CN215298224U - 一种核心板及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种核心板及计算机设备，涉及计算机技术领域，核心板包括CPU、桥片和COM‑HPC连接器；所述CPU和所述桥片通过总线电连接；其中，所述CPU和所述桥片均为独立芯片；所述桥片与所述COM‑HPC连接器电连接。本实用新型中提供的核心板，在核心板上使用CPU和桥片两个独立的芯片模块进行数据的处理，更便于实现CPU或者桥片的更新升级，且单独升级CPU或者桥片的成本较低。此外，还能够基于不同型号的CPU及桥片组合出不同功能系列的核心板，可以满足不同客户的差异化需求。

Description

一种核心板及计算机设备

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，特别是涉及一种核心板及计算机设备。

背景技术

近年来随着通信技术的快速发展和人工智能、边缘计算等概念的引入，以及PCIe(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)接口标准的进一步演进，COM(模块计算机)向高性能计算方向推进已是大势所趋，COM-HPC(高性能计算模块化电脑)这一技术规范应运而生。COM-HPC的各类高速接口的速率相比COMExpress显著提升且连接器引脚数量增加近双倍。

目前，部分基于COM-HPC技术规范所开发的核心板中包含集成多种功能为一体的芯片组。当需要对芯片组中部分功能的硬件更新升级时，通常需要对核心板整体更新换代，因此，产品的更新升级不够灵活方便，且成本较高。

实用新型内容

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核心板及计算机设备，以解决现有核心板更新升级不够灵活方便，且成本较高的问题。

为了解决上述问题，一方面，本实用新型公开了一种核心板，所述核心板包括CPU、桥片和COM-HPC连接器；

所述CPU和所述桥片通过总线电连接；其中，所述CPU和所述桥片均为独立芯片；

所述桥片与所述COM-HPC连接器电连接。

可选地，所述桥片的接口覆盖COM-HPC服务器型和/或COM-HPC客户端型

可选地，所述桥片包括PCIE总线接口、ETH接口、USB总线接口、SATA总线接口、音视频接口。

可选地，所述COM-HPC连接器包括主要连接接口和次要连接接口，其中，所述主要连接接口包括电源接口和部分数据传输接口，所述次要连接接口用于扩展所述数据传输接口；

所述桥片的接口与所述主要连接接口和所述次要连接接口一一对应连接。

可选地，所述核心板还包括内存插槽，所述内存插槽与所述CPU电连接，所述内存插槽用于插装内存条。

可选地，所述核心板还包括贴焊固定的板载颗粒内存芯片，所述板载颗粒内存芯片与所述CPU电连接。

可选地，所述CPU包括至少两个DDR总线接口，所述DDR总线接口用于扩展内存。

可选地，所述核心板为Size A、Size B、Size C、Size D、Size E中任一种类型。

另一方面，本实用新型还公开了一种计算机设备，包括底板及上述的任一种核心板；

所述底板与所述核心板通过所述COM-HPC连接器电连接。

可选地，所述COM-HPC连接器包括COM-HPC插座或COM-HPC插头；

所述COM-HPC插座集成于所述核心板上，所述COM-HPC插头集成于所述底板上，所述COM-HPC插座与所COM-HPC插头插接电连接；或，

所述COM-HPC插座集成于所述底板上，所述COM-HPC插头集成于所述核心板上，所述COM-HPC插座与所述COM-HPC插头插接电连接。

本实用新型实施例包括以下优点：

本实用新型中提供的核心板，基于COM-HPC设计，采用COM-HPC连接器作为与底板连接的扩展接口，可实现高速大容量的数据传输。并且，在核心板上使用CPU和桥片两个独立的芯片模块进行数据的处理，更便于实现CPU或者桥片的更新升级，且单独升级CPU或者桥片的成本较低。此外，还能够基于不同型号的CPU及桥片组合出不同功能系列的核心板，可以满足不同客户的差异化需求。

附图说明

图1是本实用新型的第一种核心板的结构框图；

图2是本实用新型的第二种核心板的结构框图；

图3是本实用新型的第三种核心板的结构框图；

图4是本实用新型的第四种核心板的结构框图。

具体实施方式

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。

参照图1，本实施例提供了一种核心板，所述核心板包括CPU 10、桥片11和COM-HPC12连接器；

所述CPU 10和所述桥片11通过总线电连接；其中，所述CPU 10和所述桥片11均为独立芯片；所述桥片11与所述COM-HPC连接器12电连接。

具体而言，为了满足不同行业的应用需求，在模块化计算机行业出现了标准化的处理板+接口板的产品模式。处理板即配置有主处理芯片以及相关接口连接器的载板，该载板主要执行数据的运算处理功能，也被称之为核心板。接口板则主要基于与核心板相一致的接口连接器实现外设接口的扩展功能，接口板也被称之为底板。例如，常见的比较成熟的核心板有基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect，紧凑型外设部件互连标准)连接器设计的CPCI核心板，底板则对应为CPCI底板。

如图1所示，本实用新型实施例中基于高速数据传输接口COM-HPC设计了一种核心板，该核心板包括CPU 10(Central Processing Unit，中央处理器)、桥片11和COM-HPC连接器12。CPU 10和桥片11作为核心板中执行数据运算处理的核心器件，两者之间可以通过HT总线(Hyper-Transport，高速串行总线)连接，进行高速数据传输。需要说明的是，CPU 10和桥片11可以通过贴焊的形式焊接固定在电路板上，也可以采用插装在芯片座中进行锁紧固定。COM-HPC连接器12为基于COM-HPC规范的一种高速传输接口，可以提供PCIe 5.0(Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准)、SATA3.0(Serial ATA，串行ATA)、USB 4.0(Universal Serial Bus，通用串行总线)、25G以太网等高带宽的串行接口，还可以提供SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I²C(Inter－Integrated Circuit，双向二线制同步串行总线)、UART(通用异步收发器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)等接口。例如，一种COM-HPC连接器12为双列800针脚的连接器，可以保证计算机模块和接口的灵活性。本实用新型实施例中，将CPU10和桥片11通过HT总线连接后，将桥片11与COM-HPC连接器12通过电路板上的走线焊接。示例性地，本实用新型实施例中所采用的CPU 10和桥片11可以采用龙芯3号系列CPU和龙芯7号系列桥片的芯片组合。实际应用中，CPU 10可以是4核心、8核心、16核心、32核心、64核心等多核CPU，各种不同型号的CPU 10引脚互相兼容，各种不同型号的桥片11引脚互相兼容，不同型号的CPU 10和不同型号的桥片11可以组合为不同的搭配，满足不同场景需求。

本实用新型实施例中，基于COM-HPC技术规范，采用COM-HPC连接器作为与底板连接的扩展接口，可实现高速大容量的数据传输。并且，在核心板上使用CPU和桥片两个独立的芯片模块进行数据的处理，更便于实现CPU或者桥片的更新升级，且单独升级CPU或者桥片的成本较低。此外，还能够基于不同型号的CPU及桥片组合出不同功能系列的核心板，可以满足不同客户的差异化需求。

可选地，所述桥片11的接口覆盖COM-HPC服务器型和/或COM-HPC客户端型。

具体而言，一种实施方式中，由于COM-HPC技术规范中分别针对高性能计算定义了COM-HPC服务器型，针对嵌入式计算定义了COM-HPC客户端型。因此，本实用新型实施例的桥片11的接口数量和类型可以仅与COM-HPC服务器型或COM-HPC客户端型相匹配一致，可以采用该核心板组建服务器设备或客户端设备。为了使单一的核心板既能满足高性能计算和嵌入式计算的使用场景，本实用新型实施例中所使用的桥片11的接口可以兼容COM-HPC服务器型和COM-HPC客户端型，即桥片11的接口中可以集成同时满足COM-HPC服务器型和COM-HPC客户端型的接口。这种核心板的适用场景更为广泛，局限性小。

可选地，参照图2，所述桥片11包括PCIE总线接口、ETH接口、USB总线接口、SATA总线接口、音视频接口。

具体而言，一种实施方式中，如图2所示，该桥片11可以包括PCIE总线接口、ETH(EtherNet，以太网)接口、USB总线接口、SATA总线接口、音视频接口。可以理解的是，这些PCIE总线接口、ETH接口、USB总线接口、SATA总线接口、音视频接口所支持的数据传输协议版本均与COM-HPC连接器12保持一致，例如，PCIE总线接口可以为与COM-HPC连接器12一致的PCIe 5.0接口；ETH接口可以为25G以太网接口；USB总线接口可以为USB4.0接口；还可以提供USB3.0接口和USB2.0接口，以兼容低速率接口，适应性连接不同传输速率的外设；SATA总线接口可以为SATA3.0接口；音视频接口则可以包括声卡接口以及RGB、HDMI(HighDefinition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)、LVDS(Low-VoltageDifferential Signaling,低电压差分信号)等不同类型的视频接口。需要说明的是，除了上述的常规功能接口，桥片11还可以提供与COM-HPC连接器12一致的SPI、I²C、UART等各种接口以扩展连接更多不同传输协议的外设。

可选地，参照图2，所述COM-HPC连接器12包括主要连接接口121和次要连接接口122，其中，所述主要连接接口121包括电源接口和部分数据传输接口，所述次要连接接口122用于扩展所述数据传输接口；

所述桥片11的接口与所述主要连接接口121和所述次要连接接口122一一对应连接。

具体而言，一种实施方式中，如图2所示，无论COM-HPC连接器12是用于COM-HPC服务器型设备还是COM-HPC客户端型设备，COM-HPC连接器12均可以包括主要连接接口121和次要连接接口122。为便于展示接口的连接关系，图2中将主要连接接口121和次要连接接口122分开用两个矩形框示意。该两列接口所提供的引脚总数量可达到800pin，能够满足PCIe5.0、SATA 3.0、USB 4.0、25G以太网、SPI、I²C、UART等各种接口的连接需求。其中，主要连接接口121至少需要包括电源接口和数据传输接口，例如，用于电源供电控制的Pwr、VCC_SBY、GND(图中未示出)对应的电源接口，以及用于数据传输的PCIe接口、CSI接口、Ethernet接口、USB接口等数据传输接口。次要连接接口122则用于对该COM-HPC连接器12的数据传输功能进一步扩展，可以增设更多的PCIe接口、Ethernet接口、USB接口。需要说明的是，从功能上来讲，次要连接接口122可以实现与主要连接接口121相同的数据传输功能，但相同功能接口的传输速率可以不同，例如，主要连接接口121的Ethernet接口可以为NBASE-T(max，10G)，次要连接接口122的Ethernet接口可以为ETH_KR(max，25G)。

在将桥片11与COM-HPC连接器12进行连接时，将桥片11的PCIe接口、Ethernet接口、USB接口分别与COM-HPC连接器12中功能一致的接口通过相应的总线进行连接，例如，利用PCIE总线连接桥片11的PCIE接口与COM-HPC连接器12的PCIE接口，利用SATA总线连接桥片11的SATA总线接口与COM-HPC连接器12的SATA总线接口，以保证COM-HPC连接器12能够按对应的数据通讯协议正常可靠地传输数据。

可选地，参照图3，所述核心板还包括内存插槽14，所述内存插槽14与所述CPU10电连接，所述内存插槽14用于插装内存条。

具体而言，一种实施方式中，如图3所示，上述的核心板还包括内存插槽14，该内存插槽14可以为SIMM(single in-line memory module，单列直插式内存模块)、DIMM(DualIn-line Memory Module，双列直插式内存模块)和RIMM(Rambus Inline Memory Module，Rambus专用记忆体模组)三种类型中任一种类型的插槽，例如，当内存插槽14为DIMM类型插槽时，其可以采用支持DDR3(Double Data Rate 3，第三代双倍速内存)或DDR4(DoubleData Rate 4，***双倍速内存)的插槽，相应地内存性能更高、容量更大、数据完整性更强且能耗更低。采用插槽结构扩展内存可以使得内存维护升级更为方便。

可选地，参照图4，所述核心板还包括贴焊固定的板载颗粒内存芯片15，所述板载颗粒内存芯片15与所述CPU 10电连接。

具体而言，一种实施方式中，如图4所示，上述的核心板上还可以将板载颗粒内存芯片15通过SMT工艺直接焊接固定在电路板上，使板载颗粒内存芯片15与CPU 10电连接。这种核心板具备良好的抗振耐冲击性能，能够在较为恶劣工况下工作。此外，贴焊固定的板载颗粒内存芯片相比内存槽内插接内存条的形式可以进一步提升内存总线的效率，还可以降低核心板的整体高度，可以满足较为窄小的空间的使用需求，并且还利于散热结构的制作，当采用相同容量规格的内存时使用板载颗粒内存芯片可以会降低核心板的物料成本。

可选地，所述CPU 10包括至少两个DDR总线接口，所述DDR总线接口用于扩展内存。

具体而言，一种实施方式中，本实用新型实施例的核心板中所使用的CPU 10可以包括至少两个DDR总线接口，从而可以扩展连接至少两个内存插槽或至少两个内存芯片，在CPU 10的运算能力支持的情况下，甚至可以包括八个DDR总线接口。可以理解的是，DDR总线接口的数量越多，便可以扩展连接越多的内存，该核心板的性能也越高。当CPU 10支持组建双通道、四通道、八通道时，可以分别采用双通道、四通道、八通道的连接方式充分发挥多个内存的性能。

可选地，所述核心板为Size A、Size B、Size C、Size D、Size E中任一种类型。

具体而言，一种实施方式中，可参照COM-HPC的定义，将本实用新型实施例的核心板设计为Size A、Size B、Size C、Size D、Size E中任一种类型。具体地，Size A类型核心板的尺寸为95mm×120mm，Size B类型核心板的尺寸为120mm×120mm，Size C类型核心板的尺寸为160mm×120mm，Size D类型核心板的尺寸为160mm×160mm，Size E类型核心板的尺寸为200mm×160mm。这些不同尺寸大小的核心板可以灵活满足不同尺寸大小机箱空间的布局使用需求。例如，对于Size D类型和Size E类型这两种尺寸较大的核心板，能够布局设置更多的内存槽或板载颗粒内存条，可以适用于COM-HPC服务器型。对于Size A、Size B、SizeC这三种类型的核心板可以适用于COM-HPC客户端型。

本实用新型实施例还提供了一种计算机设备，包括底板及前述实施例的任一种核心板；

所述底板与所述核心板通过所述COM-HPC连接器12电连接。

本实施例中提供一种计算机设备，包括底板和核心板，如图1所示，核心板包括CPU10、桥片11和COM-HPC 12连接器。CPU 10和桥片11电连接，桥片11与COM-HPC连接器12电连接。相比传统方案而言，该计算机设备中采用COM-HPC连接器12作为与底板连接的扩展接口，可实现高速大容量的数据传输。并且，在核心板上使用CPU和桥片两个独立的芯片模块进行数据的处理，更便于实现CPU或者桥片的更新升级，且单独升级CPU或者桥片的成本较低。此外，还能够基于不同型号的CPU及桥片组合出不同功能系列的核心板，可以满足不同客户的差异化需求。

其中，底板和核心板通过COM-HPC连接器12电连接，可以实现核心板上的功能接口通过COM-HPC连接器12与底板连接，从而可以实现对核心板功能接口的扩展使用。此外，在实际应用中，基于计算机设备的箱体尺寸及其内部组件的布局空间，可以将底板和核心板上下叠层设置，以节省计算机设备内部空间。当然，也可以在内部空间充足的情况下，将底板和核心板并列设置在同一平面内。本实用新型实施例中对底板和核心板的相对位置关系不做限定。

可选地，所述COM-HPC连接器12包括COM-HPC插座或COM-HPC插头；

所述COM-HPC插座集成于所述核心板上，所述COM-HPC插头集成于所述底板上，所述COM-HPC插座与所COM-HPC插头插接电连接；或，

所述COM-HPC插座集成于所述底板上，所述COM-HPC插头集成于所述核心板上，所述COM-HPC插座与所述COM-HPC插头插接电连接。

具体而言，一种实施方式中，前述的COM-HPC连接器12可以包括成对配套使用的COM-HPC插座或COM-HPC插头。当把COM-HPC插座集成于核心板上时，相应地，COM-HPC插头可以集成于底板上，桥片11与COM-HPC插座上插孔的针脚接触电连接，通过COM-HPC插头的插针与COM-HPC插座的插孔插接电连接，实现核心板与底板的电连接。反之，当把COM-HPC插座集成于底板上时，相应地，COM-HPC插头可以集成于核心板上，桥片11与COM-HPC插头的插针接触电连接，通过COM-HPC插头的插针与COM-HPC插座的插孔插接电连接，也是一种实现核心板与底板之间高速信号传输的方式。

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。

最后，还需要说明的是，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。

以上对本实用新型所提供的实施例进行了详细介绍，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。

Claims (10)

1.一种核心板，其特征在于，包括：所述核心板包括CPU、桥片和COM-HPC连接器；

所述CPU和所述桥片通过总线电连接；其中，所述CPU和所述桥片均为独立芯片；

所述桥片与所述COM-HPC连接器电连接。

2.根据权利要求1所述的核心板，其特征在于，所述桥片的接口覆盖COM-HPC服务器型和/或COM-HPC客户端型。

3.根据权利要求2所述的核心板，其特征在于，所述桥片至少包括PCIE总线接口、ETH接口、USB总线接口、SATA总线接口、音视频接口。

4.根据权利要求3所述的核心板，其特征在于，所述COM-HPC连接器包括主要连接接口和次要连接接口，其中，所述主要连接接口包括电源接口和部分数据传输接口，所述次要连接接口用于扩展所述数据传输接口；

所述桥片的接口与所述主要连接接口和所述次要连接接口一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的核心板，其特征在于，所述核心板还包括内存插槽，所述内存插槽与所述CPU电连接，所述内存插槽用于插装内存条。

6.根据权利要求1所述的核心板，其特征在于，所述核心板还包括贴焊固定的板载颗粒内存芯片，所述板载颗粒内存芯片与所述CPU电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的核心板，其特征在于，所述CPU包括至少两个DDR总线接口，所述DDR总线接口用于扩展内存。

8.根据权利要求1-6任一项所述的核心板，其特征在于，所述核心板为Size A、Size B、Size C、Size D、Size E中任一种类型。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括底板及权利要求1-8任一项所述的核心板；

所述底板与所述核心板通过所述COM-HPC连接器电连接。

10.根据权利要求9所述的计算机设备，其特征在于，所述COM-HPC连接器包括COM-HPC插座或COM-HPC插头；

所述COM-HPC插座集成于所述核心板上，所述COM-HPC插头集成于所述底板上，所述COM-HPC插座与所COM-HPC插头插接电连接；或，

所述COM-HPC插座集成于所述底板上，所述COM-HPC插头集成于所述核心板上，所述COM-HPC插座与所述COM-HPC插头插接电连接。

Images