Wenn es um die Entwicklung von Blade-Embedded-Computern und -Systemen für High Performance Embedded Computing (HPEC) geht, ist die VPX-Formfaktorarchitektur nach wie vor unübertroffen.
VPX eignet sich bisher besonders für 1G- oder 10G-Ethernet oder PCI-Express-Parallel-Computing in Systemen, in denen geringe Größe, Gewicht, Leistung und Kosten (SWaP-C) entscheidend sind, wie beispielsweise in vielen Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsanwendungen, aber auch beim Design redundanter Architekturen für kritische Anwendungen.
VPX wird auch in Zukunft der Schlüssel zur Entwicklung modularer Embedded Computer mit dedizierten Parallel Processing-Architekturen sein, die eine höhere Leistung bieten, rauen Umgebungsbedingungen standhalten, Zuverlässigkeit und kontinuierliche Verfügbarkeit durch Redundanz gewährleisten und Langlebigkeit durch einfache Technologie-Upgrades ermöglichen. Natürlich hängt diese Modularität davon ab, dass Multiple Processing, Kommunikations- und I/O-Module perfekt aufeinander abgestimmt sind. Die Interoperabilität der Module sicherzustellen durch strenge Standardisierungsregeln ist daher unerlässlich.
Wenn Interoperabilität so wichtig ist, warum bietet die neueste VITA 65 OpenVPX-Version neue Slotprofile – und das über 10 Jahre nach der ersten Version?
Auf den ersten Blick mag dies überraschend wirken, denn tatsächlich sind VPX und seine unterstützenden Standards VITA 46 und VITA 65 ja schon eine ganze Weile verfügbar. Warum also gerade jetzt solche Änderungen vornehmen? Weil diese auf den wertvollen Erfahrungen der letzten 10 Jahre mit OpenVPX-Implementierungen basieren und dazu beitragen werden, den Standard zukunftssicher zu machen. Nur so wird er eine der erfolgreichsten modularen Computing-Implementierungen auf dem Markt bleiben.
Die VPX-Technologie ist für den langfristigen Einsatz in Anwendungen vorgesehen. Die neue Version VITA 65 schließt daher jede mögliche Verwirrung, Mehrdeutigkeit oder Fehlinterpretation in der Zukunft aus, indem sie die Anzahl der Profile, die 40G- und 100G-Ethernet-Protokolle unterstützen, reduziert. So wird gleichzeitig auch die Kompatibilität der Anbieter durch das Entfernen benutzerdefinierter Pins verbessert.
Der VITA 65 OpenVPX-Standard ist so ideal geeignet, den neuesten Anforderungen an High-Performance Embedded Computing Systeme (HPEC) zu begegnen und die entscheidende Verbindung von Geschwindigkeit und Flexibilität sicherzustellen. So wird maximale Rechenleistung in parallelen Small Form Factor Rechenarchitekturen möglich.
Die höheren Verbindungsgeschwindigkeiten von 40G Ethernet sind ein perfektes Beispiel dafür, wie und warum VPX sich weiterentwickeln muss.
40G Ethernet bedeutet, dass neue Profile notwendig geworden sind und die VITA 65 OpenVPX-Standardrevision 2019 im Rahmen des ANSI-Ratifizierungsprozesses den Weg dafür ebnet, - in naher Zukunft dann auch für 100G Ethernet. Tatsächlich ist es bereits möglich, mit Hilfe von leistungsfähigeren VPX-Verbindungen auf 100G Ethernet für Kupfer-Backplane aufzustocken oder die Vorteile der optischen und RF-Konnektivität über die Backplane zu nutzen. Die neuen VPX-Steckverbinder mit höherer Geschwindigkeit sind für den kommenden Standard VITA 46.30 spezifiziert.
Geschwindigkeit ist entscheidend
40G Ethernet verändert das komplette Ökosystem und sorgt im Bereich des Embedded Computing für einen echten Durchbruch bei modularen Computeranwendungen. Das Protokoll ist jetzt auf modernen CPUs und Peripheriegeräten verfügbar, selbst bei denen, die für den Einsatz in rauen Umgebungen ausgelegt sind, und zwar unabhängig davon, ob die Architektur x86 oder Arm® ist. Darüber hinaus begrenzen die in diesen Implementierungen enthaltenen TCP-Offload-Engines und der Multicore-Betrieb die CPU-Last bei Operationen bei vollem Durchsatz. Dies macht es sehr attraktiv, 40G Ethernet als Hauptprotokoll für die Interaktion zwischen intelligenten VPX-Modulen zu verwenden.
Derzeit sind die meisten VPX-Module oder Backplanes jedoch nicht mit dem Ziel entwickelt worden, 40G-Ethernet als vorrangige Intra-Chassis-Kommunikations Plane zu unterstützen. Dies führt zu potenziellen Inkompatibilitäten bei der Pinbelegung auf Modul- und Backplane-Ebene. Schließlich sind heute viele Module und Backplanes PCI Express®-zentriert und nutzen Ethernet nur noch als Control Plane.
Glücklicherweise schließt die neue VITA 65 Version der VPX-Spezifikation einen begrenzten Satz neuer Profile ein, die für 40G Ethernet als Haupt-Data Plane optimiert wurden. Diese haben das Potenzial, die Basis für die Architekturen der nächsten 5 oder 10 Jahre im modularen Computing zu werden. Die Rolle von PCI Express® auf der Backplane, bislang entscheidend im High Performance-Bereich, wird eher dem Protokoll der Expansion Plane zur Verbindung lokaler peripherer Erweiterungskarten zugewiesen werden.
Zusätzlich zu diesen Entwicklungen des nächsten VPX VITA 65 Standards werden die Risiken der Interoperabilität zwischen den Anbietern weiter reduziert, indem alle Modul-Rear-I/O-Pinbelegungen definiert werden: für Schnittstellen wie Storage, Graphics, USB, UART, etc. und durch Entfernen aller benutzerdefinierten Pins - in der vorherigen Version des Standards wurden diese Schnittstellen mit benutzerdefinierten Pins implementiert. So kann es so viele Implementierungen wie Anbieter geben!
Kontron ist Vorreiter der neuen VPX-Ära.
Das Intel- und ARM-basierte VPX-Portfolio von Kontron umfasst die neuesten VPX-Architekturen und -Profile. Im 3HE-Formfaktor sind CPU-Boards auf Basis des Intel® Xeon®-D-Prozessors mit 40G Ethernet sowohl in den Profilen I/O Intensive als auch Compute Intensive erhältlich. Für Ethernet-Switching in 3HE wird der VX3920 L3-Switch mit bis zu 6x 40G Ethernet-Ports empfohlen (jeder 40G-Port kann auch als 4x 10G oder 1G-Port konfiguriert werden). Im 6U Formfaktorbereich bringt Kontron einen L3 Ethernet Switch mit 72 Lanes auf den Markt, der 100G, 40G, 10G und 1G Betrieb ermöglicht. Dieses VX6940 Produkt verwendet das neue VITA 6VITA 65 Profil.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die neuesten VPX-Initiativen von VITA eine gute Nachricht für alle Beteiligten sind: Hersteller, Entwickler und Endkunden. Es ermöglicht uns allen, bei der Entwicklung und Implementierung zukünftiger HPEC-Lösungen auf der gleichen Wellenlänge zu sein. Es bleibt eine Herausforderung, - aber eine Herausforderung, der VPX mit dem Vorteil von Langlebigkeit und kontinuierlicher Weiterentwicklung und der Unterstützung führender Embedded-Computing-Hersteller mehr als gewachsen ist. Wer würde sich schließlich einen Standard wünschen, der sich nicht weiterentwickelt ?
Weitere Informationen über die 3U und 6U VPX Blade Produkte und Systeme von Kontron finden Sie unter:
https://www.kontron.com/products/boards-and-standard-form-factors/vpx
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