深圳电路板克隆FPGA的刀片与主板之间PCI数据交换的实现

    刀片服务器是一种HAHD（High Availability High Density,高可用高密度）的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。每一块刀片均由“系统服务器主板+控制板”组成，可以远程启动Windows NT/2000、Linux、Solaris等操作系统。
    类似于独立的服务器，每块刀片可以没有独立硬盘来存储数据，而是多个刀片共享一个Raid磁盘阵列。在该模式下，每个刀片运行自己的系统，服务于用户指定的不同用户群，相互之间没有关联，不过也可以通过系统软件将这些刀片集合成一个服务器集群，在集群模式下，所有的刀片连接起来提供高速网络环境，实现资源共享，为相同的用户群服务。用户若需提高整体性能，只需在集群中插入新的刀片即可。刀片可热插拔，替换便捷，且维护时间减到最小。
    机架中的服务器（刀片）可以通过智能KVM转换板共享一套键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器（刀片），从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。单个刀片通过PCI总线连接至主板，刀片中据的传输和交换，均通过该通道进行，刀片的实际组成如图1所示。
    图1 刀片组成示意图
    刀片在单机架系统中的位置如图2所示。
    图2 刀片系统结构
    在单机架系统中，用户交换机与Blade通过RJ45的千兆网接口进行连接，电路板克隆用户经用户交换机接入Blade服务器进行数据交换，可以在全球任何地方，由Intemet接入到用户交换机。集中控制单元具有网络端口等PC常用输出端口；分散控制单元（DMU）通过CompactPCI与Blade进行通信；通过232串口与集中控制中心（SMU）进行通信。DMU和SMU共同完成KVM的切换和采集Blade状态功能。
    由于每个Blade没有单独的硬盘，所有Blade的启动都是通过目标服务器远程启动，并完成配置以及启动Raid中预装的操作系统，同时通过DHCPD（动态分配IP地址）、ADSS、iSCSI为每个Blade分配使用Raid磁盘阵列空间。也即每个Blade都是通过网络接口启动系统，所以网络配置要先于操作系统引导前完成初始化和驱动装载。
    2 PCI局部总线概述
    PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，pcb抄板并能在高时钟频率下保持高性能。PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以加速数据传送。
    通用PCI2.2接口信号如图3所示。
    图3 PCI局部总线引脚图
    在图3左半部分为必要信号，任选信号列于右边。其中信号名称右边加一个“#”符号表示是低电平有效，未加“#”符号的是高电平有效。根据信号的功能划分，可分为系统信号组、地址数据组、接口控制组、仲裁管理组、错误测试组、中断功能组、Cache支持组以及其他功能组。