一种计算机模块及计算机设备的制作方法

1.本实用新型涉及计算机技术领域，特别是涉及一种计算机模块及计算机设备。


背景技术：

2.目前随着科技的发展进步，在国内的工业控制领域中，多cpu(central processing unit，中央处理器)架构的应用逐渐趋于普遍。
3.如图1示出了一种常见的多cpu架构的示意，在这种架构中，使用双口ram(random access memory，随机存取存储器)进行通信。cpu使用pcie(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线)接口转接出isa(industry standard architecture，工业标准体系结构)接口，右侧cpu0为主控板，左侧cpu1
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10为通信板，每个通信板上设置有双口ram。cpu0通过isa接口将数据写入通信板上的双口ram中，之后通信板上的cpu再进行读取，以此完成主控板cpu0和通信板cpu之间的信息交互，反之亦然。
4.然而，由于双口ram拥有很多缺点，比如不同的cpu对同一地址单元访问存在相互竞争、不同cpu对存储单元数据块的访问权限不规律、数据的传输速率和带宽限制等，因此，严重影响了cpu间的通信效率。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种计算机模块及计算机设备，以解决现有多cpu架构中cpu间的通信效率低的问题。
6.为了解决上述问题，一方面，本实用新型公开了一种计算机模块，包括：主控板和至少一个通信板，所述主控板与所述通信板连接在公共链路上；
7.所述主控板包括第一处理器和第一pcie交换机，所述第一处理器与所述第一pcie交换机之间通过pcie总线连接，其中，所述第一pcie交换机中的特殊寄存器禁止访问；
8.所述通信板包括第二处理器和第二pcie交换机，所述第二处理器与所述第二pcie交换机之间通过pcie总线连接，其中，所述第二pcie交换机中的特殊寄存器允许访问。
9.可选地，所述第一处理器的任意一路pcie总线连接在所述第一pcie交换机的上游端口上，所述第一pcie交换机的下游端口连接在所述公共链路上。
10.可选地，所述第二处理器的任意一路pcie总线连接在所述第二pcie交换机的上游端口上，所述第二pcie交换机的下游端口连接在所述公共链路上。
11.可选地，所述第一处理器和/或所述第二处理器为龙芯处理器。
12.可选地，当所述第一处理器不具备pcie接口时，所述计算机模块还包括连接在所述第一处理器和第一pcie交换机之间的第一桥片；和/或，当所述第二处理器不具备pcie接口时，所述计算机模块还包括连接在所述第二处理器和第二pcie交换机之间的第二桥片。
13.其中，所述第一桥片和所述第二桥片具备所述pcie接口。
14.可选地，所述第一桥片和所述第二桥片均为龙芯桥片。
15.可选地，所述第一处理器和所述第一桥片通过ht总线连接，所述第一桥片和所述
第一pcie交换机通过pcie总线连接；
16.所述第二处理器和所述第二桥片通过ht总线连接，所述第二桥片和所述第二pcie交换机通过pcie总线连接。
17.可选地，所述通信板包括uart板、can板、以太网板中至少一个。
18.可选地，所述第一处理器和所述第二处理器均挂载有单口ram。
19.另一方面，本实用新型还公开了一种计算机设备，包括前述的任一种计算机模块。
20.本实用新型实施例包括以下优点：
21.本实用新型中提供一种计算机模块，通过在主控板的第一处理器与公共链路之间设置第一pcie交换机，在通信板的第二处理器与公共链路之间设置第二pcie交换机。第一pcie交换机中内特殊寄存器禁止访问，第一pcie交换机以透明桥模式工作，第二pcie交换机内的特殊寄存器允许访问，第二pcie交换机以非透明桥模式工作，非透明桥模式允许桥两侧的第一处理器和第二处理器通过特殊寄存器交换一些状态信息，主控板还可以通过非透明桥模式下的地址翻译功能穿越到各个通信板的内存空间内，完成主控板与通信板之间的通信任务。因而，采用本实用新型实施例，无需使用双口ram进行通信，不同的处理器对同一地址单元访问的竞争更小、访问权限更为明确、pcie总线的数据的传输速率较高且带宽限制较小，使得主控板包含的处理器和通信板包含的处理器之间的通信效率得以提升。
附图说明
22.图1是现有技术的一种计算机模块的架构示意图；
23.图2是本实用新型的一种计算机模块的架构示意图；
24.图3是本实用新型的另一种计算机模块的架构示意图。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.参照图2，本实施例提供了一种计算机模块，包括：主控板10和至少一个通信板11，所述主控板10与所述通信板11连接在公共链路12上；
27.所述主控板10包括第一处理器101和第一pcie交换机102，所述第一处理器101与所述第一pcie交换机102之间通过pcie总线连接，其中，所述第一pcie交换机102中的特殊寄存器禁止访问；
28.所述通信板11包括第二处理器111和第二pcie交换机112，所述第二处理器111与所述第二pcie交换机112之间通过pcie总线连接，其中，所述第二pcie交换机112中的特殊寄存器允许访问。
29.具体而言，以图2为例，给出了一种计算机模块的架构示意图，该计算机模块包括主控板10和至少一个通信板11，主控板10为整个计算机模块的控制中枢，对输入的数据进行处理，决定采用哪个通信板11进行后续处理及输出，或者利用通信板11进行数据采集。而各个通信板11可以用于连接扩展不同的外设设备，实现不同外设与主控板之间的通信。上述主控板10与通信板11组成总线型拓扑架构，主控板10和各个通信板11均连接在拓扑架构中的公共链路12上，从而实现主控板10与通信板11之间的数据交互。
30.主控板10与通信板11架构组成上类似，都包括处理器和pcie交换机，pcie交换机也称之为pcie switch，为一种扩展处理器pcie接口的芯片器件，其可在不同的输入信号下以透明桥或非透明桥模式工作，该输入信号可以是高低两种不同的电平信号。结合上述关于主控板和通信板的说明，可以理解的是，公共链路12可以是适用于与两个板卡进行数据传输的pcie总线。
31.如图2所示，对于主控板10，包括第一处理器101和第一pcie交换机102，第一处理器101可以选用内部集成有pcie控制器的处理器。第一处理器的外部有与pcie控制器对应连接的pcie总线接口，第一处理器101与第一pcie交换机102之间通过pcie总线连接，在主控板10上，第一pcie交换机102会接收到输入信号，使其内部的特殊寄存器处于禁止访问状态，特殊寄存器被禁用无法工作，可视为其内部不存在特殊寄存器，此时第一pcie交换机102便以透明桥(transparent)模式工作。透明桥通常用于处理器的总线扩展，透明桥的从端口侧的所有设备对主端口侧的主系统是透明的。从端口侧的所有设备只能由主端口侧的主系统对其进行配置和控制。主从两侧的设备地址完全透明。因而，第一pcie交换机102可以对第一处理器101的总线接口扩展丰富，以连接更多的通信板，主控板10可以配置控制通信板11。
32.如图2所示，对于通信板11，包括第二处理器111和第二pcie交换机112，第二处理器111可以选用内部集成有pcie控制器的处理器。第二处理器111的外部有与pcie控制器对应连接的pcie总线接口，第二处理器111与第二pcie交换机112之间通过pcie总线连接，在通信板11上，第二pcie交换机112会接收到输入信号，使其内部的特殊寄存器处于允许访问状态，此时第一pcie交换机102便以非透明桥(nt)模式工作。非透明桥可以解决多处理器系统中的地址域冲突的问题，不同处理器之间通过非透明互相隔离，处理器间的i/o数据通信通过非透明桥的地址翻译功能进行地址的相互转换，处理器间的状态信息通过非透明桥内的特殊寄存器实现。需要说明的是，上述的特殊寄存器可以是便签寄存器和门铃寄存器，便笺寄存器在非透明桥的两端都是可以读写的，在具体实现中，便笺寄存器的个数可以不同。便笺寄存器可以被非透明桥两边的设备用来传递一些状态信息，也可以作为通用的可读写寄存器使用。门铃寄存器可以从非透明桥的一端向另一端发送中断信息。非透明桥的两端都有中断请求寄存器和相应的中断屏蔽寄存器，这些寄存器能够被两端处理器同时访问。通过门铃寄存器还可以传送心跳消息，心跳消息一般由主设备发送到从设备，用来探测从设备是否正常，如果主设备在发送若干信条消息之后未收到从设备的回应信息，就可以认为从设备出现故障。
33.因而，主控板10上的第一处理器101可以有序访问不同的通信板11，当第一处理器101和第二处理器111均需访问同一地址空间时，可以避免地址冲突引起的访问竞争、权限分配等问题。
34.本实用新型中提供一种计算机模块，通过在主控板的第一处理器与公共链路之间设置第一pcie交换机，在通信板的第二处理器与公共链路之间设置第二pcie交换机。第一pcie交换机中内特殊寄存器禁止访问，第一pcie交换机以透明桥模式工作，第二pcie交换机内的特殊寄存器允许访问，第二pcie交换机以非透明桥模式工作，非透明桥允许桥两侧的第一处理器和第二处理器通过特殊寄存器交换一些状态信息，主控板还可以通过非透明桥的地址翻译功能穿越到各个通信板的内存空间内完成与之通信的任务。因而，不同的处
理器对同一地址单元访问的竞争更小、访问权限更为明确、pcie总线的数据的传输速率较高且带宽限制较小，使得不同处理器之间的通信效率得以提升。
35.可选地，所述第一处理器101的任意一路pcie总线连接在所述第一pcie交换机102的上游端口上，所述第一pcie交换机102的下游端口连接在所述公共链路12上。
36.具体而言，在pcie总线的一条pcie链路中，pcie链路两端的端口是完全对等的，分别连接发送设备与接收设备，而且一个pcie链路的一端只能连接一个发送设备或者接收设备。为了扩展更多的pcie外设设备，必须使用pcie交换机进行扩展。对于pcie交换机，其具有用于与处理器连接的一个上游端口(upstream port)，以及用于与下一级pcie switch芯片或电路连接的下游端口(downstream port)。因而，可将第一处理器101的任意一路pcie总线连接在第一pcie交换机102的上游端口上，将其下游端口与公共链路12连接，实现主控板10与公共链路12的通信，由于第一pcie交换机102中的特殊寄存器禁止访问，因而，此时主控板10与公共链路12或者通信板11构成了透明桥的连接方式。
37.可选地，所述第二处理器111的任意一路pcie总线连接在所述第二pcie交换机112的上游端口上，所述第二pcie交换机112的下游端口连接在所述公共链路12上。
38.具体而言，与第一pcie交换机102类似，第二pcie交换机112的上游端口可与第二处理器111的任意一路pcie总线连接，第二pcie交换机112的下游端口连接在公共链路上，实现通信板11与公共链路12的通信，由于第二pcie交换机112中的特殊寄存器允许访问，因而，此时通信板11与公共链路12或者主控板10构成了非透明桥的连接方式。
39.可选地，所述第一处理器101和/或所述第二处理器111为龙芯处理器。
40.具体而言，上述计算机模块中的第一处理器101为主控板10上的处理器，第二处理器111为通信板11上的处理器，由于物理结构上，主控板10与通信板11为独立的两个板卡，因此，两个处理器可以使用同一厂商的处理器，也可使用不同厂商的处理器。比如，第一处理器101和第二处理器111均为a处理器，或者，第一处理器101为a处理器，第二处理器111为b处理器。当使用同一厂商处理器时，其产品型号也可以不同。因而，本实用新型实施例的计算机模块的架构实现更为灵活。
41.可选地，参照图3，当所述第一处理器101不具备pcie接口时，所述计算机模块还包括连接在所述第一处理器101和第一pcie交换机102之间的第一桥片103；和/或，当所述第二处理器111不具备pcie接口时，所述计算机模块还包括所述第二处理器111和第二pcie交换机112之间的第二桥片113。
42.具体而言，如图3所示，当上述第一处理器101和第二处理器111内部未集成pcie控制器时，需在第一处理器101与第一pcie交换机102之间设置第一桥片103，在第二处理器111与第二pcie交换机112之间设置第二桥片113，实现接口转换及数据中转处理。若只有其中一个处理器不具备pcie接口，需在该处理器与对应的交换机之间设置桥片。可以理解的是，可根据处理器的具体型号灵活选配对应的桥片，本实用新型实施例对此不做限定。
43.可选地，所述第一桥片103和所述第二桥片113均为龙芯桥片。
44.具体而言，当第一处理器101和第二处理器111为龙芯3号系列处理器时，可以搭配使用龙芯7号系列桥片。从而可以降低不兼容的风险，以实现系统可靠平稳的运行。
45.可选地，所述第一处理器101和所述第一桥片103通过ht总线(hypertransport，端到端总线技术)连接，所述第一桥片103和所述第一pcie交换机102通过pcie总线连接；
46.所述第二处理器111和所述第二桥片113通过ht总线连接，所述第二桥片113和所述第二pcie交换机112通过pcie总线连接。
47.具体而言，对于连接在处理器与pcie交换机之间的桥片而言，其功能之一在于建立处理器与公共链路之间的高速通信。因而，桥片与处理器之间采用处理器支持的ht总线连接，桥片与pcie交换机之间通过pcie交换机支持的pcie总线连接。从而，可以利用桥片为不具备pcie控制器的处理器构建出一种新的计算机模块，使得计算机模块的架构适用性更为广泛，可以减少升级成本。
48.可选地，所述通信板11包括uart板、can板、以太网板中至少一个。
49.具体而言，可根据计算机模块的实际需求出发，将通信板11上的外设接口设计为uart(universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)接口、can(controller area network，控制器局域网络)接口、以太网接口中至少一个，可以理解的是，采用不同接口的通信板11可以被称之为uart板、can板、以太网板，从而满足不同外设的扩展连接需求。
50.可选地，所述第一处理器101和所述第二处理器111均挂载有单口ram。
51.具体而言，由于在本实用新型实施例中，基于前述的架构方案，因而，本实用新型实施例中提供的计算机模块中无需再采用双口ram，基于透明桥和非透明桥两种不同的工作模式，便可以无冲突、无竞争地高效访问第一处理器101和第二处理器111所挂载的单口ram。
52.本实用新型还公开了一种计算机设备，包括前述的任一种计算机模块。
53.需要说明的是，在计算机设备中，上述计算机模块为计算机设备的最小系统，技术人员可根据实际功能需求配置相应的外围设备，本实用新型实施例对此不再赘述。
54.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
55.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
56.以上对本实用新型所提供的一种计算机模块和一种计算机设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。