CN220357535U - 一种计算存储刀片及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于存储技术领域，提供了一种计算存储刀片及设备，其中，所述计算存储刀片包括国产的处理器、桥片、PCIe Switch芯片、SRIO交换芯片、网卡芯片、电源模块、千兆网phy芯片、光模块、DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、RJ45连接器、复位芯片、复位按键、复杂可编程逻辑器件、HJ30J矩形连接器、BMC管理芯片、带电可擦可编程只读存储器、NVME固态硬盘、USB接口、接口转换器、VGA连接器、USB转4串口控制芯片、系统固态硬盘、千兆以太网控制器芯片以及VPX连接器。本实用新型中的计算存储刀片不仅可以实现100％的自主可控，且还能降低其占用空间，使其适用于小型机箱。

Description

一种计算存储刀片及设备

技术领域

本实用新型属于存储技术领域，尤其涉及一种计算存储刀片及设备。

背景技术

计算机存储主板具备优异的数据处理和存储能力，现已被广泛的应用于办公、工业自动化、智能设备、铁路交通以及医疗电子等领域。

目前，计算机主板的核心技术基本依赖进口，无法实现自主可控。

计算机主板是以计算和存储技术为基础、可裁剪、适用于系统对功能、可靠性、成本、体积以及功耗严格要求的专用存储计算机。随着数字化的发展，其系统提出了数字化、精确化、智能化、轻量化以及一体化发展的要求。

而计算存储刀片一般工作在某型号设备机箱或机柜中，计算存储刀片遵循OpenVPX VITA65的标准规范，采用3U VPX结构或6U VPX结构，这类计算机存储刀片一般将计算和存储分为两个刀片安装在机箱或机柜中使用，两个刀片的设计存在占用空间大问题，从而不适用于小型机箱。

通过上述可知，现有技术中的计算存储刀片不仅无法实现自主可控，且两个刀片的设计占用空间大，不适用于小型机箱。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种新的计算存储刀片，旨在解决现有的计算存储刀片不仅无法实现自主可控，且占用空间大，不适用于小型机箱的问题。

本实用新型实施例提供了一种计算存储刀片，其包括国产的处理器、第一桥片、PCIe Switch芯片、SRIO交换芯片、网卡芯片、电源模块、第一千兆网phy芯片、光模块、第一DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、第二千兆网phy芯片、RJ45连接器、复位芯片、复位按键、复杂可编程逻辑器件、HJ30J矩形连接器、BMC管理芯片、带电可擦可编程只读存储器、第二桥片、第一NVME固态硬盘、USB接口、接口转换器、VGA连接器、第二DDR4颗粒、USB转4串口控制芯片、系统固态硬盘、第二NVME固态硬盘、千兆以太网控制器芯片、第三千兆网phy芯片、第一VPX连接器、第二VPX连接器、第三VPX连接器、第四VPX连接器、第五VPX连接器、第六VPX连接器以及第七VPX连接器；

PCIe Switch芯片、网卡芯片、第一千兆网phy芯片、第一DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、第二千兆网phy芯片、复杂可编程逻辑器件以及第二桥片分别连接至所述处理器；

所述SRIO交换芯片连接至所述PCIe Switch芯片，所述光模块连接至所述第一千兆网phy芯片，所述RJ45连接器连接至所述第二千兆网phy芯片，所述复位按键连接至所述复位芯片，所述复杂可编程逻辑器件还连接至所述BMC管理芯片，所述HJ30J矩形连接器分别连接至所述复杂可编程逻辑器件和所述BMC管理芯片，所述BMC管理芯片还连接至所述第二桥片，所述带电可擦可编程只读存储器连接至所述BMC管理芯片；

所述第一NVME固态硬盘、所述USB接口、所述接口转换器、所述第二DDR4颗粒、所述USB转4串口控制芯片、所述系统固态硬盘、所述第二NVME固态硬盘以及所述千兆以太网控制器芯片分别连接至所述第二桥片；所述VGA连接器连接至所述接口转换器，所述第三千兆网phy芯片连接至所述千兆以太网控制器芯片；

所述第一VPX连接器连接至所述电源模块，所述第二VPX连接器分别连接至所述SRIO交换芯片和所述网卡芯片，所述第三VPX连接器连接至所述第一桥片，所述第四VPX连接器和所述第五VPX连接器分别连接至所述第三千兆网phy芯片，所述第六VPX连接器和所述第七VPX连接器分别连接至所述第二桥片，所述第七VPX连接器还连接至所述USB转4串口控制芯片。

更进一步地，所述处理器的型号为飞腾D2000；所述第一桥片和所述第二桥片的型号均为飞腾X100。

更进一步地，所述PCIe Switch芯片的型号为SM8619；所述SRIO交换芯片的型号为PBR0400。

更进一步地，所述第一千兆网phy芯片的型号为WX1820；所述第二千兆网phy芯片和所述第三千兆网phy芯片的型号均为YT8521；所述千兆以太网控制器芯片的型号为WX1860。

更进一步地，所述复位芯片的型号为SGM706；所述复杂可编程逻辑器件的型号为GW1N-UV9UG256C6/I5。

更进一步地，所述BMC管理芯片的型号为GD32F4。

更进一步地，所述接口转换器的型号为LT8712X。

更进一步地，所述USB转4串口控制芯片的型号为CH9344L。

更进一步地，所述第一NVME固态硬盘和所述第二NVME固态硬盘的型号均为STAR1000P；所述系统固态硬盘的型号为GK2302。

本实用新型实施例还提供了一种计算存储设备，其包括外壳以及收容于所述外壳内如上所述的计算存储刀片。

本实用新型所达到的有益效果：通过采用国产的处理器、第一桥片、PCIe Switch芯片、SRIO交换芯片、网卡芯片、电源模块、第一千兆网phy芯片、光模块、第一DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、第二千兆网phy芯片、RJ45连接器、复位芯片、复位按键、复杂可编程逻辑器件、HJ30J矩形连接器、BMC管理芯片、带电可擦可编程只读存储器、第二桥片、第一NVME固态硬盘、USB接口、接口转换器、VGA连接器、第二DDR4颗粒、USB转4串口控制芯片、系统固态硬盘、第二NVME固态硬盘、千兆以太网控制器芯片、第三千兆网phy芯片、第一VPX连接器、第二VPX连接器、第三VPX连接器、第四VPX连接器、第五VPX连接器、第六VPX连接器以及第七VPX连接器直接组成一个具备计算和存储功能的计算存储刀片，从而可以实现其100％的自主可控，且降低其占用空间，使其适用于小型机箱。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种计算存储刀片的整体硬件组成示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种计算存储刀片的第一部分硬件组成示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种计算存储刀片的第二部分硬件组成示意图。

其中，1、处理器；2、第一桥片；3、PCIe Switch芯片；4、SRIO交换芯片；5、网卡芯片；6、电源模块；7、第一千兆网phy芯片；8、光模块；9、第一DDR4颗粒；10、闪存；11、时钟芯片；12、第二千兆网phy芯片；13、RJ45连接器；14、复位芯片；15、复位按键；16、复杂可编程逻辑器件；17、HJ30J矩形连接器；18、BMC管理芯片；19、带电可擦可编程只读存储器；20、第二桥片；21、第一NVME固态硬盘；22、USB接口；23、接口转换器；24、VGA连接器；25、第二DDR4颗粒；26、USB转4串口控制芯片；27、系统固态硬盘；28、第二NVME固态硬盘；29、千兆以太网控制器芯片；30、第三千兆网phy芯片；31、第一VPX连接器；32、第二VPX连接器；33、第三VPX连接器；34、第四VPX连接器；35、第五VPX连接器；36、第六VPX连接器；37、第七VPX连接器。

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，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。

实施例一

本实施例提供了一种计算存储刀片，结合图1至图3所示，其包括国产的处理器1、第一桥片2、PCIe Switch芯片3、SRIO交换芯片4、网卡芯片5、电源模块6、第一千兆网phy芯片7、光模块8、第一DDR4颗粒9、闪存10、时钟芯片11、第二千兆网phy芯片12、RJ45连接器13、复位芯片14、复位按键15、复杂可编程逻辑器件16、HJ30J矩形连接器17、BMC管理芯片18、带电可擦可编程只读存储器19、第二桥片20、第一NVME固态硬盘21、USB接口22(USB插座)、接口转换器23、VGA连接器24、第二DDR4颗粒25、USB转4串口控制芯片26、系统固态硬盘27、第二NVME固态硬盘28、千兆以太网控制器芯片29、第三千兆网phy芯片30、第一VPX连接器31、第二VPX连接器32、第三VPX连接器33、第四VPX连接器34、第五VPX连接器35、第六VPX连接器36以及第七VPX连接器37。

其中，PCIe Switch芯片3、网卡芯片5、第一千兆网phy芯片7、第一DDR4颗粒9、闪存10、时钟芯片11、第二千兆网phy芯片12、复杂可编程逻辑器件16以及第二桥片20分别连接至处理器1。

SRIO交换芯片4连接至PCIe Switch芯片3，光模块8连接至第一千兆网phy芯片7，RJ45连接器13连接至第二千兆网phy芯片12，复位按键15连接至复位芯片14，复杂可编程逻辑器件16还连接至BMC管理芯片18，HJ30J矩形连接器17分别连接至复杂可编程逻辑器件16和BMC管理芯片18，BMC管理芯片18还连接至第二桥片20，带电可擦可编程只读存储器19连接至BMC管理芯片18。

第一NVME固态硬盘21、USB接口22、接口转换器23、第二DDR4颗粒25、USB转4串口控制芯片26、系统固态硬盘27、第二NVME固态硬盘28以及千兆以太网控制器芯片29分别连接至第二桥片20；VGA连接器24连接至接口转换器23，第三千兆网phy芯片30连接至千兆以太网控制器芯片29。

第一VPX连接器31连接至电源模块6，第二VPX连接器32分别连接至SRIO交换芯片4和网卡芯片5，第三VPX连接器33连接至第一桥片2，第四VPX连接器34和第五VPX连接器35分别连接至第三千兆网phy芯片30，第六VPX连接器36和第七VPX连接器37分别连接至第二桥片20，第七VPX连接器37还连接至USB转4串口控制芯片26。

本实施例中的计算存储刀片以下简称刀片。

本实施例中，处理器1的型号为飞腾D2000，其用于实现数据平面、计算存储、网络交换、管理监控以及日志警告等功能。第一桥片2和第二桥片20的型号均为飞腾X100，用于作为处理器1的配套芯片，实现视频显示、SATA、USB和PCIe接口的扩展功能。

本实施例中，PCIe Switch芯片3的型号为SM8619，其用于扩展PCIe PORT和LANE数量。SRIO交换芯片4的型号为PBR0400，其用于实现SRIO高速互联，并记录业务数据。

本实施例中，网卡芯片5为无锡沐创集成电路设计有限公司的RNP_N10，其用于实现40G以太网高速互联，并记录业务数据。

本实施例中，第一千兆网phy芯片7的型号为WX1820，其用于实现10G万兆以太网数据导出功能。第二千兆网phy芯片12和第三千兆网phy芯片30的型号均为YT8521，第三千兆网phy芯片30使用4个。千兆以太网控制器芯片29的型号为WX1860，其用于实现千兆以太网互联及后出千兆网接口。

本实施例中，第一DDR4颗粒9和第二DDR4颗粒25均采用长鑫存储颗粒，第一DDR4颗粒9为16GB，第二DDR4颗粒25为4GB。

本实施例中，复位芯片14的型号为SGM706。复杂可编程逻辑器件16的型号为GW1N-UV9UG256C6/I5，其用于存储计算存储刀片的上电时序和复位时序的管理。

本实施例中，BMC管理芯片18的型号为GD32F4，其用于实现计算存储刀片的监控和管理功能，并提供IPMI等常用功能。

本实施例中，接口转换器23的型号为LT8712X。

本实施例中，第一NVME固态硬盘21和第二NVME固态硬盘28的型号为STAR1000P，且两者分别为2个2TB的容量，其配合长江存储颗粒，可以实现数据高速存储功能。系统固态硬盘27的型号为GK2302，其配合长江存储颗粒，达到128GB的存储容量。

本实施例中的计算存储刀片最小系统采用飞腾D2000处理器1加飞腾X100桥片最为最核心器件，主要完成数据的记录、回放、管理及扩展外围丰富的接口；飞腾X100桥片和PCIe Switch芯片3作为数据交换器件，可以完成外部高速接口与处理器1之间的互联，实现处理器1接口设备的扩展功能。

本实施例中的计算存储刀片通过采用国产的处理器1、第一桥片2、PCIe Switch芯片3、SRIO交换芯片4、网卡芯片5、电源模块6、第一千兆网phy芯片7、光模块8、第一DDR4颗粒9、闪存10、时钟芯片11、第二千兆网phy芯片12、RJ45连接器13、复位芯片14、复位按键15、复杂可编程逻辑器件16、HJ30J矩形连接器17、BMC管理芯片18、带电可擦可编程只读存储器19、第二桥片20、第一NVME固态硬盘21、USB接口22、接口转换器23、VGA连接器24、第二DDR4颗粒25、USB转4串口控制芯片26、系统固态硬盘27、第二NVME固态硬盘28、千兆以太网控制器芯片29、第三千兆网phy芯片30、第一VPX连接器31、第二VPX连接器32、第三VPX连接器33、第四VPX连接器34、第五VPX连接器35、第六VPX连接器36以及第七VPX连接器37直接组成一个具备计算和存储功能的计算存储刀片，从而可以实现其100％的自主可控，且降低其占用空间，使其适用于小型机箱。

本实施例中的计算存储刀片可以实现如下性能：

内存：≥16GB(颗粒封装)；板载固态存储器：SSD容量≥64GB(颗粒封装)；存储性能：存储容量大于8TB，连续读写带宽≥4GB/s，具备数据导入、导出、记录以及回放功能；SRIO传输接口：2路SRIO 5Gx4接口；40G以太网传输接口：2路40G接口(40GBASE-KR4)；千兆网络接口：4路+1路千兆网络接口；PCI-E总线：1路PCI-E3.0x1；串口：RS232、RS422串口各1路，支持最大波特率115.2Kbps；SATA接口：SATA 3.0*3路；USB3.0接口：支持USB2.0、USB1.1自适应，不小于4个；10G以太网传输接口：1路10G接口，通过刀片前面板引出；VGA显示接口：支持VGA显示接口，通过刀片前面板引出。

本实施例中的计算存储刀片还具备的技术效果为：一个刀片同时具有不低于4GB/S的数据计算和记录(存储)功能，不需要采用两个刀片，避免计算和存储分为两个刀片存在占用空间大问题，从而适用于小型机箱；拥有目前市面通用高速接口SRIO，10G，40G满足不同场景接口应用；采用4个国产NVME存储，拥有理论4x32Gb/S高速带宽；管理与监控：对外输出2路IPMB接口并做隔离处理，通信速率支持100Kbps/400Kbps可配置，支持IPMI2.0标准协议，可通过IPMI命令控制刀片开关电以及上报刀片在位信息；支持远程更新操作系统及应用软件，本地启动镜像文件的功能；具备故障上报、开机自检运行状态功能；具备向用户软件输出电流、电压、主芯片温度、操作系统及版本、固件版本等信息的软件接口；支持秒以上及秒以下时间获取，具有守时与时间容错功能；中断响应：支持外部单端GPIO信号中断；刀片BIT监控与自检：开机过程自检、运行状态自检，并可通过串口输出；刀片测试与维修：通过JTAG可以扫描测试刀片主要芯片及其外围电路的工作和连接状态，快速定位模块故障；具备指示灯、检测点及调试维护接口；用户UEFI配置信息具有掉电恢复功能；+12VDC输入供电；刀片支持开电立即工作，也支持上电时刻IPMB可控；开电到操作系统加载完成时间小于35秒；支持国产通用操作系统，提供全部设备的驱动程序，bootloader具备通过IPMI命令获得要安装操作系统版本、操作系统安装参数、进入网络引导流程以及获取升级操作系统文件的功能；散热方式：风冷，兼容液冷；具备热插拔功能；具备温度、电压、故障上报功能；具备上电时浪涌电流抑制功能。

实施例二

本实施例提供了一种计算存储设备，其包括外壳以及收容于外壳内如上述实施例一中的计算存储刀片。由于本实施例中的计算存储设备包含了如上述实施例一中的计算存储刀片，因此其也能达到如上述实施例一中计算存储刀片所达到的技术效果，在此不作赘述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种计算存储刀片，其特征在于，所述计算存储刀片包括国产的处理器、第一桥片、PCIe Switch芯片、SRIO交换芯片、网卡芯片、电源模块、第一千兆网phy芯片、光模块、第一DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、第二千兆网phy芯片、RJ45连接器、复位芯片、复位按键、复杂可编程逻辑器件、HJ30J矩形连接器、BMC管理芯片、带电可擦可编程只读存储器、第二桥片、第一NVME固态硬盘、USB接口、接口转换器、VGA连接器、第二DDR4颗粒、USB转4串口控制芯片、系统固态硬盘、第二NVME固态硬盘、千兆以太网控制器芯片、第三千兆网phy芯片、第一VPX连接器、第二VPX连接器、第三VPX连接器、第四VPX连接器、第五VPX连接器、第六VPX连接器以及第七VPX连接器；

PCIe Switch芯片、网卡芯片、第一千兆网phy芯片、第一DDR4颗粒、闪存、时钟芯片、第二千兆网phy芯片、复杂可编程逻辑器件以及第二桥片分别连接至所述处理器；

所述SRIO交换芯片连接至所述PCIe Switch芯片，所述光模块连接至所述第一千兆网phy芯片，所述RJ45连接器连接至所述第二千兆网phy芯片，所述复位按键连接至所述复位芯片，所述复杂可编程逻辑器件还连接至所述BMC管理芯片，所述HJ30J矩形连接器分别连接至所述复杂可编程逻辑器件和所述BMC管理芯片，所述BMC管理芯片还连接至所述第二桥片，所述带电可擦可编程只读存储器连接至所述BMC管理芯片；

所述第一NVME固态硬盘、所述USB接口、所述接口转换器、所述第二DDR4颗粒、所述USB转4串口控制芯片、所述系统固态硬盘、所述第二NVME固态硬盘以及所述千兆以太网控制器芯片分别连接至所述第二桥片；所述VGA连接器连接至所述接口转换器，所述第三千兆网phy芯片连接至所述千兆以太网控制器芯片；

所述第一VPX连接器连接至所述电源模块，所述第二VPX连接器分别连接至所述SRIO交换芯片和所述网卡芯片，所述第三VPX连接器连接至所述第一桥片，所述第四VPX连接器和所述第五VPX连接器分别连接至所述第三千兆网phy芯片，所述第六VPX连接器和所述第七VPX连接器分别连接至所述第二桥片，所述第七VPX连接器还连接至所述USB转4串口控制芯片。

2.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述处理器的型号为飞腾D2000；所述第一桥片和所述第二桥片的型号均为飞腾X100。

3.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述PCIe Switch芯片的型号为SM8619；所述SRIO交换芯片的型号为PBR0400。

4.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述第一千兆网phy芯片的型号为WX1820；所述第二千兆网phy芯片和所述第三千兆网phy芯片的型号均为YT8521；所述千兆以太网控制器芯片的型号为WX1860。

5.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述复位芯片的型号为SGM706；所述复杂可编程逻辑器件的型号为GW1N-UV9UG256C6/I5。

6.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述BMC管理芯片的型号为GD32F4。

7.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述接口转换器的型号为LT8712X。

8.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述USB转4串口控制芯片的型号为CH9344L。

9.如权利要求1所述的计算存储刀片，其特征在于，所述第一NVME固态硬盘和所述第二NVME固态硬盘的型号均为STAR1000P；所述系统固态硬盘的型号为GK2302。

10.一种计算存储设备，其特征在于，所述计算存储设备包括外壳以及收容于所述外壳内如权利要求1至9任意一项所述的计算存储刀片。