CN216286659U - 一种基于国产化vpx架构高速数据处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，包括VPX底板，VPX底板上设置有主控后IO模块、主控处理模块、VPX智能模块、网络交换模块、网络交换后IO模块和电源模块；主控后IO模块为所述主控处理模块外设功能接口扩展板，其与外接设备进行数据通信；主控处理模块控制各个模块数据交互；主控处理模块、VPX智能模块、网络交换模块三者之间可以两两进行数据交互；网络交换后IO模块为所述网络交换模块的接口扩展板；VPX底板为各个模块数据交互通道；本实用新型的主控处理模块同一时刻能够VPX智能模块和网络交换模块进行数据通信，并且VPX智能模块和网络交换模块之间也能够通过所述VPX底板板直接进行数据通信,不需要再通过主控处理模块进行中转。

Description

一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备

技术领域

本实用新型涉及VPX总线领域，具体涉及一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备。

背景技术

计算机控制系统在特殊应用领域中种类众多，配置多样，由此带来的系列化发展问题日益暴露。目前大多数特殊应用领域计算机控制系统架构采用CPCI(CompactPCI，紧凑型PCI)架构；CPCI架构加固计算机的标准配置包括：CPCI通用主板、CPCI通用电源、CPCI背板以及CIPI外设板等模块，各个模块在设计过程中充分考虑了标准化和互换性、可以实现系统功能灵活配置，CPCI架构加固计算机，在一定程度上，可以满足当前部分特殊应用领域工业的应用；但CPCI总线主板与外设进行数据交互中会受到带宽的限制，首先所有外设使用一路CPCI总线，其次CPCI总线的工作机理使主板每一时刻只能与一个外设板进行数据通信，外设板之间不能直接通信，只能通过主控板控制、中转才能相互通信。因此，当特殊应用领域加固计算机对大量图像、网络、同步模拟信号进行采集时，CPCI架构特殊应用领域加固计算机数据交互能力已经满足不了。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，VPX架构主要是面向高密度、高性能计算机，采用串行互连架构，可以在显著增加宽带的同时，大大减少引脚的数量，VME总线的宽度为40-60MB，通过增加串行连接的数量，VPX总带宽最高可以达到100GB/S。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型提供了一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，包括VPX底板，所述VPX底板上设置有主控后IO模块、主控处理模块、VPX智能模块、网络交换模块、网络交换后IO模块和电源模块；

所述主控后IO模块为所述主控处理模块外设功能接口扩展板，其与外接设备进行数据通信；

所述主控处理模块控制各个模块数据交互；

所述VPX智能模块通过所述VPX底板上的PCIE数据总线与所述的主控处理模块进行数据交互；

所述网络交换模块与所述主控处理模块和所述VPX智能模块之间的数据层交互总线为PCIE总线或者40G以太网总线；

所述网络交换后IO模块为所述网络交换模块的接口扩展板；

所述电源模块(107)为各个模块提供直流电压；

所述VPX底板为各个模块数据交互通道。

进一步，所述主控后IO模块上包括RS422串口、CAN接口和GPIO接口中的至少一个。

进一步，主控处理模块是国产飞腾FT-2000/4四核处理器的高性能6UVPX模块式计算机。

进一步，所述VPX智能模块总线接口包含1路PCI-E 3.0X16。

进一步，所述网络交换模块中CPU采用龙芯2H,交换芯片采用盛科CTC8096。

进一步，所述网络交换后IO模块包括RS422接口、RS485接口、USB接口、CAN接口、DVI接口、DI/DO接口、VGA接口中的至少一个。

进一步，所述VPX底板上设置有所述电源模块的插槽和VPX连接器插槽。

本实用新型的有益效果为：1)不同的VPX数据模块通过不同路数据层交互总线与所述VXP底板相连接,所述主控处理模块同一时刻能够VPX智能模块和网络交换模块进行数据通信，并且VPX智能模块和网络交换模块之间也能够通过所述VPX底板板直接进行数据通信,不需要再通过主控处理模块进行中转，因此，数据交互能力得到显著提升。2)本实用新型采用VPX双星拓扑结构，采用两块主控处理模块分别作为控制核心，并通过PCIE扩展VPX智能模块(NPU)，设计有网络交换模块实现双星数据交换。

附图说明

图1为本实用新型一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备的框架组成图；

图2为本实用新型一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备的VPX底板布局图；

1、101VPX底板；2、102主控后IO模块；3、103主控处理模块；4、104VPX智能模块；5、105网络交换模块；6、106网络交换后IO模块；107、电源模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，包括VPX底板101，所述VPX底板101上设置有主控后IO模块102、主控处理模块103、VPX智能模块104、网络交换模块105、网络交换后IO模块106和电源模块107；

所述主控后IO模块102为所述主控处理模块103外设功能接口扩展板，其与外接设备进行数据通信；

所述主控处理模块103控制各个模块数据交互；

所述VPX智能模块104通过所述VPX底板101上的PCIE数据总线与所述的主控处理模块103进行数据交互；

所述网络交换模块105与所述主控处理模块103和所述VPX智能模块104之间的数据层交互总线为PCIE总线或者40G以太网总线；

所述网络交换后IO模块106为所述网络交换模块105的接口扩展板；

所述电源模块107为各个模块提供直流电压；

所述VPX底板101为各个模块数据交互通道。

具体的，所述PCIE总线单路全双工通信速率能够达到16Gbps(Gbps表示传输速率为每秒1000兆位)，模块间最大可采用16路进行数据交互，最高理论通信速率高达256Gbps；40G以太网总线单路通信速率达到40Gbps，模块间也可以多路并行使用。该设备由220V交流输入，经过AC-DC模块输出12V、5V、3.3V给设备提供直流电压，并为VPX底板101提供直流电源，再由所述VPX底板101为该设备各个模块提供所需电压。

所述主控后IO模块102上包括RS422串口、CAN接口和GPIO接口中的至少一个，可以与外界进行控制数据通信，并运行银河麒麟操作系统V10。

所述主控处理模块103是国产飞腾FT-2000/4四核处理器的高性能6UVPX模块式计算机。

具体的，所述主控处理模块103为主控制核心，控制各个模块数据交互，同时可以通过上位机软件处理相关数据，为开发人员提供人机交互接口，提供可支持全网状交换的高速数据通道，其中P2支持1个PCIe x8Gen3总线接口，此外，对外提供2路1000BASE-X(Serdes)接口和2路10/100/1000BASE-T接口。板载16GB双通道DDR4内存，最大频率2400MHz；集成2D图形处理控制器，支持2路VGA和1路DVI显示接口。其中VGA支持最大分辨率为1920×1080@60Hz，DVI接口支持最大分辨率为1920×1080@60Hz；并且支持银河麒麟V10桌面版操作系统。

所述VPX智能模块104总线接口包含1路PCI-E 3.0 X16。

具体的，所述VPX智能模块104通过PCIE总线与主控处理模块103实现数据交互，支持Gen2、Gen3速率，兼容x8/x16模式，所述VPX数据处理模块核心频率1GHz，半精度浮点运算速度不低于15TFLOPS，内存容量为16GB，内存位宽为256bit，内存带宽为102.4GB/s，VPX智能模块104具备深度学习赛算法加速处理能力，开发人员可面向编程框架，在VPX智能模块104上开发和部署深度学习应用。

所述网络交换模块105中CPU采用龙芯2H,交换芯片采用盛科CTC8096。

具体的，该设计可提供20路40G以太网和16路千兆以太网。其中16路40G通过背板到其他业务口，剩余4路通过后插卡到万兆航插接口。16路serdes千兆接口中的12路通过背板到其他业务口，剩余的3路和1路管理网络通过后插卡引至千兆航插接口。

所述网络交换后IO模块(106)包括RS422接口、RS485接口、USB接口、CAN接口、DVI接口、DI/DO接口、VGA接口中的至少一个。

所述VPX底板101上设置有所述电源模块107的插槽和VPX连接器插槽。

具体的，所述VPX底板101包含2路AC-DC模块插槽和12路VPX连接器插槽，可适配多块VPX智能模块，多块VPX智能模块之间也能够通过VPX底板101直接进行数据通信,不需要再通过主控处理模块103进行中转。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，包括VPX底板(101)，其特征在于：所述VPX底板(101)上设置有主控后IO模块(102)、主控处理模块(103)、VPX智能模块(104)、网络交换模块(105)、网络交换后IO模块(106)和电源模块(107)；

所述主控后IO模块(102)为所述主控处理模块(103)外设功能接口扩展板，其与外接设备进行数据通信；

所述主控处理模块(103)控制各个模块数据交互；

所述VPX智能模块(104)通过所述VPX底板(101)上的PCIE数据总线与所述的主控处理模块(103)进行数据交互；

所述网络交换模块(105)与所述主控处理模块(103)和所述VPX智能模块(104)之间的数据层交互总线为PCIE总线或者40G以太网总线；

所述网络交换后IO模块(106)为所述网络交换模块(105)的接口扩展板；

所述电源模块(107)为各个模块提供直流电压；

所述VPX底板(101)为各个模块数据交互通道。

2.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：所述主控后IO模块(102)上包括RS422串口、CAN接口和GPIO接口中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：主控处理模块(103)是国产飞腾FT-2000/4四核处理器的高性能6U VPX模块式计算机。

4.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：所述VPX智能模块(104)总线接口包含1路PCI-E 3.0X16。

5.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：所述网络交换模块(105)中CPU采用龙芯2H,交换芯片采用盛科CTC8096。

6.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：所述网络交换后IO模块(106)包括RS422接口、RS485接口、USB接口、CAN接口、DVI接口、DI/DO接口、VGA接口中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的一种基于国产化VPX架构高速数据处理设备，其特征在于：所述VPX底板(101)上设置有所述电源模块(107)的插槽和VPX连接器插槽。

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