Światłowodem 100 Gb/s do chipu
Korzystanie z przepływności sieci optycznych sięgających gigabitów i terabitów na sekundę wymusza wprowadzanie udoskonalonych i bardziej sprawnych systemów teleinformatycznych. Wąskim gardłem stają się dzisiaj nie tyle trakty przesyłowe (tutaj operuje gigabitowa optyka), ale szkieletowe i brzegowe węzły przełączające w infrastrukturze sieciowej. Problemem stają się także same komputery i zespoły mikroprocesorowe, zmuszane do odbioru szybko napływających danych optycznych w miedzianym środowisku magistralowym wokół procesora.
Stosowane od prawie 20 lat włókna światłowodowe stopniowo lecz systematycznie wypierają tradycyjne połączenia miedziane potrzebne do komunikacji w sieci, podążając jednocześnie coraz bliżej w kierunku terminali oraz centrów przetwarzania danych. W pierwszej kolejności wyeliminowały one całkowicie miedź w łączach długodystansowych, a obecnie zastąpiły miedziane sieci metropolitalne i kampusowe. Mimo, że stosowanie miedzi w komunikacji na niewielkich odległościach (do 100 m, do 10 Gb/s) daje obecnie już zadowalające wyniki, koszty wdrażania szybkich technologii miedzianych ciągle rosną i stają się porównywalne z coraz tańszymi instalacjami optycznymi.
Z szybkością światła
Na horyzoncie czasu pojawia się długo oczekiwany etap całkowicie optycznej inżynierii komputerowej, kiedy to fotonika nie tylko modeluje infrastrukturę wokół produktów komputerowych, ale zaczyna bezpośrednio wnikać w struktury półprzewodnikowych mikroukładów stosowanych w tych urządzeniach. Jeśli tendencja wzrostu mocy obliczeniowej mikroprocesorów utrzyma się zgodnie z prawem Moore’a, a także z zachowaniem niezmienności kosztów, to optyka będzie nadal wnikać wgłąb tych systemów i to coraz bardziej intensywnie. Rozszerzanie funkcji mikroukładów scalonych przy jednoczesnym wzroście ich mocy, a także realizacja postulatu "zielonych komputerów" wraz z koniecznością zmniejszania zużycia energii wewnątrz urządzeń komunikacyjnych, stają się dzisiaj możliwe poprzez implementowanie technologii optycznych. Historyczna epoka miedziana zaczyna stopniowo ustępować technologiom optycznym na wielu frontach.
Od połowy lat dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia mikroprocesory zaczęły przewyższać swą szybkością miedzianą infrastrukturę magistralową wokół komputerów i przestały stanowić "wąskie gardło" w komunikacji cyfrowej z otoczeniem - zarówno z klasyczną siecią (LAN, MAN), jak i innymi modułami wewnątrz systemu komputerowego. Postęp w tej dziedzinie poszedł jednak dalej i technologia produkcji współczesnych chipów mikroprocesorowych pozwala już na taktowanie ich zegarem o częstotliwości 3,6 GHz (lub więcej). W praktyce oznacza to, że mogą one wykonywać pojedyncze instrukcje w czasie poniżej 0,3 ns (nanosekundy), a niekiedy nawet w znacznie krótszym.
Niestety, z powodu szkodliwych przesłuchów na magistrali komputerowej, miedziane połączenia drukowane na płytach głównych zapewniają poprawną komunikację procesora z pamięcią i innymi podzespołami przy częstotliwości niewiele przekraczającej 1 GHz (czyli 1 ns). Dzisiaj to już jest stanowczo za wolno. W rezultacie może się okazać, że dobry czyli szybki mikroprocesor marnuje ponad dwie trzecie swego czasu obliczeniowego w oczekiwaniu na nowe instrukcje i dane, które bądź jeszcze do niego nie dotarły, bądź utknęły gdzieś po drodze na rozlicznych magistralach procesora. Problem szybkiego transportu w magistralach komputera narasta w miarę gwałtownego przyspieszania szybkości w traktach optycznych - dzisiaj sięgającej od 10 Gb/s do 100 Gb/s (a więc patrząc od strony komputera do około 10 GB/s).
Systematycznie narastająca dysproporcja między wydajnością mikroprocesora, a dostępem do jego pamięci, modułów WE/WY czy optycznych łączy komunikacyjnych przez miedzianą magistralę staje się krytyczna i coraz częściej jest potrzebny rzeczywiście szybki transport między mikroukładami wewnątrz wieloprocesorowego systemu komputerowego. Niestety tworzywa stosowane do produkcji płytek drukowanych powodują silne tłumienie sygnałów o wysokich częstotliwościach, co istotnie skraca dystans i powoduje, że rozszerzenie pasma magistrali o każde kolejne 2 GHz oznacza dziesięciokrotny spadek natężenia sygnału wzdłuż toru. W konsekwencji następuje nie tylko wzrost zużycia energii oraz ilości wydzielanego ciepła, ale powstają również kłopotliwe w użytkowaniu silne zakłócenia elektromagnetyczne.
Komentarze (6)
Artykuł solidny, przemyślany, przejrzysty - zdecydowanie się wyróżnia. Zawartość merytoryczna na 5. Mam nadzieję, że będziemy mogli czytać coraz więcej takich artykułów.
Doskonaly artykól, czytalem z przyjemnoscia. Oby wiecej takich!
Ja nic z tego nie rozumiem xD
Fajny artykuł - pasuje na wstęp do szerszego zagadnienia. Przydałby się podanie oryginalnych źródeł, z których autor czerpał informacje. Mały błąd przy nazewnictiwe rodzaju lasera, mianowicie są lasery VCSEL (ang. Vertical Cavity Surface Emitting Laser), a nie VCSL. Należy poprawić w dwóch miejscach.
tylko że ten art generuje mniej emocji niż ten o stronie prezydenckiej a to oznacza mniejszą klikalność...wystarczy popatrzeć na ilość komentarzy
świetny art, oby więcej takich
- Prawo Moore’a zagrożone?
- Bezpieczeństwo WiFi - bezprzewodowe testy penetracyjne
- Wirtualizacja: obsługa SMB na czterech U
- Prawdziwe powody powstania Microsoft Open Technologies
- Open source: zmierzch ery GPL? Nie do końca...
- ROVER - prosty sposób na słabość BGP?
- Zaawansowane stacje Wi-Fi Ruckus Wireless
- Rozstanie z Javą nie będzie proste
- Serwery "zombie" w centrum danych
- Google Drive uwypukla słabe strony publicznych chmur obliczeniowych
Reklama
Huawei celuje w rynek biznesowy
Huawei nieustannie rozwija się jako dostawca infrastruktury dla branży telekomunikacyjnej. W tym roku chiński koncern zamierza umocnić swoją pozycję również na rynku rozwiązań Enterprise.
Polecane
Koniec Windows XP początkiem problemów?
Microsoft oficjalnie potwierdził, że za dwa lata definitywnie zakończy się era Windows XP - systemu operacyjnego,...
Spokój i luz administratora
Wymagania wobec pracowników działów IT rosną proporcjonalnie do stopnia rozwoju teleinformatyki. Oczekuje się, że...