易于扩展的多CPU系统技术方案

本发明专利技术公开了一种易于扩展的多ＣＰＵ系统，包括母板和多个ＣＰＵ模块，所述ＣＰＵ模块都设有扣板接口，其特征在于：多个ＣＰＵ模块以上下逐层扣接方式形成层叠式结构，最下层的ＣＰＵ模块扣接在母板上，并在总线规范下对层叠式扣板接口的信号进行路由；在总线之外设有一组用于识别各ＣＰＵ模块的ＩＤ，以自动识别各自在系统中所处的位置；所述多个ＣＰＵ模块之间的通信通过设置路由予以协调。具有配置灵活，扩展能力强，节省空间的优点。可以根据系统的需要灵活配置多个ＣＰＵ模块，或者配置包括至少一个ＣＰＵ模块和多个其它非ＣＰＵ功能模块，能够解决性能和成本之间的矛盾，特别是层叠式结构比平铺式结构更节省空间，模块集成占用的空间很小，模块可扩展数目不会受到空间的严重限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及两个或多个CPU模块的组合，还涉及用于数个程序在多个CPU模块之间的互连或传送请求的同时处理，尤其是涉及一种易于扩展的多CPU系统。
技术介绍
对于很多电子设备来说，CPU的处理能力往往成为系统升级的瓶颈。增加新的功能经常导致CPU的负荷加重，而如果原设计的余量不够，将不得不对硬件电路进行重新设计，更换处理能力更强的CPU或者改用多CPU系统。这意味着巨大的设计工作和高昂的生产成本，导致产品升级甚至比开发一款新产品的投入还要多。为了避免这类问题，通常的做法是在初始设计时就为CPU的处理能力预留足够的余量，以适应可能出现的升级。一种办法是选择处理能力足够强大的CPU，其缺点是不够灵活，为了应对未来可能的升级为现有系统配置一个或多个超过现阶段性能需求的CPU，将导致系统的成本大幅增加；另一种办法是将CPU及其外围基本电路设计成其物理意义是一块扣板的独立CPU模块，所述CPU模块是具有主设备Master功能的模块，包括利用通用处理器CPU设计的模块，以及利用数字信号处理器DSP设计的模块。通过扣板连接器将CPU模块扣接至母板上集成为系统，实现原来一块电路板的功能。这种方法具备一定的灵活性和扩展能力，CPU模块和母板可以各自独立升级，降低了升级的成本。此外，还可以将母板设计为支持多个CPU模块，为不同的系统灵活配置一个或多个CPU模块。然而，现有多个CPU模块和母板之间的连接大多是采用平铺式结构，预先在母板上为多个CPU模块留置相应的空间，再根据需要将CPU模块扣接至母板各自的对应位置，占用空间大，不利于系统集成，导致其可扩展的CPU模块数目非常有限。平铺式结构的另一个突出缺点是各CPU模块必须各不相同，才能适应非对称性信号的处理，又使得生产维护成本有所增加。此外，平铺式结构的扩展能力还严重依赖于初始设计时对未来新增功能的预见，但是，这种预见是难以做到准确的。如果对未来所需处理能力估计过高，将导致设计难度加大，系统成本大幅增加；如果对未来所需处理能力估计过低，升级后所需的处理能力超出预见，就必须重新设计新的系统，此外，平铺式结构的多个CPU模块扣板方案各CPU模块有所不同，生产和维护成本相对仍然较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术存在的缺陷，提出一种占用空间小、扩展能力强、升级方便、成本低廉且可扩展数目较少受到空间的限制的易于扩展的多CPU系统。本专利技术的技术问题通过以下技术方案予以解决这种易于扩展的多CPU系统，包括母板和多个CPU模块，所述CPU模块是设有扣板接口。这种易于扩展的多CPU系统的特点是所述多个CPU模块以上下逐层扣接方式形成层叠式结构，最下层的CPU模块扣接在母板上，并在总线规范下对层叠式扣板接口的信号进行路由。在总线之外设有一组用于识别各CPU模块的ID，以自动识别各自在系统中所处的位置。所述多个CPU模块之间的通信通过设置路由予以协调。本专利技术的技术问题通过以下进一步技术方案予以解决所述CPU模块是具有主设备Master功能，能够主动发起对其它设备的访问的模块。所述CPU模块，包括利用通用微处理器MPU设计的模块，以及利用数字信号处理器DSP设计的模块。所述多个CPU模块是完全相同的CPU模块，其制作工艺完全相同、PCB和元器件完全相同且互相之间可以等同替换。所述多个CPU模块的顶层和底层分别设有扣板连接器。所述多个CPU模块都设有用于检测系统分配给自己的ID的IO引脚。所述扣板接口包括对称信号接口和非对称信号接口。所述扣板接口的对称信号，包括数据、地址信号是，直接将功能模块连接至顶层和底层连接器的同一引脚形成总线结构进行路由。所述扣板接口的非对称信号，包括请求/应答信号、中断信号、时钟信号、复位信号、初始化设备选择信号是，通过设置路由信号来组织协调这些信号的正确连接进行路由。所述路由信号包括用于设定仲裁信号路由的信号，该仲裁信号路由的设定使得各个完全相同的CPU模块可以协调各自之间仲裁信号的通信。所述路由信号还包括用于设定时钟信号、初始化设备选择信号、复位信号、PCI中断信号的路由的信号。所述总线是具有对称特征或类似对称特征的总线，可以是PCI总线，也可以是其它总线，包括很多CPU的局部总线，设备既可以作为主设备，也可以作为从设备工作，有申请/应答机制协调各主设备获得总线控制权，或者是外部设备可以申请总线控制权。优选的是，所述总线是PCI总线。这种易于扩展的多CPU系统，还包括设有与CPU模块完全相同的扣板接口的非CPU功能模块，其PCI复位信号由CPU模块提供。所述非CPU功能模块，包括通信模块、图形处理模块和存储模块。本专利技术的有益效果是本专利技术是通过对扣板接口的专门设计而实现的一种层叠式结构的多CPU系统，各个CPU模块可以自动识别其在系统中所处的位置，它们之间的通信也通过设置路由予以协调。具有配置灵活，扩展能力强，节省空间的优点。可以根据系统的需要灵活配置多个CPU模块，或者配置包括至少一个CPU模块和多个其它非CPU功能模块，能够解决性能和成本之间的矛盾，本系统中的各个CPU模块完全相同，可以降低生产维护成本，特别是层叠式结构比平铺式结构更节省空间，模块集成占用的空间很小，模块可扩展数目不会受到空间的严重限制。附图说明下面结合具体实施方式并对照附图对本专利技术作进一步说明。图1是现有平铺式结构的多CPU系统的平面示意图；图2是图1的立面示意图；图3是本专利技术具体实施方式的多CPU系统的平面示意图； 图4是图3的立面示意图；图5是本专利技术具体实施方式方案一的ID分配时的IO路由示意图；图6是本专利技术具体实施方式方案二的ID分配时的IO路由示意图；图7是本专利技术具体实施方式的PCI仲裁信号路由示意图；图8是本专利技术具体实施方式方案一的时钟路由示意图；图9是本专利技术具体实施方式方案二的时钟路由示意图；图10是本专利技术具体实施方式的PCI中断处理示意图；图11是本专利技术具体实施方式的IDSEL信号路由示意图；图12是本专利技术具体实施方式的PCI复位路由示意图；图13是本专利技术另一具体实施方式的PCI复位路由示意图。具体实施例方式具体实施方式一一种易于扩展的多CPU系统，由四个CPU模块组成这种易于扩展的四CPU系统，包括母板0#和四个CPU模块1#～4#。CPU模块1#～4#是设有扣板接口且具有主设备Master功能的模块，包括利用通用处理器CPU设计的模块，以及利用数字信号处理器DSP设计的模块，它们以上下逐层扣接方式形成层叠式结构，最下层的CPU模块1#扣接在母板0#上，并在总线规范下对层叠式扣板接口的信号进行路由。CPU模块1#～4#是完全相同的CPU模块，在总线之外设有一组用于识别各CPU模块的ID，以自动识别各自在系统中所处的位置。CPU模块1#～4#之间的通信通过设置路由予以协调。本专利技术具体实施方式通过PCI总线组成系统，系统结构示意图见图3、4。CPU模块1#～4#和母板0#之间使用PCI总线进行数据交换。它们的顶层和底层分别设有带扣板接口的扣板连接器，各CPU模块1#～4#和母板0#的PCI总线信号和其它信号通过扣板连接器实现电气连接。图3、4的层叠式结构显然比图1、2的平铺式结构更节省空间，使其有可能扩展更多的CPU模块，而不会受到空间的严重限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种易于扩展的多ＣＰＵ系统，包括母板和多个ＣＰＵ模块，所述ＣＰＵ模块是设有扣板接口，其特征在于：所述多个ＣＰＵ模块以上下逐层扣接方式形成层叠式结构，最下层的ＣＰＵ模块扣接在母板上，并在总线规范下对层叠式扣板接口的信号进行路由；　 　在总线之外设有一组用于识别各ＣＰＵ模块的ＩＤ，以自动识别各自在系统中所处的位置；所述多个ＣＰＵ模块之间的通信通过设置路由予以协调。

【技术特征摘要】
1.一种易于扩展的多CPU系统，包括母板和多个CPU模块，所述CPU模块是设有扣板接口，其特征在于所述多个CPU模块以上下逐层扣接方式形成层叠式结构，最下层的CPU模块扣接在母板上，并在总线规范下对层叠式扣板接口的信号进行路由；在总线之外设有一组用于识别各CPU模块的ID，以自动识别各自在系统中所处的位置；所述多个CPU模块之间的通信通过设置路由予以协调。2.按照权利要求1所述的易于扩展的多CPU系统，其特征在于所述CPU模块是具有主设备Master功能，能够主动发起对其它设备的访问的模块。3.按照权利要求1或2所述的易于扩展的多CPU系统，其特征在于所述多个CPU模块是完全相同的CPU模块，其制作工艺完全相同、PCB和元器件完全相同且互相之间可以等同替换。4.按照权利要求3所述的易于扩展的多CPU系统，其特征在于所述多个CPU模块的顶层和底层分别设有扣板连接器。5.按照权利要求4所述的易于扩展的多CPU系统，其特征在于所述多个CPU模块都设有用于检测系统分配给自己的ID的IO引脚。6.按照权利要求5所述的易于扩展的多CPU系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力，陈巍，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]