¿Qué es un interruptor PCIe??
PCIe es solo una de las muchas tecnologías que continúan evolucionando para manejar grandes cantidades de datos. Las GPU, los dispositivos de almacenamiento y los equipos de redes son los componentes que utilizan ranuras PCIe con la mayor cantidad de carriles para la transmisión de datos más rápida y un mayor ancho de banda. Estos dispositivos generalmente se insertan en ranuras X16 PCIe o X8 PCIe que tienen una conexión directa a los carriles PCIe de la CPU o SOC.
Sin embargo, incluso los carriles PCIe de tales dispositivos host son limitados y no son lo suficientemente flexibles como para manejar múltiples dispositivos. Insertar un interruptor PCIe y el procesamiento de datos se vuelve más dinámico.
Interruptores PCIe
Los interruptores PCIe son dispositivos que amplían la cantidad de carriles PCIe que lo que está disponible desde un dispositivo de host para que el host pueda admitir más dispositivos. Por ejemplo, un interruptor PCIe puede duplicar los carriles PCIe de una CPU X16 para admitir más GPU de lo que la CPU solo puede manejar. Algunos interruptores pueden incluso expandir los carriles a cientos de puertos. Esto permitirá que se conecten más dispositivos, superando el número limitado de CPUS de carriles PCIe.
Los interruptores PCIe tienen un puerto ascendente que se conecta al host, varios puertos aguas abajo que se conectan a los dispositivos y una lógica de conmutación que enruta los paquetes de datos entre los puertos. A cada puerto aguas abajo se le asigna un conjunto de carriles PCIe y cada puerto está conectado a un dispositivo para que el ancho de banda no se comparta entre los dispositivos; En cambio, los paquetes de datos solo pasarán a través de los carriles del dispositivo que lo solicitaron.
Los conmutadores PCIe no requieren ningún software o controlador especial para que funcione. Los conmutadores se pueden configurar a través de un software de administración que los fabricantes desarrollan para una implementación, configuración y monitoreo de los dispositivos. Tampoco es necesario instalar controladores para los dispositivos conectados al interruptor PCIe a menos que el sistema operativo requiera lo contrario. En Windows, por ejemplo, el dispositivo agregado al interruptor se detectará automáticamente y el controlador se instalará automáticamente. De hecho, encontrará instantáneamente el dispositivo en el administrador de dispositivos.
Otras funciones de un interruptor PCIe incluyen manejo de interrupciones, acceso de configuración, administración de energía e informes de errores, todo lo cual puede ser monitoreado desde el software de administración. El rendimiento del interruptor PCIe depende de la versión PCIe con la que está construida. Las versiones PCIe más nuevas significan la mitad del número de carriles que la versión anterior para el mismo ancho de banda pero a una velocidad de transmisión más rápida. Al igual que con cualquier dispositivo PCIe, es primordial que los interruptores PCIe se mantengan al tanto de las iteraciones de PCIe para lograr un máximo rendimiento.
Tipos de interruptores PCIe
Hay dos tipos de interruptor PCIe: interruptor de ventilador e interruptor de tela. Cada interruptor maneja el tráfico de datos de manera diferente. Ambos tipos admiten la bifurcación del puerto para utilizar eficientemente el ancho de banda. Con la bifurcación del puerto, el puerto aguas arriba se divide en puertos más pequeños para que los otros puertos se puedan usar para conectarse a otros periféricos para optimizar completamente los carriles PCIe y el ancho de banda. Dado que la mayoría de las GPU pueden funcionar con carriles X8 sin comprometer su rendimiento, los carriles X16 proporcionados por la CPU se dividen en puertos más pequeños como dos puertos X8 o cuatro puertos X4 para que los otros puertos puedan ser utilizados por otros dispositivos.
Los interruptores modernos ofrecen flexibilidad en el manejo de la bifurcación del puerto. En lugar de un número fijo de carriles para cada puerto, los carriles se pueden ampliar o reducir de acuerdo con lo que un dispositivo necesita para una carga de trabajo específica. Esto activará los puertos inactivos, mientras que todavía no hay solicitudes de otros dispositivos y proporcionará al dispositivo activo más carriles PCIe y, por lo tanto, un mayor ancho de banda.
Los interruptores de ventilador se han utilizado ampliamente debido a su arquitectura simple, pero el tipo de tela también está ganando popularidad debido a su versatilidad en el manejo de múltiples hosts.
Switch PCIe Fanot
La topología del interruptor PCIe FanOut es mucho más simple que la topología del interruptor de tela. Los carriles PCIe se multiplican y luego se dividen en conjuntos de carriles separados para diferentes dispositivos. Solo hay un puerto aguas arriba para el dispositivo de host. Debido a que los paquetes de datos siguen una ruta directa desde el host hasta el destino, los interruptores de fanáticos pueden mantener la integridad de la señal. Además, los interruptores de basura son generalmente más fáciles de implementar que sus contrapartes de tela, ya que no requieren muchas configuraciones. Sin embargo, los interruptores de basura pueden admitir un dispositivo de host.
Switch PCIe de tela
El interruptor PCIe de tela es más complejo que el interruptor de fanot, pero es más versátil y flexible. No solo puede admitir múltiples dispositivos, sino que también puede aceptar múltiples hosts. Los hosts están unidos a los mismos dispositivos para que cualquier host "no esté ocupado" en este momento, pueda aceptar solicitudes de los dispositivos para que los dispositivos no necesiten esperar a que el otro host esté disponible antes de que se puedan procesar sus solicitudes. Si se fabrican múltiples hosts, una multitud de dispositivos y sistemas se puede interconectar ayudando a las organizaciones a ahorrar el costo al eliminar la necesidad de comprar más sistemas informáticos o pasar por actualizaciones costosas para admitir numerosos dispositivos.
Conclusión
Un Switch PCIe básicamente funciona como un controlador de E/S y magnifica las capacidades de los dispositivos de host para admitir más dispositivos. Debido a su consumo de alto rendimiento, bajo latencia y bajo de energía, los interruptores PCIe se han convertido en un componente central de los sistemas informáticos en todas las industrias. Los interruptores PCIe se usan típicamente en servidores y estaciones de trabajo de defensa, finanzas, atención médica, industrial y empresarial, así como en diversos equipos de prueba, equipos de producción de video, equipos de centros de datos, infraestructuras de telecomunicaciones, redes y otras aplicaciones de conectividad. Los interruptores PCIe son los componentes de los diseñadores de sistemas para interconectar múltiples sistemas, numerosos dispositivos y otros periféricos. Pueden elegir entre los dos tipos de interruptores PCIe para implementar efectivamente sus diseños mientras ahorran costos de manera eficiente.