PPT - МЦСТ

Московский физико-технический институт (ГУ)
ЗАО «МЦСТ»
Проектирование системной
панели для вычислительного
комплекса «Эльбрус-3М1»
Воробушков Василий Владимирович
Руководитель: Каре Юлий Анатольевич
Цель работы
• Создание системной панели для
вычислительный комплекса «Эльбрус3М1», являющегося двухпроцессорной
вычислительной системой, на базе
микропроцессоров «Эльбрус»
• Основываясь на опыте предыдущих
разработок устранить обнаруженные
ранее недостатки системной панели.
Основные проблемы предыдущей
конструкции системной панели
• Перекрестные помехи
– Большое количество межсоединений
• Высокая плотность трассировки и монтажа
– Недостаточное пространство для размещения всех
компонентов и сигнальных шин
• Сохранение целостности сигнала и большое
количество брака
– Процессоры установлены в отдельных ячейках
• Кодозависимые ошибки
– Одновременно переключающиеся сигналы в ПЛИС (SSO)
• Большое время доступа при обращении двух
процессоров к памяти
– Малая скорость работы памяти
• Не возможность трассировки памяти согласно
спецификации
– Разделенные контроллеры памяти
Методы решения проблем
•
Переход к конструктиву EATX
– Размещение всех компонентов на одной плате
– Уменьшение перекрестных помех
•
Размещение процессоров на самой системной панели
– Улучшение целостности сигналов
•
Переход на ПЛИС Altera Stratix2 EP2S130F1508C3.
– Уменьшение эффекта одновременно переключающихся сигналов в ПЛИС
(SSO)
•
Переход от системы с четырьмя контроллерами к системе с тремя
контроллерами
– Уменьшение количества межсоединений
– Компоновка контроллеров памяти в одной микросхеме
•
Переход к памяти с интерфейсом DDR2 с частой 200МГц
– Уменьшение времени доступа при обращение двух процессоров
•
Использование 4 каналов памяти с двумя слотами памяти на каждом
канале
–
возможность установить до 8 модулей памяти DDR2 суммарным объемом
до 8Гбайт
Структурная схема панели
ПЭ3М1
CPU0
CPU1
DCU0
SCU
ППЗУ
Boot
слот AGP(LVDS)
I/O
слот PCI 1
MC0 MC2
PCI
MC1 MC3
TL APIC
DDR II
APIC Bus
LVDS
DCU1
DIMM
DIMM
DIMM
DIMM
DIMM
DIMM
DIMM
DIMM
I/O APIC
слот PCI 2
слот PCI 3
слот PCI 4
соединитель USB0
соединитель USB1
соединитель НЖМД 0
IDE
USB
IDE
соединитель НЖМД 1
IDE
соединитель CD-ROM
SB
DB-9M
DB-9M
DB-25F
PS/2
PS/2
SUPER
I/O
Floppy
ISA
ППЗУ
BIOS
соединитель НГМД
Структурная схема центральной
части панели ПЭ3М1
CPU 0
CPU 1
AC
MC 0
MC 1
DCU 0
DCU 1
SCU
MC 2
MC3
I/O
• Неразделенные
контроллеры
памяти
•Уменьшено
количество
межсоединений
• Используются
более скоростные
контроллеры
памяти стандарта
DDR2
Маршрут проектирования
Структурная схема
Visio 2003 (Microsoft)
Принципиальная
схема
Design Capture (Mentor Graphics)
Трассировка
печатной платы
Expedition PCB (Mentor Graphics)
Моделирование
HyperLynx (Mentor Graphics)
Подготовка
к производству
CAM 350 (DownStream Technologies)
AutoCAD (Autodesk)
Используемые стандарты.
• IPC standards
• A Server System Infrastructure (SSI)
Specification version 3-61
• DDR2 SDRAM SPECIFICATION revision
JESD79-2A
• PCI Local Bus Specification revision 2.2
Структура слоев
• Сигнальные слои
разделены
сплошными слоями
металлизации
• Рядом с каждым
сигнальным слоем
есть сплошной слой
земли
• Минимизированы
пересечения
сигнальных линий с
разрезами в
сплошных слоях
металлизации
Конструктивно-технологические
ограничения (5-й класс точности)
Размер платы, мм
304,8 х 330,2
Толщина платы, мм
Количество слоев
Тип материала
Минимальный проводник, мм
3,1
16
FR4
0,100
Минимальный зазор, мм
Минимальное металлизированное
отверстие, мм
0,127
0,250
Минимальный диаметр контактной
площадки, мм
0,5
Основные используемые
технологические нормы.
Ширина проводника, мм
Зазор проводник-проводник, мм
0,127
0,2
Зазор проводник-КП,проводникпереходное отверстие, мм
Зазор металлизациянеметаллизированное отверстие, мм
0,127
Волновое сопротивление, Ом
Минимальное металлизированное
отверстие, мм
50
0,250
Минимальный диаметр контактной
площадки, мм
0,5
0,6
Внешний вид панели ПЭ3М1
1
2
3
4
5
3
2
24
6
23
20
7
22
8
19
21
9
10
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
Моделирование
Перекрестные помехи
Согласованность линий
DDR2
CPU↔DCU
Внешний вид вычислителя
вид спереди, дверцы открыты
вид сзади
вид сверху, без верхней крышки
Результаты работы
Было
Стало
Частота системной
66 МГц
100 МГц
шины
Пропускная
способность
16,9 Гбит/сек 25,6 Гбит/сек
системной шины
Частота памяти
100 МГц
200 МГц
Пропускная
способность
памяти
12,8 Гбит/сек 51,2 Гбит/сек