本實(shí)用新型涉及一種工控機(jī)主板，尤其涉及一種基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)在最近的幾十年中，極大地改變了我們的生活。在工業(yè)中，計(jì)算機(jī)也得到了相應(yīng)的應(yīng)用，這就是工業(yè)計(jì)算機(jī)。所謂工業(yè)計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，就是把計(jì)算機(jī)應(yīng)用在工業(yè)中，也正是因?yàn)閼?yīng)用在了工業(yè)中，工業(yè)計(jì)算機(jī)和普通的計(jì)算機(jī)有了不同的特點(diǎn)。

隨著我國(guó)信息化的進(jìn)一步深入發(fā)展，信息安全問(wèn)題日益引起重視。尤其是“棱鏡門”事件的爆發(fā)，更是為我國(guó)的信息安全保護(hù)問(wèn)題敲響了警鐘，加強(qiáng)我國(guó)自身的信息安全建設(shè)刻不容緩。為了推動(dòng)我國(guó)的信息安全建設(shè)，對(duì)信息安全產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化要求越來(lái)越迫切。在信息安全產(chǎn)品中最重要的一路部分就是嵌入式系統(tǒng)信息安全的問(wèn)題，而嵌入式系統(tǒng)中的一路重要組成部分就是處理器，因而處理器內(nèi)核的安全性就決定了整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的安全性能的高低。

但是，目前在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)行業(yè)使用的多為國(guó)外品牌的處理器，這些處理器內(nèi)核在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮的是速度、可靠性、功耗等一些非安全性的因素，導(dǎo)致處理器存在很多安全漏洞，使得不法分子或國(guó)外反動(dòng)勢(shì)力可以很容易在出口到我國(guó)的處理器中植入監(jiān)聽、監(jiān)視裝置來(lái)竊取我國(guó)政府部門、科研機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位等的機(jī)密。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于通過(guò)一種基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板，來(lái)解決以上背景技術(shù)部分提到的問(wèn)題。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板，包括申威411處理器、套片控制器模塊、CPCI Express連接器模塊；所述套片控制器模塊接出一路音頻編碼器、兩路千兆以太網(wǎng)控制器、一路mSATA電子盤、一路PCI-E Switch橋片、一路千兆以太網(wǎng)PHY芯片、一路RTC芯片、兩路PCI-E下行接口、兩路視頻編碼器、四路USB信號(hào)、一路USB轉(zhuǎn)UART控制器、一路RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器、一路PS/2信號(hào)、兩路SATA信號(hào)；所述申威411處理器與套片控制器模塊、CPCI Express連接器模塊連接；所述套片控制器模塊與PCI-E Switch橋片、CPCI Express連接器模塊連接；所述PCI-E Switch橋片與CPCI Express連接器模塊連接；所述CPCI Express連接器模塊包括XP1、XJ2、XJ3、XJ4、XJ5、XJ6、XJ7、XJ8、XJ9九個(gè)連接器，XP1為CPCI Express規(guī)范中定義的系統(tǒng)板電源連接器，XJ2、XJ3、XJ5、XJ6、XJ7、XJ8為CPCI Express規(guī)范中定義的高速差分連接器，XJ4、XJ9為CPCI Express規(guī)范中定義的單點(diǎn)信號(hào)連接器。

特別地，所述音頻編解碼器選用音頻編解碼芯片ALC655，音頻編解碼芯片ALC655接出MIC輸入信號(hào)、Line IN輸入信號(hào)和Line OUT輸出信號(hào)。

特別地，所述兩路千兆以太網(wǎng)控制器接出GMII/RGMII信號(hào)。

特別地，所述千兆以太網(wǎng)PHY芯片接出兩路GMII/RGMII信號(hào)。

特別地，所述RTC芯片反饋時(shí)鐘給套片控制器模塊。

特別地，所述兩路視頻編碼器分別接出一路DVI+VGA復(fù)用信號(hào)和一路DVI信號(hào)。

特別地，RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器接出一路RS232信號(hào)。

特別地，所述USB轉(zhuǎn)UART控制器接出一路RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器，該RS232驅(qū)動(dòng)、接收控制器接出一路RS232信號(hào)。

特別地，所述申威411處理器集成了兩路DDR3存儲(chǔ)控制器接口和兩路PCI-E接口，兩路DDR3存儲(chǔ)控制器接兩路64位DDR3內(nèi)存顆粒；兩路PCI-E接口中PCI-E0通道接套片控制器模塊，PCI-E1通道接CPCI Express連接器模塊。

特別地，所述PCI-E Switch橋片選用四路PCI-E通道的PEX8609芯片，PEX8609芯片分別接出四路PCI-E接口。

本實(shí)用新型提出的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板采用的CPCI Express連接器模塊使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行互聯(lián)技術(shù)取代PCI的并行結(jié)構(gòu)互聯(lián)技術(shù)，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設(shè)備分配獨(dú)享的通道帶寬，保證了每個(gè)設(shè)備的帶寬資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸率；采用全雙工工作模式，發(fā)送數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行，相比于PCI在一路時(shí)鐘周期內(nèi)只能進(jìn)行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。本實(shí)用新型采用我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)的申威411處理器,其軟硬件設(shè)計(jì)完全自主可控，安全性高，為我國(guó)電力、通信、金融和國(guó)防等國(guó)家命脈行業(yè)的信息安全提供有力保障，并且通過(guò)套片完成了多層次片上通信結(jié)構(gòu)、高性能PCIE交叉開關(guān)、圖形圖像子系統(tǒng)、存儲(chǔ)等功能，滿足系統(tǒng)的可信引導(dǎo)和軟件的安全認(rèn)證需求，同時(shí)主板接口資源豐富，兼容性強(qiáng)，滿足不同行業(yè)需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說(shuō)明的是，當(dāng)一路元件被認(rèn)為是“連接”另一路元件，它可以是直接連接到另一路元件或者可能同時(shí)存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一路或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板結(jié)構(gòu)圖。

本實(shí)施例中基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板具體包括申威411處理器、套片控制器模塊、CPCI Express連接器模塊；所述套片控制器模塊接出一路音頻編碼器、兩路千兆以太網(wǎng)控制器、一路mSATA電子盤、一路PCI-E Switch橋片、一路千兆以太網(wǎng)PHY芯片、一路RTC芯片、兩路PCI-E下行接口、兩路視頻編碼器、四路USB信號(hào)、一路USB轉(zhuǎn)UART控制器、一路RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器、一路PS/2信號(hào)、兩路SATA信號(hào)；所述申威411處理器與套片控制器模塊、CPCI Express連接器模塊連接；所述套片控制器模塊與PCI-E Switch橋片、CPCI Express連接器模塊連接；所述PCI-E Switch橋片與CPCI Express連接器模塊連接；所述CPCI Express連接器模塊具體包括XP1、XJ2、XJ3、XJ4、XJ5、XJ6、XJ7、XJ8、XJ9九個(gè)連接器。XP1為CPCI Express規(guī)范中定義的系統(tǒng)板電源連接器，該連接器為基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板提供電源輸入。XJ2、XJ3、XJ5、XJ6、XJ7、XJ8為CPCI Express規(guī)范中定義的高速差分連接器，該連接器作為基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板與底板或其他板卡之間的差分信號(hào)通信接口。XJ4、XJ9為CPCI Express規(guī)范中定義的單點(diǎn)信號(hào)連接器，該連接器作為基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機(jī)主板與底板或其他板卡之間的單點(diǎn)信號(hào)通信接口。

具體的，所述音頻編解碼器選用音頻編解碼芯片ALC655，音頻編解碼芯片ALC655接出MIC輸入信號(hào)、Line IN輸入信號(hào)和Line OUT輸出信號(hào)。所述兩路千兆以太網(wǎng)控制器接出GMII/RGMII信號(hào)。所述千兆以太網(wǎng)PHY芯片接出兩路GMII/RGMII信號(hào)。所述RTC芯片反饋時(shí)鐘給套片控制器模塊。所述兩路視頻編碼器分別接出一路DVI+VGA復(fù)用信號(hào)和一路DVI信號(hào)。RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器接出一路RS232信號(hào)。所述USB轉(zhuǎn)UART控制器接出一路RS232驅(qū)動(dòng)/接收控制器，該RS232驅(qū)動(dòng)、接收控制器接出一路RS232信號(hào)。所述申威411處理器集成了兩路DDR3存儲(chǔ)控制器接口和兩路PCI-E接口，兩路DDR3存儲(chǔ)控制器接兩路64位DDR3內(nèi)存顆粒；兩路PCI-E接口中PCI-E0通道接套片控制器模塊，PCI-E1通道接CPCI Express連接器模塊。所述PCI-E Switch橋片選用四路PCI-E通道的PEX8609芯片，PEX8609芯片分別接出四路PCI-E接口。

所述申威411處理器為主板的核心處理、控制單元，并且提供一路PCIE×8的PCI-E鏈路。所述套片控制器模塊為主板提供各種控制器及I/O接口和PCI-E Switch橋片。所述PCI-E Switch橋片提供一路PCIE×8的PCI-E鏈路，一路PCIE×4的PCI-E鏈路。所述PCI-E Switch橋片用于為主板提供擴(kuò)展的四路×1的PCI-E鏈路。所述CPCI Express連接器模塊負(fù)責(zé)主板與底板或其他板卡之間的通信。其中，申威411處理器是一款由上海高性能集成電路設(shè)計(jì)中心自主研發(fā)的64位字長(zhǎng)的高性能通用處理器。申威411處理器采用多核架構(gòu)和片上系統(tǒng)(System On Chip，SOC)技術(shù)，單芯片集成了4個(gè)對(duì)稱的64位通用處理器核心，還集成了兩路64位DDR3存儲(chǔ)控制器接口、兩路PCI-E接口、一路維護(hù)接口和一路測(cè)試接口，通過(guò)高速片上網(wǎng)絡(luò)互連，組成多核結(jié)構(gòu)的高性能處理器，其最高工作頻率為1.6GHz。

所述套片控制器模塊采用國(guó)產(chǎn)IO芯片SWICH，該芯片集成了多層次片上通信結(jié)構(gòu)、高性能PCI-E交叉開關(guān)、圖形圖像子系統(tǒng)、DDR2/3存儲(chǔ)控制器、高速輸入輸出部件、低速輸入輸出部件以及系統(tǒng)控制部件等；片內(nèi)集成符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的可信密碼模塊TCM，具有加/解密、簽名/驗(yàn)簽、密鑰處理等密碼運(yùn)算功能，滿足系統(tǒng)可信引導(dǎo)和軟件的安全認(rèn)證需求，適用于高安全需要的國(guó)產(chǎn)化系列平臺(tái)產(chǎn)品應(yīng)用。

CPCI Express連接器模塊標(biāo)準(zhǔn)是在PCI電氣和軟件規(guī)范的基礎(chǔ)上采用歐卡的工業(yè)組裝標(biāo)準(zhǔn)組合而成，具有開放的架構(gòu)體系、高可靠性、低成本和通用的操作系統(tǒng)等顯著優(yōu)勢(shì)。突出表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行互聯(lián)技術(shù)取代PCI的并行結(jié)構(gòu)互聯(lián)技術(shù)，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設(shè)備分配獨(dú)享的通道帶寬，保證了每個(gè)設(shè)備的帶寬資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸率；采用全雙工工作模式，發(fā)送數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行，相比于PCI在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能進(jìn)行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率；軟件層與PCI兼容、先進(jìn)錯(cuò)誤報(bào)告和鏈路級(jí)的數(shù)據(jù)完整性等技術(shù)。

需要說(shuō)明的是，DDR3(Double Data Rate3,即第三代雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)是指一種內(nèi)存規(guī)格。PCI-E(PCI Express)是指增強(qiáng)型外部互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)是一種連接電子計(jì)算機(jī)主板和外部設(shè)備的總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI(Personal Computer Interface)是指外設(shè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，是一種連接電子計(jì)算機(jī)主板和外部設(shè)備的總線標(biāo)準(zhǔn)。GMII(Gigabit Medium Independent Interface)是一種千兆以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)。RGMII(Reduced Gigabit Medium Independent Interface)是一種簡(jiǎn)化的千兆以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)。I2C(Inter-Integrated Circuit)是一種兩線式串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RTC(Real-Time Clock)是實(shí)時(shí)時(shí)鐘。DVI(Digital Visual Interface)是數(shù)字視頻接口。VGA(Video Graphics Array)是一種視頻輸出標(biāo)準(zhǔn)。USB(Universal Serial Bus)是一種外部總線標(biāo)準(zhǔn)。UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是一種通用串行數(shù)據(jù)總線。RS232是一種異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。PS/2是在較早電腦上常見(jiàn)的接口之一，用于鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備。SATA(Serial Advanced Technology Attachment)是一種串行高級(jí)技術(shù)，是一種基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動(dòng)器接口，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案采用的CPCI Express連接器模塊使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行互聯(lián)技術(shù)取代PCI的并行結(jié)構(gòu)互聯(lián)技術(shù)，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設(shè)備分配獨(dú)享的通道帶寬，保證了每個(gè)設(shè)備的帶寬資源，提高了數(shù)據(jù)傳輸率；采用全雙工工作模式，發(fā)送數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行，相比于PCI在一路時(shí)鐘周期內(nèi)只能進(jìn)行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。本實(shí)用新型采用我國(guó)完全自主設(shè)計(jì)的申威411處理器,其軟硬件設(shè)計(jì)完全自主可控，安全性高，為我國(guó)電力、通信、金融和國(guó)防等國(guó)家命脈行業(yè)的信息安全提供有力保障，并且通過(guò)套片完成了多層次片上通信結(jié)構(gòu)、高性能PCIE交叉開關(guān)、圖形圖像子系統(tǒng)、存儲(chǔ)等功能，滿足系統(tǒng)的可信引導(dǎo)和軟件的安全認(rèn)證需求，同時(shí)主板接口資源豐富，兼容性強(qiáng)，滿足不同行業(yè)需求。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本實(shí)用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實(shí)用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本實(shí)用新型的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。