20/02/2013 | 09:41:55

Fujitsu đạt tốc độ truyền dữ liệu nhanh nhất thế giới

Fujitsu thông báo việc phát triển các các mạch phát tín hiệu, mạch cân bằng nhằm giảm việc thất thoát tín hiệu truyền nhận tín hiệu.

Ngày 18/2, phòng thí nghiệm của Fujitsu thông báo việc phát triển các các mạch phát tín hiệu, mạch cân bằng nhằm giảm việc thất thoát tín hiệu truyền nhận tín hiệu với khả năng giao tiếp lên tới tốc độ 32 Gbps - tốc độ nhanh nhất thế giới tới thời điểm này.

Thành tựu mới này sẽ hỗ trợ hoạt động giao tiếp giữa các bộ vi xử lý trong các máy chủ thế hệ kế tiếp.

Bên cạnh việc tăng cường sức mạnh của bộ vi xử lý đã diễn ra trong mấy năm gần đây, khả năng xử lý dữ liệu của các máy chủ cũng đã tăng rất mạnh, qua đó hình thành nhu cầu giao tiếp dữ liệu nhanh hơn giữa các bộ xử lý với các bảng mạch.

Thông qua sự phát triển các mạch thu phát mới, cùng các mạch cân bằng có vai trò hạn chế tình trạng suy giảm tín hiệu trong mạng truyền dẫn, phòng thí nghiệm Fujitsu đã tăng gần gấp đôi tốc độ giao tiếp dữ liệu giữa các CPU.

Các công nghệ mới được kỳ vọng sẽ giúp cải thiện sức mạnh của các máy chủ và siêu máy tính thế hệ kế tiếp.
Các chi tiết của những công nghệ mới này sẽ được trình diễn tại Hội thảo quốc tế các vi mạch thể rắn IEEE 2013 (ISSCC 2013), bắt đầu từ ngày 17/2/2013 ở San Francisco.

Nền tảng

Trong mấy năm gần đây, đã hình thành nhu cầu tăng cường hoạt động xử lý dữ liệu của các máy chủ đặt tại các trung tâm dữ liệu, vốn phục vụ cho điện toán đám mây và nhiều ứng dụng khác. Việc này đã dẫn tới sự tăng cường sức mạnh của các bộ vi xử lý, cũng như việc phát triển các hệ thống quy mô lớn, kết nối một lượng lớn CPU với nhau. Kết quả là lưu lượng dữ liệu trao đổi giữa các CPU và các thiết bị ngoại vi đã tăng lên rất lớn.

Để có thể đáp ứng lưu lượng dữ liệu lớn này, tốc độ giao tiếp dữ liệu giữa các bộ vi xử lý trong các máy chủ hiện nay đã tăng từ vài Gbps lên vài chục Gbps.

Tuy nhiên người ta vẫn kỳ vọng tốc độ giao tiếp sẽ tiếp tục tăng lên để có thể giúp cho sự ra đời của các máy chủ thế hệ mới với hiệu suất cao.

Các thách thức kỹ thuật

Tăng tốc độ giao tiếp dữ liệu giữa các bộ vi xử lý cần các mạch phát và mạch nhận tín hiệu hoạt động với tốc độ cao hơn. Thêm vào đó, tình trạng suy giảm tín hiệu trên đường truyền dẫn, cũng trở nên lớn hơn khi tốc độ cao hơn.

Vì thế, khi hoạt động giao tiếp dữ liệu nâng lên tốc độ cao hơn, các mạch cân bằng đóng vai trò bù đắp cho tín hiệu bị suy giảm, cũng phải tăng thêm sức mạnh.

Công nghệ mới phát triển

Bộ phận giao tiếp dữ liệu giữa các bộ vi xử lý đã được chia làm một thiết bị phát và một thiết bị nhận. Thiết bị nhận gồm một mạch cân bằng đóng vai trò bù đắp cho các tín hiệu đã bị suy giảm trên đường truyền dẫn và một mạch tiếp nhận tín hiệu sẽ đọc dữ liệu ban đầu từ các tín hiệu đã qua phục hồi.

Thông qua việc sử dụng các công nghệ mới trong mạch phát tín hiệu cũng như các mạch cân bằng và mạch nhận trong bộ phận nhận tín hiệu, Fujitsu Laboratories đã thành công trong việc cải thiện tốc độ giao tiếp.

 1. Mạch phát.

Các mạch phát truyền dữ liệu từ nhiều kênh đã được dồn kênh thành một kênh duy nhất. Tiến trình dồn kênh không chỉ tiêu tốn một lượng đáng kể điện mà còn đẩy hệ thống tới ngưỡng giới hạn tốc độ hoạt động do tần suất dữ liệu đổ về tăng cao.

Fujitsu Laboratories đã phát triển một mạch phát đã hủy bỏ việc sử mạch dồn kênh. Thay vì sử dụng các giá trị nhị phân thông thường (0, 1) trong các tín hiệu phát, mạch mới sử dụng giá trị tam phân (0, 1, 2). Việc này khiến đầu nhận có khả năng phục hồi dữ liệu nguyên thủy thông qua việc sử dụng các chức năng đã có của mạch nhận và không phải thêm bất kỳ mạch đặc biệt nào khác. Quy trình này đã giúp vượt qua sự hạn chế về tốc độ của các thiết bị phát tín hiệu thông thường. Ngoài ra nó còn giúp giảm mức tiêu thụ điện xuống chỉ còn 30% so với công nghệ đang tồn tại.

2. Mạch cân bằng trong bộ phận nhận tín hiệu

Chất lượng đầu ra tín hiệu từ bộ phận phát sẽ suy giảm khi nó di chuyển trong các bảng mạch in và các đường truyền dẫn khác. Mức độ suy giảm tín hiệu sẽ tăng lên rất lớn tùy thuộc vào chiều dài của đường truyền dẫn dữ liệu và tốc độ trong đó tín hiệu di chuyển.

Theo nguyên tắc này, tình trạng suy giảm dữ liệu sẽ tăng lên khi tốc độ tăng lên, ngay cả khi dùng chung một đường truyền dẫn dữ liệu. Bình thường, việc áp dụng kỹ thuật bù tổn thất với các tín hiệu bị suy giảm do hoạt động phát ở tần số cao sẽ dẫn tới kết quả là đáp ứng tần số phẳng, qua đó giải quyết được tình trạng méo tín hiệu. Nhưng khi dải tín hiệu trong hoạt động truyền dẫn tốc độ cao tiến xa hơn vào dải tần số cao, tình trạng suy giảm tín hiệu ở đáp ứng tần số cuối thấp diễn ra ngày càng mạnh khiến người ta không thể bù tổn thất tương xứng.

Fujitsu Laboratories đã phát triển được một mạch cho phép bù tổn thất tín hiệu bằng cách làm phẳng đáp ứng tần số ở tần số thấp. Công nghệ mới đã cho phép việc chuyển tín hiệu với tốc độ 32 Gbps trên một khoảng cách truyền tín hiệu xa tới 80 cm, điều chưa từng đạt được trước đó.

3. Mạch nhận trong bộ phận nhận

Mạch nhận đọc dữ liệu gốc từ tín hiệu đã được định hình lại bởi mạch cân bằng, sau quá trình bù tổn thất truyền dẫn. Khi việc này xảy ra, việc đồng bộ hóa tốc độ (tần số) và thời gian (pha) của tín hiệu và xác định các giá trị số gốc là điều cần thiết. Các lỗi thời gian thông thường, diễn ra khi đọc dữ liệu, có thể được một thiết bị phát hiện lỗi nhận ra khi so với dữ liệu gốc và rồi được xử lý thông qua việc tái đồng bộ hóa nhờ một mạch điều biến thời gian.

Nhưng ở tốc độ cao hơn, phương thức này yêu cầu sự chính xác về mặt thời gian đã khiến đồng hồ trong hệ thống vấp ngưỡng hạn chế công nghệ. Thay vì đồng bộ hóa với đồng hồ, Fujitsu Laboratories đã phát triển một phương thức nội suy dữ liệu. Trong phương thức này,dữ liệu sẽ được lấy mẫu định kỳ và một quá trình xử lý nội suy sẽ được diễn ra, dựa trên hai mẫu tín hiệu thực, để tạo ra một tín hiệu ảo luôn đồng bộ với đồng hồ.

Công nghệ này đã loại bỏ nhu cầu cần tới một mạch điều biến thời gian và khiến cho hoạt động nhận tín hiệu có thể diễn ra với tốc độ tăng thêm nữa trong tương lai.

Kết quả

Các công nghệ này sẽ đóng góp lớn cho sự tăng cường sức mạnh của các máy chủ và siêu máy tính thế hệ kế tiếp.

Phát triển tương lai

Fujitsu Laboratories sẽ ứng dụng các công nghệ này cho nhiều lĩnh vực sản phẩm liên quan tới việc xử lý dữ liệu lớn, như các giao diện bảng nối đa năng đã kết nối các bảng mạch khác nhau trong các hệ thống máy chủ.
 

Sitemap