领域，具体为计算机平台的多架构专用卡兼容平台。

背景技术

现在国产化信息设备，在国产化替代过程中，研发和生茶环节还面临诸多问题，尤其是国产化平台和用户专用卡的多样性，平台本身及架构的多样性，导致研制和生产过程繁琐，研制和调测工作量巨大。

在针对于军工航天技术领域的国产化计算机平台中，需要具备稳定性高、兼容性强等技术特点，所以需要降低国产设备平台的生产成本，快速响应市场的需求，增强保障能力。

在现有设备中，替代外国Intel架构核心的中心处理器(CPU)快速进步，包括国产桌面计算机技术系统对Wintel体系的替代，国产桌面计算机的架构是：国产操作系统和三种国产CPU替代Wintel架构；Windows操作系统和Intel架构的CPU。如何使得上述国产化平台的不同架构之间设置有兼容性以及解决同一国产化计算机平台下，对多架构专用卡的良好适配性进行调整，以及设备成本的降低等，是本申请需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了计算机平台的多架构专用卡兼容平台。

本发明所解决的技术问题为：如何将不同架构之间设置有兼容性以及解决同一计算机平台下，对多架构专用卡的适配性难以调整的问题，从而解决研发成本较高等技术问题。

本发明可以通过以下技术方案实现：计算机平台的多架构专用卡兼容平台，包括处理平台硬件系统和处理平台软件系统，扩展板处理平台硬件系统包括主板和加密卡，扩展板主板和加密卡通过扩展板连接，扩展板扩展板和主板、加密卡分别通过vpx连接器连接；

扩展板处理平台软件系统包括加密模块和解密模块，扩展板加密模块设置在加密卡内，扩展板解密模块设置在主板内，扩展板解密模块通过扩展板对加密模块进行解密；扩展板处理平台软件系统还包括配置修改模块，扩展板配置修改模块用于在主板和加密卡连接时，软件对配置参数的更改。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板处理平台硬件系统还包括电源模块和硬盘模块，扩展板电源模块连接在主板上，扩展板硬盘模块连接在主板上，扩展板硬盘模块包括系统固态硬盘和存储固态硬盘。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板主板的型号为FT-2000+处理芯片，扩展板FT-2000+处理芯片上集成有FT-2000+处理器、GPU显示模块、网卡芯片、主板电源芯片和桥片。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板软件平台处理系统还包括保持模块，扩展板保持模块独立设置在主板内，扩展板保持模块用于对加密模块被破解的时间进行保持，具体过程如下：

步骤一：在解密模块作用在加密模块上实现解密时，基于使用者启动保持模块并设定停止时钟；

步骤二：扩展板保持模块作用在加密模块上，保持加密卡是打开状态直至停止时钟到时；

步骤三：在主机关闭时，扩展板停止时钟暂停，计时停止，在主机打开后，扩展板停止时钟延续计时。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板加密模块中设置有收发模块二，扩展板解密模块中设置有收发模块一，扩展板解密模块控制向收发模块二发送识别信号，扩展板收发模块二接收信号后发送反馈信号给收发模块一，主板计算由识别信号的发送到识反馈信号接收的时间，判断主板和加密卡的连接是否出现卡顿。

本发明的进一步技术改进在于：判断主板和加密卡的连接是否出现卡顿的方式如下：

步骤一：判断收发模块二是否接收到识别信号，若收发模块二没有接收到识别信号，则主板、加密卡和扩展板的线路出现问题；

步骤二：判断收发模块一是否接收到反馈信号，若收发模块一没有接收到反馈信号，则加密模块所处的加密卡内出现卡顿；

步骤三：接收反馈信号，记录从发送识别信号到接收反馈信号的总过程时间为T，在解密模块中设置定时周期，按照定时周期发送识别信号，将所得到的所有总过程时间T以时间为横坐标记录制作表格，记录在存储单元中，若收发模块一接收到反馈信号，但存储单元没有记录，则解密模块所处的主板卡顿。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板步骤三还包括：分析模块，用于对主板和加密卡的兼容性判断，

扩展板分析模块调取存储单元的表格，将最新得到的总过程时间记录为Tn，往前数记录为Tn-1、Tn-2…T1，得到n组总过程时间；

将总过程时间分为4组，得到4个关于总过程时间的集合，计算每个集合内所有值的平均数值，得到REa分别为：

分析模块对将REa和预设值Y比对，在REa大于预设值Y时，判断主板和加密卡的兼容出现异常；

在REa小于预设值Y时，计算时间变化趋势，得到变化趋势Z，分析模块对Z值变化方向和变化速度进行分析，得到Z值为正数且增大时，判断主板和加密卡兼容不佳。

本发明的进一步技术改进在于：还包括推荐指数UA，扩展板推荐指数基于REa计算，

分析模块判断UA和预设值Y的大小，得到推荐意向。

本发明的进一步技术改进在于：扩展板配置修改模块包括主板内设置兼容程序，加密卡内存储兼容性配置数据，扩展板主板通过扩展板获取加密卡内的兼容性配置数据，兼容程序对兼容性配置数据处理，构建兼容框架。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本申请通过采用扩展板用于对主板和加密板进行连接，且采用的接口方式为vpx连接器，能够解决国产化平台不同架构间的兼容性这一问题，同时还能解决同一计算机平台下对多架构专用卡的良好适配和兼容；在本申请中，由于加密卡是客户自行提供的，所以加密卡的种类众多，本申请能够解决对于不用种类的加密卡的兼容应用，且本申请采用有加密模块和解密模块，保证在使用时，须得先行对加密卡进行解密，避免信息被盗用，保证信息的安全性能；且利用配置修改模块，可以根据需要对配置信息进行更改，使其兼容性较高，解决不同市场需求下的快速研制的能力，以及不同架构下的设备的快速生产能力，对于小批量、多品种设备的研制及生产成本较高的问题也能被解决。

2、且本申请采用有判断主板和加密卡之间是否出现卡顿的方式，通过上述方式能够实现对兼容的性能进行判断，因为兼容性能较差就会产生读取效果较差等后果，所以在兼容性较差时，就可以根据本申请中的配置修改模块对配置进行修改，直至能够修改成兼容性较高的架构；本申请还设置有分析模块，能够进一步的对兼容的性能进行充分的分析，增强配套、保障的能力，且还能够降低售后维修的费用，降低成本，且易于实现。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的系统互联图；

图3为本发明的主板布局图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

请参阅图1-3所示，计算机平台的多架构专用卡兼容平台，本申请中的平台采用模块化的设计，包括主板、扩展板、电源、加密卡、机箱等，其中处理平台硬件系统设计主要包括主板、扩展板和电源的设计，加密卡是客户自主提供的。扩展板分别和主板、加密卡进行连接，用于实现主板和加密卡之间的连接，其中扩展板在和主板、加密卡连接时采用的是vpx连接器，在主板上除了有对外接口，还设置有vpx接口，用于和扩展板连接，其中vpx连接器使得系统整体性能不在受主板的限制，提高了系统的整体性能，同时，可以在任意的时间发送数据，而不需要等待总线后才发起传输，特别适合多处理器系统，能够保障本申请中的系统性能。而电源是直接和主板连接，为主板进行供电，电源采用的是冗余电源模块进行供电，保证整机工作时的供电可靠性。

在本申请中，通过扩展板的存在，能够将主板和加密卡实现连接，能够兼容多种平台主卡，适配应用不同架构专用卡(加密卡)的兼容适配板卡，能够自行灵活适配自有固件，易于实现、形成系列的平台设备。

为了实现平台对硬件运算处理性能以及由于内存容量要求较高，所以主板采用的是FT-2000+处理芯片，其中FT-2000+处理芯片上集成有64个自主开发的ARMv8指令集兼容处理器内核FTC662(ARMv8是首款支持64位指令集的处理器架构)，采用片上并行系统体系结构，同时FT-2000+通过集成高效处理器核心、基于数据亲和的大规模一致性存储架构、层次式二维Mesh互联网络，优化了存储访问的延时，提供了业界领先的计算机性能、访问宽带和IO扩展能力，FT-2000+能够满足高性能、高吞吐率服务应用对系统的要求。

对于已经存在的FT-2000+处理芯片，为了适应于本申请的应用环境，所以本申请中的主板主要由CPU、桥片、GPU显示模块、网卡芯片、主板电源等核心部分组成，根据平台对主板的高性能指标和高内存容量的要求，CPU采用高性能的FT-2000+处理器；主要性能指标为：

(1)兼容ARMv8.0体系结构，支持ARM64指令集；

(2)兼容ARMv8虚拟化体系结构，支持业界主流的KVM、Xen虚拟机；

(3)集成64个FTC662处理器核心；

(4)核心时钟频率为2.2GHz；

(5)每个核心包括L1数据Cache32KB，L1指令Cache32KB；

(6)L2Cache总共32MB，每4个核心共享2MB L2；

(7)每拍完成4个双精度浮点运算，峰值性能为536.2GFlops@2.2GHz；

(8)核心电压为0.85V，典型功耗100W，TDP-157W；

(9)集成8个DDR4存储控制器，最高支持3200，最大内存容量为1TB；

(10)集成2个16Lane PCI Express v3.0接口(可拆分成2个X8)，1个X1接口支持RC和EP模式；

(11)集成1个SPI接口的Flash控制器，每个支持4个片选，单片最大容量为512MB；

(12)集成4个UART，其中1个UART位9线全功能串口，3个为3线调试串口；

(13)集成1个LPC接口，兼容Intel Low Pin Count协议；

(14)集成2个I2C master控制器、4个8位GPIO接口；

(15)BGA3576封装，1.0mm球间距，封装尺寸61mmX61mm；

(16)通用IO接口包括UART、I2C、GPIO、LPC。

本申请中的FT-2000+处理器尺寸较大，功耗较高，支持内存槽数量为8条。功耗高使得电源部分也相应增大，加上若干个模块，主板采用E-ATX板型设计，尺寸为305mm*330mm。

主板还连接有系统固态硬盘和存储固态硬盘，本申请通过采用系统盘和存储盘双硬盘模式，便于系统维护，同时提高了数据存储的安全性。在主板上还直接连接系统风扇，用于对主板进行降温。但是针对于前面板网络等连接，均由扩展板进行连接，所以扩展板在连接加密卡和主板之外，还设置有前面板网络、usb、串口、指示灯、静音、开关等功能连接口。

处理平台软件设计主要包括主控层和执行层，主控层是为了应用软件提供运行环境、系统功能支持等功能；而执行层是为了实现状态输入和控制输出，用于将主控层的执行指令通过执行层进行接收编译从而实现外部设备和外部子模块的通信控制，在本申请中的主控层和执行层的改进主要是针对加密卡和主板的控制连接。

所以在加密卡的内部设置有加密模块，加密卡在通过扩展板连接在FT-2000+主板上时，FT-2000+主板的主控层在对加密卡的内容进行调取，FT-2000+的解密模块首先获取加密模块，通过解密程序对加密模块进行破解，得到被破解后的加密卡，实现FT-2000+主板可以直接和加密卡进行连接，实现平台架构的稳定性；

在此过程中，FT-2000+主板上还设置有保持模块，其中保持模块是用于对加密模块被破解的时间进行保持的，即当加密卡在被破解后，FT-2000+主板和加密卡之间连接，构成一个完整的架构，但是在每次系统关闭，加密模块就会重新启动，在每次开机时都需要对其进行解密，会造成开启的延时，所以在足够安全的情况下，通过保持模块的设置能够保持加密模块启动的时间。保持模块是FT-2000+主板内的独立模块，能够在保持启动时和FT-2000+主板上的其余模块进行分离，不会由于保持模块的存在，造成系统的卡顿，保持模块在接收到保持时间后，对加密模块进行保持，若在关机后，保持模块中的时钟暂停，直至开机后，时钟重新启动，延续计时。

在加密卡和FT-2000+主板连接后，任何一方的卡顿都会影响平台的运行效率，所以在加密模块和解密模块中设置有一个收发模块，具体的运行过程为：首先在解密模块中的收发模块一发送一个识别信号到达加密模块中，由加密模块内的收放模块二对该信号进行接收，并且及时发送一个反馈信号给收发模块一，收发模块一对该反馈信号接收后，并记录由发送识别信号到接收反馈信号总过程的时间T，将所得时间T以实际时间为横坐标记录在存储单元中，通过在解密模块中设置定时周期，在每个周期起始时，发送识别信号到达加密模块中；

若在上述过程中，仅有收发模块一发送信号，但是收发模块二未接收该信号，则该线路出现问题；若收发模块二接收到该信号，并将反馈一个反馈信号，但是收发模块一未接收到该反馈信号，则说明加密模块的信号反馈出现卡顿；若收发模块一发送反馈信号，且收发模块二接收到该反馈信号，但是存储单元中没有记录，则说明解密模块出现卡顿。

在解密模块中还存在分析模块，用于对存储单元内的时间T的变化进行分析，首先将所得的时间T按照时间进行排列，随后从最新得到的T作为终止，往前数n个T，将最新的T作为Tn，将往前数第一个T作为T1，依次类推，此时将n个T分为4组，即得到4个关于T的集合，计算每个集合内的平均数值，即分别为：

首先将上述数值分别和预设值Y进行比对，若存在平均数值大于预设值Y，则说明系统兼容出现问题，若平均数值小于预设值Y，则将上述所得平均值排列，计算相邻平均值之间的差值，得到总体需要时间的趋势，即

在此过程中，通过将多个T分为一组，可以避免偶然性，归纳其趋势，Tn表示第n个所需要的时间T值，分析模块最终对Z值进行分析，判断正负以及大小，若总体处于增加的状态，则说明信号收发逐渐开始卡顿，可能兼容性不佳，需要引起重视。

对于上述两种可能存在的兼容性问题，则本申请中通过将所得的平均数值进行预处理得到兼容指数，预设值Y对应的兼容指数设置为60％，对于兼容指数大于60％的是推荐的，对于兼容指数小于60％，是予以否定的，具体的推荐指数的计算公式为，将上述平均数值定义为REa，推荐指数

RY为理论无卡顿的时间值，从而得到具体的推荐指数，通过判断UA和60％的比对，得到推荐意向，即是否予以推荐。

在FT-2000+主板和加密卡直接连接后，FT-2000+主板的兼容程序在获取加密卡内存储的兼容性配置数据后，进行适应性的调整，以便于通过软件，实现FT-2000+主板的适配操作，所以在加密卡内还设置有数据配置模块，在FT-2000+主板中设置有兼容程序，兼容程序可以通过主控层获取数据配置模块的数据，兼容程序按照相应的配置公式配置相应的数据，构建兼容框架，实现平台不同架构间的兼容性，即数据配置模块和加密模块存储在一个存储单元内，都是作为工作前的准备工作。在上述过程中，也可以是外部输入的方式实现，即加密卡内没有数据配置模块，但是FT-2000+主板通过外部获取兼容配置数据进行配置后，可以实现FT-2000+主板和加密卡的直接配置。

本申请通过采用扩展板用于对主板和加密板进行连接，且采用的接口方式为vpx连接器，能够解决国产化平台不同架构间的兼容性这一问题，同时还能解决同一国产计算机平台下对多架构专用卡的良好适配和兼容；在本申请中，由于加密卡是客户自行提供的，所以加密卡的种类众多，本申请能够解决对于不用种类的加密卡的兼容应用，且本申请采用有加密模块和解密模块，保证在使用时，须得先行对加密卡进行解密，避免信息被盗用，保证信息的安全性能；且利用配置修改模块，可以根据需要对配置信息进行更改，使其兼容性较高，解决不同市场需求下的快速研制的能力，以及不同架构下的设备的快速生产能力，对于小批量、多品种设备的研制及生产成本较高的问题也能被解决。

且本申请采用有判断主板和加密卡之间是否出现卡顿的方式，通过上述方式能够实现对兼容的性能进行判断，因为兼容性能较差就会产生读取效果较差等后果，所以在兼容性较差时，就可以根据本申请中的配置修改模块对配置进行修改，直至能够修改成兼容性较高的架构；本申请还设置有分析模块，能够进一步的对兼容的性能进行充分的分析，增强配套、保障的能力，且还能够降低售后维修的费用，降低成本，且易于实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于：包括处理平台硬件系统和处理平台软件系统，所述处理平台硬件系统包括主板和加密卡，所述主板和加密卡通过扩展板连接，所述扩展板和主板、加密卡分别通过vpx连接器连接；

所述处理平台软件系统包括加密模块和解密模块，所述加密模块设置在加密卡内，所述解密模块设置在主板内，所述解密模块通过扩展板对加密模块进行解密；所述处理平台软件系统还包括配置修改模块，所述配置修改模块用于在主板和加密卡连接时，软件对配置参数的更改。

2.根据权利要求1所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述处理平台硬件系统还包括电源模块和硬盘模块，所述电源模块连接在主板上，所述硬盘模块连接在主板上，所述硬盘模块包括系统固态硬盘和存储固态硬盘。

3.根据权利要求1所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述主板的型号为FT-2000+处理芯片，所述FT-2000+处理芯片上集成有FT-2000+处理器、GPU显示模块、网卡芯片、主板电源芯片和桥片。

4.根据权利要求1所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述软件平台处理系统还包括保持模块，所述保持模块独立设置在主板内，所述保持模块用于对加密模块被破解的时间进行保持，具体过程如下：

步骤一：在解密模块作用在加密模块上实现解密时，基于使用者启动保持模块并设定停止时钟；

步骤二：所述保持模块作用在加密模块上，保持加密卡是打开状态直至停止时钟到时；

步骤三：在主机关闭时，所述停止时钟暂停，计时停止，在主机打开后，所述停止时钟延续计时。

5.根据权利要求1所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述加密模块中设置有收发模块二，所述解密模块中设置有收发模块一，所述解密模块控制向收发模块二发送识别信号，所述收发模块二接收信号后发送反馈信号给收发模块一，主板计算由识别信号的发送到识反馈信号接收的时间，判断主板和加密卡的连接是否出现卡顿。

6.根据权利要求5所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，判断主板和加密卡的连接是否出现卡顿的方式如下：

步骤一：判断收发模块二是否接收到识别信号，若收发模块二没有接收到识别信号，则主板、加密卡和扩展板的线路出现问题；

步骤二：判断收发模块一是否接收到反馈信号，若收发模块一没有接收到反馈信号，则加密模块所处的加密卡内出现卡顿；

步骤三：接收反馈信号，记录从发送识别信号到接收反馈信号的总过程时间为T，在解密模块中设置定时周期，按照定时周期发送识别信号，将所得到的所有总过程时间T以时间为横坐标记录制作表格，记录在存储单元中，若收发模块一接收到反馈信号，但存储单元没有记录，则解密模块所处的主板卡顿。

7.根据权利要求6所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述步骤三还包括：分析模块，用于对主板和加密卡的兼容性判断，

所述分析模块调取存储单元的表格，将最新得到的总过程时间记录为Tn，往前数记录为Tn-1、Tn-2…T1，得到n组总过程时间；

将总过程时间分为4组，得到4个关于总过程时间的集合，计算每个集合内所有值的平均数值，得到REa分别为：

分析模块对将REa和预设值Y比对，在REa大于预设值Y时，判断主板和加密卡的兼容出现异常；

在REa小于预设值Y时，计算时间变化趋势，得到变化趋势Z，分析模块对Z值变化方向和变化速度进行分析，得到Z值为正数且增大时，判断主板和加密卡兼容不佳。

8.根据权利要求7所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，还包括推荐指数UA，所述推荐指数基于REa计算

分析模块判断UA和预设值Y的大小，得到推荐意向。

9.根据权利要求1所述的计算机平台的多架构专用卡兼容平台，其特征在于，所述配置修改模块包括主板内设置兼容程序，加密卡内存储兼容性配置数据，所述主板通过扩展板获取加密卡内的兼容性配置数据，兼容程序对兼容性配置数据处理，构建兼容框架。

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