RU167666U1

RU167666U1 - Процессорный модуль (MBE2S-PC)

Info

Publication number: RU167666U1
Application number: RU2016121717U
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Парамонов; Василий Владимирович Воробушков; Герман Андреевич Михеев; Александр Михайлович Ушанов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Институт электронных управляющих машин им. И.С. Брука"
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для работы в составе средств вычислительной техники (СВТ) робототехнических комплексов (РТК).Техническим результатом является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет использования в робототехнических комплексах.Процессорный модуль (MBE2S-PC) (фиг. 1) содержит интерфейс DVI 1, два порта USB 2 и 3, микрофон 4.1, динамик 4.2, порт 2×USB 5, три порта Ethernet+2 USB 6.1, 6.2 и 6.3, графический адаптер 7, трансмиттер сигнала DVI 8, два четырех портовых USB хаб 9 и 11, аудиокодек 10, микросхему физического уровня Ethernet 12, четыре шины ввода-вывода 13, 14, 15 и 17, порт JTAG 16, многофункциональный контроллер КПИ-2 18, порт RS-232 19, RS-232 трансмиттер 20, четыре порта SATA 21, 22, 23 24, порт IDE 25, часы реального времени с энергонезависимой памятью 26, элемент питания 27, ПЗУ начального загрузчика 28, порт ь для подключения к начальному загрузчику 29, датчик температуры 30, три порта модуля ОЗУ 31, 33 и 34 и микропроцессор 32. 2 илл.

Description

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для работы в составе средств вычислительной техники (СВТ) робототехнических комплексов (РТК).

Известен ряд вычислительных систем с распределенной памятью, содержащих процессоры, объединенные некоторой коммуникационной средой. Наиболее известными среди них являются: Intel Paragon, IBM SP1/SP2, Cray T3D и многие другие, включая отечественные кластерные и массово-параллельные установки, например, МВС-1000М, СКИФ Syberia и т.д.

Недостатком таких вычислительных систем является низкая производительность при решении реальных задач.

Наиболее близким к заявляемому является вычислительный модуль многопроцессорной крейтовой системы и многопроцессорная система из этих модулей [РФ №151425 U1, G06F 15/16, 10.04.2015], включающий печатную плату и размещенные на ней: процессор с выводом межпроцессорных каналов, подключенный к оперативной памяти, а также к контроллеру периферийных интерфейсов посредством шины ввода-вывода, контроллер периферийных интерфейсов с подключением к нему шин периферийных интерфейсов, оперативную память, соединители для подключения к коммутационной панели, выполненные с возможностью подключения межпроцессорных каналов и шин периферийных интерфейсов к коммутационной панели, постоянное запоминающее устройство с записанной в нем программой начальной загрузки.

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет низкое быстродействие и, в связи с этим, отсутствует возможность его использования робототехнических комплексах.

Техническим результатом является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет использования в робототехнических комплексах.

Технический результат достигается тем, что в процессорный модуль (MBE2S-PC), содержащий процессор, подключенный к оперативной памяти, шины ввода-вывода, контроллер периферийных интерфейсов, ПЗУ начального загрузчика, в него дополнительно введено, то, что в качестве контроллера периферийных интерфейсов используется многофункциональный контроллер КПИ-2, а в качестве процессора используется микропроцессор, введено, интерфейс DVI, два порта USB, микрофон, динамик, порт 2×USB, три порта Ethernet+2 USB, графический адаптер, трансмиттер сигнала DVI, два четырех портовых USB хаб, аудиокодек, микросхему физического уровня Ethernet, порт JTAG, порт RS-232, RS-232 трансмиттер, четыре порта SATA, порт IDE, часы реального времени с энергонезависимой памятью, элемент питания, порт для подключения к начальному загрузчику, датчик температуры, три порта модуля ОЗУ и микропроцессор, первый двухсторонний вход выход третьего порта модуля ОЗУ соединен с объединенными вторым двухсторонним входом выходом второго порта модуля ОЗУ, первым двухсторонним входом выходом первого порта я модуля ОЗУ, двухсторонним входом выходом датчика температуры и десятым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2, девятый двухсторонний вход выход которого соединен с третьим двухсторонним входом выходом микропроцессора, второй двухсторонний вход выход которого соединен с вторым двухсторонним входом выходом первого порта модуля ОЗУ, а первый и четвертый двухсторонние входы выходы микропроцессора соединены соответственно с первым

двухсторонним входом выходом второго порта модуля ОЗУ и вторым двухсторонним входом выходом третьего порта модуля ОЗУ, двухсторонний вход выход порта IDE, соединен с одиннадцатым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2, двенадцатый двухсторонний вход выход многофункционального контроллера КПИ-2 соединен с первым двухсторонним входом выходом часов реального времени с энергонезависимой памятью, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом ПЗУ начального загрузчика, второй двухсторонний вход выход которого соединен с двухсторонним входом выходом порта для подключения к начальному загрузчику, вход часов реального времени с энергонезависимой памятью, соединен с выходом элемент питания, двухсторонний вход выход четвертой шины ввода-вывода соединен с первым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2, второй двухсторонний вход которого соединен с двухсторонним входом выходом порта JTAG, третий двухсторонний вход выход многофункционального контроллера КПИ-2 соединен с объединенными двухсторонними входами выходами первой, второй и третьей шин ввода-вывода и с первым двухсторонним входом выходом графического адаптера, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом интерфейса DVI, второй двухсторонний вход выход которого соединен с вторым двухсторонним входом выходом трансмиттера сигнала DVI, первый двухсторонний вход выход которого соединен с третьим двухсторонним входом выходом графического адаптера, двухсторонний вход выход первого порта USB соединен с двухсторонним входом выходом второго порта USB и первым двухсторонним входом выходом первого четырех портового USB хаба, второй двухсторонний вход выход которого соединен с пятым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 и первым двухсторонним входом выходом второго четырех портового USB хаба, второй двухсторонний вход выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами выходами порта 2×USB и первого и второго портов Ethernet+2 USB, выход микрофона соединен с входом аудиокодека, выход которого соединен с входом динамика, двухсторонний вход выход аудиокодека соединен с четвертым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2, шестой двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом микросхемы физического уровня Ethernet, второй двухсторонний вход выход которой соединен с двухсторонним входом выходом третьего порта Ethernet+2 USB, двухсторонний вход выход порта RS-232 соединен с вторым двухсторонним входом выходом RS-232 трансмиттера, первый двухсторонний вход выход которого соединен с седьмым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2, восьмой двухсторонний вход выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами выходами с первого по четвертый портов, причем многофункциональный контроллер КПИ-2 содержит контроллер физического уровня канала ввода-вывода, в него дополнительно введены, контроллер канального уровня канала ввода-вывода 36, коммутатор первого уровня, коммутатор второго уровня, первый составной контроллер, первый контроллер линка PCIe, второй контроллер линка PCIe первый 4-х портовый контроллер интерфейса USB, второй 4-х портовый контроллер интерфейса USB, второй составной контроллер, контроллер двух устройств интерфейса IDE, третий составной контроллер, контроллер управления питанием и энергосбережением, контроллер интерфейса PCI, звуковой контроллер интерфейса HDA, первый 4-х портовый контроллер интерфейса SATA 3.0, второй 4-х портовый контроллер интерфейса SATA 3.0, первый контроллер интерфейса Ethernet, второй контроллер интерфейса Ethernet, третий контроллер интерфейса Ethernet и блок управления сигналами тактовой синхронизации, выход которого соединен с объединенными входами синхронизации всех блоков устройства, выход которого соединен с выходом контроллера физического уровня канала ввода-вывода, двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера канального уровня канала ввода-вывода, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом коммутатора первого уровня, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом первого составного контроллера, третий двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом первого контроллера линка PCIe, четвертый двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом второго контроллера линка PCIe, пятый двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом звукового контроллера интерфейса HDA, шестой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0, седьмой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0, восьмой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом коммутатора второго уровня, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом первого 4-х портового контроллера интерфейса USB, третий двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом второго 4-х портового контроллера интерфейса USB, четвертый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом второго составного контроллера, пятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом первого контроллера интерфейса Ethernet 52, шестой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом второго контроллера интерфейса Ethernet, седьмой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом третьего контроллера интерфейса Ethernet, восьмой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера двух устройств интерфейса IDE, девятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом третьего составного контроллера, десятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера управления питанием и энергосбережением, одиннадцатый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом выходом, контроллер интерфейса PCI, вторые двухсторонние входы выходы контроллера двух устройств интерфейса IDE, третьего составного контроллера, контроллера управления питанием и энергосбережением, контроллера интерфейса PCI, звукового контроллера интерфейса HDA, первого контроллера интерфейса Ethernet, второго контроллера интерфейса Ethernet и третьего контроллера интерфейса Ethernet соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, вторые и третьи двухсторонние входы выходы первого составного контроллера, первого контроллера линка PCIe и второго составного контроллера соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, с второго по пятый двухсторонние входы выходы второго контроллера линка PCIe, первого 4-х портового контроллера интерфейса USB, второго 4-х портового контроллера интерфейса USB, первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0, второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, причем соединение между двухсторонними входами выходами коммутатора первого уровня и контроллера канального уровня канала ввода-вывода, коммутатора второго уровня, первого составного контроллера, первого контроллера линка PCIe, второго контроллера линка PCIe, звукового контроллера интерфейса HDA, первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0, второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 осуществляется интерфейсом типа «Slink», причем соединение между двухсторонними входами выходами коммутатора второго уровня и первого 4-х портового контроллера интерфейса USB, второго 4-х портового контроллера интерфейса USB, второго составного контроллера, контроллера двух устройств интерфейса IDE, третьего составного контроллера, контроллера управления питанием и энергосбережением, контроллера интерфейса PCI, первого контроллера интерфейса Ethernet, второго контроллера интерфейса Ethernet и третьего контроллера интерфейса Ethernet осуществляется интерфейсом типа «IOlink».

На фиг. 1 представлена блок-схема процессорный модуль (MBE2S-PC).

На фиг. 2 представлена блок-схема многофункциональный контроллер КПИ-2.

Процессорный модуль (фиг. 1) содержит интерфейс DVI 1, два порта USB 2 и 3, микрофон 4.1, динамик 4.2, порт 2×USB 5, три порта Ethernet+2 USB 6.1, 6.2 и 6.3, графический адаптер 7, трансмиттер сигнала DVI 8, два четырех портовых USB хаб 9 и 11, аудиокодек 10, микросхему физического уровня Ethernet 12, четыре шины ввода-вывода 13, 14, 15 и 17, порт JTAG 16, многофункциональный контроллер КПИ-2 18, порт RS-232 19, RS-232 трансмиттер 20, четыре порта SATA 21, 22, 23 24, порт IDE 25, часы реального времени с энергонезависимой памятью 26, элемент питания 27, ПЗУ начального загрузчика 28, порт ь для подключения к начальному загрузчику 29, датчик температуры 30, три порта модуля ОЗУ 31, 33 и 34 и микропроцессор 32.

Многофункциональный контроллер КПИ-2 18 (фиг. 2) содержит контроллер физического уровня канала ввода-вывода 35 (WLCC_PHY), контроллер канального уровня канала ввода-вывода 36 (WLCC_DLL), коммутатор первого уровня 37, коммутатор второго уровня 38, первый составной контроллер 39, первый контроллер линка PCIe 40, второй контроллер линка PCIe 41, первый 4-х портовый контроллер интерфейса USB 42, второй 4-х портовый контроллер интерфейса USB 43, второй составной контроллер 44, контроллер двух устройств интерфейса IDE 45, третий составной контроллер 46, контроллер управления питанием и энергосбережением 47, контроллер интерфейса PCI 32 48, звуковой контроллер интерфейса HDA 49, первый 4-портовый контроллер интерфейса SATA 3.0 50, второй 4-портовый контроллер интерфейса SATA 3.0 51, первый контроллер интерфейса Ethernet 52, второй контроллер интерфейса Ethernet 53, третий контроллер интерфейса Ethernet 54 и блок управления сигналами тактовой синхронизации 55.

Процессорный модуль (фиг. 1) содержит интерфейс DVI 1, два порта USB 2 и 3, микрофон 4.1, динамик 4.2, порт 2×USB 5, три порта Ethernet+2 USB 6.1, 6.2 и 6.3, графический адаптер 7, трансмиттер сигнала DVI 8, два четырех портовых USB хаб 9 и 11, аудиокодек 10, микросхему физического уровня Ethernet 12, четыре шины ввода-вывода 13, 14, 15 и 17, порт JTAG 16, многофункциональный контроллер КПИ-2 18, порт RS-232 19, RS-232 трансмиттер 20, четыре порта SATA 21, 22, 23, 24, порт IDE 25, часы реального времени с энергонезависимой памятью 26, элемент питания 27, ПЗУ начального загрузчика 28, порт для подключения к начальному загрузчику 29, датчик температуры 30, три порта модуля ОЗУ 31, 33 и 34 и микропроцессор 32, первый двухсторонний вход выход третьего порта модуля ОЗУ 34 соединен с объединенными вторым двухсторонним входом выходом второго порта модуля ОЗУ 33, первым двухсторонним входом выходом первого порта я модуля ОЗУ 31, двухсторонним входом выходом датчика температуры 30 и десятым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 18, девятый двухсторонний вход выход которого соединен с третьим двухсторонним входом выходом микропроцессора 32, второй двухсторонний вход выход которого соединен с вторым двухсторонним входом выходом первого порта модуля ОЗУ 31, а первый и четвертый двухсторонние входы выходы микропроцессора 32 соединены соответственно с первым двухсторонним входом выходом второго порта модуля ОЗУ 33 и вторым двухсторонним входом выходом третьего порта модуля ОЗУ 34, двухсторонний вход выход порта IDE 25, соединен с одиннадцатым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 18, двенадцатый двухсторонний вход выход многофункционального контроллера КПИ-2 18 соединен с первым двухсторонним входом выходом часов реального времени с энергонезависимой памятью 26, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом ПЗУ начального загрузчика 28, второй двухсторонний вход выход которого соединен с двухсторонним входом выходом порта для подключения к начальному загрузчику 29, вход часов реального времени с энергонезависимой памятью 26, соединен с выходом элемент питания 27, двухсторонний вход выход четвертой шины ввода-вывода 17 соединен с первым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 18, второй двухсторонний вход которого соединен с двухсторонним входом выходом порта JTAG 16, третий двухсторонний вход выход многофункционального контроллера КПИ-2 18 соединен с объединенными двухсторонними входами выходами первой 13, второй 14 и третьей 15 шин ввода-вывода и с первым двухсторонним входом выходом графического адаптера 7, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом интерфейса DVI 1, второй двухсторонний вход выход которого соединен с вторым двухсторонним входом выходом трансмиттера сигнала DVI 8, первый двухсторонний вход выход которого соединен с третьим двухсторонним входом выходом графического адаптера 7, двухсторонний вход выход первого порта USB 2 соединен с двухсторонним входом выходом второго порта USB 3 и первым двухсторонним входом выходом левого четырех портового USB хаба 9, второй двухсторонний вход выход которого соединен с пятым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 18 и первым двухсторонним входом выходом второго четырех портового USB хаба 11, второй двухсторонний вход выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами выходами порта 2×USB 5 и первого и второго портов Ethernet+2 USB 6.1 и 6.2, выход микрофона 4.1 соединен с входом аудиокодека 10, выход которого соединен с входом динамика 4.2, двухсторонний вход выход аудиокодека 10 соединен с четвертым двухсторонним входом выходом

многофункционального контроллера КПИ-2 18, шестой двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом микросхемы физического уровня Ethernet 12, второй двухсторонний вход выход которой соединен с двухсторонним входом выходом третьего порта Ethernet+2 USB 6.3, двухсторонний вход выход порта RS-232 19 соединен с вторым двухсторонним входом выходом RS-232 трансмиттера 20, первый двухсторонний вход выход которого соединен с седьмым двухсторонним входом выходом многофункционального контроллера КПИ-2 18, восьмой двухсторонний вход выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами выходами с первого по четвертый портов 21, 22, 23 и 24, причем многофункциональный контроллер КПИ-2 18 содержит контроллер физического уровня канала ввода-вывода 35, в него дополнительно введены, контроллер канального уровня канала ввода-вывода 36, коммутатор первого уровня 37, коммутатор второго уровня 38, первый составной контроллер 39, первый контроллер линка PCIe 40, второй контроллер линка PCIe 41 первый 4-х портовый контроллер интерфейса USB 42, второй 4-х портовый контроллер интерфейса USB 43, второй составной контроллер 44, контроллер двух устройств интерфейса IDE 45, третий составной контроллер 46, контроллер управления питанием и энергосбережением 47, контроллер интерфейса PCI 48, звуковой контроллер интерфейса HDA 49, первый 4-х портовый контроллер интерфейса SATA 3.0 50, второй 4-х портовый контроллер интерфейса SATA 3.0 51, первый контроллер интерфейса Ethernet 52, второй контроллер интерфейса Ethernet 53, третий контроллер интерфейса Ethernet 54 и блок управления сигналами тактовой синхронизации 55, выход которого соединен с объединенными входами синхронизации всех блоков устройства, выход которого соединен с выходом контроллера физического уровня канала ввода-вывода 35, двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера канального уровня канала ввода-вывода 36, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом коммутатора первого уровня 37, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом первого составного контроллера 39, третий двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом первого контроллера линка PCIe 40, четвертый двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом второго контроллера линка PCIe 41, пятый двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом звукового контроллера интерфейса HDA 49, шестой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 50, седьмой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 51, восьмой двухсторонний вход выход коммутатора первого уровня 37 соединен с первым двухсторонним входом выходом коммутатора второго уровня 38, второй двухсторонний вход выход которого соединен с первым двухсторонним входом выходом первого 4-х портового контроллера интерфейса USB 42, третий двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом второго 4-х портового контроллера интерфейса USB 43, четвертый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом второго составного контроллера 44, пятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом первого контроллера интерфейса Ethernet 52, шестой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом второго контроллера интерфейса Ethernet 53, седьмой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом третьего контроллера интерфейса Ethernet 54, восьмой двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера двух устройств интерфейса IDE 45, девятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом третьего составного контроллера 46, десятый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом контроллера управления питанием и энергосбережением 47, одиннадцатый двухсторонний вход выход коммутатора второго уровня 38 соединен с первым двухсторонним входом выходом, контроллер интерфейса PCI 48, вторые двухсторонние входы выходы контроллера двух устройств интерфейса IDE 45, третьего составного контроллера 46, контроллера управления питанием и энергосбережением 47, контроллера интерфейса PCI 48, звукового контроллера интерфейса HDA 49, первого контроллера интерфейса Ethernet 52, второго контроллера интерфейса Ethernet 53 и третьего контроллера интерфейса Ethernet 54 соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, вторые и третьи двухсторонние входы выходы первого составного контроллера 39, первого контроллера линка PCIe 40 и второго составного контроллера 44 соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, с второго по пятый двухсторонние входы выходы второго контроллера линка PCIe 41, первого 4-х портового контроллера интерфейса USB 42, второго 4-х портового контроллера интерфейса USB 43, первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 50, второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 51 соединены с соответствующими двухсторонними входами выходами устройства, причем соединение между двухсторонними входами выходами коммутатора первого уровня 37 и контроллера канального уровня канала ввода-вывода 36, коммутатора второго уровня 38, первого составного контроллера 39, первого контроллера линка PCIe 40, второго контроллера линка PCIe 41, звукового контроллера интерфейса HDA 49, первого 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 50, второго 4-х портового контроллера интерфейса SATA 3.0 51 осуществляется интерфейсом типа «Slink», причем соединение между двухсторонними входами выходами коммутатора второго уровня 38 и первого 4-х портового контроллера интерфейса USB 42, второго 4-х портового контроллера интерфейса USB 43, второго составного контроллера 44, контроллера двух устройств интерфейса IDE 45, третьего составного контроллера 46, контроллера управления питанием и энергосбережением 47, контроллера интерфейса PCI 48, первого контроллера интерфейса Ethernet 52, второго контроллера интерфейса Ethernet 53 и третьего контроллера интерфейса Ethernet 54 осуществляется интерфейсом типа «IOlink».

Процессорный модуль (MBE2S-PC) (фиг. 1) работает следующим образом.

Модуль MBE2S-PC предназначен для работы в составе средств вычислительной техники робототехнических комплексов и разработан на базе микропроцессора Эльбрус-4С и контроллера периферийных интерфейсов КПИ - 2.

При работе модуля его элементы выполняют следующие функции.

Интерфейс DVI 1 предназначен для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы, телевизоры и проекторы.

Порты USB 2 и 3 предназначены для подключения USB-устройств в порт USB модуля MBE2S-PC.

Микрофон 4.1 и динамик 4.2. предназначены для приема и передачи аудио информации.

Порт 2×USB 5 предназначен для подключения USB-устройств в порт USB модуля MBE2S-PC.

Три порта Ethernet+2 USB 6.1, 6.2 и 6.3 обеспечивают подключение сетевых или иных устройств в порт Ethernet через порт типа RJ45.

Графический адаптер 7, в качестве которого используется графический контроллер SM718 (Silicon Motion) представляет собой мультимедийный дисплейный контроллер с интерфейсом PCI, интегрированной видеопамятью (32-разряда, 16 Мбайт) и функциями 20-ускорения.

Трансмиттер сигнала DVI 8 обеспечивает прием и передачу данных DVI от устройств, подключенных к графическому адаптеру 7 и в обратную сторону.

Два четырех портовых USB хаб 9 и 11 предназначены для обеспечения подключения нескольких, например четырех, устройств в один USB порт,

Аудиокодек 10 выполняет преобразование аудио сигналов. Аудиокодек на аппаратном уровне представляет собой отдельную микросхему, которая кодирует и декодирует аналоговый звуковой сигнал в цифровой сигнал и наоборот при помощи аналогово-цифрового и цифро-аналогового преобразователей. Цифро-аналоговая конвертация происходит, когда компьютер посылает звук на внешние динамики, а аналого-цифровая конвертация происходит, когда звук подается на компьютер извне.

Микросхема физического уровня Ethernet 12 позволяет другим микросхемам канального уровня, так называемыми MAC, подключиться к физической среде передачи, такой как медный кабель, причем второй уровень сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных узлам, находится в том же сегменте локальной сети. Стандартная микросхема физического уровня включает в себя модули подуровня физического кодирования и подуровня среды передачи. Модуль подуровня физического кодирования выполняет функции кодирования и декодирования передаваемого и принимаемого потока данных. Целью кодирования является упрощение процесса восстановления потока данных приемником.

Четыре шины ввода-вывода 13, 14, 15 и 17 предназначены для подключения периферийных устройств.

Порт JTAG 16 предназначен для подключения средств диагностики и отладки к модулю MBE2S-PC,

Многофункциональный контроллер КПИ - 2 18 обеспечивает сопряжения многоядерных микропроцессоров с архитектурой "Эльбрус" с периферийными устройствами.

Порт RS-232 19 реализует подключение устройств к порту RS232.

RS-232 трансмиттер 20 является многоканальным драйвером RS232 (приемо-передатчиком) и осуществляет защиту от электростатического разряда.

Четыре порта SATA 21, 22, 23 и 24 являются высокоскоростными последовательными каналами и предназначены для подключения устройств по интерфейсу SATA.

Порт IDE 25 является параллельным интерфейсом и предназначен для подключения накопителей по интерфейсу IDE.

Элемент питания 27 предназначен для поддержки работы часов реального времени в отсутствие внешнего питания.

ПЗУ начального загрузчика 28 является энергонезависимой памятью и предназначена для хранения начального загрузчика.

Порт для подключения к начальному загрузчику 29 предназначен для подключения к начальному загрузчику (подключаются устройства загрузки программы начального загрузчика).

Три порта модуля ОЗУ 31, 33 и 34 предназначены для установки двухсторонних модулей памяти (DIMM) в порты.

Микропроцессор 32 - это программно-управляемое универсальное устройство для цифровой обработки дискретной и (или) аналоговой информации и управления процессом этой обработки, построенное на одной или нескольких. Больших интегральных схемах (БИС).

В процессорном модуле MBE2S-PC реализовано 3 канала оперативной памяти DDR3 31, 33 и 34 с возможностью работы на максимальной проектной частоте контроллеров памяти микропроцессора 800 МГц (эквивалентная частота передачи данных 1600 МГц). На каждом канале ОЗУ предусмотрено установка одного модуля оперативной памяти объемом 4 Гб. Таким образом, суммарный объем оперативной памяти макета СВТ составит 12 Гб.

Так же для возможности объединения двух процессорных модулей в единой вычислительной среде с когерентной памятью, обеспечивая тем самым масштабируемость вычислительной мощности. Под понятием масштабируемости подразумевается возможность изменения производительности, а как следствие, и потребляемой мощности, СВТ без существенных конструктивных изменений. Данное решение позволяет унифицировать типы применяемых СВТ в различных типах РТК в зависимости от сложности вычислительных задач, массогабаритных требований, мощности бортовой сети электропитания РТК, требований по продолжительности автономной работы, комплекса внешних воздействующих факторов и системы теплоотвода. При этом, один из каналов межпроцессорного обмена (IPLink), который выведен на внешний высокочастотный разъем и не показан на фиг. 1, осуществляет межпроцессорный обмен при совместной работе центральных процессоров двух разных модулей MBE2S-PC. В дальнейшем, это даст возможность объединить два процессорных модуля в единую вычислительную среду и удвоить производительность.

Для работы с периферией (внешними каналами обмена) модуля микропроцессор посредством канала IOLink соединен с контроллером периферийных интерфейсов КПИ - 2, при реализации которого используется микросхема (1991ВГ1Я), так называемый «южный мост» - контроллер-концентратор, связывающий периферийные устройства и шины с центральным процессором.

В заявляемом модуле также реализованы:

- Через порты USB 2, 3, 5, 9 и 11, работы с различными устройствами: с дисковыми и твердотельными накопителями, видеокамерами, сканирующими лазерными дальномерами (2D), инерциально-измерительными системами (ИНС) и спутниковыми навигационными системами (СНС);

- Порт RS-232 19, работа с исполнительными системами РТК;

- 3 слота PCI 13, 14 и 15 осуществляют возможность установки различных карт расширения;

- 1 слот PCIe ×8 17 осуществляют возможность установки высокопроизводительных карт расширения;

- Gigabit Ethernet высокоскоростной интерфейс осуществляет сбора данных и управления исполнительными системами РТК, а так же возможность формирования локальной вычислительной сети;

Таким образом, процессорный модуль MBE2S-PC, где MBE2S-PC его условное обозначение, обеспечивает повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет использования в робототехнических комплексах.

Claims

1. Процессорный модуль (MBE2S-PC), содержащий процессор, подключенный к оперативной памяти, шины ввода-вывода, контроллер периферийных интерфейсов, ПЗУ начального загрузчика, отличающийся тем, что в качестве контроллера периферийных интерфейсов используется многофункциональный контроллер КПИ-2, а в качестве процессора используется микропроцессор, в него дополнительно введены, интерфейс DVI, два порта USB, микрофон, динамик, порт 2хUSB, три порта Ethernet+2 USB, графический адаптер, трансмиттер сигнала DVI, два четырехпортовых USB хаба, аудиокодек, микросхему физического уровня Ethernet, порт JTAG, порт RS-232, RS-232 трансмиттер, четыре порта SATA, порт IDE, часы реального времени с энергонезависимой памятью, элемент питания, порт для подключения к начальному загрузчику, датчик температуры, три порта модуля ОЗУ и микропроцессор, первый двухсторонний вход-выход третьего порта модуля ОЗУ соединен с объединеными вторым двухсторонним входом-выходом второго порта модуля ОЗУ, первым двухсторонним входом-выходом первого порта модуля ОЗУ, двухсторонним входом-выходом датчика температуры и десятым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2, девятый двухсторонний вход-выход которого соединен с третьим двухсторонним входом-выходом микропроцессора, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с вторым двухсторонним входом-выходом первого порта модуля ОЗУ, а первый и четвертый двухсторонние входы-выходы микропроцессора соединены соответственно с первым двухсторонним входом-выходом второго порта модуля ОЗУ и вторым двухсторонним входом-выходом третьего порта модуля ОЗУ, двухсторонний вход-выход порта IDE, соединен с одиннадцатым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2, двенадцатый двухсторонний вход-выход многофункционального контроллера КПИ-2 соединен с первым двухсторонним входом-выходом часов реального времени с энергонезависимой памятью, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом ПЗУ начального загрузчика, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с двухсторонним входом-выходом порта для подключения к начальному загрузчику, вход часов реального времени с энергонезависимой памятью соединен с выходом элемента питания, двухсторонний вход-выход четвертой шины ввода-вывода соединен с первым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2, второй двухсторонний вход которого соединен с двухсторонним входом-выходом порта JTAG, третий двухсторонний вход-выход многофункционального контроллера КПИ-2 соединен с объединенными двухсторонними входами-выходами первой, второй и третьей шин ввода-вывода и с первым двухсторонним входом-выходом графического адаптера, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом интерфейса DVI, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с вторым двухсторонним входом-выходом трансмиттера сигнала DVI, первый двухсторонний вход-выход которого соединен с третьим двухсторонним входом-выходом графического адаптера, двухсторонний вход-выход первого порта USB соединен с двухсторонним входом-выходом второго порта USB и первым двухсторонним входом-выходом первого четырехпортового USB хаба, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с пятым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2 и первым двухсторонним входом-выходом второго четырехпортового USB хаба, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами-выходами порта 2хUSB и первого и второго портов Ethernet+2 USB, выход микрофона соединен с входом аудиокодека, выход которого соединен с входом динамика, двухсторонний вход-выход аудиокодека соединен с четвертым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2, шестой двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом микросхемы физического уровня Ethernet, второй двухсторонний вход-выход которой соединен с двухсторонним входом-выходом третьего порта Ethernet+2 USB, двухсторонний вход-выход порта RS-232 соединен с вторым двухсторонним входом-выходом RS-232 трансмиттера, первый двухсторонний вход-выход которого соединен с седьмым двухсторонним входом-выходом многофункционального контроллера КПИ-2, восьмой двухсторонний вход-выход которого соединен с объединенными двухсторонними входами-выходами с первого по четвертый портов.

2. Процессорный модуль (MBE2S-PC) по п. 1, отличающийся тем, многофункциональный контроллер КПИ-2 содержит контроллер физического уровня канала ввода-вывода, в него дополнительно введены контроллер канального уровня канала ввода-вывода, коммутатор первого уровня, коммутатор второго уровня, первый составной контроллер, первый контроллер линка PCIe, второй контроллер линка PCIe, первый 4-портовый контроллер интерфейса USB, второй 4-портовый контроллер интерфейса USB, второй составной контроллер, контроллер двух устройств интерфейса IDE, третий составной контроллер, контроллер управления питанием и энергосбережением, контроллер интерфейса PCI, звуковой контроллер интерфейса HDA, первый 4-портовый контроллер интерфейса SATA 3.0, второй 4-портовый контроллер интерфейса SATA 3.0, первый контроллер интерфейса Ethernet, второй контроллер интерфейса Ethernet, третий контроллер интерфейса Ethernet и блок управления сигналами тактовой синхронизации, выход которого соединен с объединенными входами синхронизации всех блоков устройства, выход которого соединен с выходом контроллера физического уровня канала ввода-вывода, двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом контроллера канального уровня канала ввода-вывода, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом коммутатора первого уровня, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом первого составного контроллера, третий двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом первого контроллера линка PCIe, четвертый двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом второго контроллера линка PCIe, пятый двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом звукового контроллера интерфейса HDA, шестой двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом первого 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0, седьмой двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом второго 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0, восьмой двухсторонний вход-выход коммутатора первого уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом коммутатора второго уровня, второй двухсторонний вход-выход которого соединен с первым двухсторонним входом-выходом первого 4-портового контроллера интерфейса USB, третий двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом второго 4-портового контроллера интерфейса USB, четвертый двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом второго составного контроллера, пятый двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом первого контроллера интерфейса Ethernet, шестой двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом второго контроллера интерфейса Ethernet, седьмой двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом третьего контроллера интерфейса Ethernet, восьмой двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом контроллера двух устройств интерфейса IDE, девятый двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом третьего составного контроллера, десятый двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом контроллера управления питанием и энергосбережением, одиннадцатый двухсторонний вход-выход коммутатора второго уровня соединен с первым двухсторонним входом-выходом, контроллер интерфейса PCI, вторые двухсторонние входы-выходы контроллера двух устройств интерфейса IDE, третьего составного контроллера, контроллера управления питанием и энергосбережением, контроллера интерфейса PCI, звукового контроллера интерфейса HDA, первого контроллера интерфейса Ethernet, второго контроллера интерфейса Ethernet и третьего контроллера интерфейса Ethernet соединены с соответствующими двухсторонними входами-выходами устройства, вторые и третьи двухсторонние входы-выходы первого составного контроллера, первого контроллера линка PCIe и второго составного контроллера соединены с соответствующими двухсторонними входами-выходами устройства, с второго по пятый двухсторонние входы-выходы второго контроллера линка PCIe, первого 4-портового контроллера интерфейса USB, второго 4-портового контроллера интерфейса USB, первого 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0, второго 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0 соединены с соответствующими двухсторонними входами-выходами устройства, причем соединение между двухсторонними входами-выходами коммутатора первого уровня и контроллера канального уровня канала ввода-вывода, коммутатора второго уровня, первого составного контроллера, первого контроллера линка PCIe, второго контроллера линка PCIe, звукового контроллера интерфейса HDA, первого 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0, второго 4-портового контроллера интерфейса SATA 3.0 осуществляется интерфейсом типа «Slink», причем соединение между двухсторонними входами-выходами коммутатора второго уровня и первого 4-портового контроллера интерфейса USB, второго 4-портового контроллера интерфейса USB, второго составного контроллера, контроллера двух устройств интерфейса IDE, третьего составного контроллера, контроллера управления питанием и энергосбережением, контроллера интерфейса PCI, первого контроллера интерфейса Ethernet, второго контроллера интерфейса Ethernet и третьего контроллера интерфейса Ethernet осуществляется интерфейсом типа «IOlink».