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

背景技術：

計算機在最近的幾十年中，極大地改變了我們的生活。在工業(yè)中，計算機也得到了相應的應用，這就是工業(yè)計算機。所謂工業(yè)計算機，簡單的來說，就是把計算機應用在工業(yè)中，也正是因為應用在了工業(yè)中，工業(yè)計算機和普通的計算機有了不同的特點。

隨著我國信息化的進一步深入發(fā)展，信息安全問題日益引起重視。尤其是“棱鏡門”事件的爆發(fā)，更是為我國的信息安全保護問題敲響了警鐘，加強我國自身的信息安全建設刻不容緩。為了推動我國的信息安全建設，對信息安全產(chǎn)品的國產(chǎn)化要求越來越迫切。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)控制計算機行業(yè)使用的多為國外品牌的處理器，這些處理器內(nèi)核在結構設計中主要考慮的是速度、可靠性、功耗等一些非安全性的因素，導致處理器存在很多安全漏洞，使得不法分子或國外反動勢力可以很容易在出口到我國的處理器中植入監(jiān)聽、監(jiān)視裝置來竊取我國政府部門、科研機構、企事業(yè)單位等的機密。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于通過一種基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板，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、一路USB轉UART控制器、一路RS232驅動/接收控制器、一路PS/2信號、兩路SATA信號；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)范中定義的單點信號連接器。

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、Line IN輸入信號和Line OUT輸出信號。

特別地，所述兩路千兆以太網(wǎng)控制器接出GMII/RGMII信號。

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

特別地，所述RTC芯片反饋時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復用信號和一路DVI信號。

特別地，RS232驅動/接收控制器接出一路RS232信號。

特別地，所述USB轉UART控制器接出一路RS232驅動/接收控制器，該RS232驅動、接收控制器接出一路RS232信號。

特別地，所述申威411處理器集成了兩路DDR3存儲控制器接口和兩路PCI-E接口，兩路DDR3存儲控制器接兩路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。

本實用新型提出的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板采用的CPCI Express連接器模塊使用點對點的串行互聯(lián)技術取代PCI的并行結構互聯(lián)技術，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設備分配獨享的通道帶寬，保證了每個設備的帶寬資源，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)可以同時進行，相比于PCI在一路時鐘周期內(nèi)只能進行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。本實用新型采用我國完全自主設計的申威411處理器,其軟硬件設計完全自主可控，安全性高，為我國電力、通信、金融和國防等國家命脈行業(yè)的信息安全提供有力保障，并且通過套片完成了多層次片上通信結構、高性能PCIE交叉開關、圖形圖像子系統(tǒng)、存儲等功能，滿足系統(tǒng)的可信引導和軟件的安全認證需求，同時主板接口資源豐富，兼容性強，滿足不同行業(yè)需求。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板結構圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當一路元件被認為是“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存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一路或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參照圖1所示，圖1為本實用新型實施例提供的基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板結構圖。

本實施例中基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板具體包括申威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、一路USB轉UART控制器、一路RS232驅動/接收控制器、一路PS/2信號、兩路SATA信號；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工控機主板與底板或其他板卡之間的差分信號通信接口。XJ4、XJ9為CPCI Express規(guī)范中定義的單點信號連接器，該連接器作為基于申威411處理器和套片的CPCI-E工控機主板與底板或其他板卡之間的單點信號通信接口。

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、Line IN輸入信號和Line OUT輸出信號。所述兩路千兆以太網(wǎng)控制器接出GMII/RGMII信號。所述千兆以太網(wǎng)PHY芯片接出兩路GMII/RGMII信號。所述RTC芯片反饋時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復用信號和一路DVI信號。RS232驅動/接收控制器接出一路RS232信號。所述USB轉UART控制器接出一路RS232驅動/接收控制器，該RS232驅動、接收控制器接出一路RS232信號。所述申威411處理器集成了兩路DDR3存儲控制器接口和兩路PCI-E接口，兩路DDR3存儲控制器接兩路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展的四路×1的PCI-E鏈路。所述CPCI Express連接器模塊負責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計中心自主研發(fā)的64位字長的高性能通用處理器。申威411處理器采用多核架構和片上系統(tǒng)(System On Chip，SOC)技術，單芯片集成了4個對稱的64位通用處理器核心，還集成了兩路64位DDR3存儲控制器接口、兩路PCI-E接口、一路維護接口和一路測試接口，通過高速片上網(wǎng)絡互連，組成多核結構的高性能處理器，其最高工作頻率為1.6GHz。

所述套片控制器模塊采用國產(chǎn)IO芯片SWICH，該芯片集成了多層次片上通信結構、高性能PCI-E交叉開關、圖形圖像子系統(tǒng)、DDR2/3存儲控制器、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)集成符合國家標準的可信密碼模塊TCM，具有加/解密、簽名/驗簽、密鑰處理等密碼運算功能，滿足系統(tǒng)可信引導和軟件的安全認證需求，適用于高安全需要的國產(chǎn)化系列平臺產(chǎn)品應用。

CPCI Express連接器模塊標準是在PCI電氣和軟件規(guī)范的基礎上采用歐卡的工業(yè)組裝標準組合而成，具有開放的架構體系、高可靠性、低成本和通用的操作系統(tǒng)等顯著優(yōu)勢。突出表現(xiàn)為以下幾個方面：采用點對點的串行互聯(lián)技術取代PCI的并行結構互聯(lián)技術，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設備分配獨享的通道帶寬，保證了每個設備的帶寬資源，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)可以同時進行，相比于PCI在一個時鐘周期內(nèi)只能進行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率；軟件層與PCI兼容、先進錯誤報告和鏈路級的數(shù)據(jù)完整性等技術。

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

本實用新型的技術方案采用的CPCI Express連接器模塊使用點對點的串行互聯(lián)技術取代PCI的并行結構互聯(lián)技術，不僅保證了高頻率的工作能力，還可以為每一設備分配獨享的通道帶寬，保證了每個設備的帶寬資源，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)可以同時進行，相比于PCI在一路時鐘周期內(nèi)只能進行單向傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。本實用新型采用我國完全自主設計的申威411處理器,其軟硬件設計完全自主可控，安全性高，為我國電力、通信、金融和國防等國家命脈行業(yè)的信息安全提供有力保障，并且通過套片完成了多層次片上通信結構、高性能PCIE交叉開關、圖形圖像子系統(tǒng)、存儲等功能，滿足系統(tǒng)的可信引導和軟件的安全認證需求，同時主板接口資源豐富，兼容性強，滿足不同行業(yè)需求。

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