專利名稱：一種多io擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多IO(輸入輸出)擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，適用于大量IO服務(wù)請(qǐng)求。
背景技術(shù)：
隨著CPU技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種服務(wù)器的計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)，但服務(wù)器的IO處理能力并沒(méi)有較大的提高。目前比較常用的服務(wù)器可以有1～4個(gè)32位或64位處理器，但通常最多只有5個(gè)PCI擴(kuò)展槽，其中133MHz的PCI-X擴(kuò)展槽通常只有一個(gè)，這種擴(kuò)展能力限制了服務(wù)器的應(yīng)用。
又如一款采用Intel公司P64H2芯片組的服務(wù)器主板，最多可以支持2條PCI-X通道，每條通道上可以連接2個(gè)PCI-X插槽，但由于P64H2芯片組的中心交換接口的帶寬僅為1GB/s，所以系統(tǒng)總的IO帶寬也只能被限制在1GB/s左右。對(duì)于大容量存儲(chǔ)服務(wù)器、文件系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器或是IO擴(kuò)展平臺(tái)的服務(wù)器等應(yīng)用場(chǎng)合，是無(wú)法滿足大量IO請(qǐng)求的服務(wù)要求的。從而降低了處理IO請(qǐng)求的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)器大量IO請(qǐng)求的處理瓶頸，提高服務(wù)器主板處理IO請(qǐng)求的性能。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，包括AMD Opteron(皓龍)中央處理器，HT總線控制器，和外圍擴(kuò)展插槽，其中，HT總線控制器包括3個(gè)AMD8131 HT總線橋接芯片和1個(gè)AMD8111 HT總線I/O集線器；外圍擴(kuò)展插槽包括12個(gè)PCI-X插座，2個(gè)PCI插座，8個(gè)DDR內(nèi)存插座，以及一系列的低速外圍接口設(shè)備；3個(gè)HT總線橋接芯片與中央處理器之間采用16位HT總線通信，一HT總線橋接芯片通過(guò)8位HT總線與HT總線I/O集線器通信；HT總線橋接芯片和HT總線I/O集線器通過(guò)PCI總線方式與外圍PCI插槽通信。
在上述方案中，所述AMD Opteron中央處理器是與標(biāo)準(zhǔn)X86結(jié)構(gòu)兼容的64位處理器。
在上述方案中，所述AMD 8131HT總線橋接芯片提供了上游的雙向16位HT通道和下游的雙向8位的HT通道，及2個(gè)HT到PCI-X的接口。
在上述方案中，所述AMD8111 HT總線I/O集線器提供上游的雙向8位HT通道，還提供了南橋芯片功能，支持本地的PCI總線、LPC總線，集成了EIDE(Enhanced IDE設(shè)備)控制器、以太網(wǎng)控制器、AC97音頻、USB(Universal Serial Bus，通用串口總線)接口和鼠標(biāo)鍵盤(pán)接口。
在上述方案中，所述外圍擴(kuò)展插槽包括由AMD Opteron處理器支持的8條DDR內(nèi)存插槽，由3個(gè)AMD 8131擴(kuò)展出來(lái)的12個(gè)PCI-X插槽，并預(yù)留出一個(gè)8位的HT總線擴(kuò)展插槽，由AMD 8111擴(kuò)展出來(lái)的2個(gè)PCI插槽，2個(gè)IDE插座，1個(gè)10/100網(wǎng)口，以及IO低速外圍接口。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，采用HyperTransport(以下簡(jiǎn)稱HT)總線接口技術(shù)，這是一種高速的串行連接方式，速度優(yōu)于普通的并聯(lián)方式，而且還加長(zhǎng)了連接線的級(jí)聯(lián)長(zhǎng)度，減少了級(jí)聯(lián)空間的局限性。HT總線通過(guò)端到端的級(jí)聯(lián)方式，由HT橋接芯片可擴(kuò)展出12條133/100MHz、64位的PCI-X(PCI extended)插槽，使系統(tǒng)的總IO帶寬達(dá)到6.4GB/s。同時(shí)，64位的處理器還提供了雙通道的DDR400(Double Date Rate 400MHz)接口，使得系統(tǒng)的存儲(chǔ)帶寬也達(dá)到6.4GB/s，與系統(tǒng)的IO帶寬相平衡，這樣可以充分保證CPU運(yùn)算速度與IO處理速度向匹配，滿足對(duì)大量IO請(qǐng)求服務(wù)的需求。
本發(fā)明所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI-X和PCI插槽，通用型強(qiáng)；本發(fā)明最多可以支持12條64位/133/100MHz的PCI-X插槽，充足地滿足各種IO請(qǐng)求的需要，擴(kuò)展性好；并且還可以根據(jù)預(yù)留的8位HT總線接口，級(jí)聯(lián)其它的HT總線設(shè)備，進(jìn)一步增強(qiáng)主板的擴(kuò)展能力；本發(fā)明配置靈活，可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，可以應(yīng)用到高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)等IO請(qǐng)求繁忙的應(yīng)用場(chǎng)合，并可以根據(jù)要求自由組合。


圖1是本發(fā)明的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置PCB布局圖；其中①AMD Opteron處理器，②AMD 8131 HT橋接芯片，③AMD 8111 HT總線IO集線器，④DDR SDRAM內(nèi)存插槽，⑤PCI-X插座，⑥PCI插座，⑦BIOS(Basic Input/OutputSystem)，⑧IDE硬盤(pán)設(shè)備插座，⑨ATX電源插座，⑩IO連接器。
圖3是本發(fā)明的AMD Opteron結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的AMD8131的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的AMD8111的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置的存儲(chǔ)局域網(wǎng)應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，制作一多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，該實(shí)施例包括AMD Opteron(皓龍)中央處理器，HT總線控制器(包括3個(gè)AMD8131 HT總線橋接芯片和1個(gè)AMD8111 HT總線I/O集線器)，和外圍擴(kuò)展插槽組成(包括12個(gè)PCI-X插座，2個(gè)PCI插座，8個(gè)DDR內(nèi)存插座，以及一系列的低速外圍接口設(shè)備)，PCB(Printed CircuitBoard)板的布局圖如圖2所示。
AMD Opteron中央處理器是一款與標(biāo)準(zhǔn)X86結(jié)構(gòu)兼容的64位處理器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如附圖3所示。除了64位的CPU內(nèi)核外，AMD Opteron處理器還將北橋控制器嵌入到處理器內(nèi)，使處理器集成了雙通道的DDR內(nèi)存接口和3個(gè)HT總線接口。AMDOpteron的這種分離存儲(chǔ)器接口和IO接口的做法，擺脫了處理器前端總線頻率對(duì)帶寬的限制，使得訪問(wèn)內(nèi)存接口與訪問(wèn)IO端口互相不沖突。
HT的總線控制器包括AMD 8131HT總線橋接芯片和AMD 8111HT總線I/O集線器。AMD8131的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它提供了上游的雙向16位HT通道和下游的雙向8位的HT通道，可以工作在頻率800MHz雙沿時(shí)鐘的最高頻率下，同時(shí)它還提供2個(gè)HT到PCI-X的接口，每個(gè)PCI-X接口可以擴(kuò)展出2個(gè)PCI主設(shè)備。
AMD8111的功能如圖5所示，它除了提供上游的雙向8位HT通道，還提供了傳統(tǒng)的南橋芯片功能，支持本地的PCI總線、LPC總線，集成了EIDE(Enhanced IDE設(shè)備)控制器、以太網(wǎng)控制器、AC97音頻、USB(Universal Serial Bus，通用串口總線)接口和鼠標(biāo)鍵盤(pán)等人機(jī)操作的接口功能。
多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置的外圍擴(kuò)展插槽包括由AMD Opteron處理器支持的8條DDR內(nèi)存插槽(總?cè)萘窟_(dá)到32GB，訪問(wèn)帶寬達(dá)到6.4GB/s)，由3個(gè)AMD 8131擴(kuò)展出來(lái)的12個(gè)PCI-X插槽，并預(yù)留出一個(gè)8位的HT總線擴(kuò)展插槽，由AMD 8111擴(kuò)展出來(lái)的2個(gè)PCI插槽，2個(gè)IDE插座，1個(gè)10/100網(wǎng)口，以及一系列的IO低速外圍接口。
如圖2所示，①處安裝好AMD Opteron中央處理器，④DDR內(nèi)存插槽處至少插入2條DDR SDRAM內(nèi)存，⑦BIOS中燒錄好可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，將帶Linux操作系統(tǒng)的IDE硬盤(pán)接接到⑧IDE硬盤(pán)設(shè)備0或1，將⑩IO連接器中的串口通過(guò)電纜連接到另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)終端上，并設(shè)置好終端串口的設(shè)置，從⑨處接入ATX電源，上電復(fù)位正常后，就能從終端上顯示出啟動(dòng)信息，完成啟動(dòng)后進(jìn)入Linux操作系統(tǒng)。
以多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置的應(yīng)用之一存儲(chǔ)局域網(wǎng)應(yīng)用為例，如圖6所示，多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置應(yīng)用在存儲(chǔ)局域網(wǎng)系統(tǒng)中，如附圖6所示，該系統(tǒng)由磁盤(pán)存儲(chǔ)矩陣，多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置和千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。
存儲(chǔ)局域網(wǎng)可以看作是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖書(shū)館系統(tǒng)，磁盤(pán)存儲(chǔ)矩陣可以看作是書(shū)庫(kù)或數(shù)據(jù)中心，主要功能是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)資料，響應(yīng)多IO擴(kuò)展接口服務(wù)器的數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求。多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置則是訪問(wèn)服務(wù)中心，負(fù)責(zé)響應(yīng)讀者從千兆交換機(jī)外部發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求，并向磁盤(pán)存儲(chǔ)陣列查詢數(shù)據(jù)，以及將數(shù)據(jù)從磁盤(pán)陣列通過(guò)千兆交換機(jī)傳送到外部的讀者請(qǐng)求方。千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)則是數(shù)據(jù)的傳輸中心，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)和請(qǐng)求信息的傳遞。
在本實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)請(qǐng)求和數(shù)據(jù)查詢，多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置中的4個(gè)PCI-X插槽插入4塊雙通道的Ultra320 SCSI硬盤(pán)卡，負(fù)責(zé)訪問(wèn)存儲(chǔ)磁盤(pán)矩陣的應(yīng)用，擴(kuò)展出8個(gè)Ultra320 SCSI的通道，每個(gè)通道可以接入15塊SCSI的硬盤(pán)，這樣就可以構(gòu)成一個(gè)120塊硬盤(pán)組成的磁盤(pán)存儲(chǔ)矩陣。主板的另外8個(gè)PCI-X插槽插入8個(gè)千兆以太網(wǎng)卡，連接到服務(wù)器外面配置的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)上，交換機(jī)留有對(duì)外的上行出口，以便于外部的訪問(wèn)請(qǐng)求。這樣就可以構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)局域網(wǎng)。
當(dāng)外部訪問(wèn)磁盤(pán)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求通過(guò)“千兆交換機(jī)-千兆網(wǎng)卡-CPU”的途徑到達(dá)CPU后，由CPU處理訪問(wèn)請(qǐng)求后，再通過(guò)“CPU-ULTRA320 SCSI卡-磁盤(pán)矩陣”傳入給外部的磁盤(pán)，從相應(yīng)的磁盤(pán)空間中取出數(shù)據(jù)后，再沿著“磁盤(pán)矩陣-ULTRA320 SCSI卡-內(nèi)存-千兆網(wǎng)卡-千兆交換機(jī)”的路徑將數(shù)據(jù)傳送出去。
在以往的服務(wù)器應(yīng)用中，由于外部請(qǐng)求的大量訪問(wèn)，使服務(wù)器的CPU處理繁忙，數(shù)據(jù)或是請(qǐng)求服務(wù)信息堵塞在內(nèi)存中，無(wú)法及時(shí)響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求，發(fā)生“瓶頸現(xiàn)象”。本專利中涉及的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和IO吞吐能力，而且IO帶寬與內(nèi)存帶寬相平衡，所以在大量的訪問(wèn)磁盤(pán)數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，能緩解大量IO訪問(wèn)請(qǐng)求的瓶頸問(wèn)題。
本發(fā)明可應(yīng)用于內(nèi)存消耗型的科學(xué)計(jì)算和服務(wù)，單機(jī)的最大內(nèi)存容量為32GB，6.4GB/s帶寬；可擴(kuò)展成SCSI磁盤(pán)陣列，配置為24個(gè)U1tra320 SCSI通道，每個(gè)PCI-X插槽可以插入一塊雙通道U1tra320 SCSI卡；可擴(kuò)展成IP SAN，配置為8個(gè)Ultra320通道和8個(gè)千兆網(wǎng)口，或是4塊雙通道Ultra320 SCSI卡和8塊智能網(wǎng)卡；可擴(kuò)展成IP包前端接入/分發(fā)處理機(jī)，最大接入12塊智能網(wǎng)卡；還可擴(kuò)展成可重構(gòu)計(jì)算加速系統(tǒng)，最大接入12塊可重構(gòu)計(jì)算加速卡。
綜上所述，本發(fā)明通用型強(qiáng)，所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI-X和PCI插槽；擴(kuò)展性好，最多可以支持12條64位/133MHz的PCI-X插槽，充足地滿足各種IO請(qǐng)求的需要；并且還可以根據(jù)預(yù)留的8位HT總線接口，級(jí)聯(lián)其它的HT總線設(shè)備，進(jìn)一步增強(qiáng)主板的擴(kuò)展能力；配置靈活，本發(fā)明可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，并可以根據(jù)要求自由組合為應(yīng)用于內(nèi)存消耗型的數(shù)據(jù)計(jì)算，可以不用外擴(kuò)設(shè)備；用于SCSI磁盤(pán)陣列，每個(gè)PCI-X插槽接入一塊雙通道Ultra320 SCSI卡，擴(kuò)展出24個(gè)Ultra320 SCSI通道，可構(gòu)成360塊硬盤(pán)的磁盤(pán)陣列；3)應(yīng)用于存儲(chǔ)局域網(wǎng)，擴(kuò)展出8個(gè)Ultra320 SCSI通道和8個(gè)千兆網(wǎng)口，再外配置千兆交換機(jī)，就可構(gòu)成120塊硬盤(pán)庫(kù)的存儲(chǔ)局域網(wǎng)；4)應(yīng)用于IP包處理機(jī)，由12塊智能網(wǎng)卡構(gòu)成IP包前端接入/分發(fā)處理器；最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，包括AMD Opteron中央處理器，和外圍擴(kuò)展插槽，其特征在于，還包括HT總線控制器，其中，HT總線控制器包括3個(gè)AMD8131HT總線橋接芯片和1個(gè)AMD8111HT總線I/O集線器；外圍擴(kuò)展插槽包括12個(gè)PCI-X插座，2個(gè)PCI插座，8個(gè)DDR內(nèi)存插座，以及低速外圍接口設(shè)備；3個(gè)HT總線橋接芯片與中央處理器之間采用16位HT總線通信，一HT總線橋接芯片通過(guò)8位HT總線與HT總線I/O集線器通信；HT總線橋接芯片和HT總線I/O集線器通過(guò)PCI總線方式與外圍PCI插槽通信。
2.如權(quán)利要求1所述的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，其特征在于，所述AMD Opteron中央處理器是與標(biāo)準(zhǔn)X86結(jié)構(gòu)兼容的64位處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，其特征在于，所述AMD 8131HT總線橋接芯片提供了上游的雙向16位HT通道和下游的雙向8位的HT通道，及2個(gè)HT到PCI-X的接口。
4.如權(quán)利要求1所述的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，其特征在于，所述AMD8111HT總線I/O集線器提供上游的雙向8位HT通道，還提供了南橋芯片功能，支持本地的PCI總線、LPC總線，集成了EIDE控制器、以太網(wǎng)控制器、AC97音頻、USB接口和鼠標(biāo)鍵盤(pán)接口。
5.如權(quán)利要求1所述的多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，其特征在于，所述外圍擴(kuò)展插槽包括由AMD Opteron處理器支持的8條DDR內(nèi)存插槽，由3個(gè)AMD 8131擴(kuò)展出來(lái)的12個(gè)PCI-X插槽，并預(yù)留出一個(gè)8位的HT總線擴(kuò)展插槽，由AMD 8111擴(kuò)展出來(lái)的2個(gè)PCI插槽，2個(gè)IDE插座，1個(gè)10/100網(wǎng)口，以及IO低速外圍接口。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多IO擴(kuò)展接口的服務(wù)器主板裝置，包括AMD Opteron(皓龍)中央處理器，HT總線控制器，和外圍擴(kuò)展插槽，其中，HT總線控制器包括3個(gè)AMD8131HT總線橋接芯片和1個(gè)AMD8111 HT總線I/O集線器；外圍擴(kuò)展插槽包括12個(gè)PCI－X插座，2個(gè)PCI插座，8個(gè)DDR內(nèi)存插座，以及一系列的低速外圍接口設(shè)備；本發(fā)明所支持的所有I/O接口均采用通用的PCI－X和PCI插槽，通用性強(qiáng)；本發(fā)明最多可以支持12條64位/133MHz的PCI－X插槽，充足地滿足各種IO請(qǐng)求的需要，擴(kuò)展性好；并且還可以根據(jù)預(yù)留的8位HT總線接口，級(jí)聯(lián)其它的HT總線設(shè)備，進(jìn)一步增強(qiáng)主板的擴(kuò)展能力；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)器大量IO請(qǐng)求的處理瓶頸，提高了服務(wù)器主板處理IO請(qǐng)求的性能。
文檔編號(hào)G06F1/16GK1851609SQ20051006631
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者解利偉, 胡鵬, 劉濤, 張佩珩, 孫凝暉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所