AdvancedTCA 數據傳輸

2019-11-03 09:06:35

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供稿：網友

作者: Jeff Munch/PICMG 3.0委員會主席暨凌華科技技術長
譯者: 李瑞/凌華科技大中國區產品市場開發經理

作者簡介：

　　Jeff Munch先生目前為國際PICMG 3.0委員會的主席，同時也是凌華科技的首席技術執行官。PICMG協會自成立以來一直致力于計算機與工業設備規格之制訂與整合，PICMG 3.0更著重于CompactPCI及新一代通訊用計算機平臺技術規格之制訂。Munch先生在硬件設計、軟件開發、與工程資源管理領域里有超過二十年的經驗，在加入凌華的經營團隊之前，Munch先生曾擔任美國Motorola計算機事業群工程總監（Director of Engineering）及美國PRo-Log公司工程副總（Vice President of Engineering）。

　　AdvancedTCA PICMG 3.0 規范涵蓋多種數據傳輸：提供系統管理、控制層面、數據層面的連接。各自的電氣聯結和數據傳輸的拓撲結構因基于特定傳輸的需求而不盡相同。ATCA的所有傳輸模式都是構架在高可靠度的系統之上，故不會因為單點故障而導致傳輸的癱瘓。多傳輸模式的選擇使得控制和數據傳輸分離, 而每種傳輸類型又可被區分為單個獨立的傳輸。ATCA系統的集成使用者需要對背板、節點板(Node)、交換板(Fabric)的傳輸能力進行足夠的了解。

系統管理

　　管理系統的信息傳輸和ipMI(智能平臺管理接口)指令集被用作對ATCA框架的管理，包括對電源的管理、電子鑰匙和機架內溫度的監控。系統管理是通過機框管理控制器（ShMC）執行的。機框管理控制器(ShMC)負責完成對ACTA系統中的現場置換單元(Field Replaceable Units, FRU) 如單板,電源、風扇、溫度傳感器的管理。ShMC能夠讀取當前FRU的狀態也可以命令FRU進入不同的電源狀態。舉個例子,如果ShMC觀測到機框內溫度發生躍升，它就可能控制風扇提高轉速;ShMC同樣負責對ATCA機架內電源的管理，如果電源開始對ACTA 單板進行供電，單板唯一可以運行的部分是系統管理，ShMC決定單板那些可以全部啟動以及何時啟動。系統管理架構的實體承載是基于I2C 接口的IPMB(智能平臺管理總線)。I2C是一條具備數據和時鐘的雙串行信號線, I2C總線使用100Khz時鐘和3.3V信號。ATCA規范制定要求2個IPMB總線，分別冠以IPMB-A和IPMB-B，兩條總線合一稱之為IPMB-0。IPMB可以以雙總線或雙星型配置方式實現。之所以要求雙IPMB總線是為了保證系統管理子系統的可靠性。IPMB總線被用作聯接ShMC與ATCA單板和ATCA機架中FRUs的橋梁。雙IPMB總線可同時被使用以加倍傳輸頻寬，但設計者必須考慮萬一其中一條IPMB總線失靈所帶來的沖擊。典型的ATCA背板上系統管理間的互聯如下圖所示，在背板上有兩個ShMC槽位，兩個交換槽位，11個節點槽位和1個風扇的連接。值得說明的是管理總線與所有的節點槽、交換槽通過一對雙備援的ShMC聯接。

AdvancedTCA System Management Backplane Interconnect

AdvancedTCA 系統管理背板聯接

(圖一)

基本接口 (Base Interface)

　　基本接口提供ATCA 機框內的IP傳輸，基本接口是一個支持10/100/1000 BAST-T以太網的雙星型結構。一個ATCA機框包含兩個交換槽，可容納基本接口的兩個以太網交換板，他們之間有兩個10/100/1000 BASE-T連接通路以便于交換板之間的通訊及備援；每個節點槽位與每一個交換槽位之間都有一個連接通路。一個基本接口通路（節點板與交換板之間的連接）由四對插分線組成。ATCA規范制定背板包含基本交換連接。ATCA單板并不要求支持基本接口，但必須提供一個IP傳輸,也允許交換槽位與ShMC槽位之間保持一個連接。如果交換接口(Fabric Interface)支持IP傳輸，那么ATCA單板并不被要求支持基本接口。基于IP的服務要求是為了在ATCA機框中提供一個基本數據傳輸，IP服務可被用以網絡開機、遠程監控或高端的系統管理。

(圖二)

　　在上面的背板圖中，兩個交換槽位在ATCA機框中提供一個雙星型的基本接口。這個背板也支持可選的交換槽位和機框管理控制器之間的鏈接通路。

交換接口(Fabric Interface)

　　交換接口是ATCA機框中的主要數據傳輸接口。ATCA協議在每個板子上定義了多達15個通訊通路。這些通訊通路可以被配置成全網狀拓撲結構或雙星型拓撲結構。在雙星拓撲結構中每塊板同兩個不同的交換板都有通路。交換板在機框中扮演交換核心的角色。在全網狀拓撲結構中，每一個單板與其它任意單板都保持一個鏈接通路。下圖描繪了雙星型和全網狀結構中的內部互鏈的配置。

(圖三) (圖四)

　　PICMG 3.0針對互連做了電氣和實體上的定義，但沒有就傳輸支持的協議做定義。PICMG3.X一類的子規范定義了用于通路之間的傳輸協議。每個交換通訊鏈路由8對3.125GHz的低電壓插分信號鏈接組成。每個鏈路(channel)由4個通訊口(port)組成，每個通訊口(port)有2對插分鏈接。概要地說：1個口(port)有兩對鏈接，4口(port)（8對）組成一個通訊鏈路(channel)。由于每一對支持3.125GHz的信號速率，因此一個口(port)可以支持6.250GHz，一個通訊鏈路(channel)可以支持25GHz的流量。當使用典型的編譯碼機制的話，一個通訊鏈路可支持20Gb/sec半雙工或10Gb/sec全雙工傳輸。電子鑰匙的使用保障了在一個聯接的兩端的技術是兼容的前提下，兩個ATCA單板的連接才能有效。ACTA當前支持以太、光纖(fibre channel)（PICMG3.1）、, Infiniband™ (PICMG 3.2), StarFabric™ (PICMG 3.3), 和 PCI Express (PICMG 3.4) 構架。至于對RapidIO™支持，正在進行當中，將會成為PICMG3.5協議。

(圖五)

　　更新通路(Update Channel)

　　更新通路在兩個相臨的ATCA單板之間提供10對插分信號鏈接。更新通路的傳輸在協議中沒有指定，而是由設計者決定。可以想象，在一個需要雙備援備份的應用中，兩個相似的板子將會使用更新通路去共享狀態信息。電子鑰匙保證只有在相同功能的兩塊單板在通路的兩頭時，更新通路才起作用。協議還要求背板支持更新通路，而單板對其的支持是可選的。

總結

　　AdvancedTCA對數據傳輸提供一個多樣性的復合集合。這些數據傳輸包括系統管理、基本接口、交換接口和更新信道。系統管理傳輸是為了對構架于I2C上的機框管理IPMI數據提供支持。基本界面提供一個基于IP使用10/1000/1000 BASE-T的以太傳輸。交換接口提供主要數據傳輸,而與傳輸協議無關。更新通路在一定程度上說是相臨兩塊單板之間為共享狀態信息而建立的專屬內連通路。ATCA的使用者需要針對特定應用決定傳輸類型的必要性并確保使用的單板與所需的子規范兼容。

由CHINA通信網組稿

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