Adatközpontok csatlakozóinak tervezése

A mesterséges intelligencia (AI) az elmúlt években annyi figyelmet kapott, hogy a modern élet nagyon kevés területe ne profitálna az MI-ből vagy a gépi tanulásból (ML) valamilyen módon. Ez a növekedés hatalmas igényt teremtett az adatközpontok számára. Az architektúrájuk megváltozott, hogy megbirkózzon a folyamatosan növekvő adatmennyiséggel, és az ezt támogató infrastruktúra párhuzamosan fejlődött, hogy megbízható kommunikációt biztosítson az adatközpont környezetében.

Ennek eredményeként az adatközpontoknak nagy sebességű, alacsony késleltetésű kapcsolódási megoldásokat kell alkalmazniuk, hogy lépést tartsanak a változó munkaterheléssel. Egy új trend, az úgynevezett deszegregáció, még kritikusabbá tette ezt az igényt.

A tipikus architektúrák minden processzornak saját memóriát biztosítanak. Ez alacsonyan tartja a késleltetést, de a memória erőforrásainak hatékonyságtalan felhasználásához vezet. Mivel a követelmények idővel változnak, egy processzor alacsony aktivitással élhet át, miközben egy másik túlterhelt. Ennek eredményeként az a helyzet, hogy a túlterhelt modul nem rendelkezik elegendő memóriával, míg a szomszédos modulnak van elég memóriája.

Az elkülönítés eltávolítja a memóriát minden processzorból, és azt egyesíti, hogy egyetlen erőforrást hozzon létre, amelyet hatékonyabban lehet használni. Azonban ez a memória és processzor fizikai elkülönítése hangsúlyozza a nagy teljesítményű kapcsolódás szükségességét.

PCIe tervezési szempontok adatközpontokhoz

A legújabb adatközpont architektúrákhoz való csatlakozás kiválasztásakor a mérnököknek olyan komponenseket kell választaniuk, amelyek képesek támogatni az MI forradalom jelenlegi és jövőbeli igényeit. Azonban ez nem az egyetlen szempont, amely befolyásolja a csatlakozó kiválasztását. A mérnököknek biztosítaniuk kell, hogy csatlakozóik kezeljék a szükséges adatátvitelt, tartósak hosszú távú használatra, és kompatibilisek legyenek a meglévő rendszerekkel egyszerű fejlesztésekhez. A Periférikus Komponensek Interconnect Express (PCIe)^®) kulcsfontosságú összeköttetés a nagy sebességű belső adatátvitelhez adatközpontokban, amelyek a legújabb MI alkalmazásokat működtetik.

Egy másik kritikus aggály a kezelők számára a hőgazdálkodás. Ahogy a számítási teljesítmény igénye nő, egyes rackek akár 100 kW-ot is fogyasztanak. Ez a teljesítménynövekedés hasonló növekedést eredményez a berendezés által termelt hő mennyiségében. Az adatközpont hűtéséhez szükséges erőfeszítés akár a teljes működési költségének 40 százalékát is kitöltheti.^[1]Az Amerikai Fűtési, Hűtő- és Légkondicionáló Mérnökök Társasága (ASHRAE) irányelvei szerint az adatközpontok ajánlott környezeti hőmérséklete 64,4°F és 80,6°F (18°C és 27°C között) között mozog.^[2]Ahogy az energiaköltségek emelkednek, sok szolgáltató most már a magasabb tartományban működik.

A csatlakozók nagy szerepet játszanak a hőgazdálkodásban. Mivel ezek a modern nyomtatott áramköri lapok (PCB-k) legnagyobb alkatrészei közé tartoznak, méretük és elhelyezkedése befolyásolhatja a légáramlást, és közvetlenül befolyásolhatja, hogy a rendszer mennyire hűvös marad.

Fontos megérteni a hőmérséklet hatását a csatlakozó teljesítményére is. A nagy aktív összetevők sűrűsége vagy egyenetlen hűtés forró pontokat hozhat létre. A csatlakozókat nem kell érinteni a magasabb hőmérsékletektől, nemcsak a biztonság érdekében, hanem a csatlakozó hatékonyságának megőrzése érdekében. Magas hőmérsékleten szükséges csökkenteni az elektromos áramot, amely áthalad egy csatlakozón, hogy megakadályozzák a további hő keletkezését.

Ez azt jelenti, hogy a tervezőknek egyensúlyt kell egyensúlyozniuk a meglévő infrastruktúrával, a rendszerek képességeinek maximalizálását és a használt rendszer hűtésének szükségességét. A csatlakozók elengedhetetlenek ezekhez a szempontokhoz.

A következő generációs PCIe csatlakozó

A modern mérnök segítésére az Amphenol FCI kiadta a PCI Express Gen 5 Flip CEM kártya élcsatlakozót. A szabványos PCIe interfészt használja, biztosítva a kompatibilitást a már szolgálatban lévő korábbi generációk berendezéseivel (1. ábra).^[3]Azonban az 5. generációs csatlakozó tervezési jellemzői kulcsfontosságú előnyöket biztosítanak a legújabb adatközpont alkalmazásokhoz.

1. ábra:Az Amphenol FCI PCI Gen 5 Flip CEM kártya élcsatlakozói kompatibilisek a meglévő berendezésekkel, és akár 19,5 százalékos helyet takarítanak meg a PCB kizárt területeken. (Forrás: Mouser Electronics)

A hagyományos PCIe csatlakozók két érintkezősorral rendelkeznek, amelyek mindegyike 180°-os irányban helyezkedik el egymáshoz, így a nyomtatkőgép felülete nagyobb, mint a csatlakozó teste. Ezzel szemben az Amphenol Flip CEM kialakítása mindkét érintkezősort ugyanabba az irányba igazítja, így a PCB lábnyomát akár 19,5 százalékkal csökkenti. Az eredmény egy olyan csatlakozó, amely ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyeket a PCB széléhez kell helyezni.

Az Amphenol Gen 5 PCIe csatlakozó kompatibilis a meglévő berendezésekkel, és teljes Gen 5 képességeket kínál, akár 32GT/s-ig. A robusztus kialakítása támogatja a jelenlegi adatközpont igényeit, és világos fejlesztési utat kínál, ahogy a technológia folyamatosan fejlődik.

Összegzés

Az MI forradalom növeli az adatigényt. Az adatközpont architektúrái fejlődnek, hogy ne csak a mai követelményeknek feleljenek meg, hanem elég rugalmasak és robusztuksúak legyenek a jövőbeli igények kielégítéséhez.

Az Amphenol évek óta rendelkezik a PCIe interfész finomításában, és kifejlesztette a Gen 5 Flip csatlakozót, hogy kiálljon a változó adatközpont igényeinek, miközben megőrzi a meglévő berendezésekkel való kompatibilitást.

Szerző

David Pike

Források

[1]https://restservice.epri.com/publicdownload/000000003002028905/0/Product
[2]https://www.ashrae.org//File%20Library/Technical%20Resources/Bookstore/ASHRAE_TC0909_Power_White_Paper_22_June_2016_REVISED.pdf
[3]https://www.mouser.com/new/amphenol/amphenol-pcie-cem-card-edge-connectors/