CN111124960A - 一种基于高速pci-e接口硬盘连接机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于高速PCI‑E接口硬盘连接机构,包括:完成初始配置后,主板PCI‑E控制器A通过主板PCI‑E总线与扩展背板连通;在扩展背板PCI‑E SWITCH电路中,扩展背板电路(4)作为主板PCI‑E控制器A的下游主板PCI‑E设备;PCI‑E NVME硬盘电路C(18)、PCI‑E NVME硬盘电路D(19)、PCI‑E NVME硬盘电路E(20)以及PCI‑E NVME硬盘电路F(21)作为扩展背板电路(4)的下游主板PCI‑E设备,通过扩展背板PCI‑E SWITCH电路端口a和端口b与主板PCI‑E控制器相连,通过扩展背板PCI‑E SWITCH电路端口与PCI‑E NVME硬盘相连,实现PCI‑E的接口扩展。
Description
技术领域
本发明涉及硬盘连接机构设计,特别是一种基于基于高速PCI-E接口硬盘连接机构。
背景技术
高速PCI-E接口硬盘连接机构设计主要用于高速度、高安全、高可靠性***,具体优势包括:性能有数倍的提升、可大幅降低延迟、自动功耗状态切换和动态能耗管理功能大大降低功耗、解决了不同PCI-E SSD之间的驱动适用性问题。在NVMe出现之前,高端SSD只得以采用PCI-E总线制造,但需使用非标准规范的接口。若使用标准化的SSD接口,操作***只需要一个驱动程序就能使用匹配规范的所有SSD。这也意味着每个SSD制造商不必用额外的资源来设计特定接口的驱动程序。SATA的设计主要是作为机械硬盘驱动器(HDD)的接口,并随着时间的推移越来越难满足速度日益提高的SSD。随着在大众市场的流行,许多固态硬盘的数据速率提升已经放缓。不同于机械硬盘,部分SSD已受到SATA最大吞吐量的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,解决传统基于SATA机械硬盘和SATA SSD硬盘受到SATA最大吞吐量的限制的问题。
本发明一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其中,包括:完成初始配置后,主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板连通;在扩展背板PCI-E SWITCH电路中,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘C连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘D连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘E连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘F连通,扩展背板电路(4)作为主板PCI-E控制器A的下游主板PCI-E设备;PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)以及PCI-E NVME硬盘电路F(21)作为扩展背板电路(4)的下游主板PCI-E设备,通过扩展背板PCI-E SWITCH电路端口a和端口b与主板PCI-E控制器相连,通过扩展背板PCI-E SWITCH电路端口c、端口d、端口e以及端口f与PCI-E NVME硬盘相连,实现PCI-E的接口扩展。
根据本发明的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的一实施例,其中,主板PCI-E控制器电路(1)包括:MINI SAS HD连接器A(2)和MINI SAS HD连接器B(3);主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板MINI SAS HD连接器A和MINI SAS HD连接器B双向连接。
根据本发明的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的一实施例,其中,扩展背板电路(4)包括:扩展背板PCI-E SWITCH(7)、串行EEPROM(8)、时钟芯片(9)、MINI SAS HD连接器A(5)、MINI SAS HD连接器B(6)、U.2连接器C(10)、U.2连接器D(11)、U.2连接器E(12)以及U.2连接器F(13);在扩展背板PCI-E SWITCH电路中,扩展背板U.2连接器C与PCI-E NVME硬盘硬盘C的U.2连接器C通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器D与PCI-E NVME硬盘硬盘D的U.2连接器D通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器E与PCI-E NVME硬盘硬盘E的U.2连接器E通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器F与PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器F通过PCI-E总线双向连接,扩展背板PCI-E SWITCH芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输入端与主板PCI-E控制器A输出端MINI SAS HD连接器A的时钟连接。
根据本发明的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的一实施例,其中,硬盘电路分别包括PCI-E NVME硬盘电路C(18)和U.2连接器C(14)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)和U.2连接器D(15)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)和U.2连接器E(16)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)和U.2连接器F(17);时钟芯片的输出端与PCI-E NVME硬盘硬盘C、PCI-E NVME硬盘硬盘D、PCI-ENVME硬盘硬盘E、PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器进行连接;在主板PCI-E交换电路中,主板PCI-E管理芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输出端与主板PCI-E管理芯片的输入端连接。
根据本发明的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的一实施例,其中,基于主板PCI-E总线的高速PCI-E接口硬盘连接机构***上电后,扩展背板的PCIE SWITCH芯片通过SMBus总线读取串行EEPROM中的初始配置文件,完成初始配置。
根据本发明的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的一实施例,其中,初始配置文件的内容为对扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的设置,包括:端口a和端口b设置成上行接口,速度为PCIE 3.0x8,透明桥,向下兼容PCIE 3.0x4;端口c设置成下行接口,速度为PCIE3.0x4,透明桥;端口d设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口e设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口f设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;设置扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的时钟模式为全局时钟模式,通过PCIE时钟buffer(9)扩展时钟,分别给到扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)、PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)。
本发明公开了一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构设计,包括:主板PCI-E控制器电路(1)、扩展背板电路(4)、硬盘电路C(18)、硬盘电路D(19)、硬盘电路E(20)、硬盘电路F(21)。***上电后,主板PCI-E控制器(1)将通过MINI SAS HD接口A(2)、MINI SAS HD接口B(3)连接扩展背板,主板PCI-E芯片(7)通过SMBus总线读取串行EEPROM(8)的初始配置文件,用于配置主板PCI-E管理芯片(7)的端口寄存器、分区模式及时钟模式。本发明具有高速度、高安全、高可靠性。本发明实现了高速PCI-E接口硬盘连接机构,提高了高速PCI-E接口硬盘连接的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的结构示意图。
附图标记:
1.主板PCI-E控制器;2.MINI SAS HD连接器A;3.MINI SAS HD连接器B;4.扩展背板;5.MINI SAS HD连接器A;6.MINI SAS HD连接器B;7.PCI-ESWITCH控制器;8.串行EEPROM;9.时钟buffer;10.U.2连接器C;11.U.2连接器D;12.U.2连接器E;13.U.2连接器F;14.U.2连接器C;15.U.2连接器D;16.U.2连接器E;15.U.2连接器F;18.PCI-E NVME硬盘C;19.PCI-E NVME硬盘;20.PCI-E NVME硬盘C;21.PCI-E NVME硬盘C。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1为本发明一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构的结构示意图,如图1所示,本发明一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构设计,包括:主板PCI-E控制器电路(1)、扩展背板电路(4)、硬盘电路C(18)、硬盘电路D(19)、硬盘电路E(20)、硬盘电路F(21)。其中主板PCI-E控制器电路(1)包括:MINI SAS HD连接器A(2)和MINI SAS HD连接器B(3),扩展背板电路(4)包括:扩展背板PCI-E SWITCH(7)、串行EEPROM(8)、时钟芯片(9)、MINI SAS HD连接器A(5)、MINI SAS HD连接器B(6)、U.2连接器C(10)、U.2连接器D(11)、U.2连接器E(12)、U.2连接器F(13),硬盘电路分别包括PCI-E NVME硬盘电路C(18)和U.2连接器C(14)、PCI-ENVME硬盘电路D(19)和U.2连接器D(15)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)和U.2连接器E(16)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)和U.2连接器F(17)。
基于主板PCI-E总线的高速PCI-E接口硬盘连接机构***上电后,扩展背板的PCIESWITCH芯片通过SMBus总线读取串行EEPROM中的初始配置文件,完成初始配置;初始配置文件的内容为对扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的设置,包括:端口a和端口b设置成上行接口,速度为PCIE 3.0x8,透明桥,向下兼容PCIE 3.0x4;端口c设置成下行接口,速度为PCIE3.0x4,透明桥;端口d设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口e设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口f设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;设置扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的时钟模式为全局时钟模式,通过PCIE时钟buffer(9)扩展时钟,分别给到扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)、PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)。
基于主板PCI-E总线的高速PCI-E接口硬盘连接机构***完成初始配置后,主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板连通;在扩展背板PCI-E SWITCH电路中,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘C连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘D连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘E连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘F连通,此时扩展背板电路(4)作为主板PCI-E控制器A的下游主板PCI-E设备;PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)作为扩展背板电路(4)的下游主板PCI-E设备;通过扩展背板PCI-E SWITCH电路端口a和端口b与主板PCI-E控制器相连,通过扩展背板PCI-E SWITCH电路端口c、端口d、端口e、端口f与PCI-E NVME硬盘相连,实现PCI-E的接口扩展,上行链路使用PCIE 3.0x8通道、透明桥,既缩短了主机处理器到存储介质的路径和响应延时,又能提供更大的带宽,有效的保证了PCI-E NVME硬盘C(18)、PCI-E NVME硬盘D(19)、PCI-E NVME硬盘E(20)、PCI-E NVME硬盘F(21)同时读、写的速度。
如图1所示,基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板MINI SAS HD连接器A和MINI SAS HD连接器B双向连接;在扩展背板PCI-ESWITCH电路中,扩展背板U.2连接器C与PCI-E NVME硬盘硬盘C的U.2连接器C通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器D与PCI-E NVME硬盘硬盘D的U.2连接器D通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器E与PCI-E NVME硬盘硬盘E的U.2连接器E通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器F与PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器F通过PCI-E总线双向连接,扩展背板PCI-E SWITCH芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输入端与主板PCI-E控制器A输出端MINI SAS HD连接器A的时钟连接,时钟芯片的输出端与PCI-ENVME硬盘硬盘C、PCI-E NVME硬盘硬盘D、PCI-E NVME硬盘硬盘E、PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器进行连接;在主板PCI-E交换电路中,主板PCI-E管理芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输出端与主板PCI-E管理芯片的输入端连接。
本发明实现了高速PCI-E接口硬盘连接机构,提高了高速PCI-E接口硬盘连接的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,包括:
完成初始配置后,主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板连通;在扩展背板PCI-E SWITCH电路中,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘C连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘D连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘E连通,扩展背板通过扩展背板PCI-E总线与硬盘F连通,扩展背板电路(4)作为主板PCI-E控制器A的下游主板PCI-E设备;PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)以及PCI-E NVME硬盘电路F(21)作为扩展背板电路(4)的下游主板PCI-E设备,通过扩展背板PCI-E SWITCH电路端口a和端口b与主板PCI-E控制器相连,通过扩展背板PCI-ESWITCH电路端口c、端口d、端口e以及端口f与PCI-E NVME硬盘相连,实现PCI-E的接口扩展。
2.如权利要求1所述的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,主板PCI-E控制器电路(1)包括:MINI SAS HD连接器A(2)和MINI SAS HD连接器B(3);主板PCI-E控制器A通过主板PCI-E总线与扩展背板MINI SAS HD连接器A和MINI SAS HD连接器B双向连接。
3.如权利要求2所述的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,扩展背板电路(4)包括:扩展背板PCI-E SWITCH(7)、串行EEPROM(8)、时钟芯片(9)、MINI SAS HD连接器A(5)、MINI SAS HD连接器B(6)、U.2连接器C(10)、U.2连接器D(11)、U.2连接器E(12)以及U.2连接器F(13);
在扩展背板PCI-E SWITCH电路中,扩展背板U.2连接器C与PCI-E NVME硬盘硬盘C的U.2连接器C通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器D与PCI-E NVME硬盘硬盘D的U.2连接器D通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器E与PCI-E NVME硬盘硬盘E的U.2连接器E通过PCI-E总线双向连接,扩展背板U.2连接器F与PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器F通过PCI-E总线双向连接,扩展背板PCI-E SWITCH芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输入端与主板PCI-E控制器A输出端MINI SAS HD连接器A的时钟连接。
4.如权利要求3所述的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,硬盘电路分别包括PCI-E NVME硬盘电路C(18)和U.2连接器C(14)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)和U.2连接器D(15)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)和U.2连接器E(16)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)和U.2连接器F(17);
时钟芯片的输出端与PCI-E NVME硬盘硬盘C、PCI-E NVME硬盘硬盘D、PCI-E NVME硬盘硬盘E、PCI-E NVME硬盘硬盘F的U.2连接器进行连接;在主板PCI-E交换电路中,主板PCI-E管理芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接,时钟芯片的输出端与主板PCI-E管理芯片的输入端连接。
5.如权利要求1所述的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,基于主板PCI-E总线的高速PCI-E接口硬盘连接机构***上电后,扩展背板的PCIE SWITCH芯片通过SMBus总线读取串行EEPROM中的初始配置文件,完成初始配置。
6.如权利要求4所述的基于高速PCI-E接口硬盘连接机构,其特征在于,初始配置文件的内容为对扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的设置,包括:端口a和端口b设置成上行接口,速度为PCIE 3.0x8,透明桥,向下兼容PCIE 3.0x4;端口c设置成下行接口,速度为PCIE3.0x4,透明桥;端口d设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口e设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;端口f设置成下行接口,速度为PCIE 3.0x4,透明桥;设置扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)的时钟模式为全局时钟模式,通过PCIE时钟buffer(9)扩展时钟,分别给到扩展背板PCIE SWITCH芯片(7)、PCI-E NVME硬盘电路C(18)、PCI-E NVME硬盘电路D(19)、PCI-E NVME硬盘电路E(20)、PCI-E NVME硬盘电路F(21)。
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