CN219916339U - 基于vpx架构的100ge通用处理模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于VPX架构的100GE通用处理模块，包括1个FT2000+64核CPU处理器、1个协议转换FPGA芯片、1个管理BMC芯片、1个管理FPGA芯片、1个接口扩展桥片、1个网络桥片、多个DDR4存储器、多个FLASH存储器、PHY芯片、M.2 SSD硬盘、电源电路、时钟电路、接口转换电路和连接器。优点：该系统相比于采用专用100GE桥片，构建了以FPGA为核心的协议转换，不仅支持主、备100GE协议转换和网络协议卸载，甚至可以进行简单对齐、排序处理等预处理计算，释放处理器性能，同时具备阵面下行Rocket IO自定义协议数据的直接处理能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达信号处理技术，具体为一种基于VPX架构的100GE通用处理模块。
背景技术
随着电子作战装备由独立功能向多功能一体化方向发展，单套设备同时具备探测、侦收、通信、干扰等功能，采样频率更高，数据带宽更大，处理算法更复杂，这些需求的变化对处理平台的数据传输、处理、加速提出了更高的要求。
目前雷达信号处理系统通常基于SRIO2.0/40GE数据交换搭建的VPX信息处理机，已经无法完成任务升级需求。
以通用处理模块为例，主要存在以下问题：
诸如中国专利申请，申请号2019112432831，实用新型名称：一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，所述的类似模块采用ATCA架构，通过Fabric通道将×4带宽从40Gbps提升到100Gbps，但雷达系统阵面下行数据主要为RocketIO自定义协议，而非标准的100GE，无法直接接收下行数据；
诸如中国专利申请，申请号201910049813.2，实用新型名称：基于VPX架构的国产龙芯3A3000高可靠刀片服务器，所述的类似模块采用VPX架构，但背板互联仅支持10Gbps，且HT3.0对外总线不适合IO扩展。
诸如中国专利申请，申请号201911126004.3，实用新型名称：一种适用于VPX架构的高性能CPU刀片装置，所述的类似模块采用VPX架构，以SRIO2.0和40GE作为数据平面总线，互联带宽已无法满足多功能一体化的处理场景。
因此，亟需研制一种基于VPX架构的100GE通用处理模块，采用通用计算和计算加速架构，具有处理能力强、传输速率快、支持扩展升级等特点。
实用新型内容
本实用新型提出一种基于VPX架构的100GE通用处理模块，包括1个FT2000+64核CPU处理器、1个协议转换FPGA芯片、1个管理BMC芯片、1个管理FPGA芯片、1个接口扩展桥片、1个网络桥片、多个DDR4存储器、多个FLASH存储器、PHY芯片、M.2 SSD硬盘、电源电路、时钟电路、接口转换电路和连接器，所述模块采用“CPU+FPGA”异构计算架构，以FT2000+64核CPU处理器为通用计算核心，采用协议转换FPGA芯片完成协议转换和网络协议卸载；所述模块的前面板设置对外的RS232接口、JTAG接口、VGA接口、USB接口、网口接口、复位按钮、LED灯和光模块，所述模块通过连接器进行系统电源、复位、槽位号、机箱机柜号、GPIO、SGMII、VGA、USB、25G Rocket IO、100GE和PCIe互联。
对本实用新型技术方案的进一步优选，模块采用国产RT3连接器背板互联体系架构，将互联带宽提升2-3倍，并且能够向前兼容，提升了系统的处理能力。
对本实用新型技术方案的进一步优选，CPU外挂4通道DDR4。
对本实用新型技术方案的进一步优选，CPU引出1路×16 PCIe3.0至协议转换FPGA芯片，转换成主、备2路100GE至背板连接器P1，引出1路×4 PCIe3.0经接口扩展桥片，引出用于相邻槽位扩展的1路×8 PCIe3.0至模块上的连接器P3，模块上的连接器P3与背板连接。
对本实用新型技术方案的进一步优选，协议转换FPGA芯片外挂2通道DDR4，引出1路100GE至前面板光模块，引出8路25G Rocket IO至模块上的连接器P6，模块上的连接器P6与背板连接。
对本实用新型技术方案的进一步优选，接口扩展桥片输出1路SATA3.0至SSD盘，输出1路至mSATA连接器，引出×1 PCIe2.0至管理BMC芯片，引出多路USB至前面板和连接器P5，引出1路×4 PCIe2.0至网络桥片，引出2路USB2.0至管理BMC芯片。
对本实用新型技术方案的进一步优选，网络桥片经PHY芯片转换成2路千兆网至连接器P3，用于接口模块面板引出和2路千兆网至连接器P4，用于与交换模块互联。
对本实用新型技术方案的进一步优选，一片PHY芯片引出1路1000BASE-T至前面板网口。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
1、本实用新型的系统，相比于采用专用100GE桥片，构建了以FPGA为核心的协议转换，不仅支持主、备100GE协议转换和网络协议卸载，甚至可以进行简单对齐、排序处理等预处理计算，释放处理器性能，同时具备阵面下行Rocket IO自定义协议数据的直接处理能力。
2、本实用新型的系统，相比于传统VPX架构，采用RT3连接器，将互联带宽提升2-3倍，并且能够向前兼容，提升了系统的处理能力。
附图说明
图1是本实施例的模块架构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
本实施例中，CPU选用飞腾信息技术有限公司的FT_2000+_64_6400_C芯片，协议转换FPGA芯片XCVU9P选用XILINX公司的XCVU9P-2FLGB2104I芯片，管理FPGA芯片GW1N选用广东高云半导体科技股份有限公司的GW1N-LV9UG332I5芯片，管理BMC芯片AST2500选用ASPEED公司的AST2500A2-GP芯片，接口扩展桥片CX-2000选用上海晶淬电子科技有限公司的CX-2000芯片，网络桥片WX1860选用北京网讯科技有限公司的WX1860AL4芯片，PHY芯片选用裕太微电子的YT8521SH-CA芯片。
如图1所示，本实施例系一种基于VPX架构的100GE通用处理模块，包括1个FT2000+64核CPU处理器、1个协议转换FPGA芯片XCVU9P、1个管理BMC芯片AST2500、1个管理FPGA芯片GW1N、1个接口扩展桥片CX-2000、1个网络桥片WX1860、多个DDR4存储器、多个FLASH存储器、PHY芯片、M.2 SSD硬盘、电源电路、时钟电路、接口转换电路和连接器。
模块采用“CPU+FPGA”异构计算架构，以FT2000+ 64核CPU为通用计算核心，采用FPGA完成协议转换和网络协议卸载，结合桥片和接口电路；模块的前面板设置对外的RS232接口、JTAG接口、VGA接口、USB接口、网口接口、复位按钮、LED灯和光模块，通过连接器实现系统电源、复位、槽位号、机箱机柜号、GPIO、SGMII、VGA、USB、25G Rocket IO、100GE和PCIe互联。
本实施例模块，采用国产RT3连接器背板互联体系架构，FPGA芯片具有网络协议卸载功能，释放处理器性能，接口定义符合VITA65规范中关于负载模块的接口定义要求。VITA65是国际规范。
如图1所示，FT2000+64核CPU处理器，选用飞腾信息技术有限公司的FT_2000+_64_6400_C芯片，外挂4通道DDR4，单通道配置9片DDR4芯片，1片DDR4芯片做ECC，数据总宽度72bit，传输率≥2666MT/s；单通道内存容量8GB，内存总容量32GB。
T2000+64核CPU处理器，外挂1片QSPI Flash，容量256Mb，用于存放BIOS，通过管理FPGA芯片GW1N进行电平转换。
T2000+64核CPU处理器，引出1路×16 PCIe3.0至协议转换FPGA芯片XCVU9P，作为数据传输通道，预留1路×1 PCIe3.0至协议转换FPGA芯片XCVU9P，作为控制指令传输通道，引出1路×8 PCIe3.0至模块上的连接器P3，模块上的连接器P3与背板连接，用于相邻槽位扩展；引出1路×4 PCIe3.0至接口扩展桥片CX-2000，用于接口扩展。
T2000+64核CPU处理器，引出3路串口至管理FPGA芯片GW1N，1路串口接收管理FPGA芯片GW1N的交互信息，剩余2路中，1路由管理FPGA芯片GW1N输出至前面板J30J用于调试，1路由管理FPGA芯片GW1N输出至管理BMC芯片AST2500用于交互。
T2000+64核CPU处理器，预留1路LPC接口通过管理FPGA芯片GW1N电平转换后至管理BMC芯片AST2500。
如图1所示，协议转换FPGA芯片选用XILINX公司的XCVU9P-2FLGB2104I芯片，外挂2通道DDR4，单通道配置4片DDR4芯片，数据总宽度64bit，传输率≥2666MT/s，单通道内存容量4GB，内存总容量8GB。
协议转换FPGA芯片XCVU9P，外挂2片QSPI Flash，单片容量1Gb，总容量2Gb，用于存放mcs文件，加载模式为Master SPI Dual Quad（×8）。
协议转换FPGA芯片XCVU9P，引出1路100GE至前面板25G光模块，用于前出调试互联，引出8路25G Rocket IO至模块上的连接器P6，模块上的连接器P6与背板连接，用于后出。
协议转换FPGA芯片XCVU9P，引出主、备2路100GE至模块上的连接器P1，模块上的连接器P1与背板连接，用于与交换互联；引出1路串口与管理FPGA芯片GW1N互联。
如图1所示，管理FPGA芯片GW1N,选用广东高云半导体科技股份有限公司的GW1N-LV9UG332I5芯片，实现电源上电控制、复位时序控制、电平转换、串口切换等功能。
如图1所示，管理BMC芯片AST2500,选用ASPEED公司的AST2500A2-GP芯片，实现IPMI、VGA、A/D监测、PHY芯片配置管理等功能；外挂1片DDR3芯片，容量1GB；外挂2片SPIFlash，1片用于存放BMC版本程序，1片用于存放显示程序。
如图1所示，接口扩展桥片CX-2000,桥片选用上海晶淬电子科技有限公司的CX-2000芯片，用于处理器的接口扩展。接口扩展桥片CX-2000输出1路SATA3.0至SSD盘、1路SATA3.0至mSATA连接器、1路×1 PCIe2.0至管理BMC芯片AST2500、6路USB至前出和后出、1路×4 PCIe2.0至网络桥片CX-2000、2路USB2.0至管理BMC芯片AST2500。
如图1所示，网络桥片，选用北京网讯科技有限公司的WX1860AL4芯片；PHY芯片，选用裕太微电子的YT8521SH-CA芯片，网络桥片实现PCIe至RGMII的转换，4路RGMII经4片PHY芯片转换成2路千兆网至连接器P3用于接口模块面板引出，转换成2路千兆网至模块上的连接器P4，用于与交换模块互联。其中，一片PHY芯片同时引出1路1000BASE-T至前面板网口，由管理BMC芯片AST2500完成PHY芯片的配置管理。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，包括1个FT2000+64核CPU处理器、1个协议转换FPGA芯片、1个管理BMC芯片、1个管理FPGA芯片、1个接口扩展桥片、1个网络桥片、多个DDR4存储器、多个FLASH存储器、PHY芯片、M.2 SSD硬盘、电源电路、时钟电路、接口转换电路和连接器，所述模块采用“CPU+FPGA”异构计算架构，以FT2000+64核CPU处理器为通用计算核心，采用协议转换FPGA芯片完成协议转换和网络协议卸载；所述模块的前面板设置对外的RS232接口、JTAG接口、VGA接口、USB接口、网口接口、复位按钮、LED灯和光模块，所述模块通过连接器进行系统电源、复位、槽位号、机箱机柜号、GPIO、SGMII、VGA、USB、25G Rocket IO、100GE和PCIe互联。
2.根据权利要求1所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，所述模块采用国产RT3连接器背板互联体系架构。
3.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，CPU外挂4通道DDR4。
4.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，CPU引出1路×16 PCIe3.0至协议转换FPGA芯片，转换成主、备2路100GE至背板连接器P1，引出1路×4PCIe3.0经接口扩展桥片，引出用于相邻槽位扩展的1路×8 PCIe3.0至模块上的连接器P3，模块上的连接器P3与背板连接。
5.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，协议转换FPGA芯片外挂2通道DDR4，引出1路100GE至前面板光模块，引出8路25G Rocket IO至模块上的连接器P6，模块上的连接器P6与背板连接。
6.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，接口扩展桥片输出1路SATA3.0至SSD盘，输出1路至mSATA连接器，引出×1 PCIe2.0至管理BMC芯片，引出多路USB至前面板和连接器P5，引出1路×4 PCIe2.0至网络桥片，引出2路USB2.0至管理BMC芯片。
7.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，网络桥片经PHY芯片转换成2路千兆网至连接器P3，用于接口模块面板引出和2路千兆网至连接器P4，用于与交换模块互联。
8.根据权利要求2所述的基于VPX架构的100GE通用处理模块，其特征在于，所述一片PHY芯片引出1路1000BASE-T至前面板网口。
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