Передовая телекоммуникационная вычислительная архитектура

Передовая телекоммуникационная вычислительная архитектура ^[1] ( ATCA или AdvancedTCA ) — это крупнейшая разработка спецификации в истории Группы производителей промышленных компьютеров PCI (PICMG), в которой участвуют более 100 компаний. Официальное обозначение спецификации PICMG 3. x , известное как AdvancedTCA (см. ниже), было ратифицировано организацией PICMG в декабре 2002 года. ^[2] AdvancedTCA ориентирован в первую очередь на требования к коммуникационному оборудованию операторского класса , но в последнее время его сфера применения расширилась и на более защищенные приложения, ориентированные также на военную и аэрокосмическую отрасли. ^[3] Эта серия спецификаций включает в себя новейшие тенденции в области технологий высокоскоростных соединений, процессоров нового поколения и улучшенных показателей надежности, доступности и удобства обслуживания (RAS).

Механические характеристики

Плата AdvancedTCA (блэйд) имеет глубину 280 мм и высоту 322 мм. Платы имеют металлическую лицевую панель и металлическую крышку в нижней части печатной платы для ограничения электромагнитных помех и ограничения распространения огня. Блокирующая рукоятка инжектора-выталкивателя (рычаг) приводит в действие микропереключатель, сообщая интеллектуальному контроллеру управления платформой (IPMC) о том, что оператор хочет удалить плату или что плата только что установлена, тем самым активируя процедуру горячей замены. Платы AdvancedTCA поддерживают использование мезонинов расширения PCI Mezzanine Card (PMC) или Advanced Mezzanine Card (AMC).

Полка поддерживает RTM (задние переходные модули). RTM подключаются к задней части полки в местах слотов, соответствующих передним панелям. RTM и передняя плата соединены между собой через разъем Zone-3. Разъем Zone-3 не определен спецификацией AdvancedTCA.

Ширина каждого паза полки составляет 30,48 мм. Это позволяет установить 14-платное шасси в 19-дюймовую стойку и 16 плат в монтируемую в стойку систему ETSI . Типичная система с 14 слотами имеет высоту 12 или 13 стоек . Большие полки AdvancedTCA предназначены для телекоммуникационного рынка, поэтому воздушный поток проходит через переднюю часть полки, через доски снизу вверх и выходит из задней части полки. Полки меньшего размера, используемые в корпоративных приложениях, обычно имеют горизонтальный поток воздуха.

Малые и средние полки AdvancedTCA ориентированы на телекоммуникационный рынок; Для лабораторных исследований некоторые полки имеют открытую крышку, чтобы облегчить тестирование.

Архитектура объединительной платы

Объединительная плата AdvancedTCA обеспечивает двухточечные соединения между платами и не использует шину данных. Определение объединительной платы разделено на три раздела; Зона-1, Зона-2 и Зона-3. Разъемы в Зоне 1 обеспечивают резервное питание -48 В постоянного тока и сигналы управления полкой на платы. Разъемы в Зоне 2 обеспечивают подключение к базовому интерфейсу и интерфейсу Fabric. Все соединения Fabric используют двухточечные дифференциальные сигналы сопротивлением 100 Ом. Зона 2 называется «Fabric Agnostic», что означает, что любая структура, которая может использовать дифференциальные сигналы сопротивлением 100 Ом, может использоваться с объединительной платой AdvancedTCA. ^[4]

Разъемы в Зоне 3 определяются пользователем и обычно используются для подключения передней платы к заднему переходному модулю. Зона Zone-3 также может содержать специальную объединительную плату для соединения плат с сигналами, которые не определены в спецификации AdvancedTCA.

Спецификация AdvancedTCA Fabric использует логические слоты для описания взаимодействий. Платы коммутаторов коммутационной матрицы устанавливаются в логические слоты 1 и 2. Производитель шасси может самостоятельно решать соотношение между логическими и физическими слотами в шасси. шасси Данные о сменных модулях (FRU) включают таблицу адресов, которая описывает взаимосвязь между логическими и физическими слотами.

Менеджеры полок обмениваются данными с каждой платой и FRU в корпусе с помощью протоколов IPMI ( интеллектуальный интерфейс управления платформой ), работающих на резервных шинах I²C на разъемах Зоны 1.

Базовый интерфейс является основной структурой на разъемах Зоны 2 и выделяет 4 дифференциальные пары на каждый базовый канал. Он подключен по схеме Dual-Star с резервными слотами коммутационной сети в ядре. Он обычно используется для внешнего управления, загрузки прошивки, загрузки ОС и т. д.

Интерфейс Fabric на объединительной плате поддерживает множество различных фабрик и может быть подключен по схеме Dual-Star, Dual-Dual-Star, Mesh, Replication-Mesh или другим архитектурам. Он выделяет 8 дифференциальных пар на каждый канал структуры, и каждый канал можно разделить на четыре порта по 2 пары. Интерфейс Fabric обычно используется для перемещения данных между платами и внешней сетью.

Интерфейс синхронизации передает тактовые сигналы MLVDS (многоточечная низковольтная дифференциальная сигнализация) по нескольким шинам сопротивлением 130 Ом. Часы обычно используются для синхронизации телекоммуникационных интерфейсов.

Интерфейс канала обновления представляет собой набор из 10 пар дифференциальных сигналов, которые соединяют два слота. Какие слоты соединяются между собой, зависит от конкретной конструкции объединительной платы. Это сигналы, обычно используемые для соединения двух плат концентратора или резервных плат процессора.

Ткани

Базовый интерфейс может быть только 10BASE-T, 100BASE-TX или 1000BASE-T Ethernet . Поскольку все платы и концентраторы должны поддерживать один из этих интерфейсов, к платам всегда имеется сетевое соединение.

Ткань обычно представляет собой SerDes Gigabit Ethernet, но также может быть Fibre Channel , XAUI 10-Gigabit Ethernet , InfiniBand , PCI Express или Serial RapidIO . Любая структура, которая может использовать двухточечные дифференциальные сигналы сопротивлением 100 Ом, может использоваться с объединительной платой AdvancedTCA.

Спецификация PICMG 3.1 Ethernet / Fibre Channel была пересмотрена и теперь включает сигнализацию IEEE 100GBASE-KR4 в дополнение к существующей сигнализации IEEE 40GBASE-KR4 , 10GBASE-KX4 , 10GBASE-KR и XAUI .

Лезвия (доски)

Блейдами AdvancedTCA могут быть процессоры, коммутаторы, полки AMC и т. д. Типичная полка будет содержать один или несколько блейд-коммутаторов и несколько блейд-процессоров.

Когда они впервые вставляются в полку, встроенный IPMC получает питание от резервного источника −48 В на объединительной плате. IPMC отправляет сообщение о событии IPMI диспетчеру полки, чтобы сообщить ему, что оно установлено. Shelf Manager считывает информацию с блейда и определяет, достаточно ли мощности. Если да, то Shelf Manager отправляет команду IPMC на включение полезной части блейда. Shelf Manager также определяет, какие порты коммутационной сети поддерживаются блейдом. Затем он просматривает информацию о межсетевых соединениях объединительной платы, чтобы определить, какие порты коммутационной сети находятся на другом конце межсетевых соединений. Если порты коммутационной панели на обоих концах проводов объединительной платы совпадают, она отправляет команду IPMI на оба блейд-модуля, чтобы включить совпадающие порты.

После того как блейд включен и подключен к фабрике, Shelf Manager прослушивает сообщения о событиях от датчиков на блейде. Если датчик температуры сообщает, что слишком тепло, Shelf Manager увеличит скорость вентиляторов.

Данные FRU на плате содержат описательную информацию, такую как производитель, номер модели, серийный номер, дата изготовления, версия и т. д. Эту информацию можно прочитать удаленно, чтобы провести инвентаризацию лезвий на полке.

Управление полками

Менеджер полки контролирует и контролирует платы (блейды) и FRU на полке. Если какой-либо датчик сообщает о проблеме, менеджер полки может принять меры или сообщить о проблеме системному менеджеру. Это действие может быть простым, например, заставить вентиляторы работать быстрее, или более радикальным, например, выключить плату. Каждая плата и FRU содержат инвентарную информацию (данные FRU), которую может получить менеджер полок. Данные FRU используются менеджером полки, чтобы определить, достаточно ли мощности для платы или FRU и совместимы ли порты Fabric, соединяющие платы. Данные FRU также могут содержать информацию о производителе, дате изготовления, номере модели, серийном номере и бирке актива.

Каждый блейд, интеллектуальный FRU и Shelf Manager содержат интеллектуальный контроллер управления платформой (IPMC). Shelf Manager обменивается данными с платами и интеллектуальными FRU с помощью протоколов IPMI , работающих на резервных шинах I²C . Протоколы IPMI включают контрольные суммы пакетов, чтобы гарантировать надежность передачи данных. Также возможно иметь неинтеллектуальные FRU, управляемые интеллектуальными FRU. Они называются управляемыми FRU и обладают теми же возможностями, что и интеллектуальные FRU.

Соединение между Shelf Manager и платами представляет собой резервированную пару интеллектуальных шин управления платформой (IPMB). Архитектура IPMB может представлять собой пару шин (Bused IPMB) или пару радиальных соединений (Radial IPMB). Реализации радиального IPMB обычно включают возможность изолировать отдельные соединения IPMB для повышения надежности в случае сбоя IPMC.

Shelf Manager взаимодействует с внешними объектами с помощью RMCP (IPMI через TCP/IP), HTTP , SNMP через Ethernet сеть . Некоторые полочные менеджеры поддерживают интерфейс аппаратной платформы , техническую спецификацию, определенную Форумом доступности услуг .

Новая спецификация деятельности

Были созданы две новые рабочие группы по адаптации ATCA к конкретным требованиям физических исследований.

WG1: Рабочая группа по физике xTCA ввода-вывода, синхронизации и синхронизации

Рабочая группа 1 определит задний ввод-вывод для модулей AMC и нового компонента под названием μRTM. Дополнения будут внесены в спецификацию полки μTCA для поддержки μRTM и в спецификацию ATCA для поддержки заднего ввода-вывода AMC для несущей RTM ATCA. Сигнальные линии должны быть идентифицированы для использования в качестве часов, вентилей и триггеров, которые обычно используются в системах сбора физических данных.

WG2: Рабочая группа по архитектуре программного обеспечения и протоколам программного обеспечения xTCA по физике

WG2 определит общий набор программных архитектур и вспомогательную инфраструктуру для облегчения взаимодействия и переносимости как аппаратных, так и программных модулей между различными приложениями, разработанными для платформы Physics xTCA, и что сведет к минимуму усилия по разработке и время, необходимое для создания экспериментов и систем. используя эту платформу.

Была сформирована рабочая группа для распространения ATCA на нетелекоммуникационные рынки.

Расширения PICMG 3.7 ATCA для приложений за пределами центрального офиса связи

Цели этой новой рабочей группы — определить расширенные функции для поддержки плат двойной ширины; добавить улучшения для поддержки однослотовых плат мощностью 600 Вт и двухслотовых плат мощностью 800 Вт; добавьте поддержку двусторонних полок с полноразмерными платами, вставленными как в переднюю, так и в заднюю часть полки; и добавить поддержку сигнализации 10 Гбит/с на базовом интерфейсе.

Технические характеристики ПИКМГ

3.0 — это «базовая» или «основная» спецификация. Само определение AdvancedTCA определяет объединительную плату шасси , независимую от Fabric , которую можно использовать с любой из Fabric, определенных в следующих спецификациях:
3.1 Ethernet (и Fibre Channel )
3.2 ИнфиниБанд
3.3 Звездная Фабрика
3.4 PCI Express (и расширенное переключение PCI Express)
3.5 РапидИО

См. также

AdvancedMC — карты расширения для AdvancedTCA; также может использоваться автономно в системах MicroTCA.
AXIe — новый стандарт модульных приборов, официально представленный в ноябре 2009 года и основанный на стандарте ATCA.

Ссылки

^ ПИКМГ. "Ссылка". Базовая спецификация PICMG 3.0, версия 2.0 AdvancedTCA. http://www.picmg.org
^ Павлат, Джо. «AdvancedTCA исполняется 10 лет». Системы CompactPCI и AdvancedTCA Vol. 15, выпуск 5. OpenSystems Media: 2011. http://advancedtca-systems.com/advancedtca-turns-10/. Архивировано 4 июня 2011 г. на Wayback Machine.
^ Макдевитт, Джо. «PICMG расширяет рынок и приложения для AdvancedTCA». ПИКМГ — Ресурсы. [1] Архивировано 23 мая 2010 г. в Wayback Machine.
^ Болария, Джаг (20 декабря 2004 г.). «Понимание объединительной платы, технологии чип-чип» . ЭТаймс . Проверено 9 августа 2017 г.

Внешние ссылки

[1] ПИКМГ. "Ссылка". Базовая спецификация PICMG 3.0, версия 2.0 AdvancedTCA. http://www.picmg.org

[2] Павлат, Джо. «AdvancedTCA исполняется 10 лет». Системы CompactPCI и AdvancedTCA Vol. 15, выпуск 5. OpenSystems Media: 2011. http://advancedtca-systems.com/advancedtca-turns-10/. Архивировано 4 июня 2011 г. на Wayback Machine.

[3] Макдевитт, Джо. «PICMG расширяет рынок и приложения для AdvancedTCA». ПИКМГ — Ресурсы. [1] Архивировано 23 мая 2010 г. в Wayback Machine.

[4] Болария, Джаг (20 декабря 2004 г.). «Понимание объединительной платы, технологии чип-чип» . ЭТаймс . Проверено 9 августа 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]