达标努力 - 高速连接系统设计在云计算中面临的挑战

　　达标努力

　　在服务器中，包括PCI express （PCIe）在内的标准比比皆是。由于数据传输速率更高，内核处理器向（自）内核传输信息的能力，推动PCIe等标准不断提高传输速度。最新的标准为第3代，其标称拥有8 Gbps的连接速度。如前所述，在许多情况下，设备内部物理距离不变，归因于处理器硬件、连接器数目和间隔。服务器也不例外，同样受到信号完整性问题和功耗的困扰。前面使用第1代或者第2代PCIe的一些设计，只要小心谨慎地布局和选择连接器，便能够满足操作规范。但是，随着服务器转向第3代，电路板材料和连接器正对信号完整性产生影响，以致于不再能够满足这种标准。

　　如PCIe等标准带来另一个问题，让问题的解决更加困难，而同时还要保持低功耗。这个问题便是带外（OoB）信号传输，其出现在通道早期训练过程。由于在通道接入时标准PCIe板并不了解，因此它必须与根组件沟通，并对通道做出调节，以帮助维持信号完整性。这种通信在带外完成，并且如果失败（因故受到阻塞），通道便无法初始化。

　　一些PCIe集成电路（IC）中断器的厂商使用一种重复根组件的方法。这种方法将通道分成两部分，有效地缩短了距离，并大大提高了信号完整性（连接器更少/距离更短）。这种方法存在的问题是功耗。重复根组件，要求理解通道传输，并在两端正确地对其重复。另外，串行化和去串行化过程，还会引起过多的延迟。

　　其他厂商通过使用一种模拟方法对带内和带外信号进行调节（去除了所有信息处理），暂时解决了这个问题。如DS80PCI402等器件使用这种方法，每条通道仅要求65 mW。该器件插入到PCIe通道中以后，有效缩短了末节点和根组件之间的通道距离，其不干扰带外过程，大大改善了8 Gbps数据信号完整性，同时能耗更小。

　　其他改善方面

　　我们的信息基础设施正不断增长，以满足日益增加的用户数和技术（例如：云计算等）需求。连接功耗预算只是这些系统总功耗的一部分而已。各大厂商都在寻找一种方法，以产生更低连接功耗的内核。由于ARM内核的易用性和极低的功耗，人们对于在云服务器中使用这种引擎的关注度正不断上升。另外，一些专用处理器也使用其各自的方法进入到信息基础设施中提供各种服务，例如：视频和图像实时转码、语音识别等等。这些专用服务通常要求在通用处理器中执行浮点运算功能。这些专用处理器提供许多高能效的方法，执行相同运算功能。

　　结论

　　随着云计算和存储在规模和容量方面都不断增长，节点之间的连接能力也不断提高。设计人员面临的挑战会是在不断增加网络数据吞吐量的同时，维持最低的功率。这些解决方案不仅受到来自日益增长的高带宽要求的挑战，而且也会达到功耗最小化的上限。