CN214896394U - Cpu板卡和服务器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种CPU板卡及服务器，CPU板卡包括CPU、存储单元、电源管理单元、以太网物理层芯片和连接器，CPU为ARM架构CPU，存储单元与CPU连接，以太网物理层芯片与CPU连接，连接器分别与电源管理单元、以太网物理层芯片和CPU连接；服务器包括交换芯片、控制芯片、网口及由至少一个CPU板卡组成的CPU板卡集合，CPU板卡集合中任一CPU板卡分别与交换芯片和控制芯片连接，交换芯片和控制芯片彼此连接，任一网口与交换芯片连接。上述CPU板卡和服务器，针对ARM架构CPU进行了合理的硬件布局，能够充分发挥ARM架构CPU的性能优势，提高兼容性，降低生产成本和功耗。

Description

CPU板卡和服务器

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种CPU板卡和服务器。

背景技术

CPU(中央处理器，也称中央处理单元)是电子计算机等电子设备的运算核心和控制核心。美国英特尔公司是全球最大的CPU制造商，英特尔公司推出的X86架构CPU是目前使用最为广泛的CPU。近年来，随着ARM架构CPU的快速发展，虽然其与X86架构CPU的整体性能还存在一定差距，但ARM架构CPU的良好兼容性、低功耗等优势使其在一些领域有独特的使用价值。例如，安卓（Android）系统等特定的操作系统，与X86架构CPU的兼容性较差，而与ARM架构CPU的兼容性较好。

申请人在实施本申请的过程中发现，将多个ARM架构CPU集成在一起，进行合理的硬件布局，能够获得不亚于X86架构CPU服务器的高性能服务器。但对于ARM架构CPU的板卡和集成ARM架构CPU板卡的服务器，如何进行硬件布局，鲜见报道。因此，如何对ARM架构CPU的板卡和集成ARM架构CPU板卡的服务器，进行合理的硬件布局，以充分发挥ARM架构CPU的性能优势，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供一种CPU板卡和服务器。

第一方面，本申请实施例提供了一种CPU板卡，包括CPU、存储单元、电源管理单元、以太网物理层芯片和连接器，所述CPU为ARM架构CPU，所述存储单元与所述ARM架构CPU电性连接，所述以太网物理层芯片与所述ARM架构CPU电性连接，所述连接器分别与所述电源管理单元、以太网物理层芯片和ARM架构CPU电性连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种服务器，包括交换芯片、控制芯片、由至少一个前述CPU板卡组成的CPU板卡集合，以及至少一个网口，所述CPU板卡集合中任一CPU板卡分别与所述交换芯片和控制芯片电性连接，所述交换芯片和控制芯片彼此电性连接，所述任一网口与交换芯片电性连接。

本申请提供的CPU板卡和服务器，通过上述的组成结构及连接关系，对ARM架构CPU进行了合理的硬件布局，能够充分发挥ARM架构CPU的性能优势。如果在CPU板卡上安装安卓系统等特定的操作系统来搭建服务器，操作系统运行流畅无兼容性问题，用户体验佳；而服务器的生产成本低，运行时功耗也低，性价比高。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种CPU板卡的硬件布局示意图；

图2为本申请实施例提供的一种服务器的硬件布局示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，给出以下实施方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。

需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。

目前市面上的服务器大部分都是采用X86架构，申请人刚开始也是在X86平台下的服务器设备上通过安装虚拟化软件，模拟出多个安卓系统，但是在测试的过程中发现应用会出现卡顿、不流畅、闪退的问题，而且很多应用还会因为兼容性的问题经常出现一些意想不到的问题，既没有充分发挥X86平台的性能，也严重影响了用户的体验，同时加大了团队的开发和优化工作量，而且目前虚拟化的技术在很多方面有一定的局限性。可见，现有的X86架构服务器，不仅功耗高、成本高，而且对安卓系统和应用的兼容性也不好，会出现一种大牛拉小车的效果。

申请人在研究过程中发现，如果把安卓系统直接安装到ARM平台的CPU上，能够充分发挥ARM平台的优势，不仅可以降低设备的整体功耗和成本，而且采用X86时遇到的问题也不复存在了。

为解决上述问题，具体地，本申请提供了一种CPU板卡及集成CPU板卡的服务器。

本申请提供的CPU板卡的硬件布局方案如图1所示。考虑到使用CPU板卡集成服务器时，要在1U标准服务器机箱（宽×深×高为440mm×550mm×44mm）有限的空间内容纳尽可能多的CPU板卡，一方面要求CPU板卡的尺寸尽可能小，另一方面要求CPU板卡相对独立，不同的CPU板卡不会相互干扰。基于这些设计要点进行CPU板卡的硬件布局。

参照图1所示，为本申请实施例提供的一种CPU板卡，包括CPU10、存储单元11、电源管理单元12、以太网物理层芯片13和连接器14，所述CPU10为ARM架构CPU，所述存储单元11与所述ARM架构CPU电性连接，所述以太网物理层芯片13与所述ARM架构CPU电性连接，所述连接器14分别与所述电源管理单元12、以太网物理层芯片13和ARM架构CPU电性连接。

CPU10采用ARM架构CPU，具有功耗低、稳定性高、发热量小等优点。

存储单元11可以采用两类存储器：DDR存储器（双倍速率同步动态随机存储器）和iNand存储器（SanDisk公司研发的存储芯片，可以视为SD卡或MMC卡的芯片化），其中，DDR存储器目前多采用DDR3存储器。一般情况下，DDR存储器和iNand存储器各一个，分别与ARM架构CPU电性连接（图1中只画了一个DDR3存储器和一个iNand存储器）。如果有必要，DDR存储器和/或iNand存储器也可以设置为多个，任何一个DDR存储器和任何一个iNand存储器均与ARM架构CPU电性连接。

连接器14可以采用mini PCI-E连接器。PCI-E（PCI Express）是英特尔公司提出的第三代I/O总线技术，mini PCI-E连接器是目前比较常见的一款PCI-E连接器，具有52个管脚，可稳定可靠的传输高速信号，数据传输速度最快能达到3GB/s，完全满足千兆以太网的传输要求，能够保证CPU板卡与外界的高速通信。mini PCI-E连接器包括通用输入/输出（GPIO）接口，CPU10与mini PCI-E连接器电性连接后可以通过mini PCI-E连接器发送或接收GPIO电平信号。

mini PCI-E连接器还包括电源接口，电源管理单元12通过电源接口与mini PCI-E连接器电性连接后，可以为CPU板卡上的所有器件供电。电源管理单元12是一种高度集成的电源管理方案，将传统上分立的若干类电源管理部件整合封装在单个器件之内，这样可实现更高的电源转换效率和更低功耗，以及适应更小的安装空间。

以太网物理层芯片13（英文简称PHY）是实现以太网的硬件基础，以太网物理层芯片13一方面与CPU10电性连接，一方面与mini PCI-E连接器电性连接。

本申请实施例中所述的电性连接，指器件之间通过引线等方式连接，使得不同器件能够相互传递电信号。

以上所述的CPU板卡，充分满足了尺寸小和相对独立的设计要求，产品的良率高，后期的管理与维护方便。

利用以上所述的CPU板卡，能够集成基于ARM架构CPU的服务器。具体地，一种使用前述CPU板卡集成的基于ARM架构CPU的服务器的硬件布局如图2所示。

参照图2所示，为本申请实施例提供的一种服务器，包括交换芯片20、控制芯片21、由至少一个前述实施例所述的CPU板卡组成的CPU板卡集合22，以及至少一个网口23，所述CPU板卡集合22中任一CPU板卡分别与所述交换芯片20和控制芯片21电性连接，所述交换芯片20和控制芯片21彼此电性连接，所述任一网口23与交换芯片20电性连接。

所述的控制芯片21可以选取为ARM架构CPU。控制芯片21用于对服务器本身的控制和管理，例如执行CPU板卡的上电、断电、重新启动、升级等一系列操作。设置控制芯片21，使得运维人员能够远程进行服务器的管理与维护，大大降低了服务器的运维成本。

交换芯片20用于实现服务器内部CPU板卡之间的数据交换以及服务器与用户之间的数据交换。目前已经有很多WLAN芯片厂商能够根据服务器性能定制合适的交换芯片20。

为了避免不同CPU板卡相互影响，例如某一个CPU板卡的电源管理单元12出现电源短路等故障时影响到其他CPU板卡，服务器上不同CPU板卡的电源管理单元12彼此独立，电源管理单元12能够短路保护（短路保护指短路故障发生后的极短时间内切断电源），这相当于给每一个CPU板卡单独供电，任何一个CPU板卡的电源出现故障都不会影响其他CPU板卡的正常运行。具体地，电源管理单元12可以采用PMIC（Power Management IC，即电源管理集成电路）芯片，每个CPU板卡对应一个PMIC芯片，由该PMIC芯片供电，由于PMIC芯片本身具有短路保护功能，这样既保证了各个CPU板卡的正常供电，又不会影响到其他CPU板卡。

在图2所示的服务器中，CPU板卡集合中CPU板卡可以设置为24个（图2中只画出CPU板卡221和CPU板卡2224，其他的板卡省略），网口23可以设置为2个（即图2中的网口231和网口232），网口23的数据传输速度设置为10GB/s。这两个网口23作为整个服务器的外接接口，不仅可以传输数据，还可以传输一些控制命令。通过这两个接口,运维人员可以远程监控控制24个CPU板卡，同时上报24个CPU板卡的工作状态。服务器供电可以采用标准的服务器CRPS电源，整个服务器的最大功耗不超过270W。服务器内部24个CPU板卡的通讯采用理论传输速度为1GB/s的以太网，实际的传输速度最大能达到124MB/s。

以上所述的服务器，开发周期短，同时能充分发挥ARM架构CPU的性能优势，产品成本低，安装安卓系统等特定的操作系统后，操作系统运行流畅无兼容性问题，用户体验佳；而且总出口IO速度可以达到2000MB/s，其上配置的实例间的带宽能同时达到1000b/s,单实例的IO读写速度能够达到80MB/s，能够快速的读取和加载相关内容，降低IO的延迟。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种CPU板卡，其特征在于，包括CPU、存储单元、电源管理单元、以太网物理层芯片和连接器，所述CPU为ARM架构CPU，所述存储单元与所述ARM架构CPU电性连接，所述以太网物理层芯片与所述ARM架构CPU电性连接，所述连接器分别与所述电源管理单元、以太网物理层芯片和ARM架构CPU电性连接。

2.根据权利要求1所述的CPU板卡，其特征在于，所述的存储单元包括至少一个DDR存储器和至少一个iNand存储器，其中，任一DDR存储器和任一iNand存储器均与所述ARM架构CPU电性连接。

3.根据权利要求1所述的CPU板卡，其特征在于，所述连接器为mini PCI-E连接器，所述mini PCI-E连接器包括通用输入/输出接口。

4.一种服务器，其特征在于，包括交换芯片、控制芯片、由至少一个如权利要求1-3任一项所述的CPU板卡组成的CPU板卡集合，以及至少一个网口，所述CPU板卡集合中任一CPU板卡分别与所述交换芯片和控制芯片电性连接，所述交换芯片和控制芯片彼此电性连接，所述任一网口与交换芯片电性连接。

5.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于，所述控制芯片采用ARM架构CPU。

6.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于，不同的所述CPU板卡的电源管理单元彼此独立，所述电源管理单元能够短路保护。

7.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于，所述CPU板卡为24个，所述网口为2个，所述网口的数据传输速度为10GB/s。

Images