CN202102335U - 一种基于龙芯3a cpu的刀片服务器 - Google Patents

Abstract

一种基于龙芯3A CPU的刀片服务器，包括主板和中板，主板包括龙芯3A CPU，RS780E芯片，SB710芯片，内存，网卡，显卡，外设接口和刀片管理子卡；龙芯3A CPU通过HT总线与RS780E芯片相连接，RS780E通过4位A-Link总线与SB710芯片相连接，显卡通过PCI总线与SB710芯片相连接，龙芯3A CPU通过自带的两个控制器与4条连接，网卡通过pcie 4x总线与RS780E芯片相连接；龙芯刀片通过自身的接插件插在中板的接插件上。

Description

一种基于龙芯3A CPU的刀片服务器

技术领域

本发明涉及刀片服务器领域，具体地说，提供了一种基于龙芯3A CPU的刀片服务器。

背景技术

龙芯3号系列CPU，目前已知包括4核心3A，8核心3B，16核心3C的CPU。龙芯3A CPU已经量产，其他两种CPU还处于研发阶段。

龙芯3号系列CPU的出现面临一个严峻的问题就是CPU的产业化问题，如果解决不好产业化的问题，那龙芯CPU仍是一个不能实用只是概念意义的CPU，只能停留在实验室里。由于龙芯3号系列CPU面世的时间短，各种配套的应用方案有待设计和创造。

发明内容

自从龙芯3A CPU面世后，应用方案很少，本实用新型设计的龙芯3A CPU刀片服务器为龙芯3A CPU的实用提供了一种很好的解决方案。

一种基于龙芯3A CPU的刀片服务器，包括主板和中板，主板包括龙芯3A CPU，RS780E芯片，SB710芯片，内存，网卡，显卡，外设接口和刀片管理子卡；

其中，龙芯3A CPU通过HT总线与RS780E芯片相连接，RS780E通过4位A-Link总线与SB710芯片相连接，显卡通过PCI总线与SB710芯片相连接，龙芯3A CPU通过自带的两个控制器与4条连接，网卡通过pcie 4x总线与RS780E芯片相连接；

龙芯刀片通过自身的接插件插在中板的接插件上。

优选的，所述中板包括管理模块，交换模块，IOE模块和IB模块。

较优选的，所述管理模块为IBM公司的POWERPC405芯片，并通过两个USB口与SB710芯片相连接，以及通过VGA总线与网卡相连接。

较优选的，所述交换模块为千兆网卡接口，网卡通过2条千兆口与交换模块相连接。

较优选的，所述IOE模块为IO扩展接口，包括10个pcie8x的接口，并直接与RS780E芯片相连接。

较优选的，所述IB模块mellanox公司的MT25408芯片，并通过pcie 8x与RS780E芯片相连接。

优选的，所述刀片服务器包括两个龙芯3A CPU，组成对称多处理架构，一个为主CPU，一个为从CPU，两个CPU之间通过HT总线相连接。

优选的，所述显卡与RS780E芯片内集成的显卡可以通过VGA切换电路进行视频信号切换。

优选的，所述刀片管理子卡为ATMEL公司的AT89S52芯片和PHILIPS公司的LPC2132芯片，所述刀片管理子卡接收六个温度采集点信号和电压采集电路采集的电压信息，并通过RS485总线传输给管理模块。

优选的，所述主板还包括开关机电路和报警电路。

龙芯3A CPU+北桥RS780E+南桥SB710组合是第一次提出，为解决龙芯CPU应用找到了一种很好的途径。龙芯3A刀片具有高IO带宽的能力，而且支持多种多样的IO；它支持2个千兆网络、1个40Gbps infiniband网口、任何标准的全高全长的PCIE卡；设计了RS780E集成显卡和PCI显卡芯片2种VGA的产生方式，能够灵活适用对VGA显示高要求和对计算性能高要求的场合；设计了温度监视、电压监视、开关机功能、报警功能，自动了保障了刀片的安全运行。

附图说明

图1是本实用新型的刀片服务器

具体实施方式

错误！未找到引用源。显示了龙芯3A CPU刀片。从整体架构上来说，龙芯刀片通过自身的接插件connector插在中板(midplane)的connector上，然后通过中板与后面的管理模块、交换模块、IOE(IO Expander，IO拓展模块)模块、IB(InfiniBand，无限带宽网络)模块相连。

龙芯3A CPU和3B CPU都有2个16位的HT(Hyper Transport)bus，分别标识为HT0 bus和HT1 bus。

IOE模块是IO拓展模块，上面集成了10个PCIE8X的slot(槽)，可以插入任何标准全高全长PCIE卡。

IB模块是把PCIE bus转换为IB(InfiniBand，无限带宽网络)协议的模块，采用了mellanox公司的MT25408芯片。

管理模块是收集、监视刀片运行信息，控制刀片运行的模块，可以通过以太网远程控制，采用了IBM公司的POWERPC405芯片。

此刀片主要有2大基本系统构成：基本功能系统和管理监控系统。管理监控系统主要由刀片管理子卡和管理模块构成，如错误！未找到引用源。所示。

基本功能系统的构成部分如下：

1)2个龙芯3A CPU，组成SMP(Symmetrical Multi-Processing，对称多处理)架构，

其中一个是主CPU(host)，另一个是从CPU(slave)。主CPU的HT0 bus与从CPU的HT0 bus相连，主CPU的HT1 bus与AMD chipsets相连。AMD chipsets是指北桥RS780E，南桥SB710。

SMP架构和单CPU两种不同配置情况可以灵活的转换：不安装slave CPU，通过在BIOS层禁掉主CPU的HT0，SMP架构就变为单CPU的配置。

2)内存

龙芯刀片支持8条DDR2内存，每个CPU支持4条内存，每条内存容量可达到4GB。龙芯3A CPU有2个内存控制器，每个内存控制器上连接2条内存。

3)AMD chipsets

AMD chipsets包括北桥RS780E和南桥SB710，RS780E通过HT bus与龙芯3A host CPU的HT0 bus相连。RS780E和SB710之间通过A-Link bus(AMD由PCIE4X拓展成的协议)相连。

RS780E的PCI-E bus有22 lanes(22X)，其中一个PCIE8X通过中板引向IOE模块，另一个PCIE8X通过中板引向IB模块，还有一个PCIE4X通过BCM5709S产生两个千兆口。

4)USB口

从南桥SB710引出了4个USB口，其中2个USB通过中板引入到管理模块，另外2个USB口引入刀片的前面板上。这样设计的优势是用户可以在本地，即在到刀片前面，可以使用USB设备，例如USB光驱、USB键盘鼠标、U盘，也可以通过以太网远程通过管理模块使用刀片的USB口。这些设计方便了用户多样化操作需求。

5)千兆以太网

利用Broadcom公司一款BCM5709S芯片来产生千兆以太网络。BCM5709S具有PCIE4X的接口，连接北桥RS780E的PCIE4X bus；它还有2个千兆serdes接口，通过中板连接交换模块。每个千兆serdes接口只有一对发送差分线和一对接收差分线，信号线少，有利于刀片的PCB布线。双千兆网络的设计，增强了刀片的IO吞吐能力，当一个千兆网络口坏掉后，另一个网络口能继续使用，增强了系统的冗余度。

6)Infiniband网络

北桥的一个PCIE8X通过中板引入IB模块。IB模块上有一个HCA(Host Channel Adapter)IC(型号MT25408)，此HCA IC把PCIE8X bus转换成Infiniband网络，通过IB模块向外提供单向可达40Gbps的infiniband网络口。Infiniband网络具有高带宽、低延迟的特点，是目前绝大部分HPC计算机采用的网络。本专利的此种设计，使龙芯3A刀片具备了搭建HPC计算机的网络条件。

7)PCIE设备

北桥的一个PCIE8X通过中板连接到IOE模块上一个PCIE8X slot。借助于IOE模块可以支持任何标准的全高全长(全高111.15mm，全长312.00mm)的PCIE卡，当然向下兼容更小尺寸的标准PCIE卡，例如全高半长、半高半长标准PCIE卡。这大大方便了用户，用户可以随意在市场上购买标准的PCIE卡就能插入IOE模块，而不用向刀片厂商购买或定制特制的PCIE卡。

8)VGA显示

此刀片可以选择两种VGA显示，一种是利用RS780E自身集成显卡提供的VGA信号，如错误！未找到引用源。中所标示的VGA2，另一种是利用在SB710的PCI bus上所连的显卡IC提供的VGA信号，如错误！未找到引用源。中所标示的VGA1。VGA1和VGA2信号经过显卡切换IC来选择VGA1或者VGA2来输出，显卡切换IC的切换是由刀片管理子卡来控制实现。此刀片设计两路VGA的目的是针对不同的应用场景来灵活选择不同的VGA。RS780E提供的VGA具有3D加速功能，可以提供非常清晰的动画显示效果，适用于对视频要求非常高的场合，但缺点是较多的占用CPU资源；PCI显卡提供的VGA，视频效果较差，但字母文本显示没有问题，占用较少的CPU的资源，适用于高性能计算领域。

从显卡切换IC输出的VGA一路引向前面板上的VGA口，可以本地显示，另一路经过中板引向管理模块，可以通过千兆网络进行远程VGA显示。此设计提供了两种灵活的VGA显示方案。

管理监控系统的构成部分如下：

1)温度采集点

风向是从前面板流向中板。

在此刀片上布置了6个温度采集点。在进风口布置2个测试点T1、T2，原则是尽量靠近前面板，且在板子两侧，尽可能真实的反映进风温度；在刀片的出风口布置2个测试点T5、T6，原则是尽量靠近中板，在板子两侧各自布置一个，原则上能反映出风的问题；在此板子上散热的最大的器件，即CPU边放置2个测温点T3、T4，用来监控预警CPU过热状态。

这些测温点的数据被刀片管理子卡收集，然后通过RS485 bus传给管理模块，由管理模块来判断温度是否异常。如果温度异常，管理模块通过RS485 bus通知刀片管理子卡，然后由刀片管理子卡点亮刀片前面板上的错误灯，让错误灯间断闪烁红色，进行报警。

2)电压采集电路

把刀片上供电系统(power system)的电压12V、3.3V、1.1V、1.8V、2.5V引入刀片管理子卡监控，刀片管理子卡采集电压信息，然后通过RS485 bus传给管理模块，由管理模块来判断电压是否异常。如果电压异常，管理模块通过RS485 bus通知刀片管理子卡，然后由刀片管理子卡点亮刀片前面板上的错误灯，错误灯会一直显示蓝色。

3)开机和关机电路

开机按钮在前面板上，开机的按钮发出的开机或者关机命令传给刀片管理子卡，由刀片管理子卡收集，然后通过RS485 bus传给管理模块，由管理模块来判断此刀片在那时是否具备开机或者关机条件。

如果具备开关机条件，管理模块通过RS485 bus通知刀片管理子卡，让刀片管理子卡控制主板开关机电路执行开机或者关机动作。

4)报警电路

错误灯在前面板上，错误灯是一个双色灯，用不同的颜色区别不同的故障。当主板温度异常时会间断的闪烁红色；当主板的电压异常时，会常亮蓝色。

错误灯的显示由刀片管理子卡和管理模块控制，上面已经阐述。

5)刀片管理子卡

刀片管理子卡采用了ATMEL公司的AT89S52芯片和PHILIPS公司的LPC2132芯片。

刀片管理子卡和管理模块配合负责监视主板的温度和电压信息，并控制VGA切换、主板的开关机，对主板的温度异常、电压异常控制前面板的错误灯进行报警显示。

刀片管理子卡和管理模块之间通过RS485 bus进行通讯，两者之间传输的信息是温度信息、电压信息、开关机信息、报警信息、VGA切换信息。

Claims (10)

1.一种基于龙芯3A CPU的刀片服务器，其特征在于：包括主板和中板，主板包括龙芯3A CPU，RS780E芯片，SB710芯片，内存，网卡，显卡，外设接口和刀片管理子卡；

其中，龙芯3A CPU通过HT总线与RS780E芯片相连接，RS780E通过4位A-Link总线与SB710芯片相连接，显卡通过PCI总线与SB710芯片相连接，龙芯3A CPU通过自带的两个控制器与4条连接，网卡通过pcie 4x总线与RS780E芯片相连接；

龙芯刀片通过自身的接插件插在中板的接插件上。

2.如权利要求1所述的刀片服务器，其特征在于：所述中板包括管理模块，交换模块，IOE模块和IB模块。

3.如权利要求2所述的刀片服务器，其特征在于：所述管理模块为IBM公司的POWERPC405芯片，并通过两个USB口与SB710芯片相连接，以及通过VGA总线与网卡相连接。

4.如权利要求2所述的刀片服务器，其特征在于：所述交换模块为千兆网卡接口，网卡通过2条千兆口与交换模块相连接。

5.如权利要求2所述的刀片服务器，其特征在于：所述IOE模块为IO扩展接口，包括10个pcie8x的接口，并直接与RS780E芯片相连接。

6.如权利要求2所述的刀片服务器，其特征在于：所述IB模块mellanox公司的MT25408芯片，并通过pcie 8x与RS780E芯片相连接。

7.如权利要求1所述的刀片服务器，其特征在于：所述刀片服务器包括两个龙芯3A CPU，组成对称多处理架构，一个为主CPU，一个为从CPU，两个CPU之间通过HT总线相连接。

8.如权利要求1所述的刀片服务器，其特征在于：所述显卡与RS780E芯片内集成的显卡可以通过VGA切换电路进行视频信号切换。

9.如权利要求1所述的刀片服务器，其特征在于：所述刀片管理子卡为ATMEL公司的AT89S52芯片和PHILIPS公司的LPC2132芯片，所述刀片管理子卡接收六个温度采集点信号和电压采集电路采集的电压信息，并通过RS485总线传输给管理模块。

10.如权利要求1所述的刀片服务器，其特征在于：所述主板还包括开关机电路和报警电路。

Images