ЖУРНАЛ СТА 1/2009

ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 18 является функцией материала и гео метрии соединений, поэтому варьиро вание этих параметров может привести к отражениям сигналов. Экранирование проводников и за земление в значительной степени определяют общий импеданс. Каждая однопроводная линия имеет сопротив ление 50 Ом (сигнал земля), при диф ференциальной передаче сигналов по двум проводам сопротивление состав ляет 100 Ом. Для управления импедан сом, снижения наводок и улучшения согласования дифференциальных пар высокочастотные соединители включа ют в экранированные структуры, вы полненные как двойные аксиальные кабели. Модули в новом стандарте ATCA устанавливаются с передней па нели параллельно несущей плате в стандартных 19 дюймовых стойках. Контакты не устанавливают как соеди нители, а реализуют на плате (в виде Pad), что улучшает качество передачи сигналов между платами компактных модулей AMC. Спецификация отражает также воп росы тепловых и механических усло вий работы системы. Модульная система предусматривает в первую очередь решение проблем мо ниторинга и управления сетями и наце лена на высокую скорость ввода выво да данных, коммутаций и пакетной обработки данных. Возможность уп равления платформой подразумевает конфигурирование и организацию та ких приложений, как IP медиа, управ ление беспроводными сетями, шлюза ми и серверами обслуживания вызовов. Комбинация несущих и компактных модулей нового поколения позволит проектировать и конструировать систе мы с новой архитектурой, ядром кото рых будет служить коммутирующая фабрика, позволяющая выбирать и сме шивать различные технологии комму тируемой связи (GE, 10GE, Infiniband и др.). Стартовый базовый вариант фаб рики может начинаться с GE. Совре менная платформа с архитектурой ядра на основе 10GE является лучшим реше нием, так как ориентирована на широ кополосное обслуживание для мульти медиа при высокой плотности вычис лительных ресурсов на слот. Ядро плат формы может включать в свой состав коммутатор 10GE с модулем управле ния фабрикой, набором процессорных модулей (типа COM Express) и модулей дисковой памяти (SATA), а также со средствами реализации технологичес ких функций контроля и управления (до 40 Гбит/с). Преимущества модульной архитекту ры ATCA могут быть расширены до их применения в больших и малых систе мах, в инфраструктуре мобильных средств и другого сложного современ ного оборудования. Эффективной яв ляется реализация вариантов малых систем на тех же компактных модулях, что и больших систем. Такой подход позволит повысить степень гранулиро ванности систем с возможностью обес печения «горячей» замены модулей в полевых условиях. Кроме того, интег рация большого числа одинаковых по архитектуре компактных узлов в еди ную систему создаёт условия для фор мирования легко масштабируемых ап паратных решений из унифицирован ных компонентов. Воплощением тако го подхода является использование мо дулей AMC в микросистемах без несу щих модулей (MicroTCA). Основная причина успеха техноло гий ATCA и MicroTCA заключается в постепенном стирании границ между вычислительными системами и сетя ми, а также между цифровой телефо нией (IP телефонией) и передачей ви деоинформации (включая IP TV) в те лекоммуникационной области. Гибкий модульный подход является принци пиальным направлением дальнейшего развития конвергентных архитектур ных методов в диверсифицированных системах нового поколения. Методика построения будущих мо дульных серверов и HPC систем раз личного назначения базируется на отк рытых международных стандартах. Выпуск большого объёма продукции позволит снизить удельную стоимость компонентов, модулей и систем. Воз можность «горячей» замены модулей в работающей системе является ещё од ним достоинством таких систем. Мощ ные системы могут состоять из секций и стоек (шасси высотой до 13U), в ко торых устанавливают макромодули (несущие платы) с допустимой рассеи ваемой мощностью до 200 Вт на каж дый серверный (blade) модуль. Набор модулей AMC оптимизируется для каждого конкретного применения, включая создание вычислительных кластеров или веб серверов. Модуль ные системы ATCA позволяют расши рять возможности коммутирующих фабрик по мере развития модулей на основе новых технологий, обеспечивая последовательные интерфейсы с раз личными протоколами связи. Они мо гут поддерживать взаимодействия типа «модуль —базовая плата» или «модуль — модуль» с суммарной скоростью связи до 200 Гбит/с. Отдельный blade сервер может включать до 48 компактных про цессорных модулей AMC, а шельф с 16 несущими модулями может объеди нять до 64/128 компактных модулей. П ЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПАКТНЫЕ МОДУЛЬНЫЕ МИКРОСИСТЕМЫ M ICRO TCA Разработка перспективной архитекту ры MicroTCA (микроTCA) для создания компактных модульных систем нового поколения началась в 2005 году. За осно ву были взяты недорогие модули AMC малого формата, объединённые задней панелью. Потенциальная область при менения таких систем достаточно ши рока и включает физические исследо вания, решения инженерных задач, ме дицину и биологию, робототехнику, военные приложения и др. Общая кон цепция сводится к тому, что дочерние модули для ATCA могут применяться и в новой архитектуре MicroTCA (рис. 9). Статус спецификации новой разработки усилился благодаря включению её в программу COM, в результате чего был создан релиз COM.0, известный как COM Express. Он основан на расширен ной спецификации EXT. Компактные системы должны обеспечить высокие скорости передачи между платами и устройствами ввода вывода. Задняя па нель становится ядром взаимодействия модулей в системе. Скорость передачи цифровых сигналов — до 5 Гбит/с, и ожидается дальнейший рост требований по повышению частоты передачи сигна лов, что неизбежно должно привести к развитию технологии соединения мо дулей по задней панели. Проблема увеличения полосы частот связана с созданием соединителей с соответству ющими ёмкостями, импедансами, ин дуктивностями, с допустимыми навод ками и отражениями сигналов. Ряд промышленных производителей уже предлагает разъёмы, удовлетворяющие полосе частот до 2,5...3,187 Гбит/с для 10G Ethernet, 10G Fiber Channel (FС), Serial SCSI, Serial ATA 2 (SATA 2), Infiniband. Новая спецификация стандарта MicroTCA и создаваемые модули AMC должны обеспечить огромные преиму щества для будущих систем широкого назначения, а также систем промыш ленного и оборонного назначения. СТА 1/2009 www.cta.ru © СТА-ПРЕСС