Qu'est-ce qu'un commutateur PCIe?

La quantité de données traitées à l'échelle mondiale a considérablement augmenté depuis l'avènement de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique et du cloud-computing. Il devrait doubler chaque année à mesure que d'innombrables nouvelles applications sont développées, des technologies de réseautage plus rapides émergent et que les capacités de stockage augmentent deux fois. Cela exige des dispositifs et des solutions à haute vitesse et à large bande passante et à faible latence pour le traitement des données transparentes.

PCIe n'est qu'une des nombreuses technologies qui continuent d'évoluer pour gérer de grandes quantités de données. Les GPU, les dispositifs de stockage et les équipements de mise en réseau sont les composants qui utilisent des machines à sous PCIe avec le plus grand nombre de voies pour une transmission de données plus rapide et une bande passante plus élevée. Ces appareils sont généralement insérés sur des emplacements X16 PCIe ou X8 PCIe qui ont une connexion directe avec les voies PCIe du CPU ou SOC.

Cependant, même les voies PCIe de ces appareils hôtes sont limitées et ne sont pas suffisamment flexibles pour gérer plusieurs appareils. Insérer un commutateur PCIe et le traitement des données devient plus dynamique.

Commutateurs PCIE

Les commutateurs PCIe sont des appareils qui augmentent le nombre de voies PCIe que ce qui est disponible à partir d'un appareil hôte afin que plus d'appareils puissent être pris en charge par l'hôte. Par exemple, un commutateur PCIe peut doubler les voies PCIe d'un CPU x16 pour prendre en charge plus de GPU que ce que le CPU seul peut gérer. Certains commutateurs peuvent même étendre les voies à des centaines de ports. Cela permettra à plus d'appareils d'être connectés, surmontant le nombre limité de processeurs de pistes PCIe.

Les commutateurs PCIE ont un port en amont qui se connecte à l'hôte, plusieurs ports en aval qui se connectent aux périphériques et une logique de commutation qui achemine les paquets de données entre les ports. Chaque port en aval se voit attribuer un ensemble de voies PCIe et chaque port est connecté à un périphérique afin que la bande passante ne soit pas partagée entre les appareils; Au lieu de cela, les paquets de données ne passeront que les voies de l'appareil qui les ont demandé.

Les commutateurs PCIE ne nécessitent aucun logiciel ou pilote spécial pour fonctionner. Les commutateurs peuvent être configurés via un logiciel de gestion que les fabricants se développent pour un déploiement, une configuration et une surveillance plus faciles des appareils. Il n'est pas non plus nécessaire d'installer des pilotes pour les périphériques connectés au commutateur PCIe, sauf indication contraire du système d'exploitation. Dans Windows par exemple, l'appareil ajouté au commutateur sera automatiquement détecté et le pilote sera automatiquement installé. En fait, vous trouverez instantanément l'appareil sous le gestionnaire de périphériques.

Les autres fonctions d'un commutateur PCIE incluent la gestion des interruptions, l'accès à la configuration, la gestion de l'alimentation et les rapports d'erreurs qui peuvent être surveillés à partir du logiciel de gestion. Les performances du commutateur PCIe dépend de la version PCIe avec laquelle il est construit. Les versions PCIe plus récentes signifient la moitié du nombre de voies que la version précédente pour la même bande passante mais à un taux de transmission plus rapide. Tout comme avec n'importe quel appareil PCIe, il est primordial que les commutateurs PCIe se tiennent au courant des itérations de PCIe pour obtenir des performances de pointe.

Types de commutateurs PCIE

Il existe deux types d'interrupteur PCIe - commutateur de ventilateur et commutateur de tissu. Chaque commutateur gère les trafics de données différemment. Les deux types prennent en charge la bifurcation du port pour utiliser efficacement la bande passante. Avec la bifurcation du port, le port en amont est divisé en ports plus petits afin que les autres ports puissent être utilisés pour se connecter à d'autres périphériques pour optimiser complètement les pistes de PCIe et la bande passante. Étant donné que la plupart des GPU peuvent fonctionner avec des voies X8 sans compromettre leurs performances, les voies X16 fournies par le CPU sont divisées en ports plus petits comme deux ports X8 ou quatre ports X4 afin que les autres ports puissent être utilisés par d'autres appareils.

Les commutateurs modernes offrent une flexibilité dans la gestion de la bifurcation du port. Au lieu d'un nombre fixe de voies pour chaque port, les voies peuvent être élargies ou réduites en fonction de ce dont un appareil a besoin pour une charge de travail spécifique. Cela activera les ports d'inactivité alors qu'il n'y a toujours pas de demandes d'autres appareils et fournira au périphérique actif plus de pistes de PCIE et donc une bande passante plus élevée.

Les commutateurs de ventilateur ont été largement utilisés en raison de leur architecture simple, mais le type de tissu gagne également en popularité en raison de sa polyvalence dans la gestion de plusieurs hôtes.

Interrupteur Fanout PCIe

La topologie Fanout PCIe Switch est beaucoup plus simple que la topologie du commutateur de tissu. Les voies PCIe sont multipliées puis divisées en ensembles distincts de voies pour différents appareils. Il n'y a qu'un seul port en amont pour le périphérique hôte. Étant donné que les paquets de données suivent un chemin simple de l'hôte à la destination, les commutateurs de fanout peuvent maintenir l'intégrité du signal. De plus, les commutateurs de fanout sont généralement plus faciles à déployer que leurs homologues en tissu car ils ne nécessitent pas beaucoup de paramètres. Les commutateurs de fanout ne peuvent cependant prendre en charge qu'un seul appareil hôte.

Interrupteur PCIe en tissu

L'interrupteur Fabric PCIe est plus complexe que le commutateur Fanout, mais il est plus polyvalent et flexible. Non seulement il peut prendre en charge plusieurs appareils, mais il peut également accepter plusieurs hôtes. Les hôtes sont réduits sur les mêmes appareils afin que l'hôte soit `` pas occupé '' pour le moment, peut accepter les demandes des appareils afin que les appareils n'aient pas attendre que l'autre hôte soit disponible avant que leurs demandes puissent être traitées. Si plusieurs hôtes sont fabriqués, une multitude d'appareils et de systèmes peuvent être interconnectés pour aider les organisations à économiser les coûts en éliminant la nécessité d'acheter plus de systèmes informatiques ou de passer des mises à niveau coûteuses pour prendre en charge de nombreux appareils.

Conclusion

Un commutateur PCIe fonctionne essentiellement comme un contrôleur d'E / S et amplifie les capacités des appareils hôtes pour prendre en charge plus d'appareils. En raison de leur consommation d'énergie haute performance, à faible latence et à faible puissance, les commutateurs PCIE sont devenus un élément central des systèmes informatiques dans toutes les industries. Les commutateurs PCIE sont généralement utilisés dans les serveurs et postes de travail de défense, de finance, de soins de santé, industriels et d'entreprise, ainsi que dans divers équipements de test, équipements de production vidéo, équipement de centre de données, infrastructures de télécommunications, réseautage et autres applications de connectivité. Les commutateurs PCIe sont les composants incontournables des concepteurs de systèmes pour interconnecter plusieurs systèmes, de nombreux appareils et autres périphériques. Ils peuvent choisir entre les deux types de commutateurs PCIe pour implémenter efficacement leurs conceptions tout en économisant efficacement le coût.