Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 11.04.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 1224 / 250 | Оценка: 4.39 / 4.00 | Длительность: 17:21:00
ISBN: 978-5-9556-0036-1
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 5:

Конструктивные и технологические особенности

< Лекция 4 || Лекция 5: 12 || Лекция 6 >

Конструкция серверов

Общий принцип конструктивного исполнения серверов zSeries пояснен на рис. 2.30. Схемотехническую базу серверов образует набор чипов, реализующих различные узлы и устройства. Основными чипами являются процессорный чип PU, чипы КЭШ-памяти L2 SD, системного контроллера SC, адаптера памяти MBA, контроллера памяти MSC и др. Процессорный чип z990 имеет размер 14,1x18,9 мм и содержит 122 млн. транзисторов, для чипа SD эти параметры равны соответственно 17,5x17,5 мм и 521 млн. транзисторов.

Конструктивное исполнение серверов zSeries

Рис. 2.30. Конструктивное исполнение серверов zSeries

Чипы, необходимые для построения процессорного ядра сервера, объединяются в составе многочипового модуля MCM (Multichip Module) [2.23, 2.24]. MCM представляет собой многослойную подложку, на верхнем слое которой размещается необходимый набор чипов, а межсоединения выполняются в нескольких нижележащих слоях. Слои межсоединений реализуются с использованием стеклокерамических подложек, обеспечивающих время распространения сигналов 7,8 ps/mm. При этом в каждом слое межсоединений используется трехуровневая (triplate) структура, состоящая из двух слоев ортогональных проводников (X, Y слои) и слоя питания или земли. В нижней части MCM устанавливается разъем PGA (Pin Grid Array) с необходимым количеством контактов (5184 контакта для MCM z990), выполненный по технологии IBM high density aria connection (Harcon). Нагревание MCM контролируется несколькими термисторами с использованием охлаждающей системы.

Технические характеристики модулей MCM приведены в таблице 2.33, а на рис. 2.31 показаны количество и размещение чипов в MCM для некоторых моделей серверов. В серверах z990 четыре из восьми процессорных чипов содержат по два процессора PU (dual core), имеющих общий интерфейс с системным контроллером SC и КЭШ L2. Остальные четыре процессорных чипа содержат по одному процессору, что обеспечивает до 12 процессоров в одном MCM. В случае отказа одного из сдвоенных процессоров второй процессор также останавливается, и оба процессора запускают диагностические процедуры.

Таблица 2.33. Технические характеристики модулей MCM
Модель Число чипов/число выводов Число процес-соров Частота (MHz) / напряжение (в) процессора Мощ-ность (вт) Число тонко-пленочных слоев межсое-динений Число керамич. слоев Общая длина межсое-динений MCM (м) Размер (мм) Интег- ральная техноло-гия (чm)
S390 G5 29/4224 12 500/2,0 800 6 75 600 127x127 0,25
S390 G6 31/4224 14 637/2,0 900 6 87 640 127x127 0,22
z900 35/4224 20 770/1,7 1100 6 101 920 127x127 0,18
z990 16/5184 12 1200/1,35 800 - 101 378 93x93 0,125
z890 13/5184 5 1200/1,35 450 - 101 378 93x93 0,125

Следующим конструктивным уровнем серверов является плата центрального электронного комплекса CEC (Cenral Electronic Complex) или CPC, объединяющая модули MCM, памяти и интерфейса с подсистемой ввода-вывода. На рис. 2.32 слева приведен CEC серверов z900, представляющий собой многослойную печатную плату размером 553x447 мм с 10 сигнальными слоями и 24 слоями питания и земли. Модули размещаются на плате CEC с двух сторон, что обеспечивает более плотную упаковку. Как и в MCM, в CEC используется технология triplate для уменьшения взаимных электромагнитных помех между слоями.

Модули MCM

Рис. 2.31. Модули MCM

Установка платы CEC выполняется двумя способами. В серверах z900 и более ранних моделях один комплекс CEC размещается в процессорном каркасе (cage), содержащем также системы питания, вентиляции и управления системой. Второй вариант, использованный в серверах z990, z890, допускает установку нескольких CEC, каждый из которых выполняется в виде отдельного конструктивного блока (book), содержащего собственно CEC и вспомогательные системы питания, вентиляции и управления (см. рис. 2.32, справа). Для защиты от электромагнитных помех блок полностью закрыт металлическим кожухом и имеет габаритные размеры 56x14 см и вес 32 кг. Для объединения блоков используется центральная плата, имеющая с одной стороны четыре слота для подключения до четырех блоков CEC, а с другой - восьми слотов для установки вторичных источников питания.

Центральные электронные комплексы

Рис. 2.32. Центральные электронные комплексы

Для размещения процессорного каркаса и каркасов ввода-вывода используются шкафы (frame). На рис. 2.33 приведено условное изображение шкафов и их наполнения, используемых в серверах z990, z890. В состав сервера входят два шкафа: A frame для размещения процессорного каркаса и одного каркаса ввода-вывода и Z frame, для установки двух дополнительных (по выбору) каркасов ввода-вывода. Габаритные размеры шкафов равны 154x158x194 см, а вес - 790 кг (A) и 767 кг (Z). Шкаф Z входит в конфигурацию всегда, даже при отсутствии второго и третьего каркасов ввода-вывода, так как в этом шкафу располагаются первичные источники питания, формирующие постоянное напряжение 350 в. Для повышения надежности питания предусмотрено подключение сервера к двум внешним фидерам трехфазного напряжения. Постоянное напряжение 350 в разводится по шкафам для подачи на вторичные источники питания (на рисунке не показаны), находящиеся в каждом из каркасов. В верхней части шкафов размещены батареи IBF (Integrated Battery Function), обеспечивающие питание сервера в случае отключения внешнего питания.

Шкафы сервера z990

Рис. 2.33. Шкафы сервера z990

Каркасы ввода-вывода подключены к процессорному каркасу посредством STI-интерфейсов и содержат 32 слота для подключения адаптеров STI (четыре слота) и ввода-вывода (28 слотов), а также вторичные источники, необходимые для их питания. К каркасу ввода-вывода может быть подключено до семи STI-интерфейсов, каждый из которых обеспечивает связь с доменом из четырех слотов. Адаптеры ввода-вывода, устанавливаемые в слотах, обеспечивают различные типы каналов для подключения периферийных устройств (ESCON, FICON Express, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, High Speed token ring, 1000BaseT Ethernet) и межсистемного обмена (ICB-4, ICB-3, ICB(ICB-2), ISC-3, IC). В слоты ввода-вывода также могут быть установлены криптографические процессоры (PCICA PCIXCC).

Для охлаждения блоков сервера используется две системы MCU (Modular Cooling Unit ), в состав которых входят жидкостная холодильная установка MRU (Modular Refrigeration Unit), предназначенная для охлаждения MCM модулей, и система воздушного охлаждения для остальных модулей и каркасов. Каждая из двух систем MRU охлаждает MCM одного или двух блоков book. При недопустимом повышении температуры MCM автоматически снижается частота синхронизации, что ведет к уменьшению выделяемой мощности. Воздушная система охлаждения включает ряд вентиляторов с регулируемой скоростью подачи воздушной струи в зависимости от температуры модулей. При отказе MRU включаются запасные вентиляторы воздушного охлаждения.

< Лекция 4 || Лекция 5: 12 || Лекция 6 >
Оксана Пагина
Оксана Пагина
Россия, Москва
Роман Михейкин
Роман Михейкин
Россия