Диссертация (1090013), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Основные характеристики процессора Эльбрус-8C.4.2.2 Требования сквозного проектированияВажнымпринципоммногопроцессорногомодуляпривпринятиисоставе154решенийстенда–поразработкепринципцелевойдетерминации. Цель по отношению ко всему процессу проектированияявляется основным фактором, который обеспечивает связанность всех этаповоптимизации для достижения конечного результата. В соответствии с этимпринципом вводятся требования для составных частей с целью реализацииэффективных решений.
Определение оптимальной периферии кристалла сучетом планирования для элементов конструкции корпуса процессора имногопроцессорного модуля также является целью процесса проектирования.Рис. 4.2.2. Подключение питания для канала памяти типа DDR3.Особое внимание после применения разработанных в данной работеструктур многопроцессорного модуля уделяется выполнению требований дляразных составных частей с целью подключения к шинам питания элементовввода-вывода и функциональных блоков кристалла в соответствии сруководствами по их применению. Следствием этого стало исключение155типичных ошибок для периферии кристалла и элементов корпуса процессора.На рисунке 4.2.2 представлено графическое представление совокупноститребований по подключению к шинам питания интерфейса памяти.Важным результатом внедрения методов для сквозного проектированиясоставных частей многопроцессорного модуля является проведение анализафункционирования и эксплуатации вспомогательного оборудования длявыполненияэтаповразработкипроцессора.Оцениваютсяпоставкииприменение электронных компонент, схемотехнические и компоновочныерешения для элементов конструкции многопроцессорного модуля.
Учет этихоценок при принятии решений позволил снизить сроки подготовки кпроизводствумногопроцессорногомодуляиобеспечитьвыполнениеулучшенных характеристик.4.2.3 Типовой блок процессораДля разработки стенда на основе четырехпроцессорной материнскойприменяются типовые блоки процессора. Пример такого блока для микросхемыпроцессора Эльбрус-8C представлен на рисунке 4.2.3 с помеченными цифрамитиповыми элементами. Этот блок содержит процессор с подключением кисточникам питания (цифра 0), конденсаторами и фильтрами (цифра 1),разъемам оперативной памяти (цифра 2), генераторам синхросигнала (цифра 3),переключателям или разъемам управления и диагностики (цифра 4). Также вблоке содержится вывод дифференциальных пар канала ввода-вывода и всехмежпроцессорныхканаловкразвязывающимпопостоянномутокуконденсаторам (цифра 5).Каждый канал памяти трассируется полностью в двух слоях печатнойплаты.
Трассировка для групп сигналов однотипна для всех каналов иучитывает применение разъемов под память типа DDR3. Четыре типовых блокапроцессора в составе материнской платы соединяются между собой каналамимежпроцессорного обмена и подключаются к единой системе сброса.156Рис. 4.2.3. Размещение компонент типового блока процессора.Размеры типового блока процессора равны 180 мм х 135 мм. Такиекомпактные габаритные размеры оказалось возможным получить за счетиспользования компактных понижающих DC-DC преобразователей в виде такназываемых микромодулей для низковольтных номиналов питания. Малаявысота микромодулей позволяет располагать такие микромодули даже подрадиатор в непосредственной близости к процессору. Таким образом,уменьшается омическое сопротивление цепи питания процессора.Выпуск микромодулей уже ведется многими производителями.
В составерассматриваемого типового блока процессора использованы микромодулиLTM4676 и LTM4630 от Linear Technology Inc. (США). Микромодули LTM4630имеют следующие характеристики: напряжение питания 4,5–15 В, размер16 × 16 × 4,41 мм, выходной ток до 36 А и эффективность свыше 85%.Достоинствомнекоторыхмикромодулей,например,LTM4676являетсявозможность программного управления с целью задания номиналов питания и157измерения тока потребления. Микромодули являются компактным, но наданный момент довольно дорогим решением по сравнению с традиционнымиисточниками питания. Возможно уменьшение их себестоимости за счетмассового применения, а также стандартизация их габаритов и посадочныхместнамодуле.Скореевсего,большинствопроизводителейбудутпридерживаться соглашения DOSA Third Generation High Density MICROSpecifications [83].4.2.3 Четырехпроцессорный модульРазмерыкомпактноготиповогоблокапроцессоранепозволяютразместить четыре таких блока на модулях (материнских платах) стандартногоразмера,например, платахEATX с размером 300 × 330мм.Длячетырехпроцессорной материнской платы стенда тестирования и разбраковкипроцессоров Эльбрус-8C был выбран размер по ширине и высоте, равный 416мм.
Размещение компонент материнской платы, включая типовые блокипроцессора, представлено на рисунке 4.2.3 с помеченными цифрами типовымиэлементами. Установка материнской платы с такими размерами возможнатолько в специальные корпуса-шасси, например, SC-828 фирмы Supermicro Inc.Ограничение по установке материнской платы только в специализированныекорпуса является недостатком, но только лишь при создании на ее основесерверного решения.Достоинством рассматриваемой материнской платы является наличиемикросхемы периферийного контроллера (цифра 4) и большого количестваразъемов ввода-вывода (цифра 6). Контроллер подключен к каналу вводавывода одного из четырех процессоров (цифра 0).
Три разъема типа PCI Express(цифра 5) предназначены для установки специализированных карт саналогичными микросхемами периферийных контроллеров. Данные картыподключаются к каналам ввода-вывода трех других процессоров материнскойплаты (цифры 1-3). Такая возможность увеличения количества контроллеров158ввода-вывода позволяет провести полноценное тестирование сразу четырехпроцессоров. Благодаря этому, имеется возможность провести всестороннююпроверку системного программного обеспечения, включая операционнуюсистему и драйверы. Совместно с системным программным обеспечениемпроводится тестирование функций, полезных для серийного серверногорешения, например изменение скорости вращения вентиляторов при работе вразличных условиях.Рис.
4.2.3 Размещение компонент материнской платы.Опытразработкичетырехпроцессорнойматеринскойплатыдляпроцессора предыдущего поколения с применением широко распространенныхматериалов DURAVER-E (FR-4/PREPREG) показал наличие потерь в каналахмежпроцессорного обмена и ввода-вывода. Эти потери существенны в случаеприменениядляпроцессорараспространенныхфизическихуровнейприемопередатчиков интерфейса PCI Express или CEI-6G. Предельная скоростьпередачи данных по одной линии связи на внутреннем слое длинной более 12159см составила 3 Гбит/с.
Ограничений для передачи данных по линиям связи навнешнем слое не наблюдалось. Для рассматриваемой материнской платы былвыбран стеклотекстолит IT-150DA с низким тангенсом угла потерь [84].Моделирование передачи данных между процессорами модуля со скоростью 6Гбит/с с применением программного обеспечения Cadence Sigrity SystemSISLA II показало, что уровень потерь составляет порядка 5,9 дБ прирассмотрении внутреннего слоя печатной платы при длине трассы 30 см,ширине трассы 125 мкм и расстоянии между трассами дифференциальной пары150 мкм.4.2.4 Сокет в составе стендаС целью многократной замены тестируемых микросхем процессоровЭльбрус-8С для изготовления Ironwood Electronics, Inc (США) разработаноконтактирующее устройство в виде сокета на основе эластомера.
Данный сокетпроизведен с применением частиц серебра, внедренных в гибкий эластомертипа SM (Япония). Сокет обеспечивает работу в диапазоне температур от –40ºС до +150 ºС, передачу данных с частотой до 40 ГГц и гарантированнымчислом замен микросхем до пятисот тысяч. Сопротивление контакта сокетаравно 15 мОм, его индуктивность равна 90 нГн, а максимально допустимый токчерез контакт равен 4 А.Условия тестирования процессоров в таком сокете максимальноприближены к условиям их функционирования в составе серверного решения.Конструкция сокета представлена на рисунке 4.2.4. Для применения сокета всоставе стенда на основе представленной четырехпроцессорной материнскойплаты его конструкция имеет следующие особенности:1.форма радиатора позволяет разместить под ним модули оперативнойпамяти при установке сокета на материнскую плату;2.крышка сокета фиксируется не поворотным, а поступательным движениемвдоль планок памяти типового блока процессора;1603.в изолирующей пластине сделаны вырезы под установку фильтров иконденсаторов для номиналов питания процессора.Эти особенности необходимы для компактного размещения элементов системыпитания и планок памяти типового блока процессора.Рисунок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
