一种PCIe设备扩展装置的制作方法

一种pcie设备扩展装置
技术领域
1.本技术涉及服务器技术领域，特别是涉及一种pcie设备扩展装置。


背景技术：

2.随着云计算持续发展，越来越多的互联网运营商服务器区域需求高运算、高速存储，且各大互联网客户要求充分复用主板，以适应更多尺寸的机柜，导致服务器的机箱空间更加有限，不利于线缆（cable）走线设计。同样的，大量线缆（cable）走线及机构空间狭窄，加剧了部件不易于维护的特点，这导致对高速串行计算机扩展总线标准（peripheral component interconnect express，pci-express，pcie）扩展卡（下文简称pcie扩展卡）这种易损耗部件的维护工作非常不便。在进行pcie扩展卡的维护和更换时，需要将pcie扩展卡所在服务器从机柜上取出，拆开机箱盖暴露出主板，才可以对连接在主板上的pcie扩展卡进行维护和更换。
3.尤其是在计算型服务器或存储型服务器上，由于机箱重，更是不易于将服务器从机柜上取出和更换。而很多时候pcie扩展卡所在主板处于浸没式液冷场景，需要从冷却液中完全把主板取出再更换pcie扩展卡的维护成本太高。
4.降低pcie扩展卡的维护难度，是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种pcie设备扩展装置，利于更换维护pcie扩展卡。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种pcie设备扩展装置，包括：扩展卡本体，设于所述扩展卡本体的pcie扩展芯片、第一pcie信号连接器、第二pcie信号连接器，以及设于服务器机箱的外接设备接口；其中，所述第一pcie信号连接器和所述第二pcie信号连接器分别与对应的所述外接设备接口可拆卸连接；所述pcie扩展芯片的上行信号端口经由所述第一pcie信号连接器以及对应连接的所述外接设备接口与服务器主板连接，所述pcie扩展芯片的下行信号端口经由所述第二pcie信号连接器以及对应连接的所述外接设备接口与pcie设备连接，所述pcie扩展芯片用于将所述服务器主板的pcie信号扩展为多个。
7.可选的，所述第一pcie信号连接器和所述第二pcie信号连接器均设于第一接口；所述第一接口的引脚至少包括：供电引脚、上行信号引脚和下行信号引脚。
8.可选的，还包括设于所述扩展卡本体的控制信号连接器；所述控制信号连接器的第一端与外部控制器连接，所述控制信号连接器的第二端与所述pcie扩展芯片的控制信号输入端连接。
9.可选的，所述第一pcie信号连接器、所述第二pcie信号连接器和所述控制信号连接器均设于第一接口；所述第一接口的引脚至少包括：供电引脚、上行信号引脚、下行信号引脚和控制信
号引脚。
10.可选的，所述第一pcie信号连接器和所述第二pcie信号连接器均具体为线缆连接器。
11.可选的，所述线缆连接器具体为高密度连接器。
12.可选的，所述第一pcie信号连接器和所述第二pcie信号连接器均具体为金手指。
13.可选的，所述第二pcie信号连接器具体包括gpu连接器和/或硬盘连接器。
14.可选的，所述第二pcie信号连接器具体设有四路gpu连接器。
15.可选的，所述第二pcie信号连接器具体设有十六路硬盘连接器。
16.可选的，所述pcie扩展芯片具体为pex88096芯片。
17.可选的，还包括固设于所述服务器的载板，所述外接设备接口设于所述载板。
18.可选的，所述载板具体设于服务器背板。
19.可选的，所述外接设备接口与所述服务器主板之间通过所述载板的板上走线连接。
20.可选的，所述外接设备接口与所述pcie设备之间通过所述载板的板上走线连接。
21.可选的，还包括设于所述载板的pcie设备接口；所述pcie设备接口的第一端与对应所述第一pcie信号连接器的所述外接设备接口连接，所述pcie设备接口的第二端与所述pcie设备连接。
22.可选的，所述pcie设备接口具体为插槽。
23.可选的，所述pcie设备接口具体为线缆连接器。
24.可选的，还包括设于所述载板的可编程控制器；所述可编程控制器的第一端经由对应连接的所述外接设备接口与所述pcie扩展芯片连接，所述可编程控制器的第二端与所述服务器主板连接。
25.可选的，还包括设于所述载板的电源连接器，所述电源连接器的电源输入端与服务器电源和/或外接电源连接，所述电源连接器的电源输出端分别与所述pcie扩展芯片、所述第一pcie信号连接器、所述第二pcie信号连接器连接。
26.本技术所提供的pcie设备扩展装置，由扩展卡本体以及设于扩展卡本体的pcie扩展芯片、第一pcie信号连接器、第二pcie信号连接器，以及设于服务器机箱的外接设备接口构成，第一pcie信号连接器和第二pcie信号连接器分别与对应的外接设备接口可拆卸连接，以分别将pcie扩展芯片的上行信号端口与服务器主板连接，以及将pcie扩展芯片的下行信号端口与pcie设备连接，实现将服务器主板的pcie信号扩展为多个的同时，可以不用将服务器从机柜取下也无需拆开服务器机箱就能对pcie扩展芯片进行更换或维护，利于服务器运维工作的展开，尤其在服务器主板浸冷液场景更能体现优势。
附图说明
27.为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
28.图1为本技术实施例提供的第一种pcie设备扩展装置的结构示意图；
图2为本技术实施例提供的第二种pcie设备扩展装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种第一接口的引脚示意图；图4为本技术实施例提供的第三种pcie设备扩展装置的结构示意图；图5为本技术实施例提供的第一种载板的结构示意图；图6为本技术实施例提供的第二种载板的结构示意图；图7为本技术实施例提供的第四种pcie设备扩展装置的结构示意图；图8为本技术实施例提供的第三种载板的结构示意图；图9为本技术实施例提供的第五种pcie设备扩展装置的结构示意图；其中，101为pcie扩展芯片，102为第一pcie信号连接器，103为第二pcie信号连接器，104为外接设备接口；201为第一接口；401为载板，402为pcie接口；501为可编程控制器，502为电源连接器；601为gpu连接器；801为硬盘连接器。
具体实施方式
29.本技术的核心是提供一种pcie设备扩展装置，利于更换维护pcie扩展卡。
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.实施例一图1为本技术实施例提供的第一种pcie设备扩展装置的结构示意图。
32.如图1所示，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置可以包括：扩展卡本体，设于扩展卡本体的pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103，以及设于服务器机箱的外接设备接口；其中，第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103分别与对应的外接设备接口104可拆卸连接；pcie扩展芯片101的上行信号端口p1经由第一pcie信号连接器102以及对应连接的外接设备接口104与服务器主板连接，pcie扩展芯片101的下行信号端口p2经由第二pcie信号连接器103以及对应连接的外接设备接口104与pcie设备连接，pcie扩展芯片101用于将服务器主板的pcie信号扩展为多个。
33.需要说明的是，图1中未示出扩展卡本体，pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103安装于扩展卡本体，第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103各自对应的外接设备接口104安装于服务器机箱。
34.可以理解的是，为实现上述信号链路，与第一pcie信号连接器102可拆卸连接用的外接设备接口104与第一pcie信号连接器102的引脚一一对应，与第二pcie信号连接器103可拆卸连接用的外接设备接口104与第二pcie信号连接器103的引脚一一对应。
35.在本技术实施例提供的pcie设备扩展装置中，通过将设于扩展卡本体上的pcie扩展芯片101，将pcie扩展芯片1011与服务器主板连接用的第一pcie信号连接器102，以及pcie扩展芯片101与pcie设备连接用的第二pcie信号连接器103一起，设计为服务器外接设备，并在服务器机箱设计与第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103可拆卸连接的外接设备接口104，可以在不拆机箱盖的情况下取下pcie扩展芯片101进行维护。
36.如图1所示，在pcie扩展芯片101的上行信号通路上，pcie上行信号从服务器主板，经过与第一pcie信号连接器102可拆卸连接的外接设备接口104，再到第一pcie信号连接器102，最终经过pcie扩展芯片101的上行信号端口p1进入pcie扩展芯片101，扩展为多路pcie信号后，经过pcie扩展芯片101的下行信号通路连通至各个pcie设备。在pcie扩展芯片101的下行信号通路上，pcie下行信号从pcie扩展芯片101的下行信号端口p2，经过第二pcie信号连接器103、与第二pcie信号连接器103可拆卸连接的外接设备接口104，再到pcie设备。
37.在本技术实施例中，扩展卡本体作为承载pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103的装置，至少包括印制电路板，还可以包括用于封装印制电路板、pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102以及第二pcie信号连接器103可拆卸外壳，并保证将第一pcie信号连接器102以及第二pcie信号连接器103暴露于可拆卸外壳之外，以便将携带pcie扩展芯片101的扩展卡本体连接于服务器机箱上对应设置的外接设备接口。可拆卸外壳则为方便将pcie设备扩展装置取下后，拆开对其中的pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103等部件进行维护用。
38.外接设备接口104通过高速线缆（如16路pcie信号的slimlane x16 connector）连接cpu。
39.在本技术实施例中，pcie扩展芯片101可以采用pex88096芯片。pex88096芯片共有96路高速信号，可以适应图形处理器（graphics processing unit，下文简称gpu）、硬盘（非易失性内存主机控制器接口硬盘，nvm express，nvme）扩展使用。如针对gpu进行扩展时，pcie扩展芯片101可以配置为16路上行信号（对应第一pcie信号连接器102）、64路下行信号（对应第二pcie信号连接器103）。针对nvme硬盘进行扩展时，pcie扩展芯片101可以配置为16路上行信号（对应第一pcie信号连接器102）、60路下行信号（对应第二pcie信号连接器103）。
40.则第二pcie信号连接器103具体可以包括gpu连接器和/或硬盘连接器。优选的，对应一个pcie扩展芯片101仅设置一种类型pcie设备对应的第二pcie信号连接器103，便于扩展控制。
41.通常cpu的一个pcie接口提供16路pcie信号（pcie x16），一个gpu需要16路pcie信号（pcie x16），一个nvme硬盘要4路pcie信号（pcie x16）。则针对gpu设计的pcie设备扩展装置，第二pcie信号连接器103具体可以设有四路gpu信号，即将16路pcie信号（pcie x16）扩展为四组16路pcie信号（pcie x16）。
42.针对nvme硬盘设计的pcie设备扩展装置，第二pcie信号连接器103具体可以设有十六路硬盘信号。如果对nvme硬盘的数量需求少，可以设计不同类型的pcie设备扩展装置，例如替换为pcie扩展芯采用88064芯片或88032芯片的pcie设备扩展装置，只需保证第一pcie信号连接器102的引脚、第二pcie信号连接器103的引脚与pcie扩展芯片101的定义一致即可。
43.需要说明的是，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置所适用于的pcie设备不限于gpu或硬盘，还可以为其他类型的pcie设备；扩展的路数也不限于将一个16路pcie信号（pcie x16）扩展为四个16路pcie信号（pcie x16）供gpu使用，或将一个16路pcie信号（pcie x16）扩展为十六个4路pcie信号（pcie x4）供nvme硬盘使用，而是可以根据扩展需求灵活设计第一pcie信号连接器102的类型、第二pcie信号连接器103的类型以及pcie扩展芯片101的类型。
44.本技术所提供的pcie设备扩展装置，由扩展卡本体以及设于扩展卡本体的pcie扩展芯片、第一pcie信号连接器、第二pcie信号连接器，以及设于服务器机箱的外接设备接口构成，第一pcie信号连接器和第二pcie信号连接器分别与对应的外接设备接口可拆卸连接，以分别将pcie扩展芯片的上行信号端口与服务器主板连接，以及将pcie扩展芯片的下行信号端口与pcie设备连接，实现将服务器主板的pcie信号扩展为多个的同时，可以不用将服务器从机柜取下也无需拆开服务器机箱就能对pcie扩展芯片进行更换或维护，利于服务器运维工作的展开，尤其在服务器主板浸冷液场景更能体现优势。
45.实施例二图2为本技术实施例提供的第二种pcie设备扩展装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种第一接口的引脚示意图。
46.在上述实施例的基础上，为便于连接，如图2所示，可以将第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103均设于第一接口201；则第一接口201的引脚至少包括：供电引脚、上行信号引脚和下行信号引脚。
47.在具体实施中，将第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103集成于同一接口，即第一接口201。则将与第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103对应设计的外接设备接口104，设计为与第一接口201可拆卸连接的接口。相应的，第一接口201与对应的外接设备接口104各自均至少包括对应设置的供电引脚、上行信号引脚和下行信号引脚。
48.下面结合图3对本技术实施例提供的一种第一接口201的引脚设计进行说明。可以理解的是，与第一接口201对应设计的外接设备接口104与第一接口201的引脚设计是对应的。
49.第一接口201中的供电引脚具体可以连接服务器12v待机电源（p12v_stby），同时，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还可以包括设于扩展卡本体的电源转换电路，用于将服务器12v待机电源（p12v_stby）转换为不同电压的直流电源，如0.9v直流电源（p0v9_sw vr）、1.8v直流电源（p1v8_sw vr）、3.3v直流电源（p3v3_ vr），还包括各电源引脚的供电地（gnd）引脚。
50.第一接口201中的上行信号引脚用于连接cpu以及pcie扩展芯片101的上行信号端口p1，第一接口201中的下行信号引脚用于连接pcie设备以及pcie扩展芯片101的下行信号端口p2，还包括各信号的隔离地引脚。当针对nvme设计时，上行信号为16路pcie信号（up_tx/rx_nvme《0~15》），下行信号可以包括16组4路pcie信号（4
×
down_tx/rx_nvme《0~15》）。
51.此外，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还可以包括设于扩展卡本体的与pcie扩展芯片101连接的只读存储器（rom），用于存储pcie扩展芯片101的配置数据等数据。以pex88096芯片为例，其通常采用串行外设接口（serial peripheral interface，spi）与
存储器连接，则只读存储器相应为串行外设协议只读存储器（spi rom）。
52.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，通过将用于连接服务器主板的第一pcie信号连接器102和用于连接pcie设备的第二pcie信号连接器103均设于同一个第一接口201，从而便于pcie设备扩展装置与服务器主板以及pcie设备的连接。
53.实施例三在上述实施例的基础上，为方便对pcie扩展芯片101以及各连接器的状态进行监控，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还可以包括设于扩展卡本体的控制信号连接器；该控制信号连接器的第一端与外部控制器连接，控制信号连接器的第二端与pcie扩展芯片的控制信号输入端连接。
54.在服务器背板上，通常设有用于管理各外接设备接口的可编程控制器（通常为复杂可编程逻辑器件complex programmable logic device，cpld），该可编程控制器具体在cpu或基板管理控制器（baseboard management controller，bmc）的控制下对各外接设备接口进行管理。故在本技术实施例中，设于扩展卡本体的控制信号连接器可以为对应服务器背板上的可编程控制器设计，也可以对应其他类型的外接控制器设计，还可以对应服务器主板的cpu设计。
55.为了方便连接，如图3所示，可以将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器均设于第一接口201；则第一接口201的引脚至少包括：供电引脚、上行信号引脚、下行信号引脚和控制信号引脚。
56.在具体实施中，将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器集成于同一接口，即第一接口201。将与第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器对应设计的外接设备接口104，设计为与第一接口201可拆卸连接的接口。相应的，第一接口201与对应的外接设备接口104各自均至少包括对应设置的供电引脚、上行信号引脚、下行信号引脚和控制信号引脚。
57.其中，供电引脚、上行信号引脚和下行信号引脚请参考本技术实施例二的说明。
58.若外接控制器采用可编程控制器，如复杂可编程逻辑器件cpld，则控制信号引脚至少包括边带信号引脚。如图3所示，该边带信号引脚具体包括可编程控制器复位信号（cpld_pwr_on）引脚以及可编程控制器电源启动信号（cpld_pwr_on）引脚，可编程控制器复位信号（cpld_pwr_on）引脚用于对cpld进行复位控制，可编程控制器电源启动信号（cpld_pwr_on）引脚用于接收来自于cpld的控制信号。
59.此外，第一接口201中还包括时钟信号（如针对pex88096芯片的pex88032_sys_clk_dp/dn_clk）引脚、pcie扩展芯片系统报错信号（如针对pex88096芯片的pex88032_sys_error_n）引脚、驱动信号（mb_perst_n）引脚。其中，时钟信号（如针对pex88096芯片的pex88032_sys_clk_dp/dn_clk）可以来源于服务器主板的时钟源，根据pcie扩展芯片101所需时钟频率分频得到。pcie扩展芯片系统报错信号（如针对pex88096芯片的pex88032_sys_error_n）引脚用于pcie扩展芯片101对cpu输出报错信号。驱动信号（mb_perst_n）引脚用于接收来自于cpu的驱动信号。
60.此外，第一接口201中还可以设有通用异步收发器（universal asynchronous receiver/transmitter，uart）接口，以便接收外部对pcie扩展芯片101的调试，则除了通用异步收发器（universal asynchronous receiver/transmitter，uart）接口的引脚外，第一
接口201还包括通用异步收发器接口/pcie设备接口切换信号（uart/sdb_switch）引脚以及切换器电源复位信号（switch_pwr_rst_on）引脚，用于pcie扩展芯片101切换对外连接的接口模式，以对应切换pcie扩展芯片101的工作状态（调试状态/工作状态）。
61.进一步的，第一接口201中还可以设有两线式串行总线（inter-integrated circuit，i2c）接口，同时，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还包括设于两线式串行总线（inter-integrated circuit，i2c）接口与pcie扩展芯片101之间的电平转换器（level shifter），以便pcie扩展芯片101直接与cpu进行通信。
62.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，通过将用于连接服务器主板的第一pcie信号连接器102、用于连接pcie设备的第二pcie信号连接器103以及用于连接外接控制器的控制信号连接器均设于同一个第一接口201，从而便于pcie设备扩展装置与服务器主板以及pcie设备的连接。在此基础上，通过设计第一接口201的信号引脚，实现pcie设备扩展所需的供电、时钟、维护以及控制功能。
63.实施例四在上述实施例的基础上，本技术实施例进一步对pcie设备扩展装置与服务器主板的连接方案进行说明。
64.在本技术实施例提供的pcie设备扩展装置中，第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103均可以采用线缆（cable）连接器。
65.则外接设备接口104具体为对应第一pcie信号连接器102或第二pcie信号连接器103的线缆连接器。此时，可以设计为仅外接设备接口104可以从服务器机箱外部进行插拔连接，而对应第一pcie信号连接器102的外接设备接口104到cpu的线缆，以及对应第二pcie信号连接器103的外接设备接口104到pcie设备的线缆均设于服务器机箱内。
66.但众多的线缆会占用服务器机箱内部较多空间，在高密度的结构设计下带来很多设计局限，不利于维护。故可以在服务器机箱外部空间允许的情况下，设计将外接设备接口104与pcie设备之间的线缆设于服务器机箱之外。此时仅有从对应第一pcie信号连接器102的外接设备接口104到cpu的线缆设于机箱内部，而将对应第二pcie信号连接器103的外接设备接口104到pcie设备的线缆设于服务器机箱外部，极大节约了机箱内部的空间。
67.结合本技术实施例二的说明，可以将扩展卡本体上的各连接器均集成于第一接口201，则可以将扩展卡本体上的第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103集成于同一线缆，第一接口201为线缆连接器，第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103对应的外接设备接口104为与第一接口201对应的线缆连接器，再从外接设备接口104中拆分出两组信号，分别连接通往cpu的线缆以及通往pcie设备的线缆。
68.可以理解的是，不管是分设第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103，还是将第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103均设于第一接口201，涉及到的引脚都是非常多的，故优选的设计线缆连接器采用高密度连接器，例如cooledge连接器。
69.除此以外，还可以将第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103均设计为金手指。则外接设备接口104为对应该金手指的插槽。对应第一pcie信号连接器102的外接设备接口104到cpu的线缆，以及对应第二pcie信号连接器103的外接设备接口104到pcie设备的线缆的设置可以参考上文说明。
70.同理，结合上述实施例中将第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103均
设于第一接口201的说明，可以将第一pcie信号连接器102的引脚和第二pcie信号连接器103的引脚均设于同一金手指。则外接设备接口104为对应该金手指形态的第一接口201的插槽。
71.进一步的，若本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还包括设于扩展卡本体的控制信号连接器，则第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器均可以采用线缆连接器。且若将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器集成于第一接口201，则可以将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器集成于同一线缆连接器，第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器对应的外接设备接口104为与第一接口201对应的线缆连接器，再从外接设备接口104中拆分出三组信号，分别连接通往cpu的线缆、通往pcie设备的线缆以及通往外接控制器的线缆。
72.此外，也可以将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器均采用金手指，则对应的外接设备接口104具体为该金手指对应的插槽。若将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器集成于第一接口201，则可以将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103和控制信号连接器集成于同一金手指，对应连接一个插槽形态的外接设备接口104。
73.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，在上述实施例的基础上进一步提供第一pcie信号连接器102的实现方案、第二pcie信号连接器103的实现方案乃至控制信号连接器的实现方案以适于pcie设备扩展装置在各种场合的应用。
74.实施例五图4为本技术实施例提供的第三种pcie设备扩展装置的结构示意图；图5为本技术实施例提供的第一种载板的结构示意图。
75.在上述实施例的基础上，为便于固定扩展卡本体，如图4所示，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还包括固设于服务器的载板401，外接设备接口104设于载板（carrier board）401。
76.在本技术实施例一中已有说明，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置将pcie扩展芯片101设计为服务器的外接设备形态，通过设计设于扩展卡本体上的第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103，对应可插拔连接设于服务器机箱的外接设备接口104，在此基础上，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还包括载板401，并将外接设备接口104固设于载板401上，以方便固定外接设备接口104乃至安装固定扩展卡本体的同时，还可以进一步便于pcie扩展芯片101与pcie设备的连接。
77.在具体实施中，可以将载板401设于服务器背板。服务器背板通常用于连接服务器外接设备，如硬盘。将载板401设于服务器背板，可以方便对硬盘乃至其他类型的pcie设备的扩展。载板401也可以设于服务器机箱的其他位置（前窗、后窗）。
78.在载板401上，可以按照所需扩展的pcie设备的类型、数量以及带宽收敛比的不同，设计一个载板401搭配多个携带pcie扩展芯片101的扩展卡本体的组合，同时设计不同的外接设备接口104的数量和类型。
79.为减少服务器机箱内的线缆，在本技术实施例提供的pcie设备扩展装置中，可以设计外接设备接口104与服务器主板之间通过载板401的板上走线连接。通过设计载板401
在服务器中所处的位置，使之与服务器主板对接后，可以通过自载板401至服务器主板的板上走线，实现从外接设备接口104到服务器主板之间的连接，从而可以减少pcie扩展芯片101的上行信号通路到cpu之间的线缆连接，节约了服务器机箱内的空间，且不会对服务器机箱外的空间进行额外占用。
80.在本技术实施例提供的pcie设备扩展装置中，也可以设计外接设备接口104与pcie设备之间通过载板401的板上走线连接。通过设计载板401在服务器中所处的位置，使之与连接pcie设备的服务器背板对接后，可以通过自载板401至服务器背板的板上走线，实现从外接设备接口104到服务器背板之间的连接，从而可以减少pcie扩展芯片101的下行信号通路到pcie设备之间的线缆连接，节约了服务器机箱内的空间，且不会对服务器机箱外的空间进行额外占用。
81.为便于连接pcie设备，如图4所示，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还包括设于载板401的pcie设备接口402；pcie设备接口402的第一端与对应第一pcie信号连接器102的外接设备接口104连接，pcie设备接口402的第二端与pcie设备连接。
82.在载板401上，为了适应现有的pcie设备的接口类型、减少所需适应性改动，在载板401上可以根据所需扩展的不同类型的pcie设备的接口类型设置对应的pcie接口402。
83.pcie接口402可以设计为插槽形式，如对应金手指设计的插槽，以方便进行pcie设备的插接。例如当要连接的pcie设备为nvme硬盘时，则可以将pcie接口402设计为插槽形态。
84.或者，pcie接口402还可以设计为线缆连接器。例如当要连接的pcie设备为gpu时，则可以将pcie接口402设计为线缆连接器形态。
85.则如图5所示，在载板401的对外面板上，提供用于连接扩展卡本体上的第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103的外接设备接口104、用于连接pci设备的pci接口402。将第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103连接于对应的外接设备接口104，将pci设备连接于对应的pci接口402后，在pcie扩展芯片101的上行信号通路上，pcie扩展芯片101的上行信号端口p1通过第一pcie信号连接器102连接对应的外接设备接口104（中的引脚），进而通过高速线缆连接cpu的pcie接口。在pcie扩展芯片101的下行信号通路上，pcie扩展芯片101的下行信号端口p2通过第二pcie信号连接器103连接对应的外接设备接口104（中的引脚），进而可以通过载板401上的板上走线连接pcie接口402，进而连接pcie接口402上的pcie设备。
86.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，在上述实施例的基础上，通过设置载板401用以固定外接设备接口104，以便进行携带pcie扩展芯片101的扩展卡本体在服务器机箱上的插接。进一步还可以通过设计载板401在服务器中所处的位置，以便设计外接设备接口104与服务器主板之间通过载板401的板上走线连接，以及设计外接设备接口104与pcie设备之间通过载板401的板上走线连接，从而既减少服务器机箱内的线缆，节约服务器机箱内的空间，也无需占用服务器机箱外的空间。进一步还可以包括设于载板401的pcie接口402，实现将携带pcie扩展芯片101与扩展连接的pcie设备连接于同一载板401上，不仅利于更换维护，也利于组合不同类型的pcie扩展方案。
87.实施例六在上述实施例的基础上，为便于对载板401上的各接口的状态进行控制，如图5所
示，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还可以包括设于载板401的可编程控制器501；该可编程控制器501的第一端由对应连接的外接设备接口104与pcie扩展芯片101连接，可编程控制器501的第二端与服务器主板连接。
88.在具体实施中，可编程控制器501具体可以为复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device，cpld），也可以为其他类型的可编程控制器501。可编程控制器501的第二端与服务器主板上的cpu或基板管理控制器（baseboard management controller，bmc）连接，用于接收控制信号并对pcie扩展芯片101的工作状态、第一pcie信号连接器102的工作状态、第二pcie信号连接器103的工作状态、外接设备接口104的工作状态、以及pcie接口402的工作状态进行控制，则可编程控制器501的第一端经由固设于载板401上的外接设备接口104与固设于扩展卡本体的第一pcie信号连接器102以及第二pcie信号连接器103，具体可以参考本技术实施例三提供的，与控制信号引脚（边带信号引脚）连接，以控制载板401上各接口的复位与启动。
89.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置通过设于载板401的可编程控制器501，实现对载板401上外接设备接口104乃至第一接口201、以及pcie接口402的状态控制，结合本技术实施例三提供的第一接口201的引脚设计方案，能够有效配合服务器主板对pcie设备扩展装置进行控制。
90.在上述实施例的基础上，为便于供电使用，如图5所示，本技术实施例提供的pcie设备扩展装置还可以包括设于载板401的电源连接器502（power connector），电源连接器502的电源输入端与服务器电源和/或外接电源连接，电源连接器502的电源输出端分别经由外接设备接口104与pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103连接。
91.在具体实施中，电源连接器502的电源来源于服务器电源和/或外部电源，即可以采用其中一种电源供电的方案，或采用主备供电的方案，以服务器电源为主电源，以设于扩展卡本体的电池为备用电源。电源连接器502的电源输出端可以通过如本技术实施例二中提供的电源转换电路连接pcie扩展芯片101、第一pcie信号连接器102、第二pcie信号连接器103等。
92.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置通过设于载板401的电源连接器502，以实现丰富的pcie设备扩展所需的供电方案，如基于服务器电源或外接电源其一进行供电，或基于主备电源实现供电冗余，结合本技术实施例二提供的第一接口201的引脚设计方案，以及各实施例提供的方案，实现对pcie设备扩展的可靠支撑。
93.实施例七图6为本技术实施例提供的第二种载板的结构示意图；图7为本技术实施例提供的第四种pcie设备扩展装置的结构示意图。
94.在上述实施例的基础上，本技术实施例进一步对适用于gpu扩展的pcie设备扩展装置进行说明。
95.如图6和图7所示，针对gpu，可以在一个载板401上连接4个pcie扩展芯片101（pcie扩展芯片0、pcie扩展芯片1、pcie扩展芯片2、pcie扩展芯片3）以连接16个gpu（gpu0、gpu1、gpu2、gpu3、gpu4、gpu5、gpu6、gpu7、gpu8、gpu9、gpu10、gpu11、gpu12、gpu13、gpu14、gpu15），各pcie扩展芯片101均搭载于单独的扩展卡本体上，并各自通过第一pcie信号连接器102连
接cpu（共需四个16路pcie信号（pcie x16）），各自通过第二pcie信号连接器103连接四个gpu（一个载板401上共有十六个16路pcie信号（pcie x16））。为便于连接，将每个pcie扩展芯片101对应的第一pcie信号连接器102和第二pcie信号连接器103设于同一个第一接口201中。则在一个载板401上，共设有四个用于连接第一接口201的外接设备接口104，设有十六个用于连接gpu的gpu连接器601（即pcie接口402的一种实现形式）。
96.需要说明的是，在图6中为方便观看，未对所有的gpu连接器601和所有的外接设备接口104进行标号，请参考标号和形状区分gpu连接器401和外接设备接口104。如图6所示，可以将各gpu连接器401以及外接设备接口104顺次排布于同一块载板401上，采用每个外接设备接口104左右两侧共设置四个gpu连接器401的方式进行排布，以便外接设备接口104到与其连接到gpu连接器601路程最近。
97.如图7所示，为满足此一块载板401上扩展到十六个gpu的需求，四个pcie扩展芯片101分别连接cpu上的四个16路pcie信号（pcie x16）的接口，并在载板401上，每个pcie扩展芯片101通过四个16路pcie信号（pcie x16）的走线连接到对应的gpu连接器401，以连接在gpu连接器401上的gpu。
98.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，在上述实施例的基础上，根据服务器对gpu的扩展需求以及gpu的信号类型，提供了一种适用于gpu扩展的pcie设备扩展方案，进一步减少了gpu扩展在服务器机箱内部所占用的空间，便于对gpu的pcie设备扩展装置的维护更换以及对gpu的维护更换。
99.实施例八图8为本技术实施例提供的第三种载板的结构示意图；图9为本技术实施例提供的第五种pcie设备扩展装置的结构示意图。
100.在上述实施例的基础上，本技术实施例进一步对适用于硬盘扩展的pcie设备扩展装置进行说明。本技术实施例中的硬盘指nvme硬盘。
101.如图8和图9所示，针对硬盘，可以在一个载板401上连接一个pcie扩展芯片101以连接16个硬盘（硬盘0、硬盘1、硬盘2、硬盘3、硬盘4、硬盘5、硬盘6、硬盘7、硬盘8、硬盘9、硬盘10、硬盘11、硬盘12、硬盘13、硬盘14、硬盘15），该pcie扩展芯片101均搭载于单独的扩展卡本体上，并通过第一pcie信号连接器102仅需连接cpu的一个16路pcie信号（pcie x16）接口，扩展为两个32路pcie信号（pcie x32），一个32路pcie信号（pcie x32）又分为八个4路pcie信号（pcie x4）连接八个硬盘。则在一个载板401上，共设有一个用于连接第一接口201的外接设备接口104，以及十六个用于连接硬盘的硬盘连接器801（即pcie接口402的一种实现形式）。
102.需要说明的是，在图8中为方便观看，未对所有的硬盘连接器601和所有的外接设备接口104进行标号，请参考标号和形状区分硬盘连接器601和外接设备接口104。如图8所示，可以将各硬盘连接器601以及外接设备接口104顺次排布于同一块载板401上，采用外接设备接口104左右两侧各设置八个硬盘连接器601的方式进行排布，以便外接设备接口104到与其连接到硬盘连接器801路程最近。
103.如图9所示，为满足此一块载板401上扩展到十六个硬盘的需求，一个pcie扩展芯片101分别连接cpu上的一个16路pcie信号（pcie x16）的接口，并在载板401上，该pcie扩展芯片101通过两个32路pcie信号（pcie x32）的总线拆分为十六个4路pcie信号（pcie x4）的
走线连接到对应的硬盘连接器601，以连接在硬盘连接器601上的硬盘。
104.本技术实施例提供的pcie设备扩展装置，在上述实施例的基础上，根据服务器对硬盘的扩展需求以及硬盘的信号类型，提供了一种适用于硬盘扩展的pcie设备扩展方案，进一步减少了硬盘扩展在服务器机箱内部所占用的空间，便于对硬盘的pcie设备扩展装置的维护更换以及对硬盘的维护更换。
105.以上对本技术所提供的一种pcie设备扩展装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例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部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
106.还需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。