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NTB-intel 硬件和寄存器说明

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intel NTB 介绍,硬件和寄存器说明

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从英特尔® 处理器(英特尔® IOP)到英特尔® 架构: 面向未来的存储设计 Aaron Lee 高级技术营销工程师 NGSS001 议程 • 英特尔® I/O 处理器(英特尔® IOP)回顾与集成 • 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 系列概述 • 英特尔 ® 至强® 处理器 C5500/C3500 系列存储特性与架构 2 英特尔® I/O 处理器 回顾与集成 33 英特尔® I/O 处理器回顾: 基本内容 英特尔® IOP342 I/O 处理器 Proc MCU XOR/P+Q PCI Express* • 嵌入式处理器运行 RAID 软件 • RAID5 和 RAID6 的硬件 XOR 引擎计算 奇偶校验 • 内存控制器单元高速缓存 I/O,并在电源 发生故障时保护内存 • 集成 PCI Express* 技术支持外设连接 4 存储集成特性 英特尔® IOP342 I/O 处理器 Proc MCU DDR2 - 533MHz XOR/P+Q PCI Express* PCIe Gen1 x8 主机 PCI Express* 接口 交换机 支持镜像 的 NTB 磁盘 接口 存储系统范例 英特尔® 至强® 处理器 (C5500/C3500 系列) PCI Express* (配置有 NTB) XOR/P+Q ADR PCIe 主机与磁盘 IO 10GbE FCoE 光纤通道 SAS Intel® 3420 芯片组 连接至冗余存储控制器的 NTB 通道 集成特定存储的硬件 5 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 系列 概述 6 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 系列概述 英特尔® 5520 芯片组 QPI (可选) 英特尔® 3420 ESI 芯片组 GbE MAC X1 Gen1 C5500/C3500 DDR3 800/1067/1333 1-4 个内核 XOR/DMA ADR NTB 处理器详细信息 • 基于英特尔® 至强® 处理器 5500 系列(Nehalem 内核 - 45 纳米) • 4 核、2 核和 1 核处理器产品 • 8MB、4MB、2MB 共享三级高速缓存 • 英特尔® 超线程(HT)† 技术 • 英特尔® 虚拟化技术 †仅适用于所选的处理器型号 内存 • DDR3-800/1067/1333 MT/s(具有 ECC) • 1-3 条内存通道 英特尔® 82571EB X4 Gen2 X8 Gen2 X16 Gen2 英特尔® IOC 82599 通过 NTB 连接的冗余控 制器 平台特性 • 英特尔® 快速通道互联技术通过英特尔® 5520 芯片组支持更 多 PCI Express* 通道 • 集成 PCI Express* Gen 2: 1x16, 2x8, 4x4 • RAID 5 和 RAID 6 HW (XOR/P+Q) • PCI Express* 非透明桥(NTB) • BBU 的异步 DRAM 刷新(ADR) 双 GbE 10 SAS/ GbE FC 套件 • 42.5 X 45 毫米 LGA1366 针对存储优化了性能和功耗 7 7 存储特性 88 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述: XOR/P+Q • 集成 DMA 引擎 – 支持数据移动的 DMA – RAID 的增强(XOR/P+Q) C5500/C3500 XOR/P+Q • 处理/测试适用于数据: – iSCSI 的 CRC-32 生成/校验 – 利用伽罗瓦域乘法(Galois Field Multiply)生成/校验支持 RAID6 的 XOR 操作 • DMA 传输高达 1MB: – 内存至内存 – 内存至 MMIO 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 9 英特尔机密 存储事业部 9 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述:DMA 描述 符 RAID6 的 P+Q 生成 C5500/C3500 XOR/P+Q 基本 扩展 P=Src1⊕ Src2⊕ Src3 ... Q=(G1⊗Src1) ⊕ (G2⊗Src2) ⊕ (G3⊗Src3)… 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 10 英特尔机密 存储事业部 10 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述: XOR/DMA • 软件创建描述源/目标操作的描述符“链条”。 – 描述符链中的每个部分可处理不同的操作 – 可一次提交多个描述符 • 链条结束时中断 C5500/C3500 XOR/P+Q Desc1 Desc2 Desc3- Desc5 Desc … 4 -6 7 DMA DMA P+Q- P+Q- NULL gen val 提交 6 个描述符 1 次中断 RAID 引擎降低 CPU 开销 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 11 英特尔机密 存储事业部 11 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述:ADR • ADR =“异步 DRAM 刷新” C5500/C3500 • 保护 DRAM 中关键数据的方法 ADR • 电源故障引发外部针脚 – 引发时: – 内部“ADR 缓冲器”冲刷至 DRAM – 内存被置于“自我刷新”模式 – 内存需由电池供电,以保存内容 – 不能冲刷或保护处理器高速缓存 • 冲刷 NTB/镜像数据: – MMIO 寄存器将输入的数据发送到 MCU 中的 “ADR 缓冲器 ”内 – NTB 故障切换路径的远程 ADR 同步/缓冲(通过 NTB doorbell 寄存器) 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 12 英特尔机密 存储事业部 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述:ADR • 硬件考虑因素: – GPIOs/CPLD 用于记录 BIOS 的 ADR 事件 – 当触发时,BMC 确定以下内容 • 早期的 A/C 电源故障检测 • ADR 进入依赖于剩余的 DC 电量 • 目标是非节流 DDR3 条件下的约 20-50uS • 保存时间依赖于电池和内存容量 C5500/C3500 ADR 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 13 英特尔机密 存储事业部 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500 概述: ADR C5500/C3500 • 软件考虑因素: – 内存划分 ADR • 如果仅特定的 DIMMs 将由电池供电,则需对交叉算法做进一步 修改,以提供邻近的电池供电区域 • 通知操作系统,哪些 DIMMs 依赖于电池供电 – 同步 • NTB/镜像数据必须定期冲刷,以保证数据处于“ADR 缓冲器” 内 – 恢复处理 • 初始化就像是 S3 恢复 – 不要擦除 DIMMS – DDR 配置/校准信息从 NVRAM 中恢复 ADR 保护 DRAM 中的关键数据 英特尔和 Intel 标识是英特尔公司在美国和其他国家(地区)的商标。文中涉及的其它名称及商标属于各自所有者资产。此处涉及的所有产品、日期和 数字均为初步结果,可随时更改,恕不另行通知。版权所有© 2006 英特尔公司。 14 英特尔机密 存储事业部 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述: NTB 系统 A 系统 B • NTB =“非透明桥” 本地主机 远程主机 • 支持通过PCI Express* 的冗余 C5500 x4 PCIe x4 NTB C5500 x4 NTB x4 PCIe – “窗口”面向远程控制器内存 – 4 或 8 条通道可配置为 NTB • 讯息资源 PCIe PCIe ESI – 16个32位暂时寄存器。来自两端的读/写 (R/W)。 ESI – 两个16位 doorbell寄存器支持一端中断 另一端 PCIe 设备 背板 PCIe 设备 – Semaphore寄存器控制对暂时寄存器的 访问 PCH PCH PCIe = PCI Express* 技术 15 16 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 概述: NTB • 配置 –NTB 作为 PCI Express* 端点出现 –配置位确定(非)透明 C5500/C3500 NTB –BAR(基址寄存器)定义了窗口的基址、大小和 aperture 范围 • 地址转换 –BARs 声明交易并转移至同类寄存器 –转换寄存器定义交易在同类内存中进行的位置 CPU CP01U01 C5500/C3500 NTB 窗01口01 BAR NTB 转换 转换 BAR 内存 映射 NTB 提供冗余 17 存储特性概述 • RAID 引擎降低 CPU 开销 • ADR 保护系统内存中的关键数据 • PCI Express* NTB 提供冗余 非常适用于存储 18 英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500 架构 1919 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500 架构 内 内 内 核 核 核 … 内核 “非内核”连接英特尔® 快速通 道互联(英特尔® QPI)、IIO、 内核/LLC 和内存控制器的内部 相关链路 DDR3 三级高速缓存 IMC QPI IIO PCIe Gen2 电源 和时钟 英特尔® QPI 4x4 2x8 1x16 “非內核”和集成 IIO 内的差别: 非内核 集成 IIO PCI Express* 2.0 技术 (PCIe)、NTB DMA 和硬件 RAID-5/6 引擎 内核数量 内存 通道数量 IIO & QPI 高速缓存 电源 管理 大小 高度集成的处理器,满足企业存储需求 20 20 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500 架构:演进 • 集成 PCI Express* Gen II 和存储特性 • 架构纵向扩展,可提供多种特性和性能选择,满足所有方面的需求 – 内核数量、内存通道数量和英特尔® 快速通道互联(英特尔® QPI)速度 • 外部英特尔® QPI 连接支持额外的 PCIe I/O 扩展 • 更高的内存带宽带来更卓越的性能和可扩展性 – 极低的内存延迟 • 更大的灵活性,根据特定使用情况使用内部“非内核”资源。 • 英特尔提供广泛的产品型号,满足空间和散热受限环境的需求,如存储 桥接坞(SBB) 21 21 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500 架构: 性能 • 根据使用模式,灵活分配“非内核资源”“BIOS 配置” – 通过 PCIe 流量划分 CPU 资源优先级 – 通过流量划分 PCIe 资源优先级 • 持续的系统带宽依赖于 – 读/写比、QPI 协议开销和 IIO 请求率 • 硬件 RAID-6 流镜像写入性能预测可用于架构权衡 – 依赖于系统内存 DDR3 和 PCIe I/O 分配。 • 在广泛的企业工作负载中,延迟/带宽性能平稳。 关注 I/O 性能,获得出色功效 22 22 PCIe = PCI Express 2.0 技术 服务器 A 服务器 B 存储桥接坞(SBB)范例 GigE/FC/SAS 交换机 Canister 主要 英特尔® C5500/C3500 处理器 DDR3 内存 DDR3 内存 IO 主板 (ISCSI/FC/SAS) 管理 双 GigE 控制器 PCIe x8 DMI NTB 英特尔® 3420 PCIe x4 PCIe x4 SAS/SATA 磁盘控制器 PCIe x4 SAS 扩展器 GigE/FC/SAS 交换机 Canister Secondary IO 主板 (ISCSI/FC/SAS) 管理 双 GigE 控制器 英特尔® C5500/C3500 处理器 PCIe x8 DMI DDR3 内存 DDR3 内存 NTB PCIe x4 英特尔® 3420 PCIe x4 PCIe x4 SAS/SATA 磁盘控制器 SAS 扩展器 中间背板 SAS/SATA 硬盘 PCIe SBB 的理想之选 23 23 总结 • 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500: 非常适用于存储 • 关注 I/O 性能,获得出色功效 • 英特尔® 至强® 处理器C5500/C3500 是存储桥接坞(SBB )的理想之选 选择英特尔® 至强® 处理器 C5500/C3500,满足企业存储需求 24 Legal Disclaimer • INFORMATION IN THIS DOCUMENT IS PROVIDED IN CONNECTION WITH INTEL® PRODUCTS. NO LICENSE, EXPRESS OR IMPLIED, BY ESTOPPEL OR OTHERWISE, TO ANY INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS IS GRANTED BY THIS DOCUMENT. EXCEPT AS PROVIDED IN INTEL’S TERMS AND CONDITIONS OF SALE FOR SUCH PRODUCTS, INTEL ASSUMES NO LIABILITY WHATSOEVER, AND INTEL DISCLAIMS ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTY, RELATING TO SALE AND/OR USE OF INTEL® PRODUCTS INCLUDING LIABILITY OR WARRANTIES RELATING TO FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, MERCHANTABILITY, OR INFRINGEMENT OF ANY PATENT, COPYRIGHT OR OTHER INTELLECTUAL PROPERTY RIGHT. INTEL PRODUCTS ARE NOT INTENDED FOR USE IN MEDICAL, LIFE SAVING, OR LIFE SUSTAINING APPLICATIONS. • Intel may make changes to specifications and product descriptions at any time, without notice. • All products, dates, and figures specified are preliminary based on current expectations, and are subject to change without notice. • Intel, processors, chipsets, and desktop boards may contain design defects or errors known as errata, which may cause the product to deviate from published specifications. Current characterized errata are available on request. • Performance tests and ratings are measured using specific computer systems and/or components and reflect the approximate performance of Intel products as measured by those tests. Any difference in system hardware or software design or configuration may affect actual performance. • Intel, Xeon, Atom and the Intel logo are trademarks of Intel Corporation in the United States and other countries. • *Other names and brands may be claimed as the property of others. • Copyright © 2010 Intel Corporation. Risk Factors The above statements and any others in this document that refer to plans and expectations for the first quarter, the year and the future are forwardlooking statements that involve a number of risks and uncertainties. Many factors could affect Intel’s actual results, and variances from Intel’s current expectations regarding such factors could cause actual results to differ materially from those expressed in these forward-looking statements. Intel presently considers the following to be the important factors that could cause actual results to differ materially from the corporation’s expectations. Demand could be different from Intel's expectations due to factors including changes in business and economic conditions; customer acceptance of Intel’s and competitors’ products; changes in customer order patterns including order cancellations; and changes in the level of inventory at customers. Intel operates in intensely competitive industries that are characterized by a high percentage of costs that are fixed or difficult to reduce in the short term and product demand that is highly variable and difficult to forecast. Additionally, Intel is in the process of transitioning to its next generation of products on 32nm process technology, and there could be execution issues associated with these changes, including product defects and errata along with lower than anticipated manufacturing yields. Revenue and the gross margin percentage are affected by the timing of new Intel product introductions and the demand for and market acceptance of Intel's products; actions taken by Intel's competitors, including product offerings and introductions, marketing programs and pricing pressures and Intel’s response to such actions; defects or disruptions in the supply of materials or resources; and Intel’s ability to respond quickly to technological developments and to incorporate new features into its products. The gross margin percentage could vary significantly from expectations based on changes in revenue levels; product mix and pricing; start-up costs, including costs associated with the new 32nm process technology; variations in inventory valuation, including variations related to the timing of qualifying products for sale; excess or obsolete inventory; manufacturing yields; changes in unit costs; impairments of long-lived assets, including manufacturing, assembly/test and intangible assets; the timing and execution of the manufacturing ramp and associated costs; and capacity utilization;. Expenses, particularly certain marketing and compensation expenses, as well as restructuring and asset impairment charges, vary depending on the level of demand for Intel's products and the level of revenue and profits. The majority of our non-marketable equity investment portfolio balance is concentrated in companies in the flash memory market segment, and declines in this market segment or changes in management’s plans with respect to our investments in this market segment could result in significant impairment charges, impacting restructuring charges as well as gains/losses on equity investments and interest and other. Intel's results could be impacted by adverse economic, social, political and physical/infrastructure conditions in countries where Intel, its customers or its suppliers operate, including military conflict and other security risks, natural disasters, infrastructure disruptions, health concerns and fluctuations in currency exchange rates. Intel’s results could be affected by the timing of closing of acquisitions and divestitures. Intel's results could be affected by adverse effects associated with product defects and errata (deviations from published specifications), and by litigation or regulatory matters involving intellectual property, stockholder, consumer, antitrust and other issues, such as the litigation and regulatory matters described in Intel's SEC reports. An unfavorable ruling could include monetary damages or an injunction prohibiting us from manufacturing or selling one or more products, precluding particular business practices, impacting our ability to design our products, or requiring other remedies such as compulsory licensing of intellectual property. A detailed discussion of these and other risk factors that could affect Intel’s results is included in Intel’s SEC filings, including the report on Form 10-Q. Rev. 1/14/10 备用页 28 企业存储平台概述 • 冗余控制器 “canister” 容许单点故障 • I/O、内存和 CPU 的平衡系统 – 计算和 I/O 密集型运算要求大量 I/O 和内存带宽 – 存储桥接坞(SBB) 受空间和散热限制 • RAID-5/6 流镜像写入可用于分析系统性能 – I/O、系统内存和 CPU 资源要求 • 借助 C5500/C3500 提供的 RAID-5/6 实施选择 – C5500/C3500 的 CB DMA 和 RAID-5/6 加速引擎 IA 内核: 内核数量、内核频率和内存带宽要求 • PCI Express* I/O 分配 – 1/3 用于支持主机 IOC、1/3 支持设备 IOC、1/3 支持 canister 之间的 NTB 镜像 连接。 RAID-5/6 是 I/O 和 CPU 密集型运算,需要大量内存带宽 29

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