网状结构内的多端口高速串行结构互连芯片制造技术

使用多端口目标信道适配器（ＴＣＡ）在机箱内连接多个板。数据通过网状背板从一个板上的ＴＣＡ直接传输给另一板上的ＴＣＡ。网状背板配备成经由连接器来安装板，并且可以由铜导体或光纤结构组成。从ＴＣＡ到ＴＣＡ的通信需要把端口连同适当的输入和输出缓冲放在每个单独ＴＣＡ上。能同时执行多个桥接功能的多端口ＴＣＡ称为结构互连芯片（ＦＩＣ），也就是从高速串行网状背板桥接到多个本地总线，即千兆位以太网、光纤信道和ＴＣＰ／ＩＰ设备。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算系统，尤其是涉及使用高速串行分组交换结构的系统，例如Infiniband体系结构和PCI-Express。
技术介绍
在当代计算机中，中央处理单元(CPU)通过共享并行总线连接到系统存储器和外围设备，所述并行总线例如为外设部件接口(PCI)总线或工业标准体系结构(ISA)总线。实质上，总线是计算机内部件之间的信道或路径。同样，目前服务器到服务器的连接和到其他服务器相关系统的链路依赖并行总线技术，所述其他服务器相关系统例如为远程存储器和连网设备。依赖共享总线输入/输出(I/O)体系结构的服务器设计可以传递例如每秒512兆位(MB/sec)的潜在带宽，即在连接到总线的设备之间共享的带宽。随着数据路径宽度的增长，时钟速度变得更快，要跟上系统要求，共享并行总线变得太昂贵和复杂。作为应对，计算机工业正在进行开发下一代总线标准。许多提出的新标准具有共同点。他们提出废除在PCI内使用的共享总线技术，并且转向点对点交换连接。因此，计算机工业正在转向快速、分组化、串行的输入/输出总线体系结构，其中计算主机和外围设备通过一般称为交换结构的交换网络进行链接。已经提出许多这类体系结构，第一个下一代标准已经处于适当位置。由一组工业领导人牵头的联盟(consortium)已经提出Infiniband，而PCI-Express会很快跟上。Infiniband体系结构是I/O基础(infrastructure)技术，其简化和加速了服务器到服务器的连接和到其他服务器相关系统的链接，所述其他服务器相关系统例如为远程存储器和网络设备。Infiniband结构或网状网络(mesh)是节点间连接的中央网络，所述节点例如为服务器以及位于数据中心内的远程连网和存储设备。通过多个冗余等级，Infiniband结构还构造高度可使用的数据中心。通过经由多个链路连接节点，即使一个链路故障，Infiniband系统继续执行。为获得增加的可靠性，结构内的多个交换器(switch)提供冗余路径，如果两个交换器之间的链路故障，所述冗余路径允许数据通过所述结构无缝发送。完全冗余结构可以以最高级可靠性来配置，并且即使整个结构故障，也可以继续执行。每个节点通过信道适配器连接到所述结构。Infiniband把信道适配器分成两类主机信道适配器(HCA)和目标信道适配器(TCA)。HCA出现在服务器或甚至台式机内，并且提供用来使Infiniband与操作系统整合在一起的接口。TCA出现在I/O设备上，例如独立磁盘冗余阵列(RAID)子系统或简单盘组(JBOD)子系统。每个信道适配器可以具有一个或多个端口。具有一个以上端口的信道适配器可以连接到多个交换器端口。这在源和目标之间允许多个路径，导致在性能和可靠性方面受益。Infiniband信道适配器实质上具有其自己的智能，因此，它们从操作系统和CPU中分担(offload)一些通信处理。主机和目标信道适配器向在它们上面的开放式系统互联(OSI)参考模型层提供接口，所述接口允许那些层产生和使用(consume)分组(packet)。在服务器向存储设备写入文件的情况下，主机正在产生随后由存储设备使用的分组。与信道适配器相比，交换器基于已制定的路由表和存储在分组上的寻址信息，在它们的两个端口之间简单地传送分组。自然地，Infiniband使用因特网协议版本6(Ipv6)报头，并且能连接到局域网(LAN)和广域网(WAN)交换器和路由器，其中TCA在系统局域网和外部网络之间提供无缝转换。Infiniband对网络层直到传输层进行定义，并且提供可靠/不可靠和连接数据报(datagram)服务的所有四种组合。Infiniband传输协议在系统区域网内使用，但通过经由TCA发送原始分组可以访问其他传输协议。TCA提供到存储器、光纤信道网络和其他I/O节点的连接，并且包括设备协议专用的I/O控制器，所述设备协议可以是小型计算机系统接口(SCSI)、以太网等。TCA包括Infiniband协议引擎，Infiniband协议引擎在TCA的硬件内显著提升临界Infiniband传输功能的性能，实现了总计每秒150千兆的内部事务交换通过量速度。为了Infiniband目标应用，TCA被高度优化，所述应用例如从Infiniband设备(交换器)桥接到本地总线，即千兆位以太网、光纤信道和传输控制协议/因特网协议TCP/IP设备，以及下一代I/O协议。附图说明图1描述依据本专利技术实施方案的结构互连芯片(Fabric Interconnect Chip)的连接；图2描述依据本专利技术实施方案的多个互连的结构互连芯片的连接；图3图解依据本专利技术实施方案的逻辑交换器，其跨越许多板分布；图4图解依据本专利技术实施方案的从入口到结构输入的分组处理；图5图示依据本专利技术实施方案的利用双逆旋转环形拓扑结构的系统高级图；图6图解依据本专利技术实施方案的光分插复用器(OADM)；图7图解依据本专利技术实施方案的与连接器配对的线路板；图8图解依据本专利技术实施方案的光学背板覆盖模块(overlay module)；以及图9图解依据本专利技术实施方案的包含光学背板覆盖模块的机箱机械图。具体实施例方式Infiniband体系结构类似于以OSI传输级进行操作的虚拟接口(VI)体系结构(VIA)。VIA是服务器消息接发协议，其焦点是在通信服务器之间提供很低延时(latency)的链路。该规范定义了四个基本部件虚拟接口、完成队列、VI供应者和VI用户(consumer)。在从一个服务器向另一个服务器传送数据块中，延时以额外开销(overhead)和延迟的形式出现，所述额外开销和延迟被加到传送实际数据所需要的时间上。如果将延时分解成多个成分，主要贡献者是a)在操作系统内执行网络协议码的额外开销，b)迁入和迁出核心模式来接收和发送数据的上下文交换，以及c)用户级缓冲器和网络接口芯片(NIC)存储器之间的数据的过度复制。由于VIA只是规定为用于经过群集物理服务器进行通信(换句话说，经过具有很高可靠性的高带宽链路)，所述规范排除了许多处理特定情形的标准网络协议代码。同样，因为定义明确的操作环境，消息交换协议被定义来避免核心模式相互作用，并且允许根据用户模式访问NIC。最后，因为直接访问NIC，还排除了数据不必要地被复制到核心缓冲器内，因为用户能直接把数据从用户空间传送到NIC。除了能典型地在连网库内使用的标准发送/接收操作之外，VIA提供远程直接存储器访问(RDMA)操作，其中所述操作的启动程序(initiator)指定数据传送的来源和目标，导致具有最小CPU占用的零复制数据传送。Infiniband体系结构基本上使用VIA原语在传输层进行其操作。为了使一个应用在所述Infiniband上与另一应用进行通信，它必须首先建立由队列对(QP)组成的工作队列。为了使应用执行操作，它必须把工作队列元素(WQE)放在工作队列内。信道适配器从那里选取要执行的操作。因此，工作队列在应用和信道适配器之间形成通信媒介，将操作系统从必须处理该职责中解脱出来。为了与另一应用进行通信，每个过程可以建立一个或多个QP。取代必须仲裁(arbitrate)用于NIC卡的单个队列的使用(如在典型的操作系统中)，每个队列对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速串行结构背板，包括：通过导体结构彼此互连的多个电路板，每个电路板包括结构接口芯片（ＦＩＣ），每个结构接口芯片经由导体结构的导体直接单独连接到所有其他结构接口芯片，其中每个结构接口芯片在结构侧上的导体结构的导体和本地侧 上的本地节点之间提供接口。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德莱比在，布赖恩皮布尔斯，戴维吉什，唐马萨，杰伊格贝海，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]