CN204009695U - 一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板 - Google Patents

Abstract

一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，第一龙芯CPU、北桥芯片和南桥芯片依次连接，第一龙芯CPU分别连接BIOS ROM芯片、第一RS232串口和第一龙芯CPU内存；北桥芯片分别连接第一PCIE x16插槽、第二PCIE x16插槽、PCIE x8插槽和PCIE x4槽、Mini PCIE插槽、网卡芯片和BMC芯片，网卡芯片连接BMC芯片；南桥芯片分别连接Mini PCIE插槽、PCI插槽、IDE连接器、SuperIO、USB接口、SATA接口和声音编解码芯片，声音编解码芯片通过声道信号线连接声卡连接器。本实用新型具有服务器所应有的可靠性、可用性、可维护性特性，极大的增强服务器的IO吞吐能力。

Description

一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板

技术领域

本实用新型涉及一种服务器主板。特别是涉及一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板。

背景技术

自主创新是提升国家竞争力的关键所在，是破解关键技术受制于人的必然选择。国产龙芯CPU的出现，已在很大程度上打破了国外CPU的垄断，改变了中国计算领域无芯的尴尬局面，把中国的IT产业带上了一个崭新的发展阶段。

但接下来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。

目前可以适配龙芯CPU的桥片主要有龙芯2H和AMD公司的RS780E+SB710。龙芯2H桥片性能比较低，PCIE只有4个PCIE lane、硬盘只支持2个SATA接口，集成显卡图形性能无法满足服务器的要求。RS780E比龙芯2H性能高，尽管能够支持6个SATA接口，但也只有22个PCIE lane，也无法满足现在高性能服务器的需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够实现千兆以太网网络和高速网络功能的、提供多个IO接口的拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板。

本实用新型所采用的技术方案是：一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，包括有第一龙芯CPU，所述第一龙芯CPU通过16位HT1总线连接北桥芯片，所述的北桥芯片通过A-Link总线连接南桥芯片，其中，所述的第一龙芯CPU通过LPC总线或者SPI总线连接BIOSROM芯片，通过自带的串口总线连接第一RS232串口，还通过内存信号线连接第一龙芯CPU内存；所述的北桥芯片分别通过PCIE x16端口、两个PCIE x8端口和PCIE x4端口对应的连接第一PCIE x16插槽、第二PCIE x16插槽、PCIE x8插槽和PCIE x4槽，通过PCIE x1端口连接Mini PCIE插槽，通过PCIE x4端口连接网卡芯片，通过另一个PCIE x1端口连接BMC芯片，所述的网卡芯片通过NC-SI接口连接所述的BMC芯片；所述的南桥芯片通过一个USB接口连接Mini PCIE插槽，还通过不同的信号总线分别连接PCI插槽、IDE连接器、SuperIO、USB接口、SATA接口和声音编解码芯片，所述的声音编解码芯片通过声道信号线连接声卡连接器。

所述的第一龙芯CPU内存具有4条内存，所述的内存支持DDR2内存和DDR3内存。

所述的第一龙芯CPU还通过HT0总线连接第二龙芯CPU，所述第二龙芯CPU通过自带的串口总线连接第二RS232串口，以及通过内存信号线连接第二龙芯CPU内存，所述的第二龙芯CPU内存具有4条内存，所述的内存可以支持DDR2内存和DDR3内存。

所述的网卡芯片通过千兆信号接口连接第一RJ45连接器。

所述的BMC芯片通过百兆/千兆信号接口连接第二RJ45连接器，通过自带的VGA信号接口连接VGA连接器。

所述的SuperIO分别通过PS2总线和串口总线连接鼠标键盘连接器和第三RS232串口。

所述的PCI插槽采用32位的PCI总线与南桥连接，采用5V PCI插槽方式或者3.3V PCI插槽方式。

所述的第一龙芯CPU和第二龙芯CPU采用型号为龙芯3A CPU或龙芯3B CPU或龙芯3C CPU；所述的北桥芯片采用型号为AMD公司的SR5690或SR5670或SR5650；南桥采用型号为AMD公司的SP5100或SP5100R或SP5100RS。

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，具有如下发明效果如下：

1、为龙芯CPU设计一种能够与其适配的高性能的服务器级的芯片组，即AMD公司的SR5690+SP5100芯片组。此芯片组是专为服务器设计的芯片组，具有服务器所应有的RAS(可靠性R(Reliability)、可用性A(Availability)、可维护性S(Serviceability))特性，PCIE可以多达42个PCIE Lane，具有强大的IO性能。

2、本实用新型是一款实用的、较高性能的龙芯服务器主板，具有PCIE插槽、PCI插槽、USB接口、SATA接口、显示接口、声卡接口、千兆以太网接口、管理接口等功能，推动龙芯CPU的产业化进程。

3、本实用新型设计的国产龙芯服务器主板共提供5个PCIE插槽，包含2个PCIE x16插槽，1个PCIE x8插槽，1个PCIE x4插槽，1个Mini PCIE插槽，极大的增强服务器的IO吞吐能力。

4、本实用新型的国产龙芯服务器主板还提供了一个PCI插槽和IDE连接器，可以支持目前即将淘汰的PCI设备和IDE硬盘，节省成本。

附图说明

图1是本实用新型整体构成框图。

其中

1：第一龙芯CPU 2：第二龙芯CPU

3：第一龙芯CPU内存 4：第二龙芯CPU内存

5：第一RS232串口 6：第二RS232串口

7：BIOS ROM芯片 8：北桥芯片

9：第一PCIE x16插槽 10：第二PCIE x16插槽

11：PCIE x8插槽 12：PCIE x4插槽

13：Mini PCIE插槽 14：网卡芯片

15：第一RJ45连接器 16：BMC芯片

17：第二RJ45连接器 18：VGA连接器

19：南桥芯片 20：PCI插槽

21：IDE连接器 22：SuperIO

23：鼠标键盘连接器 24：第三RS232串口

25：USB接口 26：SATA接口

27：声音编解码芯片 28：声卡连接器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板做出详细说明。

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，为龙芯CPU设计一种能够与其适配的高性能的服务器级的芯片组，即AMD公司的SR5690+SP5100芯片组，并包括北桥SR5690衍生的其他北桥芯片型号，即SR5670，SR5650，南桥SP5100衍生的其他南桥芯片型号，即SP5100R,SP5100RS。此芯片组是专为服务器设计的芯片组，具有服务器所应有的RAS(可靠性R(Reliability)、可用性A(Availability)、可维护性S(Serviceability))特性，PCIE可以多达42个PCIE Lane，具有强大的IO性能。本实用新型具有PCIE插槽、PCI插槽、USB接口、SATA接口、显示接口、声卡接口、千兆以太网接口、管理接口等功能，推动龙芯CPU的产业化进程。

如图1所示，本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，包括有第一龙芯CPU 1，所述的第一龙芯CPU 1还通过16位HT0总线连接第二龙芯CPU 2，所述第一龙芯CPU 1通过16位HT1总线连接北桥芯片8，所述的北桥芯片8型号为SR5690，通过A-Link总线连接南桥芯片19。

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板采用2个龙芯CPU组成SMP(Symmetrical Multi-Processing，对称多处理)架构，其中第一龙芯CPU 1，作为主CPU(host)，第二龙芯CPU 2，作为从CPU(slave)。第一龙芯CPU 1和第二龙芯CPU 2有2个16位的HT(HyperTransport)总线，分别为HT0和HT1总线。主CPU的HT0bus与从CPU的HT0bus相连，主CPU的HT1bus与芯片组相连，从CPU的HT1bus闲置不用。

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板也适用于只有一个龙芯CPU的情况，即去掉从CPU(第二龙芯CPU 2)，只保留主CPU(第一龙芯CPU 1)。

龙芯CPU是中国科学院计算所研发的龙芯3号系列CPU，包括龙芯3A CPU、龙芯3B CPU和龙芯3C CPU。

其中，所述的第一龙芯CPU 1通过LPC总线或者SPI总线连接BIOS ROM芯片7，通过自带的串口总线连接用于调试第一龙芯CPU 1的第一RS232串口5，以及通过内存信号线连接第一龙芯CPU内存3，所述的第一龙芯CPU内存3具有4条内存。所述第二龙芯CPU 2通过自带的串口总线连接用于调试第二龙芯CPU 2的第二RS232串口6，以及连接第二龙芯CPU 2内存4，所述的第二龙芯CPU 2内存4具有4条内存。

本实用新型中，第一龙芯CPU 1通过LPC总线或者SPI总线连接BIOS ROM芯片7。主板上电后，第一龙芯CPU 1读取BIOS ROM芯片7里的程序，初始化第一龙芯CPU 1和第二龙芯CPU 2。如果是SPI接口，BIOS ROM芯片7可以采用Atmel公司型号AT25F512AN-10SU-2.7的芯片；如果是LPC接口，BIOS ROM芯片可以采用SST公司型号SST49LF080A-33-4C-NHE的芯片。

第一龙芯CPU 1和第二龙芯CPU 2均有2个内存控制器，每个内存控制器可以支持2条DDR2内存或者DDR3内存，所以每个龙芯CPU可以支持4条内存，一个主板可以支持8条内存。对于DDR2内存可以采用西安华芯公司型号HXSL4GT72280AE-25D的内存，对于DDR3内存可以采用西安华芯公司型号SCS HXMSH8GP13A1F1V-13H的内存。

所述的第一龙芯CPU 1和第二龙芯CPU 2采用型号为龙芯3A CPU或龙芯3B CPU或龙芯3C CPU

所述的北桥芯片8和南桥芯片19采用AMD公司的具有HT接口的南北桥芯片组，北桥型号为SR5690，南桥型号为SP5100。需要说明的是根据实际应用的不同，北桥芯片8采用型号为AMD公司的SR5690或SR5670或SR5650，南桥19采用型号为AMD公司的SP5100或SP5100R或SP5100RS。SR5690的北桥芯片8通过16位HT bus与第一龙芯CPU 1的HT0bus相连。SR5690和SP5100之间通过A-Link总线相连。

所述的北桥芯片8分别通过PCIE x16端口、两个PCIE x8端口和PCIE x4端口对应的连接第一PCIE x16插槽9、第二PCIE x16插槽10、PCIE x8插槽11和PCIE x4槽12，通过PCIEx1端口连接Mini PCIE插槽13，通过PCIE x4端口连接网卡芯片14，通过另一个PCIE x1端口连接BMC芯片16，所述的网卡芯片14通过NC-SI(Network Controller Sideband Interface，网络控制器边带接口)接口连接所述的BMC芯片16，所述的网卡芯片14通过千兆信号接口连接第一RJ45连接器15，所述的BMC芯片16通过百兆/千兆信号接口连接第二RJ45连接器17，通过自带的VGA信号接口连接VGA连接器18；所述的南桥芯片19型号为SP5100，通过一个USB接口连接Mini PCIE插槽13，还通过不同的信号总线分别连接PCI插槽20、IDE连接器21、SuperIO22、USB2.0接口25、SATA接口26和声音编解码芯片27，所述的SuperIO22分别通过PS2总线和串口总线连接鼠标键盘连接器23和第三RS232串口24，所述的声音编解码芯片27通过声道信号线连接声卡连接器28，所述的PCI插槽(20)采用32位的PCI总线与南桥(19)连接，采用5V PCI插槽方式或者3.3V PCI插槽方式。

SR5690的北桥芯片8有42个PCIE lanes，在硬件设计中分为4组，每组有一个独立的PCIE引擎，分别标记为PCIE-GPP1、PCIE-GPP2、PCIE-GPP3a、PCIE-GPP3b。

PCIE-GPP1共有16个PCIE lanes，有2个通用的端口，PCIE-GPP1可以作为1个x16PCIE端口使用，也可以分为2个x8PCIE端口使用，在本实用新型中采用1个x16PCIE端口使用，即连接一个PCIE x16插槽9，此槽可以插入高性能的图形加速卡，拓展龙芯服务器的应用领域。

PCIE-GPP2共有16个PCIE lanes，有2个通用的端口，PCIE-GPP2可以作为1个x16PCIE端口使用，也可以分为2个x8PCIE端口使用，在本实用新型中采用2个端口的方式来使用，即把PCIE-GPP2的前8个PCIE lanes(在图中标记为GPP2[0:7])连接一个PCIE x16插槽(10)，PCIE-GPP2的后8个PCIE lanes(在图中标记为GPP2[8:15])连接一个PCIE x8插槽(11)。GPP2[0:7]只有x8PCIE信号，但连接一个PCIE x16插槽的目的是在物理尺寸上保证能够插入一个PCIE x16卡，利用PCIE能够自适应降低带宽的特性使PCIE x16卡降低为PCIE x8带宽，所以能够使用在PCIE x8信号总线上，大大拓宽了服务器的使用范围。

PCIE-GPP3a共有6个PCIE lanes，有6个通用的端口，可以支持6种不同配置方式，如表1所示，即4:2，4:1:1，2:2:2，2:2:1:1，2:1:1:1:1和1:1:1:1:1:1。本实用新型按照4:1:1的配置方式来进行主板设计，即PCIE-GPP3a的前4个PCIE lanes(在图中标记为GPP3a[0:3])连接网卡芯片14；PCIE-GPP3a的第5个PCIE lane(在图中标记为GPP3a[4])连接BMC芯片；PCIE-GPP3a的第6个PCIE lane(在图中标记为GPP3a[5])连接Mini PCIE插槽13，同时从南桥芯片19引出一路USB信号连接到Mini PCIE插槽。PCIE-GPP3a的6种不同配置方式其实按照哪种配置方式都可以，只是需要根据实际的应用场景来进行合理的设计。

PCIE-GPP3b共有4个PCIE lanes，有1个通用的端口，只支持1种不同配置方式，如表1所示。PCIE-GPP3b(在图中标记为GPP3b[0:3])连接一个PCIE x4插槽12。

如以上所述，本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，共提供5个PCIE插槽，包含2个PCIE x16插槽，1个PCIE x8插槽，1个PCIE x4插槽，1个Mini PCIE插槽，极大的增强服务器的IO吞吐能力。

表1 北桥SR5690GPP PCIE的配置表

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，能够实现千兆以太网网络和高速网络功能。

千兆以太网络实现方式：在北桥芯片8标记为GPP3a[0：3]的PCIE总线上连接一个网卡芯片14，网卡芯片14然后再连接一个RJ45连接器15，实现千兆以太网功能。网卡芯片可以选择2端口芯片，如Intel公司型号82576芯片或者Broadcom公司型号BCM5709S芯片，对应的RJ45连接器也选用2端口连接器，可以实现双网口千兆以太网功能。网卡芯片可以选择4端口芯片，如Intel公司型号I350-AM4芯片，对应的RJ45连接器也选用4端口连接器，可以实现四网口千兆以太网功能。

利用PCIE x8插槽11的位置插入万兆网卡或者其他高速网卡来实现高速网络功能。例如插入Intel公司X540双网口万兆网卡。

本实用新型的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，BMC芯片一端连接标记为GPP3a[4]的PCIE总线。BMC芯片有2种以太网络接口，一种是专用的千兆网口，利用此接口连接一个RJ45连接器17；另一种是NC-SI接口，利用此接口连接网卡芯片14对应NCSI接口。外部Internet网络上的终端电脑有2种方式可以访问控制BMC芯片，进而可以管理控制龙芯主板，即通过RJ45连接器17链路访问BMC芯片，或者通过RJ45连接器15、网卡芯片14链路访问BMC芯片。

BMC芯片可以采用ASPEED公司型号AST2300或者AST2400芯片。

BMC芯片内置VGA显示功能，通过BMC芯片的VGA信号接口连接一个VGA连接器18来实现VGA显示功能。

从南桥SP5100引出了12个USB口25，从而可以支持多达12个USB设备。根据主板的空间限制合理的分配引入到主板前端、后端和板子内部的USB数量。

由南桥SP5100引出6个SATA接口26，可以支持和实现6块热插拔SATA硬盘，并实现RAID(Redundant Array of Independent Disk，独立冗余磁盘阵列)功能。

南桥SP5100有一个32位PCI接口，通过PCI总线连接一个PCI插槽20。PCI插槽可以设计为5V PCI插槽，也可以设计为3.3V PCI插槽。设计PCI插槽的目的是兼容目前已有的即将淘汰的PCI设备，节省升级换代成本。

南桥SP5100有一个IDE接口，通过IDE总线连接一个IDE连接器21，可以支持即将淘汰的IDE硬盘。设计IDE插槽的目的是兼容目前已有的IDE设备，充分利用目前还有的IDE硬盘，节省成本。

通过南桥SP5100的LPC(Low Pin Count Bus)总线连接一个SuperIO芯片22，再通过SuperIO芯片的PS2总线连接鼠标键盘连接器23，实现PS2键盘和鼠标功能。

通过SuperIO芯片的串口总线连接一个RS232连接器24，实现主板的串口功能。

SuperIO可以采用ITE公司型号8718F的芯片。

南桥SP5100具有高保真声卡总线，在此总线上连接一个声音编解码芯片27。声音编解码芯片27再连接一个声卡连接器28，实现声卡电路设计。

声音编解码芯片27可以采用REALTEK公司型号ALC886-GR的芯片。

声卡连接器28可以采用FOXCONN公司型号JA33331-F11P-4F的连接器。

Claims (8)

1.一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，包括有第一龙芯CPU(1)，其特征在于，所述第一龙芯CPU(1)通过16位HT1总线连接北桥芯片(8)，所述的北桥芯片(8)通过A-Link总线连接南桥芯片(19)，其中，所述的第一龙芯CPU(1)通过LPC总线或者SPI总线连接BIOS ROM芯片(7)，通过自带的串口总线连接第一RS232串口(5)，还通过内存信号线连接第一龙芯CPU内存(3)；所述的北桥芯片(8)分别通过PCIE x16端口、两个PCIE x8端口和PCIE x4端口对应的连接第一PCIE x16插槽(9)、第二PCIE x16插槽(10)、PCIE x8插槽(11)和PCIE x4槽(12)，通过PCIE x1端口连接Mini PCIE插槽(13)，通过PCIE x4端口连接网卡芯片(14)，通过另一个PCIE x1端口连接BMC芯片(16)，所述的网卡芯片(14)通过NC-SI接口连接所述的BMC芯片(16)；所述的南桥芯片(19)通过一个USB接口连接Mini PCIE插槽(13)，还通过不同的信号总线分别连接PCI插槽(20)、IDE连接器(21)、SuperIO(22)、USB接口(25)、SATA接口(26)和声音编解码芯片(27)，所述的声音编解码芯片(27)通过声道信号线连接声卡连接器(28)。

2.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的第一龙芯CPU内存(3)具有4条内存，所述的内存支持DDR2内存和DDR3内存。

3.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的第一龙芯CPU(1)还通过HT0总线连接第二龙芯CPU(2)，所述第二龙芯CPU(2)通过自带的串口总线连接第二RS232串口(6)，以及通过内存信号线连接第二龙芯CPU内存(4)，所述的第二龙芯CPU内存(4)具有4条内存，所述的内存可以支持DDR2内存和DDR3内存。

4.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的网卡芯片(14)通过千兆信号接口连接第一RJ45连接器(15)。

5.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的BMC芯片(16)通过百兆/千兆信号接口连接第二RJ45连接器(17)，通过自带的VGA信号接口连接VGA连接器(18)。

6.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的SuperIO(22)分别通过PS2总线和串口总线连接鼠标键盘连接器(23)和第三RS232串口(24)。

7.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的PCI插槽(20)采用32位的PCI总线与南桥(19)连接，采用5V PCI插槽方式或者3.3V PCI插槽方式。

8.根据权利要求1所述的一种拥有高性能芯片组的龙芯服务器主板，其特征在于，所述的第一龙芯CPU(1)和第二龙芯CPU(2)采用型号为龙芯3A CPU或龙芯3B CPU或龙芯3C CPU；所述的北桥芯片(8)采用型号为AMD公司的SR5690或SR5670或SR5650；南桥(19)采用型号为AMD公司的SP5100或SP5100R或SP5100RS。