CN209248436U - 一种扩展板卡及服务器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种扩展板卡及服务器，包括：包含Z+4*N个导电触片的金手指，用于与CPU中专为外围设备和N个SSD预留的PCIE通道连接；上行端口与4*N个导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；M＞N；输入接口与PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个SSD与CPU之间建立通信链路；包含与其余Z个导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接外围设备，以建立外围设备与CPU之间的通信链路。可见，本申请的扩展板卡提高了服务器的存储性能，且提高了服务器的计算服务性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及服务器领域，特别是涉及一种扩展板卡及服务器。
背景技术
随着人工智能的发展，用户对服务器的运算能力提出了更高的要求，服务器中的CPU已无法满足人工智能所需的超大计算能力，而GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)由于优越的并行计算能力在服务器中得到广泛应用。与此同时，用户对存储设备的要求也越来越高。在存储设备中，SSD(Solid State Disk，固态硬盘)由于体积小、可靠性高而在服务器中得到广泛应用，其主要通过PCIE(peripheral component interconnectexpress，高速串行计算机扩展总线标准)总线与服务器主板上的CPU连接，以使CPU将数据存储至SSD。目前，为了提高SSD的性能，专门为SSD设计NVMe(Non-Volatile Memoryexpress，非易失性内存主机控制器接口规范)接口，其有效地提高了SSD与CPU之间的传输速度与稳定性。
现有技术中，GPU、SSD与CPU均以单条通道点对点的连接方式进行直连，标准的单个GPU卡需要占用16个PCIE通道与CPU通信，标准的单个具有NVMe接口的SSD需要占用4个PCIE通道与CPU通信，但CPU的PCIE通道数量有限，在CPU需连接GPU等占用PCIE通道的外围设备的情况下，其所能连接的SSD较少，从而降低了服务器的存储性能。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种扩展板卡及服务器，在提高服务器存储性能的基础上还提高了服务器的计算服务性能。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种扩展板卡，包括：
包含Z+4*N个导电触片的金手指，用于与服务器主板上的CPU中专为外围设备和N个固态硬盘SSD预留的PCIE通道连接；其中，N、Z均为正整数，Z＝所述外围设备所占用PCIE通道的数量；
上行端口与4*N个所述导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；其中，M为正整数且M＞N；
输入接口与所述PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个所述SSD与所述CPU之间建立通信链路；
包含与其余Z个所述导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接所述外围设备，以建立所述外围设备与所述CPU之间的通信链路。
优选地，所述外围设备包括图形处理器GPU和/或网卡和/或磁盘阵列RAID卡。
优选地，当所述外围设备的个数为多个时，所述PCIE插槽包括用于一一插接多个所述外围设备的多个子插槽；
相应的，任一所述子插槽均包含与Z1个所述导电触片一一连接的PCIE传输通道，其中，Z1为正整数，Z1＝该子插槽所需插接的外围设备所占用PCIE通道的数量。
优选地，所述PCIE扩展模块包括预设数量的PCIE switch芯片；
相应的，当所述PCIE switch芯片的数量为1个时，所述PCIE switch芯片用于独立完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务；
当所述PCIE switch芯片的数量为多个时，每个所述PCIE switch芯片均用于根据自身所分配的PCIE扩展任务扩展PCIE信号，以实现与其余所述PCIE switch芯片共同完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务。
优选地，M＝2*N。
优选地，所述连接器包括M个具有4路PCIE传输通道的子连接器，其中：
所有子连接器的输入接口与所有PCIE switch芯片的下行端口一一连接，每个子连接器的输出接口与1个SSD连接。
优选地，所述子连接器具体为ocuLink连接器。
优选地，所述子连接器在扩展板卡上均匀分布。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种服务器，包括上述任一种扩展板卡。
本实用新型提供了一种扩展板卡，包括：包含Z+4*N个导电触片的金手指，用于与服务器主板上的CPU中专为外围设备和N个SSD预留的PCIE通道连接；其中，N、Z均为正整数，Z＝外围设备所占用PCIE通道的数量；上行端口与4*N个导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；其中，M为正整数且M＞N；输入接口与PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个SSD与CPU之间建立通信链路；包含与其余Z个导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接外围设备，以建立外围设备与CPU之间的通信链路。
可见，本申请在CPU与外围设备和SSD之间增设扩展板卡，相比于与CPU直连的SSD的数量，扩展板卡可增加与CPU通信的SSD的数量，从而提高了服务器的存储性能。而且，扩展板卡可同时连接外围设备(比如GPU、网卡、RAID卡)和SSD，使得扩展板卡在提高服务器存储性能的基础上还提高了服务器的计算服务性能。
本实用新型还提供了一种服务器，与上述扩展板卡具有相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种扩展板卡的实物示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种扩展板卡的原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种扩展板卡及服务器，在提高服务器存储性能的基础上还提高了服务器的计算服务性能。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种扩展板卡的实物示意图。
该扩展板卡包括：
包含Z+4*N个导电触片的金手指1，用于与服务器主板上的CPU中专为外围设备和N个固态硬盘SSD预留的PCIE通道连接；其中，N、Z均为正整数，Z＝外围设备所占用PCIE通道的数量；
上行端口与4*N个导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；其中，M为正整数且M＞N；
输入接口与PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个SSD与CPU之间建立通信链路；
包含与其余Z个导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接外围设备，以建立外围设备与CPU之间的通信链路。
具体地，本申请的扩展板卡包括金手指1、PCIE扩展模块、连接器及PCIE插槽，其工作原理为：
服务器主板上的CPU不仅需要外接GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)和/或网卡和/或RAID(Redundant Arrays of Independent Drives，磁盘阵列)卡等外围设备，而且需要外接具有NVMe接口的SSD这类存储器。由于CPU的PCIE通道数量有限，所以在CPU外接各器件之前，应根据CPU的应用需求为各器件分配PCIE通道。若CPU在满足外围设备连接需求的情况下只能直连N个SSD，无法满足CPU海量数据存储的需求，则需要对CPU所连接的SSD的数量进行扩展。
已知标准的单个具有NVMe接口的SSD需要占用4个PCIE通道与CPU通信，所以CPU为N个SSD分配4*N个PCIE通道。所以，本申请在扩展板卡上设置包含4*N个导电触片的金手指1，目的是使金手指1的4*N个导电触片与CPU中为SSD分配的4*N个PCIE通道一一连接，从而使原本CPU与SSD之间传输的PCIE信号经金手指1接入扩展板卡。
本申请还在扩展板卡上设置PCIE扩展模块，需要说明的是，在PCIE扩展模块设于扩展板卡之前，PCIE扩展模块的端口功能已根据扩展需求设置好，即PCIE扩展模块的上行端口(用于输入PCIE信号)和下行端口(用于输出PCIE信号)已确定下来。比如，本申请的扩展需求是将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出(M＞N)，则PCIE扩展模块需包含4*N个上行端口和4*M个下行端口。
PCIE扩展模块的4*N个上行端口与金手指1的4*N个导电触片一一连接，目的是将原本CPU与SSD之间传输的PCIE信号经金手指1输入PCIE扩展模块，然后PCIE扩展模块可输出4*M路PCIE信号，从而实现PCIE通道的扩展。
本申请还在扩展板卡上设置包含4*M个PCIE传输通道的连接器，连接器的输入接口与PCIE扩展模块的下行端口一一连接，目的是使PCIE扩展模块输出的4*M路PCIE信号一一输入至连接器的4*M个PCIE传输通道。已知SSD需要占用4个PCIE通道，所以连接器的输出接口可外接M个SSD，从而实现M个SSD与CPU通信，提高了服务器的存储性能。
此外，为了使扩展板卡同时连接SSD和外围设备，本申请的金手指1不仅包含4*N个导电触片，还包括Z个导电触片(Z＝扩展板卡准备连接的外围设备所需占用CPU的PCIE通道总数量)，目的是使金手指1的这Z个导电触片与CPU中为外围设备分配的Z个PCIE通道一一连接，从而使原本CPU与外围设备之间传输的PCIE信号经金手指1接入扩展板卡。
本申请还在扩展板卡上设置PCIE插槽，PCIE插槽用于插接外围设备，所以PCIE插槽应包含Z个PCIE传输通道，PCIE插槽的Z个PCIE传输通道与金手指1的Z个导电触片一一连接，目的是将原本CPU与外围设备之间传输的PCIE信号经金手指1输入PCIE插槽的PCIE传输通道，然后使PCIE插槽在插接外围设备后将PCIE信号输入至外围设备，从而实现外围设备与CPU通信，提高了服务器的计算服务性能。
本实用新型提供了一种扩展板卡，包括：包含Z+4*N个导电触片的金手指，用于与服务器主板上的CPU中专为外围设备和N个SSD预留的PCIE通道连接；其中，N、Z均为正整数，Z＝外围设备所占用PCIE通道的数量；上行端口与4*N个导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；其中，M为正整数且M＞N；输入接口与PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个SSD与CPU之间建立通信链路；包含与其余Z个导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接外围设备，以建立外围设备与CPU之间的通信链路。
可见，本申请在CPU与外围设备和SSD之间增设扩展板卡，相比于与CPU直连的SSD的数量，扩展板卡可增加与CPU通信的SSD的数量，从而提高了服务器的存储性能。而且，扩展板卡可同时连接外围设备(比如GPU、网卡、RAID卡)和SSD，使得扩展板卡在提高服务器存储性能的基础上还提高了服务器的计算服务性能。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选地实施例，外围设备包括图形处理器GPU和/或网卡和/或磁盘阵列RAID卡。
具体地，本申请的外围设备可根据CPU的应用需求进行选择，通常CPU都外接GPU、网卡、RAID卡这些外围设备，本申请在此不做特别的限定，根据CPU的实际应用需求而定。
作为一种可选地实施例，当外围设备的个数为多个时，PCIE插槽包括用于一一插接多个外围设备的多个子插槽2；
相应的，任一子插槽2均包含与Z1个导电触片一一连接的PCIE传输通道，其中，Z1为正整数，Z1＝该子插槽2所需插接的外围设备所占用PCIE通道的数量。
具体地，本申请中CPU外接的外围设备可一部分插接于PCIE插槽上，另一部分与CPU直连。当扩展板卡上准备插接的外围设备的个数为1个时，PCIE插槽只需设置1个。比如，GPU准备插接于PCIE插槽上，网卡和RAID卡等外围设备准备与CPU直连，在此情况下，所设置的1个PCIE插槽用于插接GPU，且可以理解的是，Z＝GPU占用CPU的PCIE通道的数量。
当扩展板卡上准备插接的外围设备的个数为多个时，PCIE插槽需包括与所准备插接的外围设备相同个数的子插槽2(需要说明的是，各子插槽2分隔开设置)，每个子插槽2用于插接1个外围设备(可以理解的是，任一子插槽2所包含的PCIE传输通道的数量＝该子插槽2所需插接的外围设备占用CPU的PCIE通道的数量)，目的是建立外围设备与CPU之间的传输通道。
作为一种可选地实施例，PCIE扩展模块包括预设数量的PCIE switch芯片3；
相应的，当PCIE switch芯片3的数量为1个时，PCIE switch芯片3用于独立完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务；
当PCIE switch芯片3的数量为多个时，每个PCIE switch芯片3均用于根据自身所分配的PCIE扩展任务扩展PCIE信号，以实现与其余PCIE switch芯片3共同完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务。
需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。
具体地，本申请的PCIE扩展模块可包括1个PCIE switch芯片3，由该PCIE switch芯片3独立完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务。本申请的PCIE扩展模块也可包括多个PCIE switch芯片3，目的是将总PCIE扩展任务分成多个子任务，并一一分配给PCIE switch芯片3完成。也即每个PCIE switch芯片3均根据自身所分配的PCIE扩展任务扩展PCIE信号，从而共同完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务。
作为一种可选地实施例，M＝2*N。
进一步地，本申请的PCIE扩展模块可将PCIE通道呈双倍扩展。当然，本申请的PCIE扩展模块也可将PCIE通道扩展为其他数量，本申请在此不做特别的限定，根据实际扩展需求而定。
作为一种可选地实施例，连接器包括M个具有4路PCIE传输通道的子连接器4，其中：
所有子连接器4的输入接口与所有PCIE switch芯片3的下行端口一一连接，每个子连接器4的输出接口与1个SSD连接。
具体地，本申请的连接器可包括与M个SSD一一连接的M个子连接器4，由于SSD需要占用4个PCIE通道，所以本申请的每个子连接器4均具有4路PCIE传输通道。
作为一种可选地实施例，子连接器4具体为ocuLink连接器。
具体地，本申请的子连接器4可以选用但不仅限于ocuLink连接器，本申请在此不做特别的限定，只要支持4路PCIE传输通道均可。
作为一种可选地实施例，子连接器4在扩展板卡上均匀分布。
具体地，本申请在扩展板卡上设置子连接器4时，尽量使子连接器4在扩展板卡上均匀分布，以便于扩展板卡的线路铺设。
接下来，结合图2，以一个具体实施例对扩展板卡的扩展作用进行说明：
扩展板卡包括1个X32金手指(32个导电触片)、1个PCIE switch芯片、8个ocuLink连接器及1个X16 PCIE插槽(用于插接GPU)。其中，X32金手指与CPU中为SSD和GPU分配的PCIE通道一一连接，即扩展板卡需占用CPU的32个PCIE通道，CPU的剩余PCIE通道可用于直连网卡、RAID卡等其他外围设备。X32金手指所接入的PCIE信号经走线分别连至PCIEswitch芯片的上行端口和X16 PCIE插槽，其中，PCIE switch芯片扩展出8个X4通道(4个PCIE通道)，1个X4通道接入1个ocuLink连接器，每个ocuLink连接器均通过相应线缆连接1个NVMe SSD；X16 PCIE插槽用于插接GPU，当然也可以设置用于插接其他外围设备的PCIE插槽，根据插接需求而定。
可见，原本CPU的16个PCIE通道只能直连4个NVMe SSD，在增设本申请的扩展板卡之后，CPU可与8个NVMe SSD进行通信，从而扩大了服务器的存储容量，提高了整体的存储性能。而且，扩展板卡上设置可插接外围设备(如GPU)的PCIE插槽，从而提高了服务器的计算服务性能。
本实用新型还提供了一种服务器，包括上述任一种扩展板卡。
本实用新型提供的服务器的介绍请参考上述扩展板卡的实施例，本实用新型在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种扩展板卡，其特征在于，包括：
包含Z+4*N个导电触片的金手指，用于与服务器主板上的CPU中专为外围设备和N个固态硬盘SSD预留的PCIE通道连接；其中，N、Z均为正整数，Z＝所述外围设备所占用PCIE通道的数量；
上行端口与4*N个所述导电触片一一连接的PCIE扩展模块，用于将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出；其中，M为正整数且M＞N；
输入接口与所述PCIE扩展模块的下行端口一一连接、输出接口与M个SSD连接的连接器，用于将M个所述SSD与所述CPU之间建立通信链路；
包含与其余Z个所述导电触片一一连接的PCIE传输通道的PCIE插槽，用于插接所述外围设备，以建立所述外围设备与所述CPU之间的通信链路。
2.如权利要求1所述的扩展板卡，其特征在于，所述外围设备包括图形处理器GPU和/或网卡和/或磁盘阵列RAID卡。
3.如权利要求2所述的扩展板卡，其特征在于，当所述外围设备的个数为多个时，所述PCIE插槽包括用于一一插接多个所述外围设备的多个子插槽；
相应的，任一所述子插槽均包含与Z1个所述导电触片一一连接的PCIE传输通道，其中，Z1为正整数，Z1＝该子插槽所需插接的外围设备所占用PCIE通道的数量。
4.如权利要求1所述的扩展板卡，其特征在于，所述PCIE扩展模块包括预设数量的PCIEswitch芯片；
相应的，当所述PCIE switch芯片的数量为1个时，所述PCIE switch芯片用于独立完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务；
当所述PCIE switch芯片的数量为多个时，每个所述PCIE switch芯片均用于根据自身所分配的PCIE扩展任务扩展PCIE信号，以实现与其余所述PCIE switch芯片共同完成将输入的4*N路PCIE信号扩展成4*M路PCIE信号输出的总PCIE扩展任务。
5.如权利要求4所述的扩展板卡，其特征在于，M＝2*N。
6.如权利要求4所述的扩展板卡，其特征在于，所述连接器包括M个具有4路PCIE传输通道的子连接器，其中：
所有子连接器的输入接口与所有PCIE switch芯片的下行端口一一连接，每个子连接器的输出接口与1个SSD连接。
7.如权利要求6所述的扩展板卡，其特征在于，所述子连接器具体为ocuLink连接器。
8.如权利要求6所述的扩展板卡，其特征在于，所述子连接器在扩展板卡上均匀分布。
9.一种服务器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的扩展板卡。
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN201920271713.XU Active CN209248436U (zh) | 2019-03-01 | 2019-03-01 | 一种扩展板卡及服务器 |
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2019
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| GR01 | Patent grant | ||
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