CN116956806B - 基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，包括：设置有交换芯片、逻辑管理芯片和金手指的核心板，设置有MXM连接器、接口转换芯片和对外接口的载板；核心板通过金手指与MXM连接器相连接；交换芯片与逻辑管理芯片、接口转换芯片通讯连接；接口转换芯片与对外接口通讯连接；对外接口用于连接外部模块；接口转换芯片，用于进行信号转换，实现对外接口与交换芯片的数据交互；交换芯片，用于进行数据交换处理；逻辑管理芯片，用于对交换芯片的信号端口进行配置。应用本发明的交换板卡，其由核心板和载板连接构成。核心板的设计可以复用，在重新开发交换板卡时，仅需设计载板，可减少开发工作量，提高开发效率。

Description

基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡。

背景技术

在数据计算与存储的场景中，交换板卡是一种常见部件之一，交换板卡广泛应用于各类设备中。

现有的交换板卡的设计方式，通常是对交换板卡进行整体开发设计，即进行元件布局、布线的整体设计，将所有所需的元件集成在单一电路板上，得到所需的交换板卡。

在交换板卡的应用过程中，时常需面对不同的应用需求，在相应的应用需求下，交换板卡需部署相应的端口等等，故在出现新的应用需求时，需重新开发设计交换板卡。基于现有的交换板卡的设计方式，在每次重新设计交换板卡时，均需对交换板卡进行整体的开发设计，需经历所有元件布局、布线的设计开发过程，使得交换板卡的开发效率较低，板卡交付周期较长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，以解决现有的交换板卡的设计方式，在面对不同的需求时，需要重新进行整体的交换板卡设计，设计开发的过程较长，开发效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，包括：

核心板和载板；所述核心板上设置有交换芯片、逻辑管理芯片和金手指；

所述载板上设置有MXM连接器、接口转换芯片和对外接口集合；所述对外接口集合包括多个对外接口，所述MXM连接器为基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块MXM接口的连接器；

所述核心板通过所述金手指与所述MXM连接器相连接；

所述交换芯片与所述逻辑管理芯片通讯连接，所述交换芯片通过所述MXM连接器与所述接口转换芯片通讯连接；所述接口转换芯片分别与每个所述对外接口通讯连接；

每个所述对外接口，用于连接该对外接口对应的外部模块；

所述接口转换芯片，用于在接收到所述对外接口集合中的对外接口传输的输入信号时，对所述输入信号进行信号转换，得到所述交换芯片对应的第一数据信号，并将所述第一数据信号发送给所述交换芯片；在接收到所述交换芯片传输的输出信号时，在所述对外接口集合中确定所述输出信号对应的目标对外接口，对所述输出信号进行信号转换，得到所述目标对外接口对应的第二数据信号，并将所述第二数据信号发送给所述目标对外接口；

所述交换芯片，用于对接收到的数据信号进行数据交换处理；

所述逻辑管理芯片，用于对所述交换芯片的信号端口进行配置。

上述的交换板卡，可选的，所述核心板上设置有第一供电单元，所述载板上设置有第二供电单元；

所述第一供电单元，用于为所述交换芯片和所述逻辑管理芯片供电；

所述第二供电单元，用于为所述MXM连接器和所述接口转换芯片供电。

上述的交换板卡，可选的，所述交换芯片通过所述MXM连接器与所述接口转换芯片通讯连接的方式为：

所述交换芯片上的每个信号端口通过该信号端口对应的高速差分信号线路与所述金手指相连接；

所述MXM连接器上的每个信号端口，通过该信号端口对应的高速差分信号线路，与所述接口转换芯片上与该信号端口相对应的端口相连接。

上述的交换板卡，可选的，所述第一数据信号为高速差分信号。

上述的交换板卡，可选的，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个以太网接口。

上述的交换板卡，可选的，所述接口转换芯片与每个所述以太网接口通讯连接的方式为：

对于每个所述以太网接口，所述接口转换芯片上与该以太网接口对应的端口，通过该端口对应的以太网线路与该以太网接口相连接。

上述的交换板卡，可选的，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个光纤接口。

上述的交换板卡，可选的，所述接口转换芯片与每个所述光纤接口通讯连接的方式为：

对于每个所述光纤接口，所述接口转换芯片上与该光纤接口对应的端口，通过该端口对应的光纤线路与该光纤接口相连接。

上述的交换板卡，可选的，所述交换芯片与所述逻辑管理芯片通讯连接的方式为：基于通用输入/输出端口GPIO进行通讯连接。

上述的交换板卡，可选的，所述对所述交换芯片的信号端口进行配置，包括：

对所述交换芯片的各个信号端口的通断状态进行配置；

对所述交换芯片各个信号端口的互连关系进行配置；

对所述交换芯片的各个信号端口的数据传输速率进行配置。

基于上述本发明实施例提供的一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，包括：核心板和载板；核心板上设置有交换芯片、逻辑管理芯片和金手指；载板上设置有MXM连接器、接口转换芯片和对外接口集合；对外接口集合包括多个对外接口，MXM连接器为基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块MXM接口的连接器；核心板通过金手指与MXM连接器相连接；交换芯片与逻辑管理芯片通讯连接，且通过MXM连接器与接口转换芯片通讯连接；接口转换芯片分别与每个对外接口通讯连接；每个对外接口，用于连接该对外接口对应的外部模块；接口转换芯片，用于在接收到对外接口传输的输入信号时，对输入信号进行信号转换，得到交换芯片对应的第一数据信号，并将第一数据信号发送给交换芯片；在接收到交换芯片传输的输出信号时，在对外接口集合中确定输出信号对应的目标对外接口，对输出信号进行信号转换，得到目标对外接口对应的第二数据信号，并将第二数据信号发送给目标对外接口；交换芯片，用于对接收到的数据信号进行数据交换处理；逻辑管理芯片，用于对交换芯片的信号端口进行配置。应用本发明实施例提供的交换板卡，可将交换芯片和逻辑管理芯片设置在独立的核心板上，通过MXM连接器将核心板与载板连接，得到交换板卡。核心板的设计可以复用，在产生新的应用需求，需重新开发交换板卡时，仅需重新设计载板，只需根据需求对载板上的对外接口等对象进行设计，无需对交换板卡进行整体设计开发，可减少交换板卡设计开发过程中的工作量，提高交换板卡的开发效率，缩短产品设计周期。其次，在交换板卡的开发设计过程中需重新设计的部分相对较少，有利于减少设计失误，降低风险。若在开发生产过程中发现设计缺陷，仅需对载板设计进行修改，故仅需报废载板物料，核心板可以拆下重复利用，可节约物料成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种交换板卡的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种交换板卡的又一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种交换板卡的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种交换板卡工作过程中数据流向的示例图；

图5为本发明实施例提供的一种交换板卡工作过程中数据流向的又一示例图；

图6为本发明实施例提供的一种核心板的尺寸示例图；

图7为本发明实施例提供的一种核心板的结构示例图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，现有的交换板卡采用一体化设计，在每次重新开发交换板卡时，均需进行整体的设计开发，效率较低，开发周期较长。其次，在开发设计过程中，整体的线路都涉及变动，容易影响线路信号质量。另外，若是开发生产时发现设计缺陷，则整个交换板卡均作废，需重新进行设计生产，造成大量物料浪费。

因此，本发明实施例提供了一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，将交换板卡的元器件分别设置在核心板和载板上，通过MXM连接器将核心板与载板相连接，得到交换板卡。核心板的设计可复用，在重新开发交换板卡时，仅需对载板进行设计，可减少开发工作量，提高效率。

本发明实施例提供了一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，其结构示意图可如图1所示，该交换板卡包括：

核心板101和载板102；所述核心板101上设置有交换芯片103、逻辑管理芯片104和金手指105；

所述载板102上设置有MXM连接器106、接口转换芯片107和对外接口集合108；所述对外接口集合108包括多个对外接口，所述MXM连接器106为基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块MXM接口的连接器；

所述核心板101通过所述金手指105与所述MXM连接器106相连接；

所述交换芯片103与所述逻辑管理芯片104通讯连接，所述交换芯片103通过所述MXM连接器106与所述接口转换芯片107通讯连接；所述接口转换芯片107分别与每个所述对外接口通讯连接；

每个所述对外接口，用于连接该对外接口对应的外部模块；

所述接口转换芯片107，用于在接收到所述对外接口集合108中的对外接口传输的输入信号时，对所述输入信号进行信号转换，得到所述交换芯片103对应的第一数据信号，并将所述第一数据信号发送给所述交换芯片103；在接收到所述交换芯片103传输的输出信号时，在所述对外接口集合108中确定所述输出信号对应的目标对外接口，对所述输出信号进行信号转换，得到所述目标对外接口对应的第二数据信号，并将所述第二数据信号发送给所述目标对外接口；

所述交换芯片103，用于对接收到的数据信号进行数据交换处理；

所述逻辑管理芯片104，用于对所述交换芯片的信号端口进行配置。

本发明实施例提供的交换板卡由核心板与载板连接构成。

核心板用于承载交换芯片和逻辑管理芯片等元件，且核心板上设置有金手指，金手指是用于传输信号的导电触片，核心板上的金手指用于连接MXM连接器。核心板上亦会设置有相应的线路，使得核心板上存在连接关系的各个对象互连，例如在核心板上会设置通讯线路，连接交换芯片上的某一端口和逻辑管理芯片的某一端口，实现交换芯片与逻辑管理芯片的通讯连接。

交换芯片是用于进行数据交换处理的芯片，其具备多个类型相同或不同的信号端口，每个信号端口可提供一条数据传输链路，各个信号端口可通过芯片内部进行数据互通。当交换芯片的某一信号端口接收到数据信号时，交换芯片可按照端口的互通关系进行数据交换处理，向对应的信号端口输出数据信号。逻辑管理芯片则用于对交换芯片的信号端口的互连关系等内容进行配置。

载板上设置有MXM连接器、接口转换芯片和各个对外接口。载板上亦会设置有相应的线路，使得载板上存在连接关系的各个对象互连。MXM连接器是基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块接口的连接器，移动高速串行计算机扩展总线标准模块指的是MobilePCI Express Module，简称MXM。MXM是基于PCI-Express界面的、为图形处理器设计的设备接口，最高速率16Gbps，PCI-Express(Peripheral Component Interconnect Express)即高速串行计算机扩展总线标准。

对外接口集合中的各个对外接口根据交换板卡的应用场景进行设置，即根据需进行数据交换的计算模块、存储模块等外部模块的数据接口类型和数量，设置相应类型和数量的对外接口，用于连接需要进行数据交换的各个外部模块。

接口转换芯片则用于对外部模块与交换板卡交互的信号进行信号转换，也就是当接收到对外接口发来的信号时，对其进行对内传输的信号转换处理，将该信号转换为交换芯片可识别处理的信号形式，再将转换后的信号发给交换芯片处理，例如对外接口发来以太网信号，而交换芯片接收高速差分信号，接口转换芯片的信号转换操作即为将以太网信号转换为高速差分信号。当接口转换芯片接收到交换芯片发送的信号时，则对其进行对外传输的信号转换处理，具体的，需确定需要传输信号的目标对外接口，根据目标对外接口的接口类型，将该信号转换为目标对外接口可识别的信号形式，再将转换后的信号发送给目标对外接口，通过目标对外接口发送给相应的外部模块。

可以理解的是，本发明实施例提供的交换板卡，可以承载各个对外接口连接的外部模块之间的数据交换工作。例如，当外部模块1需要向外部模块2传输数据时，外部模块1则将需要传输的数据信号发送给外部模块1对应的对外接口，将该数据信号视为交换板卡的输入信号，该对外接口会将该输入信号发送至接口转换芯片，接口转换芯片将输入信号转换为交换芯片所需的信号格式，将转换得到的数据信号通过MXM连接器传输至交换芯片，交换芯片进行相应处理后，则会从相应的端口输出数据信号，交换芯片输出的数据信号会通过MXM连接器发送至接口转换芯片，接口转换芯片会根据外部模块2对应的对外接口的类型，将该数据信号转换为外部模块2对应的对外接口可识别的信号格式，并将转换后的数据信号作为输出信号，发送给外部模块2对应的对外接口，以将输出信号传输至外部模块2。

需要说明的是，图1所示结构仅是为了更好地说明本发明提供的交换板卡所提供的一个简要示例图，图1所示各个对象的形态、位置并不代表实际场景中相应对象的形态和位置，图1亦未示出实际场景中载板和核心板上的所有结构。

基于本发明实施例提供的交换板卡，包括：核心板和载板；核心板上设置有交换芯片、逻辑管理芯片和金手指；载板上设置有MXM连接器、接口转换芯片和对外接口集合，该集合包括多个对外接口；核心板通过金手指与MXM连接器相连接；交换芯片与逻辑管理芯片通讯连接，并通过MXM连接器与接口转换芯片通讯连接；接口转换芯片与每个对外接口通讯连接；对外接口用于连接其对应的外部模块；接口转换芯片，用于在接收到对外接口传输的信号时，将该信号转换为交换芯片可识别的信号，并将转换后的信号发送给交换芯片；在接收到交换芯片传输的信号时，将该信号转换为目标对外接口可识别的信号，并将转换后的信号发送给目标对外接口；交换芯片，用于对接收到的数据信号进行数据交换处理；逻辑管理芯片，用于对交换芯片的信号端口进行配置。应用本发明实施例提供的交换板卡，可将交换芯片和逻辑管理芯片设置在独立的核心板上，通过MXM连接器将核心板与载板连接，得到交换板卡。核心板的设计可以复用，在产生新的应用需求，需重新开发交换板卡时，仅需重新设计载板，只需根据需求对载板上的对外接口等对象进行设计，无需对交换板卡进行整体设计开发，可减少交换板卡设计开发过程中的工作量，提高交换板卡的开发效率，缩短产品设计周期。其次，在交换板卡的开发设计过程中需重新设计的部分相对较少，有利于减少设计失误，降低风险。若在开发生产过程中发现设计缺陷，仅需对载板设计进行修改，故仅需报废载板物料，核心板可以拆下重复利用，可节约物料成本。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述核心板上设置有第一供电单元，所述载板上设置有第二供电单元；

所述第一供电单元，用于为所述交换芯片和所述逻辑管理芯片供电；

所述第二供电单元，用于为所述MXM连接器和所述接口转换芯片供电。

本发明实施例提供的交换板卡中，核心板和载板上分别设置有供电单元，核心板上的供电单元（即第一供电单元）为核心板上各个需要供电的对象供电，包括交换芯片和逻辑管理芯片等。载板上的供电单元（即第二供电单元）为载板上各个需要供电的对象供电，包括MXM连接器和接口转换芯片等。

基于本发明实施例提供的交换板卡，分别在核心板和载板上设置独立的供电单元，在对载板进行开发设计时，可根据载板的供电需求相应调整供电单元，有利于适应各类应用场景。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述交换芯片通过所述MXM连接器与所述接口转换芯片通讯连接的方式为：

所述交换芯片上的每个信号端口通过该信号端口对应的高速差分信号线路与所述金手指相连接；

所述MXM连接器上的每个信号端口，通过该信号端口对应的高速差分信号线路，与所述接口转换芯片上与该信号端口相对应的端口相连接。

本发明实施例提供的交换板卡中，交换芯片与接口转换芯片基于高速差分信号实现数据交互。在核心板上会部署与交换芯片所有端口相对应的高速差分信号线路，交换芯片上需要与接口转换芯片通讯的每个信号端口与其对应的高速差分信号线路的一端相连接，线路的另一端则连接金手指上相应的导电触片。MXM连接器上的各个信号端口与接口转换芯片上需跟交换芯片通讯的各个端口对应连接，载板上亦会部署与实际应用所需端口数目相对应的高速差分信号线路，MXM连接器上的信号端口通过其对应的高速差分信号线路，与接口转换芯片上与其对应的端口相连接。

在上述实施例提供的交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述第一数据信号为高速差分信号。

本发明实施例提供的交换板卡中，接口转换芯片与交换芯片的通讯采用的是高速差分信号，即交换芯片处理的信号的类型为高速差分信号。在接口转换芯片接收到对外接口发送的输入信号时，则以高速差分信号为目标信号形式对输入信号进行信号转换，将输入信号转换为高速差分信号形式的信号，即转换得到的第一数据信号为高速差分信号。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个以太网接口。

本发明实施例提供的交换板卡中，载板上设置的各个对外接口中包括多个以太网接口，以太网接口即用于实现以太网通信的接口，以太网接口可用于连接基于以太网通信的外部模块。

在上述实施例提供的交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述接口转换芯片与每个所述以太网接口通讯连接的方式为：

对于每个所述以太网接口，所述接口转换芯片上与该以太网接口对应的端口，通过该端口对应的以太网线路与该以太网接口相连接。

本发明实施例提供的交换板卡中，载板上会部署与以太网接口数目相对应的以太网线路。载板上部署的以太网线路与各个以太网接口一一对应，每个以太网接口与其对应的以太网线路的一端连接，线路的另一端则连接接口转换芯片上与该以太网接口对应的端口。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个光纤接口。

本发明实施例提供的交换板卡中，载板上设置的各个对外接口中包括多个光纤接口，光纤接口即用于实现光纤通信的接口，光纤接口可用于连接基于光纤通信的外部模块。

在上述实施例提供的交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述接口转换芯片与每个所述光纤接口通讯连接的方式为：

对于每个所述光纤接口，所述接口转换芯片上与该光纤接口对应的端口，通过该端口对应的光纤线路与该光纤接口相连接。

本发明实施例提供的交换板卡中，载板上会部署与光纤接口数目相对应的光纤线路，各个光纤线路与各个光纤接口一一对应。光纤接口与其对应的光纤线路的一端连接，线路的另一端则连接接口转换芯片上与该光纤接口相对应的端口。

需要说明的是，本发明实施例中提及的对外接口的类型仅是为了更好地说明本发明的交换板卡所提供的具体实施例，在具体的应用场景中，各个对外接口可以仅为单一类型的接口，如各个对外接口均为以太网接口或光纤接口。各个对外接口也可以包含多种类型的接口，如同时包含多个以太网接口和多个光纤接口，对外接口还可以采用其他类型的接口。载板上对外接口的类型和每类对外接口的数量可以根据设备需求设置，不影响本发明实施例提供的交换板卡实现功能。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述交换芯片与所述逻辑管理芯片通讯连接的方式为：基于通用输入/输出端口GPIO进行通讯连接。

本发明实施例提供的交换板卡中，交换芯片与逻辑管理芯片之间基于通用输入/输出端口（General Purpose Input Output，GPIO）实现通讯连接。

在图1所示交换板卡的基础上，本发明实施例提供的交换板卡中，所述对所述交换芯片的信号端口进行配置，包括：

对所述交换芯片的各个信号端口的通断状态进行配置；

对所述交换芯片各个信号端口的互连关系进行配置；

对所述交换芯片的各个信号端口的数据传输速率进行配置。

本发明实施例提供的交换板卡中，工作人员可以对逻辑管理芯片进行相应的设置，使得逻辑管理芯片按照配置信息对交换芯片的各个信号端口的通断状态进行配置，即设置每个信号端口处于断开状态还是导通状态。逻辑管理芯片可按照配置信息对交换芯片的各个信号端口的互连关系进行配置，即设置哪个信号端口与哪个信号端口连通。逻辑管理芯片亦可按照配置信息对交换芯片的各个信号端口的数据传输速率进行配置。

基于本发明实施例提供的交换板卡，可以通过逻辑管理芯片对交换芯片的信号端口的通断状态、互连关系和数据传输速率进行配置，使得核心板可以适配不同的载板，可适应不同的应用场景，实现核心板的复用。其次，通过数据传输速率的配置，可以使得交换芯片信号端口的数据传输速率与对外接口的数据传输速率一致，防止出现通信异常。

为了更好地说明本发明实施例提供的交换板卡，在上述实施例提供的交换板卡的基础上，结合实际的应用场景，本发明实施例提供了又一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡。本发明实施例提供的交换板卡应用于设备计算模块和存储模块的数据交换场景中，设备中的计算模块和存储模块主要采用以太网通信和光纤通信。

本发明实施例提供的交换板卡的结构示意图可如图2所示，交换板卡由核心板、载板组成。其中，核心板内有交换芯片、供电单元A和逻辑管理芯片，载板则将MXM连接器、接口转换芯片、供电单元B和对外接口集成在一起。供电单元A等同于前文实施例中的第一供电单元，供电单元B等同于前文实施例中的第二供电单元。本发明实施例中的对外接口是简化表达，即指的是对外接口这一类型对象，并非指单一的接口，实际载板上部署有多个接口。

接下来对本发明实施例提供的交换板卡的各个对象作进一步说明。

核心板：一种M6材质的高速电路板，即一种高速印制线路板（Printed CircuitBoard，PCB），通常称为高速PCB板。M6是一种现有的高速电路板材（高速PCB），可有效支持至少16Gbps以上速率。核心板用于承载交换芯片、供电单元A和逻辑管理芯片，并提供线路将各部分互连。

交换芯片：具有多个相同或不同的网络端口，用于进行数据输入或输出。网络端口即信号端口，是交换芯片的高速输入、输出口。每个信号端口可提供一条数据传输链路，各个信号端口可通过芯片内部进行数据互通，可通过GPIO任意配置互通关系，同时各个信号端口的数据传输速率可任意配置为1Gbps或10Gbps。

逻辑管理芯片：负责对交换芯片的端口进行管理，用户可通过此芯片配置交换芯片上端口的通断，端口的互连关系以及端口的数据传输速率。

供电单元A：给核心板内所有器件提供电能。

载板：一种M6材质的高速电路板（高速PCB板），用于承载MXM连接器、接口转换芯片、供电单元B和对外接口，并提供线路将各部分互连。

MXM连接器：一种基于MXM标准尺寸的高速连接器（最高传输速率16Gbps），用于固定核心板，是载板和核心板进行数据通信的桥梁。

接口转换芯片：可将多个高速差分线路（即高速差分信号线路）的信号转换为多个以太网线路或光纤线路的信号，或将多个以太网线路或光纤线路的信号转换为高速差分线路的信号，可实时双向通信。

供电单元B：给载板内所有器件提供电能。

对外接口：将多个以太网接口或光纤接口以高速连接器的形式与外部模块（计算模块、存储模块等）对接。

在图2所示结构的基础上，本发明实施例提供的交换板卡通讯连接的结构可如图3所示。各个计算模块和存储模块通过以太网线路（如以太网0~3）或光纤线路（如光纤0~3）与交换板卡的对外接口物理连通，计算模块和存储模块基于以太网通信或光纤通信与对外接口实现通讯。而对外接口与接口转换芯片之间对应基于以太网或光纤实现通讯连接。交换芯片、MXM连接器和接口转换芯片之间通过高速差分线路（如高速差分线路0~7）实现通讯连接。交换芯片与逻辑管理芯片之间基于GPIO通讯连接。

接下来结合交换板卡的工作场景对本发明实施例提供的交换板卡的工作过程作简要说明。

交换板卡的工作场景之一为计算模块向存储模块写入数据，在此工作场景下，交换板卡在工作过程中的数据流向可参考图4。

当任一计算模块对一个或多个存储模块写入数据时，计算模块的数据通过网线（以太网或光纤），经对外接口进入载板的接口转换芯片，接口转换芯片将以太网或光纤形式的线路信号转换为高速差分线路的信号，基于高速差分线路与交换芯片实现通信。此时，经转换后的数据由载板的MXM连接器进入核心板，核心板上的各个高速差分线路与交换芯片的端口（如端口0~7）对接，数据通过其中一路高速差分线路从交换芯片的端口进入到芯片内部。交换芯片内部即时将数据分发到其它端口，再由与端口对接的高速差分线路通过MXM连接器进入载板。载板上的接口转换芯片将高速差分线路传输的数据转换成以太网或光纤线路形式，经对外接口通过网线（以太网或光纤）写入到存储模块中。交换芯片内部的端口分发规则，即将接收到的数据分发到哪些端口，可由逻辑管理芯片通过GPIO对交换芯片进行配置，逻辑管理芯片同时可以配置交换芯片的端口速率，使其端口速率与对外接口的速率一致，防止出现通信异常。

交换板卡的另一工作场景为计算模块从存储模块中读取数据，在此工作场景下，交换板卡在工作过程中的数据流向可参考图5。

当任一计算模块需要读取一个或多个存储模块内的数据时，相应存储模块内的数据经以太网或光纤通过对外接口进入载板，载板上的接口转换芯片对其进行信号转换后，将转换后的数据通过高速差分线路，经MXM连接器送入核心板上的交换芯片。交换芯片上的端口通过高速差分线路接收到数据，交换芯片立即将数据分发到其它端口。数据再通过高速差分线路，经MXM连接器进入载板。接口转换芯片对数据进行信号转换，将数据从高速差分线路转送到以太网或光纤线路，通过与对外接口物理连接的以太网或光纤传输到计算模块。

接下来对交换板卡的尺寸设计作简要说明。

由于不同设备对交换板卡的尺寸有所要求，交换板卡无法将所有的端口接出，所以只能将需要的端口拉到对外接口。其次由于设备需求的对外接口形式多种多样，如千兆光纤、万兆光纤、千兆以太网、万兆以太网、10GBASE-KR、1000BASE-X等，交换板卡对外接口形态和速率也会有所不同。10GBASE-KR是一种10Gbps速率的背板传输协议，1000BASE-X是一种1Gbps速率的背板传输协议。

由于设备越来越小型化，交换板卡的外形尺寸也会因不同的设备而不同。针对不同的对外接口数量，不同的外部接口形态、速率和不同的外形尺寸，需要进行不同的板卡设计。同时，需要将交换芯片的端口通过不同的接口转换芯片输出到不同的对外接口，需要不同的供电单元支持，PCB板上的走线合理性也需要慎重考滤，交换芯片需做散热，散热器的结构和固定方式也需进行优化。

本发明实施例中，将核心板设计成标准TYPE A MXM显卡形态，TYPE A MXM显卡是一种基于PCI-Express界面的图形处理卡，其MXM结构尺寸属于设计标准中的A类，TYPE AMXM显卡的尺寸和结构可参考图6，图6中的曲线圈围是提示缺口设计。核心板厚度1.2mm，可***标准MXM连接器，标准MXM连接器是一种现有器件，在此不作详细介绍，标准MXM连接器有上下两排金手指弹片，最高传输速率16Gbps，满***换芯片端口的速率（10Gbps）要求。核心板的简要结构可如图7所示，核心板将交换芯片的所有端口通过高速差分线路连接到金手指。核心板***MXM连接器后，金手指与MXM连接器可靠接触，实现数据可靠传输。核心板上集成了交换芯片、逻辑管理芯片和供电单元A，可兼容各类交换板卡应用，经过反复测试验证，核心板的形态（包括电路、PCB走线）可固化，可预先生产备用。

需要说明的是，本发明实施例中提供的结构、通讯连接、形态尺寸等具体设计，仅是为了更好地说明本发明提供的交换板卡所提供的具体实施例，在具体的实现过程中，交换板卡各元器件的结构形态、设置位置、通讯连接方式等，均可根据需求设置，不影响本发明提供的交换板卡实现功能。同理，图2~图7所示的设计内容，仅是为了说明本发明实施例的具体实现方式所提供的简要示例图，并非对应用场景中具体实现方式的限定。如图2所示各个对象的形态、位置和数量，并不代表实际场景中相应对象的形态、位置和数量，图2亦未示出实际场景中载板和核心板上的所有结构。图3所示的连接关系仅为示例性的简化连接，并非对实际应用场景中通讯线路的类型，各类通讯线路的数量进行限制。图4和图5所示数据流向亦仅为对应图3所示通讯连接所提供的示例。图6和图7所示结构尺寸仅是对核心板的形态结构设计所提供的一种具体实施例，在具体应用场景中，核心板可以采用其他的形态尺寸设计。同理，MXM连接器的尺寸型号亦可根据实际需求选择。

基于本发明实施例提供的交换板卡，当有新的交换板卡需求时，只需重新设计载板（定制载板），如重新设计载板的尺寸，修改载板上对外接口对应的以太网、光纤对接口的数量和位置，更换支持不同高速差分线路数量的接口转换芯片，以及更换不同的供电单元等。由于核心板已固化复用，故只需优化载板的PCB走线，只需考虑载板与其它的模块（如计算模块、存储模块）的对接线路质量。完成载板部分的设计后，可将生产好的核心板***MXM连接器，修改逻辑管理芯片上的代码，对交换芯片的端口进行配置，如关闭部分不用的端口，修改端口的速率等，即可实现交换板卡的功能。

本发明实施例提供的交换板卡，采用MXM标准结构的核心板，不同的交换板卡只需设计载板（定制载板），核心板通用，可大大缩短产品设计周期。不同的交换板卡，只需设计载板（定制载板）的线路和器件，变动的地方较少，可降低设计出错的风险。如交换板卡存在设计缺陷，只需修改或优化载板的设计，核心板可拆下备用，不至于整个板卡作废，可节约物料成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的装置及装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块的交换板卡，其特征在于，包括：

核心板和载板；

所述核心板上设置有交换芯片、逻辑管理芯片、金手指和第一供电单元；所述第一供电单元，用于为所述交换芯片和所述逻辑管理芯片供电；

所述载板上设置有MXM连接器、接口转换芯片、对外接口集合和第二供电单元；所述对外接口集合包括多个对外接口，所述MXM连接器为基于移动高速串行计算机扩展总线标准模块MXM接口的连接器；所述第二供电单元，用于为所述MXM连接器和所述接口转换芯片供电；

所述核心板通过所述金手指与所述MXM连接器相连接；

所述交换芯片与所述逻辑管理芯片之间基于GPIO通讯连接，所述交换芯片上的每个信号端口通过该信号端口对应的高速差分信号线路与所述金手指相连接；所述MXM连接器上的每个信号端口，通过该信号端口对应的高速差分信号线路，与所述接口转换芯片上与该信号端口相对应的端口相连接；所述接口转换芯片分别与每个所述对外接口之间基于以太网或光纤实现通讯连接；

每个所述对外接口，用于连接该对外接口对应的外部模块；

所述接口转换芯片，用于在接收到所述对外接口集合中的对外接口传输的输入信号时，对所述输入信号进行信号转换，得到所述交换芯片对应的第一数据信号，并将所述第一数据信号发送给所述交换芯片；在接收到所述交换芯片传输的输出信号时，在所述对外接口集合中确定所述输出信号对应的目标对外接口，对所述输出信号进行信号转换，得到所述目标对外接口对应的第二数据信号，并将所述第二数据信号发送给所述目标对外接口；

所述交换芯片，用于对接收到的数据信号进行数据交换处理；

所述逻辑管理芯片，用于对所述交换芯片的信号端口进行配置。

2.根据权利要求1所述的交换板卡，其特征在于，所述第一数据信号为高速差分信号。

3.根据权利要求1所述的交换板卡，其特征在于，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个以太网接口。

4.根据权利要求3所述的交换板卡，其特征在于，所述接口转换芯片与每个所述以太网接口通讯连接的方式为：

对于每个所述以太网接口，所述接口转换芯片上与该以太网接口对应的端口，通过该端口对应的以太网线路与该以太网接口相连接。

5.根据权利要求1所述的交换板卡，其特征在于，所述对外接口集合中的各个对外接口中，包括多个光纤接口。

6.根据权利要求5所述的交换板卡，其特征在于，所述接口转换芯片与每个所述光纤接口通讯连接的方式为：

对于每个所述光纤接口，所述接口转换芯片上与该光纤接口对应的端口，通过该端口对应的光纤线路与该光纤接口相连接。

7.根据权利要求1所述的交换板卡，其特征在于，所述交换芯片与所述逻辑管理芯片之间基于GPIO通讯连接的方式为：基于通用输入/输出端口GPIO进行通讯连接。

8.根据权利要求1所述的交换板卡，其特征在于，所述对所述交换芯片的信号端口进行配置，包括：

对所述交换芯片的各个信号端口的通断状态进行配置；

对所述交换芯片各个信号端口的互连关系进行配置；

对所述交换芯片的各个信号端口的数据传输速率进行配置。