AdvancedTCA Fabric 接口详览

在制定PICMG3.0规范的过程中一个费时费力的工作是对承载数据传输的连接器的选择。虽然对连接器的特性需求已经被大家很好的理解，但是规范制定小组希望在现今市场中的性价比较好的连接器中做选择。经过数月的介绍调查，并最终以正式的投票表决方式确定了3.0规范的连接器――ZD。此连接器的制造商是Tyco Electronic Packaging Corporation (Tyco) 和 ERNI Group of Companies (ERNI)。ZD连接器是针对满足高速差分信号而设计的，针脚外观视图是两根差分信号针位于一锹状屏蔽层内。 ZD连接器的一对具有锹状屏蔽层的差分针脚有效减小了标准针脚以及针穴互连的相互影响。PICMG的仿真结果表明ZD可以完全满足3.125GHz 信号传输，甚至将来可以把信号频率提得更高。另外值得说明的是1个ATCA单板可以依照其连接（双星型或全网状）需求使用1到5个ZD连接器。 ATCA Fabric 接口信道是建立在LVDS(低压差分信号, Low Voltage Differential Signaling )差分对 ( differential pairs) 基础之上，电气特性需求是建立在3.125GHz SERDES 信号基础之上。数据编码使用8b/10b 编码机制 , 并指定交流电信号对接以防止直流电逻辑层面上的数据传输的干扰。ATCA中两个板子的最小连接单元称作通路(channel)，一个通路(channel) 由4个埠 (port) 组成，每个埠(port) 又由两对差分信号(differential pair) 组成，构成了ATCA Fabric 接口的最小连接单元。端口的两对差分信号被映像成一收一发的传输模式。下图描绘了一个差分对、一个埠、以及一个通路的针脚分布： ATCA Fabric 接口 差分对(differential pair)、埠(port)、通路(channel)的ZD 针脚映像 在典型的编码机制下，一个埠可支持5Gb/s全双工的数据传输速率，也就是一个通路支持20GB/s全双工的数据传输。 ATCA 规范制定各个单板之间有一个通路连接，当3.0规范最初制定时，通路被认为只是支持单一的传输协议如以太网。在这种架构中通路只是最小的连接单位。随着PICMG 3.1的演进，规范制定组织开始讨论在一个通路中使用多种传输协议的可能性，最终大家统一最小的连接单元是端口(port) 而不是通路 (channel) ，此项决定允许PICMG 3.1 组织把光纤信道连接加入到定义以太网连接的章节中。PICMG 3.1规范是一个很好的范例描述一个信道中的端口如何被使用来支持不同的传输协议。下表描述了一个信道中的4个端口在PICMG3.1定义的诸多协议中如何展现支持不同的传输协议配置。 PICMG3.0 以太及光纤信道传输 由上表可见，一个PICMG3.1构架的机箱可支持9中不同的配置模式，可为各种应用提供定制Fabric 接口通路的选择。在上面的范例中，PICMG 3.1在一个通路中混合光纤信道和以太网口。AdvancedTCA规范还允许迥异的协议共存于一个通路中，超越了PICMG 3.1规范所定义的内容。AdvancedTCA支持OEM自定协议，允许在一个通路中除了PICMG 3.x协议之外，可以混合其它多种OEM协议。下面的例子描述了在一个通路中4个端口分别用于支持PICMG 3.1, PICMG3.2 和 一个 OEM 协议。 一个通路中包含多种ATCA子规范 必须了解一个概念―只有两个单板之间的Fabric接口互联才是所谓的通路。需要支持多种协议的应用要嘛得选择针对每个槽位分割协议，要嘛就把多种协议混合在一个通路中。对于Fabric 接口，一个重要的组件是电子钥匙(Electronic Keying)，ATCA标准针对Fabric接口定义了电气特性要求，以便于单板上运行的以太网，InfiniBand，星型结构(StarFabric)，PCI Express 或者其它OEM协议都可以在电气上做到兼容。也就是说所有协议使用的电压等级都是相同的，这样的话当一个以太网单板插入机箱时，如果以太网口的另一端跑的是一个OEM 协议时，这块单板不会损坏。电子钥匙的职能是当已经确认端口的两端是相互兼容的协议时，才允许端口的资料流通。 AdvancedTCA Fabric 接口是针对为下一代计算平台提供相应流量带宽而设计的架构。全网状连结( full mesh) 的AdvancedTCA 机箱可以提供3.125GHz 信号 在 8b/10b 编码模式下高达2.1Tb/s的数据传输。同时能够在一个通路中的多个端口中支持多种不同的传输协议，使得应用架构设计者可以针对应用的特定需求自行定制数据传输方式。加之电子钥匙使得两端中具有兼容协议的端口能开启并匹配工作，ATCA子系列规范定义了端口可以使用的传输协议。AdvancedTCA的使用者需要对单板上所使用的Fabric 接口需求给予额外关注以确保当电源开关打开时，整个系统能够工作。了解Fabric接口是成功购买及使用AdvancedTCA的关键。