達標努力 - 高速連接系統(tǒng)設計在云計算中面臨的挑戰(zhàn)

　　達標努力

　　在服務器中，包括PCI express （PCIe）在內的標準比比皆是。由于數(shù)據(jù)傳輸速率更高，內核處理器向（自）內核傳輸信息的能力，推動PCIe等標準不斷提高傳輸速度。最新的標準為第3代，其標稱擁有8 Gbps的連接速度。如前所述，在許多情況下，設備內部物理距離不變，歸因于處理器硬件、連接器數(shù)目和間隔。服務器也不例外，同樣受到信號完整性問題和功耗的困擾。前面使用第1代或者第2代PCIe的一些設計，只要小心謹慎地布局和選擇連接器，便能夠滿足操作規(guī)范。但是，隨著服務器轉向第3代，電路板材料和連接器正對信號完整性產(chǎn)生影響，以致于不再能夠滿足這種標準。

　　如PCIe等標準帶來另一個問題，讓問題的解決更加困難，而同時還要保持低功耗。這個問題便是帶外（OoB）信號傳輸，其出現(xiàn)在通道早期訓練過程。由于在通道接入時標準PCIe板并不了解，因此它必須與根組件溝通，并對通道做出調節(jié)，以幫助維持信號完整性。這種通信在帶外完成，并且如果失?。ㄒ蚬适艿阶枞?，通道便無法初始化。

　　一些PCIe集成電路（IC）中斷器的廠商使用一種重復根組件的方法。這種方法將通道分成兩部分，有效地縮短了距離，并大大提高了信號完整性（連接器更少/距離更短）。這種方法存在的問題是功耗。重復根組件，要求理解通道傳輸，并在兩端正確地對其重復。另外，串行化和去串行化過程，還會引起過多的延遲。

　　其他廠商通過使用一種模擬方法對帶內和帶外信號進行調節(jié)（去除了所有信息處理），暫時解決了這個問題。如DS80PCI402等器件使用這種方法，每條通道僅要求65 mW。該器件插入到PCIe通道中以后，有效縮短了末節(jié)點和根組件之間的通道距離，其不干擾帶外過程，大大改善了8 Gbps數(shù)據(jù)信號完整性，同時能耗更小。

　　其他改善方面

　　我們的信息基礎設施正不斷增長，以滿足日益增加的用戶數(shù)和技術（例如：云計算等）需求。連接功耗預算只是這些系統(tǒng)總功耗的一部分而已。各大廠商都在尋找一種方法，以產(chǎn)生更低連接功耗的內核。由于ARM內核的易用性和極低的功耗，人們對于在云服務器中使用這種引擎的關注度正不斷上升。另外，一些專用處理器也使用其各自的方法進入到信息基礎設施中提供各種服務，例如：視頻和圖像實時轉碼、語音識別等等。這些專用服務通常要求在通用處理器中執(zhí)行浮點運算功能。這些專用處理器提供許多高能效的方法，執(zhí)行相同運算功能。

　　結論

　　隨著云計算和存儲在規(guī)模和容量方面都不斷增長，節(jié)點之間的連接能力也不斷提高。設計人員面臨的挑戰(zhàn)會是在不斷增加網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量的同時，維持最低的功率。這些解決方案不僅受到來自日益增長的高帶寬要求的挑戰(zhàn)，而且也會達到功耗最小化的上限。