O que é um interruptor PCIE?
O PCIE é apenas uma das muitas tecnologias que continuam evoluindo para lidar com grandes quantidades de dados. GPUs, dispositivos de armazenamento e equipamentos de rede são os componentes que utilizam slots para PCIE com o maior número de faixas para transmissão de dados mais rápida e alta largura de banda. Esses dispositivos geralmente são inseridos nos slots X16 PCIE ou X8 PCIE, que têm uma conexão direta com as faixas PCIE da CPU ou SOC.
No entanto, mesmo as faixas do PCIE desses dispositivos host são limitadas e não são flexíveis o suficiente para lidar com vários dispositivos. Insira uma chave PCIE e o processamento de dados se torna mais dinâmico.
Switches PCIE
Switches PCIE são dispositivos que expandem o número de pistas do PCIE do que o que está disponível em um dispositivo host para que mais dispositivos possam ser suportados pelo host. Por exemplo, um interruptor PCIE pode dobrar as faixas do PCIE de uma CPU X16 para suportar mais GPUs do que o que a CPU sozinha pode lidar. Alguns interruptores podem até expandir as faixas para centenas de portas. Isso permitirá que mais dispositivos sejam conectados, superando o número limitado de CPUs de pistas PCIE.
Os comutadores PCIE têm uma porta a montante que se conecta ao host, várias portas a jusante que se conectam aos dispositivos e uma lógica de comutação que direciona os pacotes de dados entre as portas. Cada porta a jusante recebe um conjunto de faixas PCIE e cada porta está conectada a um dispositivo para que a largura de banda não seja compartilhada entre os dispositivos; Em vez disso, os pacotes de dados passarão apenas pelas faixas do dispositivo que o solicitou.
Os comutadores PCIE não exigem nenhum software ou driver especial para trabalhar. Os comutadores podem ser configurados por meio de um software de gerenciamento que os fabricantes desenvolvem para facilitar a implantação, a configuração e o monitoramento dos dispositivos. Também não há necessidade de instalar drivers para os dispositivos conectados ao comutador PCIE, a menos que exigido de outra forma pelo sistema operacional. No Windows, por exemplo, o dispositivo adicionado ao comutador será detectado automaticamente e o driver será instalado automaticamente. De fato, você encontrará instantaneamente o dispositivo sob o gerenciador de dispositivos.
Outras funções de uma chave PCIe incluem manuseio de interrupções, acesso à configuração, gerenciamento de energia e relatórios de erros, os quais podem ser monitorados a partir do software de gerenciamento. O desempenho do interruptor do PCIE depende da versão do PCIE com a qual é construído. Versões PCIE mais recentes significam metade do número de faixas que a versão anterior para a mesma largura de banda, mas a uma taxa de transmissão mais rápida. Assim como em qualquer dispositivo PCIe, é fundamental para os interruptores do PCIE se manter a par com as iterações do PCIE para obter desempenho de pico.
Tipos de interruptores PCIE
Existem dois tipos de comutador PCIE - interruptor de fã e interruptor de tecido. Cada interruptor lida com o tráfego de dados de maneira diferente. Ambos os tipos suportam a bifurcação da porta para utilizar com eficiência a largura de banda. Com a bifurcação de porta, a porta a montante é dividida em portas menores para que as outras portas possam ser usadas para se conectar a outros periféricos para otimizar totalmente as pistas do PCIE e a largura de banda. Como a maioria das GPUs pode trabalhar com x8 pistas sem comprometer seu desempenho, as faixas X16 fornecidas pela CPU são divididas em portas menores, como duas portas x8 ou quatro portas x4 para que as outras portas possam ser utilizadas por outros dispositivos.
Os comutadores modernos oferecem flexibilidade no manuseio da bifurcação da porta. Em vez de um número fixo de faixas para cada porta, as faixas podem ser expandidas ou reduzidas de acordo com o que um dispositivo precisa para uma carga de trabalho específica. Isso ativará as portas ociosas, embora ainda não haja solicitações de outros dispositivos e fornecerá ao dispositivo ativo mais faixas PCIE e, portanto, mais alta largura de banda.
Os interruptores de fan-out têm sido amplamente utilizados devido à sua arquitetura simples, mas o tipo de tecido também está ganhando popularidade devido à sua versatilidade em lidar com vários hosts.
Switch de fanout pcie
A topologia do Switch PCIE de fanout é muito mais simples que a topologia do Switch de tecido. As faixas do PCIE são multiplicadas e depois divididas em conjuntos separados de faixas para diferentes dispositivos. Existe apenas uma porta a montante para o dispositivo host. Como os pacotes de dados seguem um caminho direto do host para o destino, os interruptores de fanout podem manter a integridade do sinal. Além disso, os interruptores de fanout geralmente são mais fáceis de implantar do que seus colegas de tecido, pois não exigem muitas configurações. Os interruptores de fanout podem, no entanto, suportar apenas um dispositivo host.
Switch PCIE de tecido
O Switch PCIE de Fabric é mais complexo que o interruptor de fanout, mas é mais versátil e flexível. Não apenas pode suportar vários dispositivos, mas também pode aceitar vários hosts. Os anfitriões são preenchidos com os mesmos dispositivos, para que o host "não esteja ocupado" no momento, pode aceitar solicitações dos dispositivos para que os dispositivos não precisem esperar que o outro host esteja disponível antes que seus pedidos possam ser processados. Se vários hosts forem fabricados, uma infinidade de dispositivos e sistemas pode ser interconectada, ajudando as organizações a economizar custos, eliminando a necessidade de comprar mais sistemas de computador ou passar por atualizações caras para suportar vários dispositivos.
Conclusão
Um switch PCIE funciona basicamente como um controlador de E/S e amplia os recursos dos dispositivos host para suportar mais dispositivos. Devido ao seu consumo de alto desempenho, baixa latência e baixa potência, os interruptores PCIE se tornaram um componente central dos sistemas de computador nas indústrias. Os comutadores PCIE são normalmente usados em servidores e estações de trabalho de defesa, finanças, saúde, industrial e corporativa, bem como em vários equipamentos de teste, equipamentos de produção de vídeo, equipamentos de data center, infraestruturas de telecomunicações, redes e outros aplicativos de conectividade. Switches PCIE são os componentes preferidos dos designers de sistemas para interconectar vários sistemas, numerosos dispositivos e outros periféricos. Eles podem escolher entre os dois tipos de comutadores PCIE para implementar efetivamente seus projetos, enquanto economiza com eficiência o custo.