UltraScale為高帶寬設計帶來板載Interlaken

 賽靈思在其UltraScale FPGA上集成了Interlaken IP，可簡化包處理系統(tǒng)互聯(lián)。

帶寬是個有趣的東西。十年前，大多數(shù)人都不清楚什么是“每秒字節(jié)”。而今天，在線視頻、智能手機和各種現(xiàn)代化互聯(lián)社會不可或缺的設備讓帶寬成為所有人關注的問題。這些應用告訴人們，帶寬非常重要，人們也清晰地意識到需要更高的帶寬。

遺憾的是，高級堆棧頂層觀點會制約為家庭以及便攜式設備提供更多比特與字節(jié)所需的技術發(fā)展。所有這些數(shù)據(jù)都要求我們的基礎設施必須跟上發(fā)展要求。過去依靠10Gbps光學技術的互聯(lián)機制現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到40乃至100Gbps，而不久的將來還有望推進到400Gbps。

當今產(chǎn)業(yè)中的INTERLAKEN

在整個過程中，基礎包處理任務和架構并沒有發(fā)生巨大變化。同樣，100Gbps系統(tǒng)面對的許多封裝、功耗和熱性能限制與其前代技術也一樣。這意味著系統(tǒng)所有組件都需要大幅提高速度。更重要的是，這些器件之間的互聯(lián)必須能夠很容易擴展。系統(tǒng)中使用的FIC、NPU、MAC及其它ASSP來自眾多不同的供應商，這導致問題進一步復雜化。這些器件采用各種互聯(lián)寬度和速率來實現(xiàn)目標吞吐量。

現(xiàn)在，賽靈思和Interlaken協(xié)議已著手協(xié)助解決包處理功能之間的社交互聯(lián)瓶頸問題。由思科和Cortina合力打造的Interlaken旨在應對這些挑戰(zhàn)。賽靈思 FPGA可通過高性能可編程邏輯和高性能收發(fā)器輕松實現(xiàn)這項標準。以下三個方面使得Interlaken成為應對這些難題的最佳協(xié)議：其具備高度可擴展性;Interlaken非常適用于OTN 和以太網(wǎng)系統(tǒng);它是一項開放式協(xié)議。

從最基本的層面說，Interlaken旨在最大限度地提升靈活性和可擴展性。該規(guī)范沒有強行要求預定義的線路速度或信道寬度。舉例來說，這意味著您實現(xiàn)150Gbps的接口就能對100G以太網(wǎng)數(shù)據(jù)路徑(帶其它包頭)進行封裝，12條信道每條線路12.5 Gbps或者六條信道每條分別為25 Gbps。無論哪種情況，Interlaken的邏輯接口均可得到保持，同時簡化了其它設計。此外，這種靈活性也使Interlaken適用于細分市場應用，如與TCAM協(xié)同工作的后備接口。

Interlaken在包處理過程中的潛在位置

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圖1 – 利用Virtex UltraScale的32.5-Gbps GTY高性能收發(fā)器(如本視頻所示)和集成式Interlaken模塊，客戶能夠在不影響靈活性的同時創(chuàng)建性能更高、功耗更低、集成度更緊密的網(wǎng)絡。

無論數(shù)據(jù)通過多少條信道傳輸，都要在這些信道上進行分段和拆分。這種方法的優(yōu)勢在于能夠減少時延，同時能很好地支持OTN流或以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。在分段過程中，Interlaken可支持信道化，讓設計人員能夠靈活地實現(xiàn)數(shù)據(jù)包優(yōu)先化等特性，同時能在協(xié)議現(xiàn)有的特性集中工作。

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圖2 – 利用Virtex UltraScale的32.5Gbps GTY高性能收發(fā)器(如本視頻所示)和集成式Interlaken模塊，客戶能夠在不影響靈活性的同時創(chuàng)建性能更高、功耗更低、集成度更緊密的網(wǎng)絡。

Interlaken具有豐富的特性集，而且無需注冊，可免費使用，因此非常適合推廣。此外，原始定義中包含了各種利益相關方公司，這意味著Interlaken的特性集也能方便地滿足多種不同需求。由于能迅速獲得各種ASSP和IP，賽靈思FPGA的使用和推廣都變得更方便。

賽靈思和INTERLAKEN：一對完美的組合

賽靈思素以幫助設計人員更方便地采用最新高性能標準而聞名。在向100 Gbps乃至更高技術轉移的過程中，實踐證明賽靈思器件在包處理系統(tǒng)和測試設備方面發(fā)揮了重要的主導作用。由于100G以太網(wǎng)MAC、OTU4和Interlaken解決方案的高質(zhì)量IP隨時可供使用，因此配合賽靈思的高速FPGA結構和世界一流的收發(fā)器能夠為客戶帶來靈活而強大的解決方案。

從Virtex®-5代開始就面向賽靈思 FPGA提供了Interlaken IP，一開始是通過第三方廠商提供，而在收購了Sarance之后，則是由賽靈思自己提供。UltraScale™系列FPGA是提供Interlaken解決方案的第四代賽靈思器件，其取得了一項重要發(fā)展。

在UltraScale FPGA中，賽靈思將Interlaken IP整合到芯片中。通過將Interlaken設為固定的特性，賽靈思能夠釋放出更多結構邏輯，減少軟實現(xiàn)技術帶來的時序約束，從而將設計人員從繁重的工作中解脫出來。此外，這款一體化解決方案還能節(jié)約動態(tài)和靜態(tài)功耗，而且不會對靈活性造成不良影響。統(tǒng)一的Interlaken模塊能以任何線路速度實現(xiàn)多達12條信道，每條信道速度高達12.5 Gbps，或者實現(xiàn)六條信道，整體速度高達25 Gbps。

賽靈思在Interlaken的優(yōu)勢基礎上進一步發(fā)展

集成式Interlaken IP只是讓賽靈思UltraScale FPGA具有巨大吸引力的其中一個因素。賽靈思UltraScale FPGA擁有可支持不同線路速度的大量特性豐富的收發(fā)器、高級高速可編程邏輯以及用于MAC解決方案的集成IP軟核，并能實現(xiàn)新興標準，任何其它FPGA或ASSP都無法達到類似的水平。

UltraScale FPGA中的GTH和GTY收發(fā)器具備許多特性，能使其在各種不同條件下工作。GTH的線路速度從500 Mbps到16.3 Gbps不等，GTY的運行速度可達32.75 Gbps，可確保FPGA能夠支持鏈路合作伙伴所需的任何線路速度(敬請參看YouTube演示和圖2)。這些收發(fā)器的均衡功能(包括連續(xù)時間線性均衡和決策反饋均衡)，能幫助用戶將板上其它器件的任何元素與光學器件或背板遠端的器件相連接。

為了更方便地啟動這些高速互聯(lián)，無論是100G以太網(wǎng)、OTU 4.4還是Interlaken寬接口，所有收發(fā)器均衡特性均為自適應性。這就意味著在GTY中CTLE的三個抽頭和DFE的15個抽頭之間，收發(fā)器自身就能處理由此形成的數(shù)百萬種組合。設計人員無需手動調(diào)節(jié)每條鏈路并保持工藝、電壓和溫度變化條件下的鏈路容限。Interlaken可支持無限寬的接口，因此自適應性能夠確保啟動工作簡單而穩(wěn)健。