ЖУРНАЛ «СТА» 4/2008

модульной структурой для автоматиза ции измерений и управления шло на базе технологии ТТЛ силами научных центров разных стран. Второе поколе ние модульных процессорных систем высокой производительности создава ли на базе технологий ТТЛШ (Future bus) и ЭСЛ (Fastbus) в научных центрах и корпорациях. Большие научно про изводственные и финансовые затраты затрудняли научным центрам дальней шую конкуренцию с промышленными корпорациями, поэтому разработки модульных HPC систем третьего поко ления на основе технологии КМОП (PCI, VME) уже были выполнены ком паниями Intel и Motorola. Четвёртое поколение модульных систем с комму тируемой средой (VPX, ATCA) форми руется на основе новых наноэлектрон ных СБИС международными объеди нениями (альянсами) крупных корпо раций. Развитие поколений модульных сис тем иллюстрируют рис. 1, 2 и 3. На рис. 4 представлены функции производства и разработки модульных систем, учитывающие их развитие в че тырёх описанных поколениях. Идеаль ная функция производства модулей как основы модульных систем предпо лагает периодический переход к следу ющим поколениям модульных систем (рис. 4 а ). Процесс новых разработок модулей каждого поколения характе ризуется производной этой функции (рис. 4 б ). В реальной ситуации модули предыдущих поколений часто приме няются в новых системах на протяже нии 1...2 поколений, а иногда и более. Причинами этого чаще всего выступа ют их достаточные надёжность и функ циональность, а также экономический фактор более высокой стоимости но вого оборудования. В силу таких реа лий происходит процесс накопления модулей разных поколений (рис. 4 в ), а на уровне модульных систем приходит ся решать дополнительные проблемы по их совместимости. Первое поколение модульных сис тем обеспечивало полосу частот в не сколько Мбайт/c (десятки Мбит/с). Полоса частот систем второго поколе ния была расширена на порядок. Это было достигнуто ценой более высокого энергопотребления и тепловыделения, и именно в системах второго поколе ния впервые пришли к необходимости применения водяного охлаждения электронного оборудования [1]. Более эффективная технология КМОП поз ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 7 СТА 4/2008 www.cta.ru 1970 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 Полоса, Мбит/с InfiniBand Коммутирующие фабрики MicroTCA, AMC, ATCA PCIe, cPCIe SCI cPCI/PXI VME/VXI Fastbus CAMAC DW, BHW, SHW 1980 1990 2000 2010 Futurebus Рис. 2. Расширение полосы пропускания магистральных и коммутируемых компьютерных систем 1960 10 6 10 4 10 8 10 10 10 12 Операций/с IBM 701 STRECH CDC7600 Star HP WS PDP11 PDP8 Intel 4004 8080 SAN MicroPC Контроллер SBC COM SoC 1980 2000 2005 2010 Встраиваемые микросистемы VAX11 Рис. 3. Рост производительности компьютерных систем 1970 Количество модулей а) Идеальная функция производства модулей 1 2 3 4 б) Производная идеальной функции в) Реальное производство модулей с учетом накопления доли изделий предыдущих поколений 1980 1990 2000 2010 Модули CAMAC DW, SHW Eurobus, Fastbus, Futurebus M2, VME/VXI PCI/PXI SCI, ATCA, MicroATCA Технологии ТТЛ: 3 2 мкм ТТЛШ: 2 1 мкм ЭСЛ: 2 1 мкм кМОП: 1 0,1 мкм кМОП: 100 35 нм Рис. 4. Функции производства и разработки модульных систем