本申請涉及計算機技術領域；更具體地，涉及一種用于嵌入式產(chǎn)品的計算機板卡。

背景技術：

嵌入式計算機產(chǎn)品目前應用的領域多為對應用環(huán)境例如溫度、濕度、震動、沖擊等方面有特殊要求的領域。這些領域涉及工業(yè)自動化、工業(yè)控制、交通、醫(yī)療、通信、航空航天以及國防等領域。對于這些特殊的應用領域來說，可靠性和穩(wěn)定性因素顯得尤為重要。然而，目前的嵌入式計算機產(chǎn)品的顯示能力有限，限制了嵌入式計算機產(chǎn)品的應用。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種嵌入式板卡，包括：主板；以及主板上的處理器和gpu；其中，處理器與gpu設置在主板的對角位置并靠近主板的邊緣。

如上所述的嵌入式板卡，進一步包括多個內存芯片或一個或多個內存插槽；其中多個內存芯片或一個或多個內存插槽設置于主板上安裝前向接口的前側和與其相鄰的第一側定義的角落并與處理器相鄰；其中gpu設置在靠近主板的與前側相鄰的第二側。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括在主板上靠近前向接口的第一芯片區(qū)域，靠近安裝后向接口的第二芯片區(qū)域，以及在多個內存芯片或一個或多個內存插槽和cpu與第二芯片區(qū)域之間的第三芯片區(qū)域。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括芯片組，其設置在主板的中間而不靠近主板的各個邊緣，以及在主板上芯片組與gpu之間的第四芯片區(qū)域。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括處理器與gpu之間的高速數(shù)據(jù)流通道，其中高速數(shù)據(jù)流通道經(jīng)過第一芯片區(qū)域。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括第一供電通道，所述第一供電通道經(jīng)過電源接口、第三芯片區(qū)域、多個內存芯片或一個或多個內存插槽和cpu、高速數(shù)據(jù)流通道和gpu。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括多個內存芯片或一個或多個內存插槽；其中gpu設置于主板上安裝前向接口的前側和與其相連的第一側定義的角落；其中處理器設置在靠近主板的與前側相鄰的第二側且與多個內存芯片或一個或多個內存插槽相鄰。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括芯片組，其設置在主板的中間而不靠近主板的各個邊緣，以及主板上gpu與第一芯片區(qū)域之間的第四芯片區(qū)域。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括處理器與gpu之間的高速數(shù)據(jù)流通道，其中高速數(shù)據(jù)流通道經(jīng)過第一芯片區(qū)域和第四芯片區(qū)域。

如上所述的一個或多個嵌入式板卡，進一步包括第一供電通道，所述第一供電通道經(jīng)過電源接口、第三芯片區(qū)域、gpu、高速數(shù)據(jù)流通道、和多個內存芯片或一個或多個內存插槽和cpu。

如上所述的嵌入式板卡，包括如下優(yōu)化中的一種或多種：a.去掉測試、預留或復用功能；b.將之前多個ic芯片搭建的電源輸出改成單個模塊電源輸出；以及c.減少老版或早期使用的而現(xiàn)今使用較少的總線。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種系統(tǒng)，包括如上任一所述的嵌入式板卡。

附圖說明

下面，將結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行進一步詳細的說明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的邏輯拓撲圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的布置示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的信號流向示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的嵌入式板卡的布置示意圖；以及

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡應用系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在以下的詳細描述中，可以參看作為本申請一部分用來說明本申請的特定實施例的各個說明書附圖。在附圖中，相似的附圖標記在不同圖式中描述大體上類似的組件。本申請的各個特定實施例在以下進行了足夠詳細的描述，使得具備本領域相關知識和技術的普通技術人員能夠實施本申請的技術方案。應當理解，還可以利用其它實施例或者對本申請的實施例進行結構、邏輯或者電性的改變。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意的是，相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在嵌入式產(chǎn)品領域中，主流處理器模塊處理性能強大。例如，處理器可以是intelcore系列處理器，并且主板上包括相應pch(platformcontrollerhub)套片。處理器模塊集成具有顯示功能圖形處理單元gpu。然而，當應用中需要高性能顯示處理能力時，處理器模塊集成的gpu就無法滿足了需求了。

現(xiàn)有技術中一般通過增加獨立的顯示模塊來擴展產(chǎn)品的顯示性能，例如amd公司的random系列產(chǎn)品。具體而言，現(xiàn)有的嵌入式產(chǎn)品是將分別處于兩塊板卡上的處理器模塊和顯示模塊搭配使用。例如，這樣的兩塊板卡可以都是6u板卡，并且通過背板互連pcie總線的方式連接。但是，采用兩塊板卡的方式會增加成本，造成資源的浪費。更為重要的是，這種方式的pcie總線路徑較難控制，其接口連接器的性能、背板總線、總線總長度等因素均會導致總線傳輸性能降低，從而影響產(chǎn)品的顯示性能。

本申請?zhí)峁┝艘环N全新的板卡設計，將處理器模塊和獨立顯示模塊布置在同一塊板卡上，從而避免了上述由于例如pcie總線連接兩塊板卡而產(chǎn)生傳輸性能下降從而影響產(chǎn)品性能。并且，這種集成化的板卡設計節(jié)省了板卡使用個數(shù)，降低了產(chǎn)品的成本。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的邏輯拓撲圖。如圖1所示，嵌入式板卡上包括了中央處理器cpu、gpu(e8860)、內存、芯片組、音頻處理器、以及多種i/o接口及其接口芯片，其中多種i/o接口中包括前向接口和作為后向接口的vpx總線連接器。為了提供高性能的圖形顯示能力，嵌入式板卡上包括了gpu，即amd公司的e8860顯示芯片。在gpu與cpu之間，采用高速通信接口，例如pciex16，以實現(xiàn)gpu與cpu之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。由于gpu與cpu之間并未包括任何的額外的連接器或背板總線，而傳輸總線的長度也被控制住了合理的范圍內。因此，本實施例的嵌入式板卡可以實現(xiàn)高性能的圖形顯示。芯片組，例如pch套片，連接在cpu與多種i/o接口的芯片和音頻處理器之間。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的布置示意圖。圖2的實施例示出了嵌入式產(chǎn)品常見的6u主板上一種布置的示意圖。如圖2所示，主板上包括處理器201、gpu202、芯片組203、多個內存芯片2041-2046、前向接口205、后向接口206以及其他芯片；其中前向接口布置在主板的前側而后向接口布置在主板的后側。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，多個內存芯片也可以有內存插槽代替。

為了保證處理器201與內存芯片2041-2046之間的高速通信，處理器201與內存芯片2041-2046相鄰，并靠近主板上安裝有前向接口205的前側。進一步地，多個內存芯片設置在主板前側和右側定義的角落位置，處理器201緊鄰多個內存芯片并靠近主板的前側。本發(fā)明沒有選擇將處理器201置于主板前側和右側定義的角落位置是由于這樣雖然可以最大限度地將處理器和gpu分離，然而卻容易造成布線困難，影響傳輸性能。本文中“靠近”指位置上接近，例如距離小于5厘米，或者小于3厘米，或者小于1厘米，或者小于0.5厘米；但并不代表二者之間沒有設置任何其他器件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，gpu202設置在主板右側，盡可能地靠近主板右側和安裝有后向接口206的主板后側。由此，gpu202盡可能地與cpu201遠離。cpu201與gpu202之間包括高速數(shù)據(jù)流通道301，例如pcie16x，以實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的高性能顯示能力。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，芯片組203設置在主板中間而不與主板的各個側相靠近。由于芯片組203與主板上很多芯片都需要相互通信，因此將其設置在中間將便于實現(xiàn)其與主板上的其他芯片之間的連接布線。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，芯片組203與高速數(shù)據(jù)流通道301間隔開。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，前向接口205可以包括vga接口(hdmi接口)、usb接口、網(wǎng)絡接口、reset鍵等接口。相應地，在主板上靠近前向接口205包括芯片區(qū)域a，以容納與前向接口205配合的芯片，例如usb芯片、網(wǎng)絡適配器芯片等。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，后向接口206可以包括hdmi接口、高速/低速usb接口、網(wǎng)絡接口、音頻接口、用戶設備輸入接口、電源接口以及多個數(shù)據(jù)接口。相應地，在主板上靠近后向接口206包括芯片區(qū)域b，以容納與后向接口206配合的芯片，例如usb芯片、網(wǎng)絡適配器芯片、音頻處理芯片、用戶設備處理芯片、電源芯片和數(shù)據(jù)總線芯片等。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，主板上還可以包括其他一些芯片，例如用于與機械硬盤連接sata接口和sata處理芯片、用于與固態(tài)硬盤連接的ssd接口和ssd處理芯片、bios系統(tǒng)、狀態(tài)/故障指示系統(tǒng)等。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，主板上進一步進行了如下的優(yōu)化：

a.去掉測試、預留或復用功能；例如清除0歐姆電阻的使用；

b.將之前多個ic芯片搭建的電源輸出改成單個模塊電源輸出來為各個芯片提供各路供電電壓，大大節(jié)省了布局空間；

c.減少了例如并口、軟驅、ide總線等老版或早期使用的而現(xiàn)今使用較少的總線。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，主板上在內存芯片2014-2046與芯片區(qū)域b之間和芯片組203的右側，定義了芯片區(qū)域c。芯片區(qū)域c可以用于容納主板上與前向接口和后向接口無關的其他芯片。進一步地，在gpu202與芯片組203之間定義了芯片區(qū)域d。芯片區(qū)域d也可以用于容納主板上與前向接口和后向接口無關的其他芯片。

與后向接口206有關的區(qū)域可能更多的接口芯片而芯片區(qū)域b無法容納所有的與后向接口有關的芯片。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，與后向接口有關的芯片可以被置于芯片區(qū)域c或者芯片區(qū)域d中。特別地，與后向接口中的數(shù)據(jù)接口可能需要與其配合的處理能力較強的數(shù)據(jù)處理芯片。為了使整個主板的散熱更佳，負載分配更為合理，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，處理能力較強的數(shù)據(jù)處理芯片可以置于芯片區(qū)域c。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以更加靈活地在芯片區(qū)域a-d中放置芯片。例如與前向或后向接口無關的芯片也可以放置在芯片區(qū)域a和b中。

芯片區(qū)域a-芯片區(qū)域d中的芯片可以連接到芯片組203，再通過芯片組203連接到處理器201。一般而言，芯片區(qū)域a-芯片區(qū)域d中的芯片與芯片組203之間的連接都是低速數(shù)據(jù)流通道。芯片組203與處理器201之間的數(shù)據(jù)通道，例如dmi信號，雖然相比于cpu與gpu之間的數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)流量沒有那么大，但也屬于高速信號的一種。。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，高速數(shù)據(jù)流通道可以為pciex16總線或其他支持1080p以上分辨率的視頻信號處理的數(shù)據(jù)總線。低速數(shù)據(jù)通道可以為pci總線、串口總線、網(wǎng)絡總線、gpiox8總線等多種數(shù)據(jù)總線。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡的信號流向示意圖。圖3示出了圖2所示實施例中各個芯片之間的信號流向。由于嵌入式板卡的面積有限，加入了gpu之后所帶來的問題主要集中在cpu與gpu的供電和散熱的問題上。如圖3所示，嵌入式板卡的主板從后向接口206中的電源接口獲得功率，其包括5v和12v兩路供電通道。由于cpu201和gpu202所需要的功率都較高，主板上的高功率供電通道從電源接口開始首先經(jīng)過多個內存芯片2041-2046，再經(jīng)過cpu201，然后經(jīng)過gpu202，實現(xiàn)高功率的電能輸送。而對于主板上的芯片組和其他芯片，其所需要的功率較小，主板上的低功率供電通道從電源接口開始，向芯片組和其他芯片供電，從而實現(xiàn)低功率的電能輸送。

結合圖2，在本實施例中沿著主板的邊緣從主板的右側，到前側，再到左側實現(xiàn)了一個大致u形的高功率供電通道。這種供電方式雖然經(jīng)過了芯片區(qū)域c和芯片區(qū)域a，由于其功率較高可能會對芯片區(qū)域a和c中的芯片帶來電源噪聲。然而，芯片區(qū)域a和c的面積都比較大，可以通過調整抗干擾的芯片或者增大間隔距離等方式減小這種噪聲帶來的影響。而這樣布置的好處在于，主板內部的大片空間則并不會受到影響。當然，不可避免地，高功率供電通道和高速數(shù)據(jù)流通道可能重合而帶來熱量的積聚。經(jīng)過發(fā)明人的實際檢測，這種熱量的積聚相比于cpu和gpu的熱量仍然較小，并不會影響到嵌入式系統(tǒng)的整體性能。

更進一步地考慮散熱問題，在嵌入式板卡的主板上，發(fā)熱量最大的cpu(含內存芯片)和gpu被盡可能地放置在了板卡上對角的位置，使得二者之間的距離盡可能地增加，從而減小了熱量的積累。而作為主板上的另一個熱源，芯片組，其被布置在主板的中間，與cpu和gpu都間隔了一定的距離。特別是其與gpu之間定義了芯片區(qū)域d，從而使得其可以盡量遠離gpu。更進一步地，與后向接口有關的數(shù)據(jù)處理芯片也可能是一個較大的熱源，其可以被放置于芯片區(qū)域b中靠近右側的區(qū)域，或者芯片區(qū)域c中，從而使得整個主板上的熱源分布更為平均。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，嵌入式板卡可以包括覆蓋cpu或者gpu的散熱器。散熱器可以為l型、u型、或者覆蓋整個嵌入式板卡的主板。

根據(jù)本發(fā)明的一個實例，將coretmi7四代處理器與amd顯示gpue8860通過再設計完美整合到6u板型的板卡上。處理器模塊通過高速pciexpressx16總線實現(xiàn)與gpu的無縫連接，在嵌入式系統(tǒng)中將cpu超強的串行事務式邏輯運算和gpu高性能的顯示能力發(fā)揮到極致。

根據(jù)發(fā)明人的實際檢測，如圖2的實施例的嵌入式6u板卡，雖然增加了高性能的gpu，在不加入額外散熱器的情況下，即使插入到空間較小的機柜中，板卡的發(fā)熱有所增加，然而卻并不影響整個板卡數(shù)據(jù)和圖形的處理性能，而且經(jīng)過長時間工作后，性能也不會降低。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的嵌入式板卡的布置示意圖。如圖4所示，主板上同樣包括處理器201、gpu202、芯片組203、多個內存芯片2041-2046、前向接口205、后向接口206以及其他芯片；其中前向接口布置在主板的前側而后向接口布置在主板的后側。

與圖2的實施例不同，gpu202被設置于主板前側和右側所定義的角落而cpu201被放置在靠近主板左側并盡可能靠近與后向接口有關的芯片區(qū)域b。多個內存芯片2041-2046緊鄰cpu201放置，位于主板的中間。而芯片組203則靠近內存芯片2041-2046放置，其可以位于多個芯片2041-2046的上方或者右側(未示出)。

與圖2的實施例類似，主板上與前向接口靠近的區(qū)域定義了芯片區(qū)域a，用于容納與前向接口有關的芯片；主板上與后向接口靠近的區(qū)域定義了芯片區(qū)域b，用于容納與后向接口有關的芯片。在gpu與芯片區(qū)域b之間定義了芯片區(qū)域c，而在gpu與芯片區(qū)域a之間定義了芯片區(qū)域d。

與后向接口有關的區(qū)域可能更多的接口芯片而芯片區(qū)域b無法容納所有的與后向接口有關的芯片。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，與后向接口有關的芯片可以被置于芯片區(qū)域c中。特別地，與后向接口中的數(shù)據(jù)接口可能需要與其配合的處理能力較強的數(shù)據(jù)處理芯片。為了使整個主板的散熱更佳，負載分配更為合理，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，處理能力較強的數(shù)據(jù)處理芯片可以置于芯片區(qū)域c。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可以更加靈活地在芯片區(qū)域a-d中放置芯片。例如與前向或后向接口無關的芯片也可以放置在芯片區(qū)域a和b中。

與圖2的實施例類似，本實施例中的高功率供電通道從后向接口的電源接口獲得功率，然后經(jīng)過gpu再向cpu和內存芯片供電，也形成了一個沿著主板邊緣大致呈u型的供電通道。然而，高功率供電通道經(jīng)過了3個芯片區(qū)域，即芯片區(qū)域a、c和d。這有可能會帶來更多噪聲的問題，或者增加了解決噪聲問題的難度。然而，由于內存芯片被放置到了主板的中間，cpu和gpu之間的距離可以達到可能范圍內的最大，這有利于進一步減小板卡上熱量的積聚，從而使得板卡支持采用性能更高的處理器和gpu。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的嵌入式板卡應用系統(tǒng)示意圖。如圖5所示，系統(tǒng)包括多個音視頻采集系統(tǒng)a-c，以及多個如本發(fā)明以上實施例的高顯示能力嵌入式板卡a-c。多個音視頻采集系統(tǒng)a-c分別連接到多個高顯示能力嵌入式板卡a-c。多個高顯示能力嵌入式板卡a-c輸出到高清顯示器中。系統(tǒng)包括進一步包括輸入控制系統(tǒng)。使用者在輸入控制系統(tǒng)上操作可以是實現(xiàn)在高清顯示器多個音視頻采集系統(tǒng)a-c的切換以及控制。

通過采用本發(fā)明的高顯示能力嵌入式板卡，可以極大地提高系統(tǒng)的顯示能力，消除兩塊板卡之間的連接所帶來的顯示性能降低，減小系統(tǒng)的配置難度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而使得系統(tǒng)可以支持更多路的音視頻采集系統(tǒng)。

本領域技術人員應當理解，以上的實施例僅僅是本發(fā)明的集成gpu的高性能嵌入式板卡的一個應用。本領域技術人員可以將本發(fā)明的集成gpu的高性能嵌入式板卡應用到其他系統(tǒng)中而獲得提高的顯示能力，而這些系統(tǒng)也都在本發(fā)明的保護范圍之內。

上面概述了幾個實施例的特征使得本領域技術人員可較好地理解本申請的方面。本領域技術人員應當理解他們可容易地使用本申請作為基礎以設計或修改其他工藝和結構以實行相同目的和/或實現(xiàn)在此介紹的實施例的相同優(yōu)點。本領域技術人員也應意識到這種等同構造沒有脫離本申請的精神和范圍內，并且他們在沒有脫離本申請的精神和范圍情況下可以做各種改變、代替和更改。

上述實施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此，所有等同的技術方案也應屬于本發(fā)明公開的范疇。