AdvancedTCA 数据传输

作者: Jeff Munch/PICMG 3.0委员会主席暨凌华科技技术长

译者: 李瑞/凌华科技大中国区产品市场开发经理

作者简介：

　　Jeff Munch先生目前为国际PICMG 3.0委员会的主席，同时也是凌华科技的首席技术执行官。PICMG协会自成立以来一直致力于计算机与工业设备规格之制订与整合，PICMG 3.0更着重于CompactPCI及新一代通讯用计算机平台技术规格之制订。Munch先生在硬件设计、软件开发、与工程资源管理领域里有超过二十年的经验，在加入凌华的经营团队之前，Munch先生曾担任美国Motorola计算机事业群工程总监（Director of Engineering）及美国Pro-Log公司工程副总（Vice President of Engineering）。

　　AdvancedTCA PICMG 3.0 规范涵盖多种数据传输：提供系统管理、控制层面、数据层面的连接。各自的电气联结和数据传输的拓扑结构因基于特定传输的需求而不尽相同。ATCA的所有传输模式都是构架在高可靠度的系统之上，故不会因为单点故障而导致传输的瘫痪。多传输模式的选择使得控制和数据传输分离, 而每种传输类型又可被区分为单个独立的传输。ATCA系统的集成使用者需要对背板、节点板(Node)、交换板(Fabric)的传输能力进行足够的了解。

系统管理

　　管理系统的信息传输和IPMI(智能平台管理接口)指令集被用作对ATCA框架的管理，包括对电源的管理、电子钥匙和机架内温度的监控。系统管理是通过机框管理控制器（ShMC）执行的。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 Replaceable Units, FRU) 如 单板,电源、风扇、温度传感器的管理。ShMC能够读取当前FRU的状态也可以命令FRU进入不同的电源状态。举个例子,如果ShMC观测到机框内温度发生跃升，它就可能控制风扇提高转速;ShMC同样负责对ATCA机架内电源的管理，如果电源开始对ACTA 单板进行供电，单板唯一可以运行的部分是系统管理，ShMC决定单板那些可以全部启动以及何时启动。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。之所以要求双IPMB总线是为了保证系统管理子系统的可靠性。IPMB总线被用作联接ShMC与ATCA单板和ATCA机架中FRUs的桥梁。双IPMB总线可同时被使用以加倍传输频宽，但设计者必须考虑万一其中一条IPMB总线失灵所带来的冲击。典型的ATCA背板上系统管理间的互联如下图所示，在背板上有两个ShMC槽位，两个交换槽位，11个节点槽位和1个风扇的连接。值得说明的是管理总线与所有的节点槽、交换槽通过一对双备援的ShMC联接。

AdvancedTCA System Management Backplane Interconnect

AdvancedTCA 系统管理背板联接

(图一)

基本接口 (Base Interface)

　　基本接口提供ATCA 机框内的IP传输，基本接口是一个支持10/100/1000 BAST-T以太网的双星型结构。一个ATCA机框包含两个交换槽，可容纳基本接口的两个以太网交换板，他们之间有两个10/100/1000 BASE-T连接通路以便于交换板之间的通讯及备援；每个节点槽位与每一个交换槽位之间都有一个连接通路。一个基本接口通路（节点板与交换板之间的连接）由四对插分线组成。ATCA规范制定背板包含基本交换连接。ATCA单板并不要求支持基本接口，但必须提供一个IP传输,也允许交换槽位与ShMC槽位之间保持一个连接。如果交换接口(Fabric Interface)支持IP传输，那么ATCA单板并不被要求支持基本接口。基于IP的服务要求是为了在ATCA机框中提供一个基本数据传输，IP服务可被用以网络开机、远程监控或高端的系统管理。

(图二)

　　在上面的背板图中，两个交换槽位在ATCA机框中提供一个双星型的基本接口。这个背板也支持可选的交换槽位和机框管理控制器之间的链接通路。

交换接口(Fabric Interface)

　　交换接口是ATCA机框中的主要数据传输接口。ATCA协议在每个板子上定义了多达15个通讯通路。这些通讯通路可以被配置成全网状拓扑结构或双星型拓扑结构。在双星拓扑结构中每块板同两个不同的交换板都有通路。交换板在机框中扮演交换核心的角色。在全网状拓扑结构中，每一个单板与其它任意单板都保持一个链接通路。下图描绘了双星型和全网状结构中的内部互链的配置。

(图三) (图四)

　　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。每个交换通讯链路由8对3.125GHz的低电压插分信号链接组成。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。概要地说：1个口(port)有两对链接，4口(port)（8对）组成一个通讯链路(channel)。由于每一对支持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。电子钥匙的使用保障了在一个联接的两端的技术是兼容的前提下，两个ATCA单板的连接才能有效。ACTA当前支持以太、光纤(fibre channel)（PICMG3.1）、, Infiniband" (PICMG 3.2), StarFabric" (PICMG 3.3), 和 PCI Express (PICMG 3.4) 构架。至于对RapidIO"支持，正在进行当中，将会成为PICMG3.5协议。

(图五)

　　更新通路(Update Channel)

　　更新通路在两个相临的ATCA单板之间提供10对插分信号链接。更新通路的传输在协议中没有指定，而是由设计者决定。可以想象，在一个需要双备援备份的应用中，两个相似的板子将会使用更新通路去共享状态信息。电子钥匙保证只有在相同功能的两块单板在通路的两头时，更新通路才起作用。协议还要求背板支持更新通路，而单板对其的支持是可选的。

总结

　　AdvancedTCA对数据传输提供一个多样性的复合集合。这些数据传输包括系统管理、基本接口、交换接口和更新信道。系统管理传输是为了对构架于I2C上的机框管理IPMI数据提供支持。基本界面提供一个基于IP使用10/1000/1000 BASE-T的以太传输。交换接口提供主要数据传输,而与传输协议无关。更新通路在一定程度上说是相临两块单板之间为共享状态信息而建立的专属内连通路。ATCA的使用者需要针对特定应用决定传输类型的必要性并确保使用的单板与所需的子规范兼容。

由CHINA通信网组稿