CN1851609A - 一种多io扩展接口的服务器主板装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多IO扩展接口的服务器主板装置，包括AMD Opteron(皓龙)中央处理器，HT总线控制器，和外围扩展插槽，其中，HT总线控制器包括3个AMD8131HT总线桥接芯片和1个AMD8111 HT总线I/O集线器；外围扩展插槽包括12个PCI－X插座，2个PCI插座，8个DDR内存插座，以及一系列的低速外围接口设备；本发明所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI－X和PCI插槽，通用性强；本发明最多可以支持12条64位/133MHz的PCI－X插槽，充足地满足各种IO请求的需要，扩展性好；并且还可以根据预留的8位HT总线接口，级联其它的HT总线设备，进一步增强主板的扩展能力；本发明克服现有技术中服务器大量IO请求的处理瓶颈，提高了服务器主板处理IO请求的性能。
Description
技术领域
本发明专利涉及计算机技术领域，尤其涉及一种多IO(输入输出)扩展接口的服务器主板装置，适用于大量IO服务请求。
背景技术
随着CPU技术的不断进步，各种服务器的计算能力越来越强，但服务器的IO处理能力并没有较大的提高。目前比较常用的服务器可以有1～4个32位或64位处理器，但通常最多只有5个PCI扩展槽，其中133MHz的PCI-X扩展槽通常只有一个，这种扩展能力限制了服务器的应用。
又如一款采用Intel公司P64H2芯片组的服务器主板，最多可以支持2条PCI-X通道，每条通道上可以连接2个PCI-X插槽，但由于P64H2芯片组的中心交换接口的带宽仅为1GB/s，所以系统总的IO带宽也只能被限制在1GB/s左右。对于大容量存储服务器、文件系统服务器、网络接入服务器或是IO扩展平台的服务器等应用场合，是无法满足大量IO请求的服务要求的。从而降低了处理IO请求的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多IO扩展接口的服务器主板装置，克服现有技术中服务器大量IO请求的处理瓶颈，提高服务器主板处理IO请求的性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多IO扩展接口的服务器主板装置，
包括AMD Opteron(皓龙)中央处理器，HT总线控制器，和外围扩展插槽，其中，HT总线控制器包括3个AMD8131 HT总线桥接芯片和1个AMD8111 HT总线I/O集线器；外围扩展插槽包括12个PCI-X插座，2个PCI插座，8个DDR内存插座，以及一系列的低速外围接口设备；3个HT总线桥接芯片与中央处理器之间采用16位HT总线通信，一HT总线桥接芯片通过8位HT总线与HT总线I/O集线器通信；HT总线桥接芯片和HT总线I/O集线器通过PCI总线方式与外围PCI插槽通信。
在上述方案中，所述AMD Opteron中央处理器是与标准X86结构兼容的64位处理器。
在上述方案中，所述AMD 8131HT总线桥接芯片提供了上游的双向16位HT通道和下游的双向8位的HT通道，及2个HT到PCI-X的接口。
在上述方案中，所述AMD8111 HT总线I/O集线器提供上游的双向8位HT通道，还提供了南桥芯片功能，支持本地的PCI总线、LPC总线，集成了EIDE(Enhanced IDE设备)控制器、以太网控制器、AC97音频、USB(Universal Serial Bus，通用串口总线)接口和鼠标键盘接口。
在上述方案中，所述外围扩展插槽包括由AMD Opteron处理器支持的8条DDR内存插槽，由3个AMD 8131扩展出来的12个PCI-X插槽，并预留出一个8位的HT总线扩展插槽，由AMD 8111扩展出来的2个PCI插槽，2个IDE插座，1个10/100网口，以及IO低速外围接口。
本发明的优点在于：
本发明提供的多IO扩展接口的服务器主板装置，采用HyperTransport(以下简称HT)总线接口技术，这是一种高速的串行连接方式，速度优于普通的并联方式，而且还加长了连接线的级联长度，减少了级联空间的局限性。HT总线通过端到端的级联方式，由HT桥接芯片可扩展出12条133/100MHz、64位的PCI-X(PCI extended)插槽，使系统的总IO带宽达到6.4GB/s。同时，64位的处理器还提供了双通道的DDR400(Double Date Rate 400MHz)接口，使得系统的存储带宽也达到6.4GB/s，与系统的IO带宽相平衡，这样可以充分保证CPU运算速度与IO处理速度向匹配，满足对大量IO请求服务的需求。
本发明所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI-X和PCI插槽，通用型强；本发明最多可以支持12条64位/133/100MHz的PCI-X插槽，充足地满足各种IO请求的需要，扩展性好；并且还可以根据预留的8位HT总线接口，级联其它的HT总线设备，进一步增强主板的扩展能力；本发明配置灵活，可应用于多种领域，可以应用到高性能的存储系统、网络处理系统等IO请求繁忙的应用场合，并可以根据要求自由组合。
附图说明
图1是本发明的多IO扩展接口的服务器主板装置结构示意图；
图2是本发明的多IO扩展接口的服务器主板装置PCB布局图；其中：
①AMD Opteron处理器，②AMD 8131 HT桥接芯片，③AMD 8111 HT总线IO集线器，④DDR SDRAM内存插槽，⑤PCI-X插座，⑥PCI插座，⑦BIOS(Basic Input/OutputSystem)，⑧IDE硬盘设备插座，⑨ATX电源插座，⑩IO连接器。
图3是本发明的AMD Opteron结构示意图；
图4是本发明的AMD8131的结构示意图；
图5是本发明的AMD8111的结构示意图；
图6是本发明的多IO扩展接口的服务器主板装置的存储局域网应用示意图。
具体实施方式
参考图1，制作一多IO扩展接口的服务器主板装置，该实施例包括AMD Opteron(皓龙)中央处理器，HT总线控制器(包括3个AMD8131 HT总线桥接芯片和1个AMD8111 HT总线I/O集线器)，和外围扩展插槽组成(包括12个PCI-X插座，2个PCI插座，8个DDR内存插座，以及一系列的低速外围接口设备)，PCB(Printed CircuitBoard)板的布局图如图2所示。
AMD Opteron中央处理器是一款与标准X86结构兼容的64位处理器，其内部结构如附图3所示。除了64位的CPU内核外，AMD Opteron处理器还将北桥控制器嵌入到处理器内，使处理器集成了双通道的DDR内存接口和3个HT总线接口。AMDOpteron的这种分离存储器接口和IO接口的做法，摆脱了处理器前端总线频率对带宽的限制，使得访问内存接口与访问IO端口互相不冲突。
HT的总线控制器包括AMD 8131HT总线桥接芯片和AMD 8111HT总线I/O集线器。AMD8131的结构如图4所示，它提供了上游的双向16位HT通道和下游的双向8位的HT通道，可以工作在频率800MHz双沿时钟的最高频率下，同时它还提供2个HT到PCI-X的接口，每个PCI-X接口可以扩展出2个PCI主设备。
AMD8111的功能如图5所示，它除了提供上游的双向8位HT通道，还提供了传统的南桥芯片功能，支持本地的PCI总线、LPC总线，集成了EIDE(Enhanced IDE设备)控制器、以太网控制器、AC97音频、USB(Universal Serial Bus，通用串口总线)接口和鼠标键盘等人机操作的接口功能。
多IO扩展接口的服务器主板装置的外围扩展插槽包括由AMD Opteron处理器支持的8条DDR内存插槽(总容量达到32GB，访问带宽达到6.4GB/s)，由3个AMD 8131扩展出来的12个PCI-X插槽，并预留出一个8位的HT总线扩展插槽，由AMD 8111扩展出来的2个PCI插槽，2个IDE插座，1个10/100网口，以及一系列的IO低速外围接口。
如图2所示，①处安装好AMD Opteron中央处理器，④DDR内存插槽处至少插入2条DDR SDRAM内存，⑦BIOS中烧录好可执行的二进制代码，将带Linux操作系统的IDE硬盘接接到⑧IDE硬盘设备0或1，将⑩IO连接器中的串口通过电缆连接到另外一台计算机终端上，并设置好终端串口的设置，从⑨处接入ATX电源，上电复位正常后，就能从终端上显示出启动信息，完成启动后进入Linux操作系统。
以多IO扩展接口的服务器主板装置的应用之一：存储局域网应用为例，如图6所示，多IO扩展接口的服务器主板装置应用在存储局域网系统中，如附图6所示，该系统由磁盘存储矩阵，多IO扩展接口的服务器主板装置和千兆网络交换机组成。
存储局域网可以看作是一个网络图书馆系统，磁盘存储矩阵可以看作是书库或数据中心，主要功能是存储数据资料，响应多IO扩展接口服务器的数据访问请求。多IO扩展接口的服务器主板装置则是访问服务中心，负责响应读者从千兆交换机外部发来的数据访问请求，并向磁盘存储阵列查询数据，以及将数据从磁盘阵列通过千兆交换机传送到外部的读者请求方。千兆网络交换机则是数据的传输中心，负责数据和请求信息的传递。
在本实施例中，为实现访问请求和数据查询，多IO扩展接口的服务器主板装置中的4个PCI-X插槽插入4块双通道的Ultra320 SCSI硬盘卡，负责访问存储磁盘矩阵的应用，扩展出8个Ultra320 SCSI的通道，每个通道可以接入15块SCSI的硬盘，这样就可以构成一个120块硬盘组成的磁盘存储矩阵。主板的另外8个PCI-X插槽插入8个千兆以太网卡，连接到服务器外面配置的千兆以太网交换机上，交换机留有对外的上行出口，以便于外部的访问请求。这样就可以构成一个存储局域网。
当外部访问磁盘数据的请求通过“千兆交换机-千兆网卡-CPU”的途径到达CPU后，由CPU处理访问请求后，再通过“CPU-ULTRA320 SCSI卡-磁盘矩阵”传入给外部的磁盘，从相应的磁盘空间中取出数据后，再沿着“磁盘矩阵-ULTRA320 SCSI卡-内存-千兆网卡-千兆交换机”的路径将数据传送出去。
在以往的服务器应用中，由于外部请求的大量访问，使服务器的CPU处理繁忙，数据或是请求服务信息堵塞在内存中，无法及时响应服务请求，发生“瓶颈现象”。本专利中涉及的多IO扩展接口的服务器主板装置具有强大的数据处理能力和IO吞吐能力，而且IO带宽与内存带宽相平衡，所以在大量的访问磁盘数据请求时，能缓解大量IO访问请求的瓶颈问题。
本发明可应用于内存消耗型的科学计算和服务，单机的最大内存容量为32GB，6.4GB/s带宽；可扩展成SCSI磁盘阵列，配置为24个U1tra320 SCSI通道，每个PCI-X插槽可以插入一块双通道U1tra320 SCSI卡；可扩展成IP SAN，配置为8个Ultra320通道和8个千兆网口，或是4块双通道Ultra320 SCSI卡和8块智能网卡；可扩展成IP包前端接入/分发处理机，最大接入12块智能网卡；还可扩展成可重构计算加速系统，最大接入12块可重构计算加速卡。
综上所述，本发明通用型强，所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI-X和PCI插槽；扩展性好，最多可以支持12条64位/133MHz的PCI-X插槽，充足地满足各种IO请求的需要；并且还可以根据预留的8位HT总线接口，级联其它的HT总线设备，进一步增强主板的扩展能力；配置灵活，本发明可应用于多种领域，并可以根据要求自由组合为：
应用于内存消耗型的数据计算，可以不用外扩设备；
用于SCSI磁盘阵列，每个PCI-X插槽接入一块双通道Ultra320 SCSI卡，
扩展出24个Ultra320 SCSI通道，可构成360块硬盘的磁盘阵列；
3)应用于存储局域网，扩展出8个Ultra320 SCSI通道和8个千兆网口，再外配置千兆交换机，就可构成120块硬盘库的存储局域网；
4)应用于IP包处理机，由12块智能网卡构成IP包前端接入/分发处理器；
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1、一种多IO扩展接口的服务器主板装置，包括AMD Opteron中央处理器，和外围扩展插槽，其特征在于，还包括HT总线控制器，其中，HT总线控制器包括3个AMD8131HT总线桥接芯片和1个AMD8111HT总线I/O集线器；外围扩展插槽包括12个PCI-X插座，2个PCI插座，8个DDR内存插座，以及低速外围接口设备；3个HT总线桥接芯片与中央处理器之间采用16位HT总线通信，一HT总线桥接芯片通过8位HT总线与HT总线I/O集线器通信；HT总线桥接芯片和HT总线I/O集线器通过PCI总线方式与外围PCI插槽通信。
2、如权利要求1所述的多IO扩展接口的服务器主板装置，其特征在于，所述AMD Opteron中央处理器是与标准X86结构兼容的64位处理器。
3、如权利要求1所述的多IO扩展接口的服务器主板装置，其特征在于，所述AMD 8131HT总线桥接芯片提供了上游的双向16位HT通道和下游的双向8位的HT通道，及2个HT到PCI-X的接口。
4、如权利要求1所述的多IO扩展接口的服务器主板装置，其特征在于，所述AMD8111HT总线I/O集线器提供上游的双向8位HT通道，还提供了南桥芯片功能，支持本地的PCI总线、LPC总线，集成了EIDE控制器、以太网控制器、AC97音频、USB接口和鼠标键盘接口。
5、如权利要求1所述的多IO扩展接口的服务器主板装置，其特征在于，所述外围扩展插槽包括由AMD Opteron处理器支持的8条DDR内存插槽，由3个AMD 8131扩展出来的12个PCI-X插槽，并预留出一个8位的HT总线扩展插槽，由AMD 8111扩展出来的2个PCI插槽，2个IDE插座，1个10/100网口，以及IO低速外围接口。
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