可编程刀片服务器结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可编程刀片服务器结构，包括背板和若干个插在背板PCIE插槽上的处理器刀片，其特征在于每个PCIE插槽的收发通道连接FPGA的高速收发器，其中主端点通道连接到cvp配置功能指定的通道，FPGA内通过若干个PCIE端点IP核按对应的PCIE插槽分别与对应的设备端点连接，设备端点与可编程逻辑模块连接，可编程逻辑模块与PCIEIO接口连接。本实用新型专利技术具有目前刀片服务器结构无法比拟的设备扩展性和灵活性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于刀片服务器领域，具体是一种可编程刀片服务器结构。
技术介绍
目前的刀片服务器的基本都是基于固定逻辑芯片设计的，设计制造完成后，其硬件逻辑功能保持不变，其背板仅有数据交换或信号通道功能。另外目前已有的刀片服务器内的协议交换是不能随意改变的，扩展性和灵活性有限。而且传统刀片服务器的网络接口、SAN光纤通讯、Inf iniband通讯以及FC接口，都需要在服务器刀片上有相应的接口卡，外部需要相应协议的交换机，系统复杂，成本高，可靠性不高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种可编程刀片服务器结构。一种可编程刀片服务器结构，包括背板和若干个插在背板PCIE插槽上的处理器刀片，其特征在于每个PCIE插槽的收发通道连接FPGA的高速收发器，其中主端点通道连接到FPGA的cvp配置功能指定的通道，FPGA内通过若干个PCIE端点IP核按对应的PCIE插槽分别与对应的设备端点连接，设备端点与可编程逻辑模块连接，可编程逻辑模块与PCIEIO接口连接。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于所述处理器刀片中的主处理器刀片设置有用于远程更新的前面板网络接口。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于所述PCIE IO接口通过高速收发通道与以太网SFP光接口连接，所述设备端点连接FPGA内的以太网MAC，以太网MAC连接PCS, PCS 连接 PMA。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于所述设备端点连接FPGA内的以太网MAC，以太网MAC与以太网协议交换逻辑连接，以太网协议交换逻辑通过FPGA逻辑实现协议交换。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于所述设备端点连接FPGA内的SATA MAC, SATA MAC连接PCS，PCS连接PMA，所述PCIE IO接口通过高速收发通道与SATA接口连接。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于所述处理器刀片之间通过设备端点的BAR寄存器的读写访问实现FIFO高速互联通信。所述的一种可编程刀片服务器结构，其特征在于每个处理器刀片分配一个DMA地址，其中主处理器刀片的端点设备可以控制地址映射读写控制模块，通过中断控制模块发起对其他处理器的中断。本专利技术的可编程刀片服务器结构，在背板中使用Altera公司Stratix V(或Arria V或Cyclone V)FPGA作为背板核心芯片，使用了三级灵活性创新处理,第一个灵活性处理是:特定的组合了 1、FPGA动态重配置cvp功能，2、FPGA PCIE配置通道设计为主通道结构，3、FPGA PCIE端点设备的可编程性、4、带网络连接和配置FPGA功能的主刀片，连接支持各种不同外设，未来需要的外设可通过主处理器刀片网络实时动态更新到本专利技术结构中，使本结构支持远程网络软件定义的硬件逻辑更新，使这种结构适应硬件可定制服务器中应用。结构第二个灵活性处理是在背板PCIE插槽后联入FPGA，将PCIE设备逻辑在FPGA 中实现，利用FPGA设备逻辑的可编程性，只要提供逻辑编程后的FPGA协议处理模块就可以实现应用需要的任何数字交换协议，不限定某一特定的协议，结构的第三个灵活性处理是将输出接口部分通过相同的PCIE插槽连接IO刀片，使输出接口适应各种不同需求，因此本结构具有目前刀片服务器结构无法比拟的PCIe设备扩展性和处理协议灵活性。同时该结构还能利用FPGA器件的逻辑互通提供服务器刀片之间的高速数据交换功能、高性能群集计算功能。本结构中扩展连接设备在FPGA内实现，服务器内刀片之间的协议交换同样在 FPGA内实现，省去了接口卡和交换机投入，降低了系统成本和复杂性。芯片内逻辑连接代替了外部线缆的物理接插连接减少，提高了系统可靠性。本结构的连接方式使不同服务器刀片的PCIE外设处于相同FPGA内，使得服务器刀片之间的管道数据通信不再需要复杂的协议，能有效提高数据通讯的效率。该结构让不同Pcie域空间的设备处于同一 FPGA逻辑芯片内，能提供刀片主机之间的高速通信。结构支持FPGA内实现Pcie-Pcie不透明桥逻辑功能，支持刀片服务器间内存相互访问。附图说明图1是本技术的可编程刀片服务器的物理结构图；图2是本技术的可编程刀片服务器的FPGA逻辑结构图；图3是本技术的可 编程刀片服务器的主处理器刀片结构；图4是本技术的可编程刀片服务器的FPGA内扩展千兆/万兆SFP光接口以太网逻辑结构示意图；图5是本技术的可编程刀片服务器的千兆/万兆SFP光接口 IO刀片示意图；图6是本技术的可编程刀片服务器的以太网协议交换示意图；图7是本技术的可编程刀片服务器的FPGA内扩展SATA存储逻辑示意图；图8是本技术的可编程刀片服务器的SATA存储IO刀片示意图；图9是本技术的可编程刀片服务器的FPGA内处理器刀片设备间FIFO通讯示意图；图10是本技术的可编程刀片服务器的高性能群集计算功能示意图；图中，I一背板；2—FPGA ;3—主通道；4一PCIE接口 ；5—主处理器刀片；6—处理器刀片；7—设备刀片；8 — IO刀片；9一存储刀片；10—处理器刀片A ;11—处理器刀片B ； 12—主端点；13 — EP ; 14—地址映射和读写控制逻辑；15—可编程逻辑模块；16 — PCIE IO 接口 ；17—内存条；18—CPU ； 19—BIOS ；20—RJ45 ;21—根复合体；22—网络；23—硬盘；24—处理器刀片C ；25以太网 MAC ；26—PCS ；27—PMA ；28—SFP 接口 ；29—SATA MAC ；30—SATA 接口 硬盘；31—SATA 接口 ；32—EP A ；33—EP B ;34 — EP C ;35 — FIFO A->B ;36 — FIFO B->A ;37—从处理器刀片 A ;38—从处理器刀片B ;39 — DMA地址；40—中断控制模块；41 一以太网逻辑交换协议。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细说明。图1图2所示分别是本技术的可编程刀片服务器的物理结构图和FPGA逻辑结构图，处理器刀片分别插到背板PCIE插槽，每个PCIE插槽的收发通道连接到FPGA的高速收发器，其中主端点通道连接到Altera FPGA cvp配置功能指定的通道，FPGA内使用PCIE端点IP CORE按对应的插槽实例化多个端点设备，端点设备连接到可编成逻辑模块部分，这部分按实际需求进行设备逻辑编程，可实现任何数字交换协议。因为这些端点以上述物理和逻辑结构被组合到FPGA内，所以不同处理器刀片之间具有了高速通信基础。在后续说明中针对不同应用示例说明。Cvp (Configuration via Protocol)配置方式是 Altera 公司 28nm FPGA 器件提供的通过Pcie端口的FPGA配置方式。EP是PCIE设备端点(End point)Pcie 10接口和处理器刀片连接的插槽完全一致，但插槽上高速收发信号作为设备扩展使用。如图3所示是本技术的可编程刀片服务器的主处理器刀片结构，主处理器刀片具有前面板网络接口 RJ45，用于远程更新。实施例1刀片服务器千兆/万兆以太网扩展如图4和图5所示。图中借用PCI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程刀片服务器结构，包括背板和若干个插在背板PCIE插槽上的处理器刀片，其特征在于每个PCIE插槽的收发通道连接FPGA的高速收发器，其中主端点通道连接到FPGA?的cvp配置功能指定的通道，FPGA内通过若干个PCIE端点IP核按对应的PCIE插槽分别与对应的设备端点连接，设备端点与可编程逻辑模块连接，可编程逻辑模块与PCIE?IO?接口连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳军胜，
申请(专利权)人：杭州海莱电子科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：