Кіріспе

Advanced Telecommunications Computing Architecture (ATCA немесе AdvancedTCA) – PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG) тарихындағы 100-ден астам компанияның қатысуымен жасалған ең ауқымды спецификация. AdvancedTCA ресми спецификациясы PICMG 3.x (төменде қараңыз) 2002 жылдың желтоқсанында PICMG ұйымымен бекітілді. AdvancedTCA негізінен "операторлық деңгейдегі" байланыс жабдықтарының талаптарына бағытталған, бірақ соңғы кезде әскери/аэроғарыш салаларына арналған, одан да қатаң жағдайға төтеп бере алатын қолданбалар саласына да кеңейді. Бұл спецификациялар сериясы жоғары жылдамдықты байланыс технологияларының соңғы жетістіктерін, жаңа буын процессорларын және сенімділік, қолжетімділік және қызмет көрсету (RAS) деңгейін жақсартуға бағытталған.

Механикалық ерекшеліктер

AdvancedTCA тақтасының (жарығының) тереңдігі 280 мм, биіктігі 322 мм. Электромагниттік кедергілерді және өрттің таралуын шектеу үшін тақталардың алдыңғы жағында металл панель және баспалы схемалық платаның төменгі жағында металл қаптамасы бар. Құлыптағыш инжектордың шығару тұтқасы (жетек) микробұғаттауышты іске қосып, Интеллектуалды платформаны басқару контроллеріне (IPMC) оператор тақтаны алып тастағысы келетінін немесе тақтаның енді ғана орнатылғанын хабарлайды, осылайша ыстық ауыстыру процедурасы іске қосылады. AdvancedTCA тақталары PCI Mezzanine Card (PMC) немесе Advanced Mezzanine Card (AMC) кеңейту мезониндерін қолдайды. Сөре RTM-дерді (Артқы ауысу модульдерін) қолдайды. RTM-дер сөренің артқы жағына, алдыңғы тақталардың орналасуына сәйкес келетін ұяларға қосылады. RTM және алдыңғы тақта 3-аймақтық жалғауыш арқылы өзара байланысады. 3-аймақтық жалғауыш AdvancedTCA спецификациясында анықталмаған. Әрбір сөре ұясының ені 30,48 мм. Бұл 19 дюймдік тіреуге орнатылатын жүйеге 14 тақталық шасси және ETSI тіреуге орнатылатын жүйеге 16 тақта орнатуға мүмкіндік береді. Типикалық 14 ұялы жүйе 12 немесе 13 тіреу бірлігінің биіктігінде болады. Үлкен AdvancedTCA сөрелері телекоммуникация нарығына бағытталған, сондықтан ауа ағыны сөренің алдыңғы жағынан төменнен жоғарыға қарай және сөренің артқы жағына қарай жүзеге асырылады. Кәсіпорындарда қолданылатын кішірек сөрелерде көбінесе көлденең ауа ағыны болады. Кіші және орта AdvancedTCA сөрелері телекоммуникация нарығына бағытталған; зертханалық зерттеулер үшін кейбір сөрелерде тестілеуді жеңілдету үшін ашық қақпақ болады.

Архитектуралық планы

AdvancedTCA артқы панелі тақталар арасындағы нүктеден нүктеге қосылыстарды қамтамасыз етеді және деректер шинасын пайдаланбайды. Артқы панельдің анықтамасы үш бөлімге бөлінеді: 1-аймақ, 2-аймақ және 3-аймақ. 1-аймақтағы жалғауыштар -48 В тұрақты токтан артық қуатты және тақталарға сөре басқару сигналдарын жеткізеді. 2-аймақтағы жалғауыштар Негізгі интерфейс және Мата интерфейсіне қосылуды қамтамасыз етеді. Барлық Мата қосылыстары 100 Омдық дифференциалдық сигналдарды пайдаланады. 2-аймақ «Матаға бейтарап» деп аталады, яғни 100 Омдық дифференциалдық сигналдарды қолдана алатын кез келген Мата AdvancedTCA артқы панелімен қолданылуы мүмкін. 3-аймақтағы жалғауыштар пайдаланушылармен анықталады және әдетте алдыңғы тақтаны артқы өткізу модуліне қосу үшін қолданылады. 3-аймақ сондай-ақ AdvancedTCA спецификациясында анықталмаған сигналдармен тақталарды өзара байланыстыруға арналған арнайы артқы панельді орналастыра алады. AdvancedTCA Мата спецификациясы өзара байланыстарды сипаттау үшін Логикалық ұяларды пайдаланады. Мата ауыстырғыш тақталары 1 және 2 Логикалық ұяларға орналасады. Шасси өндірушісі шассидегі Логикалық және Физикалық ұялар арасындағы қатынасты анықтауға еркіндік береді. Шассидегі ауыстырылатын бірліктердің (FRU) деректері Логикалық және Физикалық ұялар арасындағы қатынасты сипаттайтын Мекенжай кестесін қамтиды. Сөре басқарушылары IPMI (Интеллектуалды платформа басқару интерфейсі) протоколдары арқылы 1-аймақтағы артық I²C шиналарында жұмыс істей отырып, шассидегі әрбір тақтамен және FRU-мен байланысады. Негізгі интерфейс – 2-аймақтағы жалғауыштардың негізгі Матасы және әрбір Негізгі арнаға 4 дифференциалдық жұпты бөледі. Ол ядросында артық Маталық хаб ұялары бар екі жұлдызды конфигурацияда сымдалған. Ол көбінесе жолақты басқару, микрокодты жүктеу, операциялық жүйені жүктеу және т.б. үшін қолданылады. Артқы панельдегі Мата интерфейсі көптеген түрлі Маталарды қолдайды және екі жұлдызды, екі екі жұлдызды, торлы, көшірмелі торлы немесе басқа архитектуралар ретінде сымдалуы мүмкін. Ол әрбір Мата арнасына 8 дифференциалдық жұпты бөледі және әрбір арнаны төрт 2 жұптық портқа бөлуге болады. Мата интерфейсі әдетте тақталар мен сыртқы желі арасындағы деректерді жылжыту үшін қолданылады. Синхрондау сағаты интерфейсі бірнеше 130 Омдық шиналар арқылы MLVDS (Көп нүктелі төмен кернеулі дифференциалдық сигналдау) сағат сигналдарын бағыттайды. Сағаттар әдетте телекоммуникациялық интерфейстерді синхрондау үшін қолданылады. Жаңарту арнасы интерфейсі – екі ұяны өзара байланыстыратын 10 дифференциалдық сигнал жұптарының жиынтығы. Қай ұялар өзара байланысты болатыны нақты артқы панельдің дизайнына байланысты. Бұл екі хаб тақтасын немесе артық процессор тақталарын өзара байланыстыру үшін жиі қолданылатын сигналдар.

Тоқыма

Базалық интерфейс тек 10BASE T, 100BASE TX немесе 1000BASE T Ethernet бола алады. Барлық тақталар мен хабтар осы интерфейстердің біреуін қолдауы міндетті болғандықтан, тақталарға әрқашан желілік қосылыс болады. Fabric көбінесе SerDes Gigabit Ethernet болып табылады, бірақ сонымен қатар Fibre Channel, XAUI 10 Gigabit Ethernet, InfiniBand, PCI Express немесе Serial RapidIO да болуы мүмкін. 100 Омдық нүктеден нүктеге дифференциалдық сигналдарды қолдана алатын кез келген Fabric AdvancedTCA артқы жағында қолданылуы мүмкін. PICMG 3.1 Ethernet/Fibre Channel спецификациясы IEEE 100GBASE KR4 сигнализациясын, қазіргі IEEE 40GBASE KR4, 10GBASE KX4, 10GBASE KR және XAUI сигнализацияларымен бірге енгізу үшін жаңартылды.

Бөренелер (тақталар)

AdvancedTCA бледтері процессорлар, коммутаторлар, AMC тасымалдаушылар және т.б. болуы мүмкін. Типикалық сөреде бір немесе бірнеше коммутаторлық бледтер және бірнеше процессорлық бледтер болады. Олар алғаш рет сөреге орнатылғанда, борттағы IPMC артқы панельдегі қосымша −48 В қуатымен қоректенеді. IPMC оның орнатылғанын хабарлау үшін сөре менеджеріне IPMI оқиға хабарын жібереді. Сөре менеджері бледтен ақпаратты оқиды және жеткілікті қуат бар-жоғын анықтайды. Егер қуат жеткілікті болса, сөре менеджері IPMC-ге бледтің пайдалы жүктеме бөлігін қосу командасын жібереді. Сөре менеджері блейд қолдайтын мата порттарын да анықтайды. Содан кейін ол маталық байланыстар туралы ақпаратты артқы панельде іздеп, маталық байланыстардың екінші жағындағы мата порттарын анықтайды. Егер артқы панель сымдарының екі жағындағы мата порттары сәйкес келсе, сәйкес порттарды қосу үшін екі бледке IPMI командасын жібереді. Блед қосылғаннан және матаға қосылғаннан кейін, сөре менеджері бледтегі сенсорлардан келетін оқиға хабарларын тыңдайды. Егер температура сенсоры тым ыстық екенін хабарласа, сөре менеджері желдеткіштердің жылдамдығын арттырады. Тақтадағы FRU деректері өндіруші, модель нөмірі, сериялық нөмірі, өндірілген күні, редакциясы және т.б. сияқты сипаттамалық ақпаратты қамтиды. Бұл ақпаратты қашықтан оқуға болады, соның арқасында сөредегі бледтердің тізімін жасауға болады.

Сақтауды басқару

Шеф-менеджері шелфтегі тақталарды (жарналарды) және FRU-ны бақылайды және басқарады. Егер сенсордың біреуі проблеманы хабарласа, шелф-менеджері шара қолдана алады немесе проблеманы жүйе менеджеріне хабарлай алады. Бұл шара желдеткіштерді жылдамдату сияқты қарапайым нәрсе болуы мүмкін, немесе тақтаны өшіру сияқты күрделірек болуы мүмкін. Әрбір тақта мен FRU өзінің инвентаризациялық ақпаратын (FRU деректері) сақтайды, оны шелф-менеджері ала алады. Шеф-менеджері FRU деректерін тақтаға немесе FRU-ға жеткілікті қуат бар екенін және тақталарды байланыстыратын Fabric порттарының үйлесімділігін анықтау үшін пайдаланады. FRU деректері сондай-ақ өндіруші, өндірілген күні, модель нөмірі, серийлік нөмірі және активтік таңбасын көрсетуі мүмкін. Әрбір жарна, интеллектуалды FRU және шелф-менеджерде интеллектуалды платформаны басқару контроллері (IPMC) болады. Шеф-менеджері тақталармен және интеллектуалды FRU-лармен артық I²C шиналарында жұмыс істейтін IPMI протоколдары арқылы байланысады. IPMI протоколдары деректердің сенімді берілуін қамтамасыз ету үшін пакеттік тексеру сомаларын қамтиды. Сондай-ақ, интеллектуалды емес FRU-ларды интеллектуалды FRU-лар басқара алады. Бұлар басқарылатын FRU деп аталады және интеллектуалды FRU сияқты мүмкіндіктерге ие. Шеф-менеджері мен тақталар арасындағы байланыс интеллектуалды платформаны басқару шиналарының (IPMB) артық жұбы болып табылады. IPMB архитектурасы шиналар жұбы (Bused IPMB) немесе радиалды қосылымдар жұбы (Radial IPMB) түрінде болуы мүмкін. Радиалды IPMB жүзеге асырулары көбінесе IPMC ақаулығы болған жағдайда сенімділікті арттыру үшін жеке IPMB қосылымдарын оқшаулау мүмкіндігін қамтиды. Шеф-менеджері сыртқы жүйелермен RMCP (TCP/IP арқылы IPMI), HTTP және SNMP протоколдары арқылы Ethernet желісінде байланысады. Кейбір шелф-менеджерлері Аппараттық платформа интерфейсін қолдайды, бұл Қызмет көрсету мүмкіндігі форумымен анықталған техникалық сипаттама.

PICMG-нің ерекшеліктері

3.0 – «базалық» немесе «негізгі» сипаттама болып табылады. AdvancedTCA анықтамасы өздігінен кез келген матаға тәуелсіз шассидің артқы панелін анықтайды, оны төмендегі сипаттамалардағы кез келген маталармен қолдануға болады: 3.1 Ethernet (және Fibre Channel) 3.2 InfiniBand 3.3 StarFabric 3.4 PCI Express (және PCI Express Advanced Switching) 3.5 RapidIO.