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1、ATCA规范学习小结,周进,前言,2001年9月，PICMG(全球PCI工业计算机制造组织)成立了一个委员会起草满足高吞吐量、高可靠性的下一代计算机平台标准。该委员会由代表了工业和电信设备制造商及终端用户的105个公司组成，其目标是建立、修改并计划在2002年底发布新的规范。经过12个月的奋战，PICMG3.0规范-先进的通讯计算机构架（ATCA）如期发布。整个过程中，组织内的各个团队分别负责问题的不同方面，为最终达到一个实用的解决方案的期望而努力，其中的核心团队负责监控整个进程，发现并解决过程中出现的潜在的不兼容性和障碍。这个规范的发表无疑是工程界的快速有效合作的很好范例。,内容介绍,ATC
2、A 简单介绍 ATCA 的核心技术 PICMG 3.0规范 机械结构 机架管理 电源分配 散热处理 数据传输 电器设计准则,ATCA 简单介绍,1.ATCA，又称先进通信计算机体系架构。主要是为了解决电信系统目前主要面临的系统带宽问题、高可用性问题、现场升级问题、可扩展性问题、可管理性问题以及可互操作问题。PICMG 3.X。 2.在ATCA 之前的CPCI 十年来取得了充分的发展和长足的进步。但同时在某些行业应用中，CompactPCI 也暴露出一些弱点和不足之处。在电信领域，CompactPCI 并不成功，仅在一些边缘应用（如增值业务）中获得一些份额，而核心的运营商级应用全是专有设备的天下
3、。 3.电信设备要求： 大容量，高密度。单台设备可带用户数量越大越好-体积大 高性能，高速计。高性能-高功耗-cpci不能适应 高带宽，高速传。2.5Gbps 甚至10Gbps 的传输速度-CPCI的理论值为500Mbytes/s 也远低于高速电信设备的要求。 4.ATCA 标准为模块化通信系统定义了一个新的体系结构。它定义了一个基于数据包的背板，旨在充分利用最新一代高度可扩充的交换机解决方案（包括采用可扩充带宽的新型PCIExpress体系结构）的优势。除PCI Express之外，PCMG3.x系列规范包括了 支持以太网、STARTFABRIC、光纤通道和InfiniBand体系结构的分层
4、 结构背板规范。,ATCA 的核心技术,AdvancedTCA 融合了很多国际先进技术，在计算性能，网络传输能力，管理性能等方面都比原有计算架构具有明显的优势。 Point-to-Point Switched Fabric 点对点交换结构 Switched Fabric 按照拓扑的不同，分为Dual Star（双星型），Full Mesh（全网状）两种结构。-单向的数 据通路通向任何它想去的连接器。-传输能力提升。 AdvancedTCA Shelf 的散热技术 难度大，不易实现。PICMG3.0 规定了单板热量高达200W，单台Shelf 热量高达200W*16=3.2KW。,机械结构,在知
5、道各个单板的尺寸之前，要知道系统分为哪几种单板，基本上包括：前单板、背板、后板用右面的图来表示。 在上面的图中 Zone1 为用于电源和机架管理的接口连接器，Zone 2 为数据传输（业务）的接口连接器，Zone 3 为用户自定义的IO 接口连接器。,机架管理,机架管理,实现机架管理的部件主要由两部分组成两个单独互为热备份的ShMC 和位于各个业务板上的IPMC，ShMC 负责管理整个机架设备，各个单板上的IPMC 用于和ShMC 相互联系，来实现对本单板的管理。 包括对电源的管理、电子钥匙和机架内温度的监控。机框管理控制器(ShMC)负责完成对ACTA 系统中的现场置换单元(Field Re
6、placeable Units, FRU) 如 单板,电源、风扇、温度传感器、热插拔、单板接口类型的管理。 系统管理架构的实体承载是基于I2C 接口的IPMB(智能平台管理总线)。I2C 是一条具备数据和时钟的双串行信号线, I2C 总线使用100Khz 时钟和3.3V 信号。ATCA 规范制定要求2 个IPMB 总线，分别冠以IPMB-A 和IPMB-B，两条总线合一称之为IPMB-0。IPMB 可以以双总线或双星型配置方式实现。可以确保一条总线失效的情况下系统管理仍可以稳定进行。 IPMC 有多种寻址机制，共有四种类型的地址：硬件地址（单板的ID 号）、IPMB 地址（I2C地址）、物理地
7、址（包括SLOT 号和板的类型）、机架地址（用于区分多个机架设备）。,电源分配,ATCA 的电源设计的目标主要针对电信级大功率的应用，每个单板最大的功率可达成200W,整个机架16 个槽位可达3200W。这个时候使用底电压供电已经不可行，因此采取把-48V 电源直接引入单板的方式。,散热处理,主要采取PCB 和风扇散热的处理。Z行风道，前下进后上出。,数据传输,PICMG 3.0 包含多种传输，這些传输模式如图由下而上依序提供系统管层、控制层、资料层等的连接。系統管是基于一条与各槽位都相连的I2C 双行信号线。,数据传输,PICMG 3.0 针对互连做了电气和实体上的定义，但没有就传输支持的协
8、议做定义。PICMG3.X 一类的子规范定义了用于通路之间的传输协议。每个链路(channel)由4 个通讯口(port)组成，每个通讯口(port)有2 对插分链接-每个交换通讯链路由8 对3.125GHz 的低电压插分信号链接组成。由于每一对插分信号支持3.125GHz 的信号速率，因此一个口(port)可以支持6.250GHz，一个通讯链路(channel)可以支持25GHz 的流量。当使用典型的编译码机制的话，一个通讯链路可支持20Gb/sec 半双工或10Gb/sec 全双工传输。 ACTA 当前支持 以太&光纤(fibre channel)（PICMG3.1）、, Infiniba
9、nd(PICMG 3.2), StarFabric (PICMG 3.3), 和 PCI Express (PICMG 3.4) 以及RapidIO（PICMG3.5） 协议。,数据传输,最小的连接单元是端口(port) 而不是通路(channel)（交换板之间（Fabric Board）连接的最小单位仍然是通路(channel)，交换板（Fabric Board）和业务板（Node Board）的连接通路是端口(port) ）,数据传输,ATCA 增加专门针对电信应用的时钟总线（CLOCK BUS）、更新总线（UPDATE BUS)和测试总线（TEST BUS)。专门的时钟总线可以满足电信级应用对时钟的需求，更新总线可以为高可靠的冗余背板（HA REDUNDANT BOARD) 提供物理同步时钟，测试总线则可以为注入之类的特殊需求提供电信测试总线。,A typical AdvancedTCA Shelf simulated,Network Architecture Tomorrow,
