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虚拟中间背板可实现超高速的板卡间互连(一)

以虚拟中间背板替代实际的中间背板,能够提高系统速度,使系统升级更容易,并且能实现单盒(single-box)的系统域网络(SAN)。

当今网络体系的非凡性能需要高速的点到点接口卡来连接。全面重新考虑传统底板与中间背板接口卡技术的各个方面,并为新的连接环境开发一个更有效的体系是至关紧要的。简单的改进已有的解决方案已经无法适应从根本上发生改变的应用环境。

虚拟中间背板是使接口卡在虚构平面两侧互相垂直的一种新的结构,有望满足今后网络系统的性能需求。这种新的接口卡概念有着显著的优点:能够灵活的迁移到更高的速度,系统升级简单,并且系统区域网络的所有组成部分都能够合并到一个盒中。实际上,虚拟中间背板使超速接口卡与光学接口卡更接近于主流实际。虽然这项技术并未被证明,但是由于它的许多优点,这项技术确实值得进一步研究。

在虚拟中间背板中,卡到卡的连接存在于虚构平面每一侧的卡的交叉点(图1a)。该结构使用自矫正连接器、插件盒与中间背板两侧不同排列的卡槽定位器。这种排列的优点是很容易达到10 GHz或更高的频率,光学连接卡简单化,并且能够将系统区域网络的组分放置到单一的连接卡体系。

在图1a中,用不同的颜色来区分系统中不同功能的接口卡。黄色的卡代表开关卡,它能够连接其他的卡。显然,这种新的体系极大地减小了板间的信号传输距离,优化了信号冲击的击穿电气特性。

性能参数

图1b以图解地说明了两种卡的连接方式。绿色的矩形和蓝色的平行四边形在互相垂直的平面上,通过一个灰色的连接器连接。这里所示的单一连接方式中,可用的空间限制了两卡之间的连接数目。需要注意的是这里并没有固定的中间背板或底板存在,而只有虚拟中间背板和功能卡。

图1的排列有很多优点。首先,信号从发射功能卡到接收功能卡的传输长度几乎为零。其次,信号传输只需要经过一个连接器,而不是经过中间背板或底板卡两端的两个连接器。这就建立了一个高性能的环境。

为了获得最高频率的信号,可以在连接器的轴端放置预估发射器与接收器(或收发器)。利用这种配置,信号传输只需经过大约几毫米的最小距离。在收发器的接入接出卡上,高速的连续信号或者低速的并行信号能够在控制良好的电气环境下进行传输。因此,实现10GHz(或者更高频率)信号的传输毫不费力。将来经过进一步研究,收发器还可以放置在离轴端更远的运行环境中。

虚拟中间背板的另一个吸引人的优点与性能有关。例如,光连接可以轻易的实现,而不需要光纤。通过一个封闭式自矫正光学连接器,发射卡的激光器与接收卡的光探测器之间就只需直接连接或者自由空气连接。

一项更重要的性能是系统的升级性能。信号传输经过的固定物质媒介,以及上述的卡连接系统的多点式环境,在很大程度上限制了系统性能的升级。由于现代工业已不使用多点式解法,那么升级的唯一障碍就是底板本身。

虚拟结构在很大程度上减小了这个障碍。只要连接器(或连接器的升级版本)具有更高的性能,那么就能够实现完全可升级的系统。在这个结构中可以有两种升级方法。一种方法是升级通道性能,并向后兼容(也就是10Mbps、100Mbps和1000Mbps以太网)。另一种方法是增加卡间连接器的数目。

作者:Michael Fowler

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