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.
Przekraczanie bariery 2D
Dzięki takiemu podejściu, płaski i dwuwymiarowy montaż pakietowy zostaje zastąpiony bardziej efektywnym rozmieszczeniem przestrzennym (3D), a dotychczasowy transport przez miedziane magistrale drukowane - optycznym przekazem przez światłowody, lecz bez dotychczasowych ograniczeń szybkości. W nowej strukturze nośnikiem tych informacji nie są bowiem elektrony, ale fotony emitowane przez tanie i miniaturowe lasery VCSEL umieszczone wewnątrz chipów. Wprowadzenie takich optochipów pozwala ponadto na zwiększenie gęstości upakowania elementów i funkcji przy jednoczesnym obniżeniu mocy cieplnej traconej w komputerze. Nowatorski pomysł na szybkie ładowanie optyczne bądź emisję informacji bezpośrednio z elektronicznych mikrochipów winno wiec radykalnie zmienić architekturę komputerów i superkomputerów działających z wysokosprawnymi sieciami optycznymi.
W transmisjach na odległość powyżej 100 m łącza optyczne są bezkonkurencyjne, ale krótsze połączenia, na przykład w sieciach biurowych bądź we wnętrzu komputerów, często jeszcze pozostają domeną miedzi. Przyczyny są naturalne i powszechnie znane, jako że chodzi o koszt realizacji całego przedsięwzięcia, a dokładniej seryjną produkcję nowych chipów optycznych. To było powodem, że nie tak dawno koncern Cisco wydał pół miliarda USD na zbudowanie w ciągu czterech lat optycznego routera na trzydzieści linii światłowodowych, z których każda miała szybkość 40 Gb/s. Może on teraz zaspokoić potrzeby około 1,6 mln gospodarstw domowych, włączonych do internetu za pośrednictwem linii DSL (VDSL2). Czy będzie to można teraz realizować taniej?
Wcale nie ma pewności czy bezpośrednie połączenia optyczne między układami mikrokomputerowymi oraz innymi modułami superkomputerów zastąpią wszystkie magistrale miedziane i przyjmą się powszechnie. Można sądzić, ze w niektórych dziedzinach nowe rozwiązania będą stosowane nie bacząc na koszty. Powszechnie wiadomo, że mimo iż światłowody zapewniają wielokrotnie szybszą wymianę danych niż transport przez przewód miedziany (nadruk ścieżki na pakiecie), to moduły konwersji optoelektrycznej łącznie z całą otoczką niezbędną do funkcjonowania nadal są kilkakrotnie droższe od podobnych w miedzi. Według niektórych danych nawet kilkanaście razy. W wielu powszechnie spotykanych aplikacjach, takich jak: komutowanie tysięcy rozmów telefonicznych czy kierowanie miliardami pakietów przesyłanych przez internet - wydajność jest jednak ważniejsza niż ponoszone koszty.
Magistrale światłowodowe
Czas pokaże, kiedy miedziane magistrale komputerów ustąpią miejsca przekazom optycznym na włóknie wielomodowym. Optyczna rewolucja wydaje się dzisiaj bardziej prawdopodobna niż kiedykolwiek wcześniej, gdyż specjaliści od fotoniki zdołali opracować wiele miniaturowych elementów optycznych, które można produkować w istniejących fabrykach - spełniając dzięki temu warunek skutecznej konkurencyjności. Dzisiaj zminiaturyzowane zespoły magistrali optycznej mieszczą się na powierzchni niewiele ponad 1 cm2 i można je implementować bądź do wnętrza układu, bądź instalować powierzchniowo (jako nakładka) na wielonóżkowej obudowie BGA każdego systemu mikroprocesorowego.
Miedziane credo Intela uległo jednak stonowaniu: "Zamierzamy wprowadzić optykę już na poziomie komunikacji między chipami" - skomentował te doniesienia Mario Paniccia, szef grupy zajmującej się w Intelu optyką opartą na krzemie. "Jeżeli tak się stanie, to za 10 lat komputery mogą wyglądać i działać zupełnie inaczej niż teraz. Niewykluczone, że kamery i przenośne odtwarzacze wideo czy dyski holograficzne mieszczące setki gigabajtów danych na przenośnym krążku wielkości płyty CD będzie można podłączać, wtykając jedynie końcówkę światłowodu do gniazda komputera, które zastąpi port USB".
Zmiany w tej dziedzinie mogą spowodować rzeczywiście drastyczne skutki. Graniczna prędkość transmisji magistrali miedzianej szybko maleje wraz z jej długością, co jest powodem, że np. pamięć czy karta graficzna muszą znajdować się jak najbliżej procesora, który z nich korzysta. Po zakodowaniu transmitowanych danych w strumieniu świetlnym, odległość przestaje mieć znaczenie i tania technologia fotoniczna będzie tak samo tania w skali centymetrów, jak i tysięcy kilometrów. Poszczególne komponenty i moduły komputera można będzie rozmieścić w różnych miejscach samochodu, budynku, a nawet w odległych dzielnicach miasta, przesyłając między nimi dane w postaci ciągu impulsów świetlnych. Oczywiście pod warunkiem, że sprawnie funkcjonują zewnętrzne i wysokowydajne, optyczne łącza telekomunikacyjne o szybkości nie mniejszej niż 1 Gb/s. Tysiące razy szybsze niż w miedzianych rozwiązaniach DSL czy modemach kablowych CATV.
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...