AdvancedTCA Fabric 接口詳覽
Jeff
Munch 2003/10/28
Fabric 接口是PICMG 3.0 AdvancedTCA架構(gòu)中主要的數(shù)據(jù)傳輸，可以承載高達(dá)2.1TB/s的資料吞吐量。PICMG 3.0規(guī)范中定義了Fabric
接口的電氣連接特性，但是卻沒(méi)有規(guī)定具體的傳輸協(xié)議。這些傳輸協(xié)議在后續(xù)的3.0規(guī)范子集中得到了明確的定義。目前為止已經(jīng)有4個(gè)3.0子規(guī)范被最終通過(guò)，它們是：3.1以太網(wǎng)和光纖信道傳輸
(Ethernet and Fibre Channel Transport)；3.2 InfiniBand傳輸；3.3星型傳輸 (StarFabric
Transport)；3.4 PCI Express傳輸；PICMG 3.5 串行快速I(mǎi)/O傳輸 (Serial Rapid I/O Transport)正在制定中。這些3.0規(guī)范子集所定義的傳輸協(xié)議提供的傳輸?shù)撵`活性帶來(lái)的直接好處就是易用性。ATCA產(chǎn)品的集成使用者在享受這種易用性的同時(shí)，需要留意平臺(tái)中單板使用的傳輸協(xié)議。了解ATCA
Fabric接口構(gòu)架體系是充分利用ATCA架構(gòu)所能提供高達(dá)2.1Tb/s帶寬的保證。
在制定PICMG3.0規(guī)范的過(guò)程中一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作是對(duì)承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接器的選擇。雖然對(duì)連接器的特性需求已經(jīng)被大家很好的理解，但是規(guī)范制定小組希望在現(xiàn)今市場(chǎng)中的性?xún)r(jià)比較好的連接器中做選擇。經(jīng)過(guò)數(shù)月的介紹調(diào)查，并最終以正式的投票表決方式確定了3.0規(guī)范的連接器――ZD。此連接器的制造商是Tyco
Electronic Packaging Corporation (Tyco) 和 ERNI Group of Companies (ERNI)。ZD連接器是針對(duì)滿(mǎn)足高速差分信號(hào)而設(shè)計(jì)的，針腳外觀視圖是兩根差分信號(hào)針位于一鍬狀屏蔽層內(nèi)。
ZD 配對(duì)連接器
連接器的一對(duì)具有鍬狀屏蔽層的差分針腳有效減小了標(biāo)準(zhǔn)針腳以及針穴互連的相互影響。PICMG的仿真結(jié)果表明ZD可以完全滿(mǎn)足3.125GHz
信號(hào)傳輸，甚至將來(lái)可以把信號(hào)頻率提得更高。另外值得說(shuō)明的是1個(gè)ATCA單板可以依照其連接（雙星型或全網(wǎng)狀）需求使用1到5個(gè)ZD連接器。
ATCA Fabric 接口信道是建立在LVDS(低壓差分信號(hào), Low Voltage Differential Signaling
)差分對(duì) ( differential pairs) 基礎(chǔ)之上，電氣特性需求是建立在3.125GHz SERDES 信號(hào)基礎(chǔ)之上。數(shù)據(jù)編碼使用8b/10b
編碼機(jī)制 , 并指定交流電信號(hào)對(duì)接以防止直流電邏輯層面上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。ATCA中兩個(gè)板子的最小連接單元稱(chēng)作通路(channel)，一個(gè)通路(channel)
由4個(gè)埠 (port) 組成，每個(gè)埠(port) 又由兩對(duì)差分信號(hào)(differential pair) 組成，構(gòu)成了ATCA Fabric
接口的最小連接單元。端口的兩對(duì)差分信號(hào)被映像成一收一發(fā)的傳輸模式。下圖描繪了一個(gè)差分對(duì)、一個(gè)埠、以及一個(gè)通路的針腳分布：
ATCA Fabric 接口 差分對(duì)(differential pair)、埠(port)、通路(channel)的ZD 針腳映像
在典型的編碼機(jī)制下，一個(gè)埠可支持5Gb/s全雙工的數(shù)據(jù)傳輸速率，也就是一個(gè)通路支持20GB/s全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。
ATCA 規(guī)范制定各個(gè)單板之間有一個(gè)通路連接，當(dāng)3.0規(guī)范最初制定時(shí)，通路被認(rèn)為只是支持單一的傳輸協(xié)議如以太網(wǎng)。在這種架構(gòu)中通路只是最小的連接單位。隨著PICMG
3.1的演進(jìn)，規(guī)范制定組織開(kāi)始討論在一個(gè)通路中使用多種傳輸協(xié)議的可能性，最終大家統(tǒng)一最小的連接單元是端口(port) 而不是通路 (channel)
，此項(xiàng)決定允許PICMG 3.1 組織把光纖信道連接加入到定義以太網(wǎng)連接的章節(jié)中。PICMG 3.1規(guī)范是一個(gè)很好的范例描述一個(gè)信道中的端口如何被使用來(lái)支持不同的傳輸協(xié)議。下表描述了一個(gè)信道中的4個(gè)端口在PICMG3.1定義的諸多協(xié)議中如何展現(xiàn)支持不同的傳輸協(xié)議配置。
由上表可見(jiàn)，一個(gè)PICMG3.1構(gòu)架的機(jī)箱可支持9中不同的配置模式，可為各種應(yīng)用提供定制Fabric 接口通路的選擇。在上面的范例中，PICMG
3.1在一個(gè)通路中混合光纖信道和以太網(wǎng)口。AdvancedTCA規(guī)范還允許迥異的協(xié)議共存于一個(gè)通路中，超越了PICMG 3.1規(guī)范所定義的內(nèi)容。AdvancedTCA支持OEM自定協(xié)議，允許在一個(gè)通路中除了PICMG
3.x協(xié)議之外，可以混合其它多種OEM協(xié)議。下面的例子描述了在一個(gè)通路中4個(gè)端口分別用于支持PICMG 3.1, PICMG3.2 和 一個(gè) OEM
協(xié)議。
一個(gè)通路中包含多種ATCA子規(guī)范
必須了解一個(gè)概念―只有兩個(gè)單板之間的Fabric接口互聯(lián)才是所謂的通路。需要支持多種協(xié)議的應(yīng)用要嘛得選擇針對(duì)每個(gè)槽位分割協(xié)議，要嘛就把多種協(xié)議混合在一個(gè)通路中。對(duì)于Fabric
接口，一個(gè)重要的組件是電子鑰匙(Electronic Keying)，ATCA標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)Fabric接口定義了電氣特性要求，以便于單板上運(yùn)行的以太網(wǎng)，InfiniBand，星型結(jié)構(gòu)(StarFabric)，PCI
Express 或者其它OEM協(xié)議都可以在電氣上做到兼容。也就是說(shuō)所有協(xié)議使用的電壓等級(jí)都是相同的，這樣的話(huà)當(dāng)一個(gè)以太網(wǎng)單板插入機(jī)箱時(shí)，如果以太網(wǎng)口的另一端跑的是一個(gè)OEM
協(xié)議時(shí)，這塊單板不會(huì)損壞。電子鑰匙的職能是當(dāng)已經(jīng)確認(rèn)端口的兩端是相互兼容的協(xié)議時(shí)，才允許端口的資料流通。
AdvancedTCA Fabric 接口是針對(duì)為下一代計(jì)算平臺(tái)提供相應(yīng)流量帶寬而設(shè)計(jì)的架構(gòu)。全網(wǎng)狀連結(jié)( full mesh) 的AdvancedTCA
機(jī)箱可以提供3.125GHz 信號(hào) 在 8b/10b 編碼模式下高達(dá)2.1Tb/s的數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)能夠在一個(gè)通路中的多個(gè)端口中支持多種不同的傳輸協(xié)議，使得應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)者可以針對(duì)應(yīng)用的特定需求自行定制數(shù)據(jù)傳輸方式。加之電子鑰匙使得兩端中具有兼容協(xié)議的端口能開(kāi)啟并匹配工作，ATCA子系列規(guī)范定義了端口可以使用的傳輸協(xié)議。AdvancedTCA的使用者需要對(duì)單板上所使用的Fabric
接口需求給予額外關(guān)注以確保當(dāng)電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)能夠工作。了解Fabric接口是成功購(gòu)買(mǎi)及使用AdvancedTCA的關(guān)鍵。
凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯
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