ADVANCEDTCA FABRIC

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Fabric接口是PICMG 3.0 AdvancedTCA架構中主要的數據傳輸,可以承載高達2.1TB/s的資料吞吐量。PICMG 3.0規範中定義了Fabric 接口的電氣連線特性,但是卻沒有規定具體的傳輸協定。這些傳輸協定在後續的3.0規範子集中得到了明確的定義。目前為止已經有4個3.0子規範被最終通過,它們是:3.1乙太網和光纖信道傳輸 (Ethernet and Fibre Channel Transport。

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AdvancedTCAFabric

Fabric接口是PICMG3.0AdvancedTCA架構中主要的數據傳輸,可以承載高達2.1TB/s的資料吞吐量。PICMG3.0規範中定義了Fabric接口的電氣連線特性,但是卻沒有規定具體的傳輸協定。這些傳輸協定在後續的3.0規範子集中得到了明確的定義。目前為止已經有4個3.0子規範被最終通過,它們是:3.1乙太網和光纖信道傳輸(EthernetandFibreChannelTransport);3.2InfiniBand傳輸;3.3星型傳輸(StarFabricTransport);3.4PCIExpress傳輸;PICMG3.5串列快速I/O傳輸(SerialRapidI/OTransport)正在制定中。這些3.0規範子集所定義的傳輸協定提供的傳輸的靈活性帶來的直接好處就是易用性。ATCA產品的集成使用者在享受這種易用性的同時,需要留意平台中單板使用的傳輸協定。了解ATCAFabric接口構架體系是充分利用ATCA架構所能提供高達2.1Tb/s頻寬的保證。

在制定PICMG3.0規範的過程中一個費時費力的工作是對承載數據傳輸的連線器的選擇。雖然對連線器的特性需求已經被大家很好的理解,但是規範制定小組希望在現今市場中的性價比較好的連線器中做選擇。經過數月的介紹調查,並最終以正式的投票表決方式確定了3.0規範的連線器――ZD。此連線器的製造商是TycoElectronicPackagingCorporation(Tyco)和ERNIGroupofCompanies(ERNI)。ZD連線器是針對滿足高速差分信號而設計的,針腳外觀視圖是兩根差分信號針位於一鍬狀禁止層內。

ZD配對連線器。ZD連線器的一對具有鍬狀禁止層的差分針腳有效減小了標準針腳以及針穴互連的相互影響。PICMG的仿真結果表明ZD可以完全滿足3.125GHz信號傳輸,甚至將來可以把信號頻率提得更高。另外值得說明的是1個ATCA單板可以依照其連線(雙星型或全網狀)需求使用1到5個ZD連線器。

ATCAFabric接口信道是建立在LVDS(低壓差分信號,LowVoltageDifferentialSignaling)差分對(differentialpairs)基礎之上,電氣特性需求是建立在3.125GHzSERDES信號基礎之上。數據編碼使用8b/10b編碼機制,並指定交流電信號對接以防止直流電邏輯層面上的數據傳輸的干擾。ATCA中兩個板子的最小連線單元稱作通路(channel),一個通路(channel)由4個埠(port)組成,每個埠(port)又由兩對差分信號(differentialpair)組成,構成了ATCAFabric接口的最小連線單元。連線埠的兩對差分信號被映像成一收一發的傳輸模式。 

ZD配對連線器。ATCAFabric接口差分對(differentialpair)、埠(port)、通路(channel)的ZD針腳映像

在典型的編碼機制下,一個埠可支持5Gb/s全雙工的數據傳輸速率,也就是一個通路支持20GB/s全雙工的數據傳輸。

ATCA規範制定各個單板之間有一個通路連線,當3.0規範最初制定時,通路被認為只是支持單一的傳輸協定如乙太網。在這種架構中通路只是最小的連線單位。隨著PICMG3.1的演進,規範制定組織開始討論在一個通路中使用多種傳輸協定的可能性,最終大家統一最小的連線單元是連線埠(port)而不是通路(channel),此項決定允許PICMG3.1組織把光纖信道連線加入到定義乙太網連線的章節中。PICMG3.1規範是一個很好的範例描述一個信道中的連線埠如何被使用來支持不同的傳輸協定。

ZD配對連線器。由上表可見,一個PICMG3.1構架的機箱可支持9中不同的配置模式,可為各種套用提供定製Fabric接口通路的選擇。在上面的範例中,PICMG3.1在一個通路中混合光纖信道和乙太網口。AdvancedTCA規範還允許迥異的協定共存於一個通路中,超越了PICMG3.1規範所定義的內容。AdvancedTCA支持OEM自定協定,允許在一個通路中除了PICMG3.x協定之外,可以混合其它多種OEM協定。下面的例子描述了在一個通路中4個連線埠分別用於支持PICMG3.1,PICMG3.2和一個OEM協定。

一個通路中包含多種ATCA子規範。必須了解一個概念―只有兩個單板之間的Fabric接口互聯才是所謂的通路。需要支持多種協定的套用要嘛得選擇針對每個槽位分割協定,要嘛就把多種協定混合在一個通路中。對於Fabric接口,一個重要的組件是電子鑰匙(ElectronicKeying),ATCA標準針對Fabric接口定義了電氣特性要求,以便於單板上運行的乙太網,InfiniBand,星型結構(StarFabric),PCIExpress或者其它OEM協定都可以在電氣上做到兼容。也就是說所有協定使用的電壓等級都是相同的,這樣的話當一個乙太網單板插入機箱時,如果乙太網口的另一端跑的是一個OEM協定時,這塊單板不會損壞。電子鑰匙的職能是當已經確認連線埠的兩端是相互兼容的協定時,才允許連線埠的資料流通。

AdvancedTCAFabric接口是針對為下一代計算平台提供相應流量頻寬而設計的架構。全網狀連結(fullmesh)的AdvancedTCA機箱可以提供3.125GHz信號在8b/10b編碼模式下高達2.1Tb/s的數據傳輸。同時能夠在一個通路中的多個連線埠中支持多種不同的傳輸協定,使得套用架構設計者可以針對套用的特定需求自行定製數據傳輸方式。加之電子鑰匙使得兩端中具有兼容協定的連線埠能開啟並匹配工作,ATCA子系列規範定義了連線埠可以使用的傳輸協定。AdvancedTCA的使用者需要對單板上所使用的Fabric接口需求給予額外關注以確保當電源開關打開時,整個系統能夠工作。了解Fabric接口是成功購買及使用AdvancedTCA的關鍵。

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