ATCA Control Blade IPMI Management Power Switch Blades

ATCA的系统构成 Control Blade IPMI Management & Power Switch Blades 1个典型的ATCA系统包括： 12块刀片模块（Blades）、2个交换刀片（ Switch Blades）、2个控制刀片（Control Blades）、互连背板（Back Plane）以及电源（Power）、散热等模块。 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 10

高能所：高性能节点计算机的设计 – High Performance Compute Power: • 5 x (Virtex-4 FPGA + 2 Gb DDR 2) – ~32 Gbps Bandwidth • 13 x Rocket. IO to backplane • 5 x Gigabit Ethernet • 8 x Optical Link – 2 Embedded Power. PC in each FPGA • Real time Linux – ATCA compliant – 完成第二板 高能所设计的基于ATCA和FPGA的高性能处理板 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 17

x. TCA for Physics 大事 • 2007年 5月 在FNAL第一次ATCA workshop • 2007年 5月 IEEE RT 07 ATCA 专题 • 2008年初讨论建立新标准的可行性 • • • 2008年 10月在Dresden第二次ATCA workshop 2008年 10月IEEE NSS ATCA 专题 2009年 5月高能所第三次 x. TCA workshop 2009年 5月IEEE RT 09 ATCA 专题 2010年 5葡萄牙里斯本 第四次 x. TCA workshop 2010年 5月葡萄牙里斯本 IEEE RT 1 x. TCA 专题 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 24

1. CCTS的路线图 • 组织 作组每周开技术讨论电话会 • x. TCA for physics – Extensions to specifications 协议文本的起草 – Guidelines 设计指引 – Open source solutions 开源软件的编制 – Building on existing x. TCA base under PICMG rules 依照PICMG规则构建x. TCA骨架 – Spec approval by PICMG membership PICMG成 员验收 – Collaborating with industry for product development & support 业界的密切合作 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 26

x. TCA标准的 作组及任务 • 物理需求调研组： – Physics User Survey Task Group • 硬件 作组 WG 1： – Physics x. TCA I/O, Timing and Synchronization Working Group • 软件 作组 WG 2 ： – Physics x. TCA Software Architectures & Protocols Working Group 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 27

硬件组 WG 1 的任务 • 硬件协议范围 1. ATCA Rear Transition Module Interface for IO 2. ATCA Carrier Boards for AMC’s w/ Rear IO (2) 3. AMC (Advanced Mezzanine Cards) w/Rear IO (2) 4. MTCA (Micro. TCA) Chassis w/ Rear IO (2) 5. ATCA/MTCA Clock & Trigger Distribution (2) 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 28

2 a. Carrier w/ Stacked AMC’s IO AMC IO board Standard AMC board Stacked connector Courtesy R. Downing, SLAC 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 30

2 b. Carrier Concept for 1 or 2 - Wide AMC Mechanical Key IO Zone 3 from/to RTM Standard Fabric to backplane Power Up to: 10 standard singles 4 -double high w/IO 3 double wide w/IO 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 31

3 a. Stacked 1 -wide AMC w/ IO (From DESY LLRF Design) • Stacked AMC Board(s) IO • Stacked boards and connector • IO confined to second board • Superior analog grounding, • shielding, crosstalk isolation µRTM Option IO Dwg. Courtesy R. Downing, SLAC 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 32

4 a. 1 -Wide Stacked AMC in MTCA AMC Panels 2 high (vs. 1. 5) w/ alternate slots dedicated to analog & IO Full size RTM option 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 34

4 b. 2 -Wide 12 Payload AMC MTCA 2010年 8月14日 Interlock Output Module Power Unit Clock & Timing Module Rear IO via µRTM’s Optional 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 35

软件 作组 WG 2 任务２ • 互用性 – Develop Generic API’s and Protocols for: • Management of real-time DAQ & machine control components • High rate & low latency transactions • Management of resources within x. TCA network • 可用性 – Define mechanisms for management of redundancy, hot swap and auto-failover – Develop IPMI architecture to include LAN access for managing distributed FPGA controls environment • 性能 – Standardize environment, use available standards to save development time – Efficient communications from high speed point-to-point to full network levels 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 39

感谢大家的耐心 I. 参考资料 – 2010年 8月14日 http: //www. picmg. org/pdf/PICMG_Physics_ Public_Web_Update_061209_R 5 -3. pdf 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 43

Possible Scenarios MTCA with Rear IO • Labs place early orders for common spec items to industries via RFP’s (Request for Proposal) if item does not already exist, or RFQ (Request for Quotation) if similar item already is manufactured. • Need to develop at least 2 -3 industry sources of each basic infrastructure item – Shelf with backplane, 2 -wide with μRTM – Shelf with power and cooling – Shelf with MCH, IPMI, power & cooling 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 45

Joint Orders • Founding Labs collaborate on multiple prototype orders to raise numbers ordered, offset NRE costs (SLAC, DESY, FNAL, IHEP, IPFN) • FL’s offer prototype order opportunities to new labs not already members – BNL, LLNL, LASL, Argonne, JLAB, SNS, CERN, Saclay, Rutherford, KEK, + too many light sources to count 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 46

Applications Modules • No joint order approach to prototypes is possible on the module & x. RTM side until we develop common specifications for generic modules, e. g. – Multichannel 16 -bit slow and fast ADC-DACs with FPGA processor on board – Generic x. RTM’s with signal conditioning suitable for combination of RF, BPM and slow interlock channels – Generic clock and trigger solution modules for both ATCA, MTCA – Generic 1 -wide stack AMC Carrier with ATCA RTM Rear IO 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 47

Systems Demonstrations • Assuming successful collaboration on a number of key prototypes, lab-industry should jointly develop systems demos showing interoperability of modules from different vendors • Show at workshops, conferences, exhibits – Main development issue: Interoperable software interfaces to generic modules designed to common API, HPMI, IPMI specs 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 48

软件组 WG 2 进展 • 入门联系软件 – Series of tutorials from industry and lab experts ongoing – IPMI, HPM 1. 1, LAN-based IPMI, SRIO & PCIe vs. Gb. E protocols, Open. SAF etc. • 物理实验的通用 API’s – Framework proposed for Embedded Machine Control Protocol for physics – Includes integration of features found in various standards optimized for physics (e. g. VXI, SCPI, IVI…) – Includes virtual ADC example of hardware independent specification • 总结现有样机系统的经验 – Study of ongoing systems initiatives at DESY, SLAC, IPFN (JET & ITER) to help frame requirements, provide test beds STATUS: Studies continuing on protocols, architecture, existing tools 2010年 8月14日 下一代核仪器及设备标准XTCA 刘振安 51