ブックタイトル実装技術12月号2014年特別編集版

概要

実装技術12月号2014年特別編集版

2. イーサネット規格　これまでは、イーサネットの転送速度は、バージョンごとに10 倍になっていましたが、10Gbps 以降は間に4 倍の速度が入るようになってきました。10Gbps の次は40Gbpsで、現在、最先端は100Gbpsです。次の世代として、400Gbpsでさらに1000Gbps（1 Tbps）がスケジューリングされています（図1）。　現在は一般的には早くても10Gbps程度ですが、ネットワークサーバなどのHPC（HighPerformance Computing）を使ったデータセンターでは40Gbpsや100Gbpsが使われています。　長距離では光伝送が使われていますが、100Gbps規格でも短距離であれば、銅ケーブルが使われますし、基板配線のバックプレーンでも100Gbps 伝送が使われます。　ただし、40Gbpsや100Gbpsといっても1 配線で 40Gbpsや100Gbpsを達成するのではなく、いくつかの対による並列転送で40Gbpsや100Gbpsを達成する規格になっています。　具体的には 10Gbps4対で 40Gbpsを達成しています。また100Gbpsは 10Gbps10対か、25Gbps４対の構成になっています（図2）。さらに次世代の400Gでは、25Gbps16 対か、56Gbps8 対の構成になります。　1レーンあたり10Gbpsであれば、USB3.1 やThunderbolt 1.0 と同じ速度で銅線や基板配線でもどうにかなります。　また、光を使う場合でも、光はトランシーバとレシーバ部は光になりますが、信号処理や、レーザダイオードのドライバ、フォトダイオードで受けた信号を処理する回路は電気信号です。25Gbps の信号を処理する回路は、基板上で、25Gbps の信号を作るためにそれ以上の信号処理を行う必要があります。　OIF（Optical Internetworking Forum）と呼ばれるコンソーシアムでは100Gイーサネットのために基板上の信号処理として、28Gbps のチップ間、の規格（CEI＝Common Electrical Interface）を作成しています（OIF/CEI 28G-SR/VSR）。　このように、現在、HPC サーバでは、多くの基板やバックプレーンでは、次世代PCIExpress Gen4 の16Gbpsより高速な、25Gbps~28Gbps の信号伝送が行われています。さらに、次世代の400Gイーサネット時代では、基板上で、56Gbps の信号を伝送する必要があります。3. サーバのバックプレーン　ネットワークサーバをはじめとするHPCではコンピュータ間、コンピュータとハードディスク（HD）や半導体ディスク（SSD）のようなデータ記憶装置間で高速データ転送を行う必要があります。　サーバやHPCは目的に応じて処理能力やデータストレージの容量を変化させて最適のコストパフォーマンスを得られるするようにするのが効率的です。　このため、プロセッサや、記憶装置は規格化された基板にして、目的に応じて最適の構成に組上げるようにします。　このような、規格化された基板モジュールを使い、基板の追加や交換で自由に最適な機能を構築できるコンピュータをブレードコンピュータと呼びます（図3）。　このブレードコンピュータの基板サイズや、コネクタのピン配置、及び基板間の信号接続などを標準化した規格としてCompactTCA 規格と、ATCA（Advanced TCA＝Telecom Computing Architectur）と呼前田真一の最新実装技術 あれこれ塾51図3　ブレードコンピュータ(NEC HPより)図2　イーサネットのチャネル数と転送速度（“The Dawn of Channelized Ethener” by Narrington at Hot Interconnect 22, August, 2014）図1　イーサネットのロードマップ（http://www.ethernetalliance.org/subcommittees/roadmap-subcommittee/）