CN110780932A - 一种pcie切换芯片的工作模式切换方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCIE切换芯片的工作模式切换方法与装置，包括响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：使用输入输出扩展器锁存旧工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的对应配置管脚输出高电平；向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。本发明能够在BMC初始化过程中锁定工作模式以提高设备的工作稳定性，同时降低BMC的接口占用以优化BMC资源和板卡布局空间。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，更具体地，特别是指一种PCIE切换芯片的工作模式切换方法与装置。
背景技术
随着人工智能(AI)领域的飞速发展，市场对于GPU(图形处理器)服务器的需求也越来越高。目前，在一个系统内集成多个GPU设备已经成为一种趋势，而受限于host(主机)的PCIE(外围设备互联扩展)端口数量，直接和host互联无法扩展出较多的设备，并且应用场景不具有灵活性。为了扩展出更多的GPU设备，且满足不同场景的工作需求，现有技术使用PCIE切换芯片来解决该问题。
现有技术使用BMC(基板控制器)的GPIO(通用输入输出)去直接控制PCIE切换芯片strap pin(配置管脚)的高低电平，系统每次掉电重启后都需要BMC的GPIO去重新控制；而BMC初始化时间持续约几十秒，在这期间如果系统开机，BMC没有初始化成功，BMC的GPIO将处于不受控状态，从而PCIE切换芯片的strap pin也将处于不定状态，因此无法工作在预先设定的工作模式。另外，BMC通过GPIO直接配置PCIE切换芯片的strap pin和更新固件会占用较多的IO接口，而有些板卡中并没有BMC芯片，这些IO接口需要通过连接器从外部其他板卡引入，较多的IO既占用BMC较多资源，也使连接器需要具有较多strap pin，导致连接器体积较大，从而占用较多板卡空间。
针对现有技术中重启BMC会使PCIE切换芯片失控和BMC接口紧张的问题，目前尚无有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种PCIE切换芯片的工作模式切换方法与装置，能够在BMC初始化过程中锁定工作模式以提高设备的工作稳定性，同时降低BMC的接口占用以优化BMC资源和板卡布局空间。
基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种PCIE切换芯片的工作模式切换方法，包括响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；
断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，四个通用输入输出端口分别与PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式三种工作模式；四个工作模式配置管脚分别对应三种工作模式和一个额外的保留模式。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，旧工作模式的配置信息和新工作模式的配置信息均被锁存于非易失性内部存储器中。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
本发明实施例的第二方面提供了一种PCIE切换芯片的工作模式切换装置，包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；
断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，四个通用输入输出端口分别与PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式三种工作模式；四个工作模式配置管脚分别对应三种工作模式和一个额外的保留模式。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，旧工作模式的配置信息和新工作模式的配置信息均被锁存于非易失性内部存储器中。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法与装置，通过使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作的技术方案，能够在BMC初始化过程中锁定工作模式以提高设备的工作稳定性，同时降低BMC的接口占用以优化BMC资源和板卡布局空间。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法的流程示意图；
图2为现有技术的工作模式切换电路示意图；
图3为本发明提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法的实施例的电路示意图；
图4为本发明提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法的实施例的PEX9797芯片的工作模式示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种能够提高设备的工作稳定性的PCIE切换芯片的工作模式切换方法的一个实施例。图1示出的是本发明提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法的流程示意图。
所述PCIE切换芯片的工作模式切换方法，如图1所示，包括响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
步骤S101，使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
步骤S103，使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；
步骤S105，断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
步骤S107，使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，四个通用输入输出端口分别与PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式(fabric mode)三种工作模式；四个工作模式配置管脚分别对应三种工作模式和一个额外的保留模式。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，旧工作模式的配置信息和新工作模式的配置信息均被锁存于非易失性内部存储器中。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。
现有技术使用的方法如图2所示：将trap pin的高低电平通过BMC的GPIO控制MOS管来实现，BMC的GPIO0为高电平时，MOS管Q0打开，strap0通过Q0接地，为低电平；当GPIO0为低电平时，MOS管Q0关闭，strap0通过电阻R0上拉至VCC，为高电平。9797固件需要更新时，BMC通过GPIO4控制MUX芯片将EEPROM切换至BMC的SPI接口，BMC将对应工作模式的固件刷新至EERPOM中；刷新完毕后，BMC控制MUX芯片将EEPROM归还至9797的SPI接口，重新上电后9797即工作在新的模式下。该方案在BMC初始化过程中，系统开机时9797芯片无法工作在设定模式，并且占用较多BMC IO资源和板卡布局空间。
本发明实施例在BMC和9797间增加IO expander(输入输出扩展器)芯片，并且将9797的I2C接口接至BMC。IO expander芯片作用是将I2C串行信号转换成多个IO并行信号，并且内部集成掉电非易失ROM，可对I2C信息进行锁存。当需要对9797strap pin进行配置时，BMC通过I2C接口将strap pin配置信息发送至IO expander芯片，IO expander将该信息转换成并行信号驱动对应GPIO的高低电平，从而将与之连接的9797strap pin拉至对应电平状态来实现9797工作模式的配置。当对9797的固件需要更新时，BMC可通过9797芯片I2C接口将固件信息在芯片内部透传至EEPROM挂接的SPI接口，从而通过控制9797芯片来对EEPROM里的内容进行更新。本文发明实施例的9797芯片和IO expander都通过同一组I2C接口挂接在BMC下，节省了BMC的IO资源和板卡连接器空间。
如图3所示，9797的工作模式需要更新时，通过web界面向BMC下达所要切换的工作模式。BMC通过I2C接口向IO expander芯片发送9797strap pin配置信息；IO expander芯片将配置信息转换成并行信号控制对应GPIO，从而控制9797的strap pin电平状态。BMC将对应工作模式的固件信息通过9797I2C接口在芯片内部透传至SPI接口，来对EERPOM中的固件内容进行更新。等待系统重启后，9797芯片采样Strap pin的电平状态并从EERPOM里加载固件信息，从而工作在新的模式下。若发生掉电，BMC无需在再对9797的strap pin进行控制，配置信息已锁存至IO expander芯片中，直至下次需要切换至另外一种工作模式时BMC才需对IO expander芯片进行更新。
如图4所示，PCIE switch芯片采用的是broadcom的PEX9797。9797芯片共有6个设备接口P0-P5以及1个管理接口P6。该芯片有3种工作模式，分别对应不同的工作场景，当单个host(host0-host2中任意一个)工作在重负载时，需要较多的GPU设备提供计算支持，可将9797下的3个GPU设备全部挂接在该host下，该工作模式为base mode；当多个host工作在轻负载时，并且彼此间无信息交互，可为每个host都分配一个GPU设备，即将9797芯片分为3个完全独立的模块，该模式为VS(virtual switch)mode；当系统内存在多个host，并且彼此间需要信息交互时，9797的port6可外接MCU对整个系统进行管理，实现多个host和GPU间的全互联，该模式为fabric mode。在不同的应用场景下采用不同的模式可以提高GPU设备的使用效率，不同模式的切换需要配置9797芯片strap pin的高低电平并且进行固件更新。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的PCIE切换芯片的工作模式切换方法，通过使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作的技术方案，能够在BMC初始化过程中锁定工作模式以提高设备的工作稳定性，同时降低BMC的接口占用以优化BMC资源和板卡布局空间。
需要特别指出的是，上述PCIE切换芯片的工作模式切换方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于PCIE切换芯片的工作模式切换方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种能够提高设备的工作稳定性的PCIE切换芯片的工作模式切换装置的一个实施例。PCIE切换芯片的工作模式切换装置包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；
断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，四个通用输入输出端口分别与PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式三种工作模式；四个工作模式配置管脚分别对应三种工作模式和一个额外的保留模式。
在一些实施方式中，输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，旧工作模式的配置信息和新工作模式的配置信息均被锁存于非易失性内部存储器中。
在一些实施方式中，PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的PCIE切换芯片的工作模式切换装置，通过使用输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用基板控制器通过内部集成电路总线向PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入新工作模式的固件数据；断电重启全部设备，使用输入输出扩展器锁存新工作模式的配置信息并向PCIE切换芯片的新工作模式的对应配置管脚输出高电平；使用PCIE切换芯片通过串行外部设备接口从非易失性存储器读取和载入新工作模式的固件数据以在新工作模式工作的技术方案，能够在BMC初始化过程中锁定工作模式以提高设备的工作稳定性，同时降低BMC的接口占用以优化BMC资源和板卡布局空间。
需要特别指出的是，上述PCIE切换芯片的工作模式切换装置的实施例采用了所述PCIE切换芯片的工作模式切换方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述PCIE切换芯片的工作模式切换方法的其他实施例中。当然，由于所述PCIE切换芯片的工作模式切换方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述PCIE切换芯片的工作模式切换装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PCIE切换芯片的工作模式切换方法，其特征在于，包括响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
使用所述输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的所述旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的所述旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用所述基板控制器通过所述内部集成电路总线向所述PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用所述PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入所述新工作模式的固件数据；
断电重启全部设备，使用所述输入输出扩展器锁存所述新工作模式的配置信息并向所述PCIE切换芯片的所述新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用所述PCIE切换芯片通过所述串行外部设备接口从所述非易失性存储器读取和载入所述新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，所述四个通用输入输出端口分别与所述PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式三种工作模式；所述四个工作模式配置管脚分别对应所述三种工作模式和一个额外的保留模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，所述旧工作模式的配置信息和所述新工作模式的配置信息均被锁存于所述非易失性内部存储器中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
6.一种PCIE切换芯片的工作模式切换装置，其特征在于，包括：
处理器；和
存储器，存储有处理器可运行的程序代码，所述程序代码在被运行时响应于接收到工作模式切换指令而依次执行以下步骤：
使用所述输入输出扩展器锁存基板控制器通过内部集成电路总线发送的所述旧工作模式的配置信息，并持续向在旧工作模式工作的PCIE切换芯片的所述旧工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用所述基板控制器通过所述内部集成电路总线向所述PCIE切换芯片发送新工作模式的固件数据，并使用所述PCIE切换芯片通过串行外部设备接口向非易失性存储器写入所述新工作模式的固件数据；
断电重启全部设备，使用所述输入输出扩展器锁存所述新工作模式的配置信息并向所述PCIE切换芯片的所述新工作模式的对应配置管脚输出高电平；
使用所述PCIE切换芯片通过所述串行外部设备接口从所述非易失性存储器读取和载入所述新工作模式的固件数据以在新工作模式工作。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述输入输出扩展器具有四个通用输入输出端口，所述四个通用输入输出端口分别与所述PCIE切换芯片的四个工作模式配置管脚一一对应地电性连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述PCIE切换芯片具有基本模式、虚拟切换模式、和纤维模式三种工作模式；所述四个工作模式配置管脚分别对应所述三种工作模式和一个额外的保留模式。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述输入输出扩展器具有非易失性内部存储器，所述旧工作模式的配置信息和所述新工作模式的配置信息均被锁存于所述非易失性内部存储器中。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述PCIE切换芯片为由博通公司提供的PEX9797芯片或PEX8749芯片。
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