ПРЕСС-ЦЕНТР

Оборудование MicroTCA в специальных приложениях

МКА:ВКС №2/2011

Бретман Владимир Викторович, директор направления базовых аппаратных средств, ЗАО "РТСофт", Акиншин Леонид Геннадьевич к.ф.-м.н., обозреватель журнала "МКА:ВКС"

Переход индустрии высокопроизводительных встраиваемых вычислений на последовательные внутрисистемные коммуникации близится к завершению: аппаратные средства AdvancedTCA, MicroTCA и VPX уже позволяют создавать высокопроизводительные системы нового поколения с последовательными соединениями между платами на базе совместимых компонентов от разных производителей. Среди всех стандартов такого рода MicroTCA выглядит наиболее универсальным, поскольку, используя его, разработчики могут строить недорогие конечные решения самых разных физических форм и размеров для широчайшего спектра приложений, включая специальные.

Роль «самостоятельных» процессорных и периферийных плат, подключаемых к объединительной панели напрямую, не является исходным предназначением модулей AdvancedMC. Изначально изделиям AdvancedMC отводилась лишь функция мезонинов, расширяющих возможности плат AdvancedTCA. Определив новый способ использования модулей AdvancedMC, стандарт MicroTCA открыл перед AdvancedTCA-совместимым оборудованием доступ на рынки мобильных, бортовых и промышленных систем и в некоторые другие сегменты, где ранее оно могло иметь лишь очень ограниченное применение. Поскольку одни и те же модули AdvancedMC обрели способность быть как мезонинами в составе систем AdvancedTCA, так и самостоятельными процессорными либо периферийными платами в составе систем MicroTCA, стандарты AdvancedTCA, AdvancedMC и MicroTCA образовали единую экосистему, аппаратным фундаментом для которой послужили модули AdvancedMC, а базовой объединяющей идеей – концепция полной замены параллельных шин на быстрые последовательные коммуникации между платами.

Охватывая практически весь спектр прикладных требований по производительности и степени жесткости эксплуатационных условий, оборудование MicroTCA выглядит более универсальным по сравнению с аппаратными средствами AdvancedTCA, которые ориентированы почти исключительно на построение мультипроцессорных комплексов высшей производительности для относительно мягких условий эксплуатации. Принципиальное значение для понимания тех отношений, в которых пребывают между собой стандарты AdvancedTCA и MicroTCA, имеет тот факт, что AdvancedTCA есть плоть от плоти телекоммуникационной отрасли – он разрабатывался производителями телеком-оборудования для производителей телеком-оборудования. Реальная сфера применимости AdvancedTCA, как это часто бывает, оказалась несколько шире рынка телекоммуникаций; оборудование AdvancedTCA, в частности, успешно используется в «нежестких» оборонных приложениях серверно-коммуникационного класса. Но в целом аппаратные средства AdvancedTCA остаются верны своему исходному предназначению, и их основной сбыт приходится именно на телекоммуникационный сегмент.

Будучи «вторичной» по отношению к стандарту AdvancedTCA, системная архитектура MicroTCA имеет совершенно другие исходные цели, и потому судьба ее складывается иначе. Появление стандарта MicroTCA было предопределено успехом технологии AdvancedTCA/AdvancedMC. Позволив создавать системы высочайшей производительности и пропускной способности, оборудование AdvancedTCA не очень хорошо подходило для использования за пределами телекома, да и в самом телекоме было уместно далеко не везде и не всегда. Между тем, открытые модульные решения, характеризующиеся высокой производительностью и большой пропускной способностью, были и остаются востребованными в самых разных прикладных областях, включая и те, которые весьма далеки от рынка телекоммуникаций. Наличие спроса на такие решения и аппаратные средства для их построения стало предпосылкой к появлению стандарта MicroTCA, который возник как попытка производителей оборудования, стремящихся на новые рынки, преодолеть изначальную ограниченность системной архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC рамками телекоммуникационных и близких к телекоммуникационным приложений класса High End.

Основным архитектурным узким местом, препятствовавшим выходу AdvancedTCA-совместимого оборудования в иные сегменты, являлись сами громоздкие платы AdvancedTCA, устанавливающиеся перпендикулярно объединительной панели с большим шагом. Устранив это промежуточное звено между объединительной панелью и модулями AdvancedMC, стандарт MicroTCA позволил создавать компактные AdvancedTCA-подобные системы, не уступающие своим крупногабаритным собратьям практически ни в чем, кроме размеров. MicroTCA-система высоты 3U или 4U с одной объединительной панелью и 12 процессорными модулями позволяла разместить 24 процессорных ядра в весьма небольшом пространстве уже в случае двуядерных ЦП, при использовании же процессоров с 4 и более ядрами и/или многопроцессорных модулей плотность размещения обрабатывающих элементов могла быть увеличена еще в несколько раз.

Но преемственность по отношению к стандарту AdvancedTCA и меньшие размеры конечных решений аналогичной производительности – это еще не все преимущества системной архитектуры MicroTCA. Имея компромиссные габариты, модули AdvancedMC оказались очень хороши для построения компактных мультипроцессорных комплексов, характеризующихся повышенной механической надежностью. Применение высококачественных разъемов и компактных печатных плат весьма благотворно сказывалось на механических свойствах конечных решений, что заставило рынок AdvancedMC/MicroTCA естественным образом тяготеть к системам повышенной надежности в целом и к защищенным системам в частности. Осознав это, производители решили заняться искусственной стимуляцией дрейфа MicroTCA в сторону защищенных приложений и приступили к разработке спецификаций для создания MicroTCA-совместимых систем повышенной надежности с конвекционным и кондуктивным охлаждением. Как следствие всего перечисленного, сегодня стандарт MicroTCA стремительно набирает популярность не только в телекоме, но и во многих смежных отраслях (промышленность, медицина, транспорт, оборона). Наиболее увлекательных событий следует ждать в оборонно-аэрокосмическом сегменте, где стандарт MicroTCA начинает конкурировать как с унаследованными системными архитектурами CompactPCI и VME, так и с новым стандартом VPX, который также базируется на быстрых последовательных соединениях, но имеет иное происхождение и позиционируется как продолжатель дела VME. Мы еще поговорим об этом ниже, пока же отметим, что любая система MicroTCA безотносительно к степени своей защищенности – это, по сути, система AdvancedTCA в миниатюре (рис. 1). Технология MicroTCA позволяет реализовывать практически всю полноту преимуществ архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC в корпусах меньших габаритов и создавать гибкие системы весьма высокой производительности с быстрыми последовательными соединениями между платами вместо параллельных шин, причем системы эти могут быть (или не быть) рассчитаны на жесткие условия эксплуатации.

Рис. 1. Внешний вид компактной MicroTCA-системы Kontron OM6062, удовлетворяющей спецификации повышенной надежности MTCA.1

Спецификации для создания защищенных систем MicroTCA

Замена параллельных шин на быстрые последовательные соединения, приведшая к тому, что на рынке оборудования для защищенных систем вот-вот разразится война стандартов, созданных разными консорциумами, это сравнительно медленный процесс, идущий уже не первый год. По данным аналитического агентства Venture Development Corporation, за период с 2007 по 2010 год объемы продаж оборудования AdvancedTCA/AdvancedMC/MicroTCA увеличились в 2,5 раза. При этом, как уже говорилось, аппаратные средства AdvancedTCA использовались и продолжают использоваться лишь тех задачах, где требуются высочайшая производительность и высочайшая пропускная способность, а также передовые функции коммутации и системного управления, поддержка горячей замены и т.п., но нет жизненной необходимости использовать защищенные решения. Данным условиям удовлетворяют, главным образом, телекоммуникационные и «мягкие» оборонные приложения. Что касается оборудования AdvancedMC/MicroTCA, то оно, будучи гораздо более гибким, уже находит применение в самых различных классах задач как внутри, так и вне телекоммуникационного рынка. До недавнего времени расширение ареала обитания AdvancedMC/MicroTCA по направлению от телекома шло не очень быстрыми темпами, однако спецификации MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 должны резко ускорить этот процесс. Первая спецификация, учитывающая требования мобильных решений и систем наружного базирования с охлаждением за счет конвекции, была принята консорциумом PICMG в 2010 году и уже взята на вооружение ведущими производителями оборудования, третья была принята в конце февраля 2011 г., и в самое ближайшее время к ним должна присоединиться вторая. Спецификация MTCA.1 включает в зону ответственности MicroTCA оборонные приложения с классом окружающей среды EAC6 и классом вибрации V2 в терминологии ANSI/VITA 47. Спецификация MTCA.3 определяет интерфейс кондуктивного охлаждения, благодаря которому по своим термальным характеристикам, а также по устойчивости к ударам и вибрации оборудование MicroTCA сможет соответствовать самым «тяжелым» профилям стандарта ANSI/VITA 47 (иными словами, станет пригодным для создания герметичных систем с кондуктивным охлаждением, которые используются, в частности на беспилотных летательных аппаратах и на других платформах с ограниченным свободным пространством). Переход плодов деятельности комитетов MTCA.1 (Air Cooled Rugged MicroTCA – защищенное оборудование MicroTCA с воздушным охлаждением), MTCA.2 (Hardened Air Cooled MicroTCA – оборудование MicroTCA повышенной защищенности с воздушным охлаждением) и MTCA.3 (Hardened Conduction Cooled MicroTCA – оборудование MicroTCA повышенной защищенности с кондуктивным охлаждением) в статус утвержденных официальных документов консорциума PICMG – это мощнейший толчок к началу массового применения оборудования AdvancedMC/MicroTCA в некоторых очень интересных рыночных сегментах, включая аэрокосмический и оборонный.

Реальное оборудование

Впрочем, спецификации спецификациями, но физические системы создаются из реально существующего оборудования, предлагающегося на рынке, а не из стандартов и директив. Готовы ли поставщики обеспечить рост спроса на аппаратные средства AdvancedMC/MicroTCA в области специальных применений? Рассмотрим этот вопрос на примере продуктового портфеля международного холдинга Kontron, включающего как базовые кирпичики для построения систем MicroTCA, так и интегрированные платформы в соответствующих стандартах.

К первой товарной группе относятся разнообразные модули накопителей, коммутаторы MCH, процессорные и интерфейсные модули. В ней представлены процессоры Intel Core Duo и Core 2 Duo (изделия Kontron AM4010, AM4011 и AM5010), Intel Core i7 (Kontron AM5020 и AM4020), Intel Xeon LC5518 (Kontron AM5030) и Freescale PowerPC MPC8641D (Kontron AM4100 и AM4011), пакетные процессоры Cavium OCTEON (серия сетевых модулей ввода-вывода Kontron AM42xx), а также бортовые твердотельные накопители и жесткие диски (изделия Kontron AM4500, AM4501, AM4510, AM4520, AM4521 и AM5500). Интегрированные платформы, образующие вторую группу – это открытые системные конфигурации в корпусах. Такие конфигурации нацелены на определенные прикладные сценарии, но могут гибко адаптироваться под конкретные задачи заказчика. Законченная система получается из интегрированной платформы как результат учета требований клиента, что выражается в выборе именно тех модулей, версий и опций, которые отвечают специфике клиентских приложений наилучшим образом. Для интегрированных платформ в стандарте MicroTCA, предлагаемых холдингом Kontron, доступны различные процессорные модули, коммутаторы внутрисистемных соединений (MicroTCA Carrier Hub – MCH), модули ввода-вывода (в основном это сетевые платы с интерфейсами Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet), модули пакетных процессоров и другие продукты из первой группы.

Примерами реально существующих продуктов для построения защищенных систем стандарта MicroTCA могут служить платформы Kontron OM6090D и Kontron OM7090D (рис. 2), удовлетворяющие спецификации MTCA.1 и оснащенные высокопроизводительными объединительными панелями с коммутируемыми соединениями 10 Gigabit Ethernet, обеспечивающими высочайшие скорости передачи данных. Каждая из этих платформ поддерживает до 36 процессорных ядер (в составе процессоров Intel Xeon) и до 216 Гбайт памяти. Kontron OM6090D и Kontron OM7090D найдут применение в мобильной телефонии, в сфере безопасности, в медицинских и оборонных проектах. На основе данных продуктов можно строить законченные системы для организации мобильных сетей (Network In A Box), создавать регистры HLR/HSS, контроллеры радиосетей и шлюзы. В силу своей компактности эти платформы также подходят для мобильных сетей быстрого развертывания (Rapidly Deployable Mobile Network). Кроме того, будучи защищенными решениями, Kontron OM6090D и Kontron OM7090D могут стать отличным выбором для оборонных и аэрокосмических систем вроде радаров, сонаров и комплексов обработки видеоданных. Во всех перечисленных ситуациях оказываются востребованными такие свойства рассматриваемых платформ, как плотное пространственное размещение вычислительных узлов, поддерживающих горячую замену и взаимодействующих с другими узлами по мультигигабитным соединениям с топологией «двойная звезда». Основой для Kontron OM6090D и OM7090D служит компактное шасси размерами 266 x 428 x 365 мм с четырьмя вытяжными вентиляторами со стороны тыльной панели. Каждая из двух платформ способна нести до двух резервирующих друг друга коммутаторов MCH и до девяти процессорных либо периферийных модулей AdvancedMC удвоенной ширины (энергопотребление до 80 Вт). Модификация Kontron OM6090D допускает установку трех источников питания переменного тока с выравниванием нагрузки. В свою очередь, версия Kontron OM7090D может комплектоваться двумя (один активный, второй запасной) либо тремя (два активных, один запасной) модулями управления питанием.

Рис. 2. MicroTCA-платформа Kontron OM7090D вмещает два коммутатора MCH, девять модулей AdvancedMC и ориентирована на задачи, предполагающие использование защищенного оборудования повышенной надежности

Клиенты могут выбирать либо готовые базовые конфигурации платформ Kontron OM6090D и OM7090D, либо заказывать у холдинга Kontron особые конфигурации с теми модулями AdvancedMC, которые будут оптимальными с точки зрения конкретной прикладной специфики. Подобные интегрированные решения существенно ускоряют выход клиентов на рынок, поскольку фактически перекладывают значительную часть работы по проектированию и тестированию аппаратного состава конечных систем на плечи поставщика, в роли которого выступает Kontron. В базовые конфигурации для рассматриваемых платформ включены процессорные модули AdvancedMC на базе ЦП Intel Xeon LC5518 (Kontron AM5030) и Intel Core 2 Duo (Kontron AM5010), а также MCH-коммутатор Kontron AM4910, обеспечивающий коммутацию каналов 10 Gigabit Ethernet. Возможна установка «накопительных» модулей Kontron AM5500, поддерживающих спецификацию MTCA.1 и оснащаемых двумя 2,5-дюймовыми жесткими дисками с интерфейсом Serial ATA суммарным объемом до 1 Тбайт либо сверхнадежными твердотельными накопителями. В последнем случае модули Kontron AM5500 позволяют создавать законченные решения, отличающиеся очень хорошей устойчивостью к воздействию ударов и вибрации. Если заполнить модулями Kontron AM5500 все слоты платформы Kontron OM6090D или OM7090D, можно получить исключительно надежную систему хранения данных полным объемом до 9 Тбайт. Возможности заказа особых конфигураций не ограничиваются выбором модулей AdvancedMC. В частности, по желанию клиента интегрированные платформы Kontron OM6090D или OM7090D могут быть оснащены и другими объединительными панелями, реализующими соединения 10 Gigabit Ethernet, Gigabit Ethernet, PCI Express x4 и/или Serial ATA.

Основные тренды в индустрии MicroTCA

Будучи живым организмом, индустрия MicroTCA постоянно развивается вслед за эволюцией самого стандарта и требований рынка. Сегодня в сегменте MicroTCA достаточно четко прослеживаются три основных тренда, находящих отражение в продуктовых портфелях поставщиков оборудования. Первый состоит в постепенном смещении акцента с модулей одинарной ширины на модули AdvancedMC двойной ширины. Благодаря большей площади, модули двойной ширины способны нести компоненты больших размеров и иметь более развитую функциональность. В формфакторе AdvancedMC двойной ширины у холдинга Kontron есть множество различных продуктов, начиная с коммутаторов и сетевых плат с интерфейсами 10 Gigabit Ethernet и заканчивая мощными процессорными модулями, такими как изделие Kontron AM5010.

Изделие Kontron AM5010 (рис. 3) – это полноценный одноплатный компьютер с быстрой графической подсистемой ATI и жестким диском. Модуль Kontron AM5010 оснащается низковольтным процессором Intel Core 2 Duo с тактовой частотой 1,5 ГГц, кешем L2 объемом 4 Мбайт и 667-мегагерцовой системной шиной. В качестве чипсета используется решение серверного класса Intel 3100. Объем буферизованного ОЗУ типа DDR2 (400 МГц) с функцией коррекции ошибок ECC может достигать 4 Гбайт, объем бортовой флеш-памяти типа NAND с интерфейсом USB 2.0 – 8 Гбайт. Модуль Kontron AM5010 способен нести на себе жесткий диск с интерфейсом Serial ATA.

Рис. 3. Благодаря формфактору AdvancedMC удвоенной ширины, одноплатный компьютер Kontron AM5010 имеет развитую подсистему ввода-вывода и собственный жесткий диск

Имеющийся у модуля Kontron AM5010 интерфейс PCI Express x4 удовлетворяет спецификации PICMG AMC.1, два канала Gigabit Ethernet – спецификации PICMG AMC.2, а два порта Serial ATA – спецификации PICMG AMC.3. Со стороны передней панели доступны выход DVI-I, два порта USB, два интерфейса Gigabit Ethernet и последовательный порт.

Хорошая масштабируемость, надежность и отказоустойчивость процессорного модуля Kontron AM5010, обусловленные продуманным температурным дизайном, тщательно отобранными термоустойчивыми компонентами и оптимизированной схемой отвода тепла, позволяют использовать его в в широком спектре встраиваемых приложений с длительным жизненным циклом.

Наряду с увеличением доли изделий удвоенной ширины наблюдается рост числа модулей AdvancedMC с поддержкой технологии 10 Gigabit Ethernet. В этом состоит второй ключевой тренд на рынке AdvancedMC/MicroTCA: базовые аппаратные средства для построения систем MicroTCA обзаводятся быстрыми каналами 10 Gigabit Ethernet. Причины данного явления понятны: неся идеи AdvancedTCA за пределы телекоммуникационной отрасли, оборудование AdvancedMC/MicroTCA остается ориентированным на построение высокопроизводительных систем, работающих с интенсивными потоками данных, и потому спрос на 10-гигабитные каналы в MicroTCA-приложениях обязан расти вслед за ростом процессорных мощностей и скоростей обработки. Примером такого 10-гигабитного продукта может служить модуль Kontron AM5030 (рис. 4), выполненный на базе четырехъядерного серверного процессора Intel Xeon LC5518.

Рис. 4. Так выглядит модуль Kontron AM5030, поддерживающий внутрисистемные соединения 10 Gigabit Ethernet и выполненный на базе серверного процессора Intel Xeon LC5518

Высокоинтегрированный экономичный процессор Intel Xeon LC5518 работает на частоте 1,73 ГГц, поддерживает технологии Intel Hyper-Threading и Intel Turbo Boost и содержит встроенный концентратор ввода-вывода, контроллер шины PCI Express Gen. 2.0 и кеш L3 объемом 8 Мбайт. Платформенный контроллер-концентратор Intel 3420 и шина DMI позволяют модулю Kontron AM5030 обходиться меньшим числом компонентов и упрощают обмен данными между ЦП, чипсетом и периферией. Также в наличии интегрированный контроллер RAID.

Модуль Kontron AM5030 может нести до 24 Гбайт трехканальной 1066-мегагерцовой памяти DDR3 с функцией ECC и оснащен двумя интерфейсами XAUI, реализующими каналы 10 Gigabit Ethernet в соответствии со спецификацией PICMG AMC.2. Используя несколько модулей Kontron AM5030, можно создавать весьма производительные многопроцессорные комплексы. Кроме того, изделие Kontron AM5030 оснащено четырьмя интерфейсами Gigabit Ethernet, два из которых выведены на переднюю панель, а два других удовлетворяют спецификации AMC.2, шиной PCI Express x4 (спецификация AMC.1) и двумя портами Serial ATA (спецификация AMC.3). Еще два канала Serial ATA выведены в разъем Advanced MC. Помимо двух сетевых интерфейсов на передней панели предусмотрены два порта USB 2.0, выход VGA и последовательный порт.

Изделие Kontron AM5030 поддерживает горячую замену и интерфейс интеллектуального управления IPMI. Фронтальная панель модуля Kontron AM5030 удовлетворяет спецификации MicroTCA.1, что позволяет использовать его при создании защищенных систем.

Третий и, пожалуй, самый важный тренд – это проникновение MicroTCA на рынок жестких специальных применений. Не нужно быть очень проницательным человеком, чтобы видеть, куда именно метят спецификации MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3. Их создатели стремятся стандартизовать методы построения MicroTCA-совместимых систем, способных работать в условиях экстремальных температур и повышенных ударно-вибрационных нагрузок. Говоря о целях данной деятельности, они называют те приложения, для которых характерны подобные условия эксплуатации: мобильные, медицинские, промышленные, оборонные и аэрокосмические. При этом все прекрасно понимают, что последние два пункта суть нечто большее, чем просто пункты, ведь проникнуть на оборонно-аэрокосмический рынок мечтает любой производитель. А коли так, то вся многолетняя работа комитетов PICMG MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 является ни чем иным как планомерной подготовкой плацдарма для наступления на стандарт VPX, который, напомним, является официально назначенным преемником системной архитектуры VMEbus на рынке спецприменений. Разумеется, высоконадежное оборудование для жестких условий эксплуатации нужно не только космосу, авиации и оборонке: защищенные аппаратные средства с радостью принимают во многих других сегментах, но нынешние и будущие успехи MicroTCA в медицинских, мобильных и транспортных приложениях – это лишь цветы на обочине дороги, конечная цель разработчиков вышеуказанных спецификаций – иная. Ценность приза, который получает поставщик, сумевший закрепиться в оборонно-аэрокосмическом сегменте, несопоставима с дивидендами от медицины и транспорта, которые, впрочем, в любом случае будут весьма кстати. Интрига в том, что на рынке оборонных и аэрокосмических применений уже существует и неплохо себя чувствует стандарт VPX, позиции которого исключительно сильны, поскольку он призван продолжить дело системной архитектуры VMEbus, являвшейся для оборонно-аэрокосмической отрасли «своей» на протяжении более трех десятилетий. Тем, кто представляет себе расстановку сил в этой индустрии, сама мысль об успешной борьбе против тандема VPX/VMEbus на его же собственной территории может показаться нелепой, и все же, как нам кажется, шансы на успех у этой смелой затеи есть.

Недорогая альтернатива

В первом приближении стандарт MicroTCA ценен для оборонно-аэрокосмического рынка прежде всего как член семейства системных архитектур нового поколения, исповедующих полный отказ от параллельных шин в пользу быстрых последовательных соединений между платами. Такие соединения могут реализовываться на базе Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet, PCI Express, Serial RapidIO и некоторых других коммуникационных технологий. Топологически систему MicroTCA можно представить как сеть, узлами которой являются модули AdvancedMC, а роль коммутатора играет так называемый контроллер MCH, который реализуется либо как отдельный модуль AdvancedMC, либо как часть функций объединительной панели. Все взаимодействие между слотами AdvancedMC осуществляется по коммутируемым последовательным каналам, что создает условия для быстрого и беспроблемного наращивания производительности простым увеличением числа процессорных модулей. В данном отношении стандарт MicroTCA резко отличается от архитектуры CompactPCI, для которой мультипроцессорность может представлять большую и не всегда разрешимую проблему1. Говоря о важных особенностях оборудования MicroTCA, представляющих интерес для разработчиков систем специального назначения, необходимо упомянуть также развитые функции системного управления и поддержку «горячей» замены модулей. Специалистам, выбравшим стандарт MicroTCA, доступен широкий спектр изделий AdvancedMC на базе высокопроизводительных процессоров Intel Core Duo, Core 2 Duo, и Core i7, передовых многоядерных ЦП с архитектурой PowerPC и сетевых процессоров, коммуникационные модули и модули накопителей, а также интегрированные платформы MicroTCA разных форм и размеров. При этом в полном согласии с озвученным выше трендом доля оборудования AdvancedMC/MicroTCA с поддержкой 10-гигабитных каналов постоянно растет, что вызвано ростом скоростей обработки данных и внутрисистемного обмена. Одновременно с этим разрабатываются спецификации, позволяющие создавать защищенные системы MicroTCA, и расширяется ассортимент аппаратных средств для таких систем. Можно констатировать, что диапазон текущих и будущих свойств оборудования AdvancedMC/MicroTCA в значительной мере пересекается с требованиями рынка спецприменений. Стандарт MicroTCA в своем исходном виде уже позволял решать довольно большой круг задач в оборонно-аэрокосмическом сегменте, спецификации же MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3 способны превратить MicroTCA в полноценного конкурента системной архитектуры VPX. Фоном ко всему этому служит неуклонное увеличение числа поддерживающих технологию MicroTCA производителей и рост интереса к ней в нетелекоммуникационных секторах. Данные события и процессы не могут не внушать оптимизм в отношении будущего MicroTCA за пределами телекома вообще и в сегменте спецприменений в частности.

Тем не менее, все перечисленные преимущества стандарта MicroTCA в равной степени свойственны и системной архитектуре VPX, с которой он начинает воевать за сегмент оборонных и аэрокосмических приложений. Архитектура VPX точно так же не обременена тяжелым наследием параллельных шин, позволяет использовать тот же набор коммуникационных технологий для организации взаимодействия между платами, поддерживает «горячую» замену, тыльный ввод-вывод и т.д., и т.п. вплоть до наличия спецификаций, определяющих требования к защищенным решениям с кондуктивным и даже жидкостным охлаждением (стандарт VPX-REDI (спецификация VITA 48)).

На что же рассчитывают создатели спецификаций MTCA.1, MTCA.2 и MTCA.3, адресуя их рынку оборудования для систем специального назначения? Точно не на признание в оборонно-аэрокосмической отрасли, которое стандарту MicroTCA лишь предстоит завоевать, не на традиции применения в соответствующем классе задач, которым у MicroTCA просто неоткуда взяться и не на обратную совместимость с продуктами предыдущих поколений, поскольку никакой совместимости между MicroTCA и VME/VPX быть не может. Скорее всего, создатели защищенных модификаций системной архитектуры MicroTCA полагаются на фактор массовости: поскольку стандарт MicroTCA родом с открытого и динамичного телекоммуникационного рынка, где работает много активно конкурирующих друг с другом независимых производителей, цена оборудования MicroTCA не может быть слишком высокой, чего нельзя сказать об аппаратных средствах VPX/VMEbus, являющихся в гораздо большей степени эксклюзивными и существующих на значительно менее конкурентном рынке. Стоимость труда специалистов, умеющих работать с MicroTCA и с VPX, также различна, поскольку первых больше, чем вторых. Получается, что аппаратные средства MicroTCA вправе претендовать на роль недорогой альтернативы сверхзащищенному оборудованию VPX. Данная альтернатива способна обеспечивать высокую производительность, высокую готовность и чрезвычайно высокую пропускную способность при сравнительно малых размерах. Под таким углом зрения вся эта затея с защищенными системами MicroTCA для оборонных приложений выглядит не такой уж безумной, ведь ситуации, когда массовая технология вторгается в специальную прикладную область и противостоит там технологии эксклюзивной, глубоко в этой области укорененной, не так уж редки. Подходящие примеры можно найти даже на самом оборонно-аэрокосмическом рынке: конкуренция между системными архитектурами VME и CompactPCI, конкуренция между процессорами x86 и PowerPC. Величина успеха, завоеванного технологиями-пришельцами в ходе атак на «родные» технологии, разнится от случая к случаю, общим является лишь сам факт наличия успеха и сравнительно медленное отступление технологий-аборигенов под натиском агрессоров. Что-то подобное, на наш взгляд, должно произойти и с защищенными системами MicroTCA: со временем они займут на рынке спецприменений некоторую устойчивую нишу, о конечных размерах которой сейчас можно лишь догадываться. Так или иначе, VPX придется потесниться, и средняя стоимость решений на оборонно-аэрокосмическом рынке в результате снизится, равно как и порог вхождения на этот рынок для поставщиков оборудования, что есть явление безусловно и во всех смыслах положительное. Еще более любопытных результатов можно ожидать от прихода защищенного оборудования MicroTCA на некоторые другие рынки (промышленный, медицинский), где не просматривается ни безоговорочного доминирования каких-либо привилегированных системных архитектур, ни многодесятилетних традиций, стремящихся законсервировать исторически сложившееся положение вещей. В таких отраслях массовые недорогие аппаратные средства MicroTCA вполне способны устроить настоящий переворот и даже революцию, поскольку там переход на MicroTCA будет, по сути, эквивалентен движению в общем русле перехода с параллельных шин на быстрые последовательные соединения. Трудно представить себе VPX в роли доминирующего стандарта для промышленных систем, ибо промышленные решения не должны быть дорогими, а вот защищенные версии MicroTCA смотрелись бы в таком амплуа вполне органично.

Еще одним аргументом в пользу MicroTCA является такое врожденное свойство данного стандарта как направленность на завоевание других рынков. Экспансия, расширение сферы применимости системной архитектуры AdvancedTCA/AdvancedMC является исходной целью стандарта MicroTCA и главным смыслом его существования. Поэтому использование оборудования MicroTCA за пределами телекома с заходом в область высокопроизводительных промышленных, медицинских и оборонных приложений носит не спорадический, как в случае AdvancedTCA, а закономерный и ожидаемый характер. Если стандарт AdvancedTCA применяется в нетелекоммуникационных приложениях лишь в той мере, в какой они похожи на телекоммуникационные, то стандарт MicroTCA открыто претендует на немалую долю рынка жестких аэрокосмических применений и систем специального назначения, причем, что немаловажно, эти претензии подкрепляются реальными делами в виде принятия спецификаций на защищенные системы и появления на рынке продуктов, таким спецификациям удовлетворяющих.

Весьма удачным следует признать и выбор момента для начала наступления стандарта MicroTCA на оборонно-аэрокосмический сегмент. При грамотных, в меру агрессивных действиях тех сил, что поддерживают технологию MicroTCA в ее планах относительно рынка систем специального назначения, ситуация «пересменки» между системными архитектурами VME и VPX позволит оборудованию MicroTCA захватить большую долю этого рынка, чем VME и VPX были бы готовы ему уступить при иных обстоятельствах.

За что боролись

Напрашивающуюся аналогию между разгорающейся борьбой между MicroTCA и VPX на оборонно-аэрокосмическом сегменте и недавним противостоянием между CompactPCI и VME на том же самом рынке вряд ли можно считать корректной. Стандарт CompactPCI выгодно отличался от VME тем, что позволял наделять системы высоты 3U развитым тыльным вводом-выводом, стандарт же MicroTCA такого преимущества лишен (творцы системной архитектуры VPX сделали верные выводы и предусмотрели тыльный ввод-вывод в 3U-конфигурациях), но зато содержит спецификации для создания решений в жестком конвекционном и кондуктивном исполнении. Кроме того, массовость архитектуры MicroTCA не идет ни в какое сравнение с массовостью технологии CompactPCI, теснейшим образом связанной с индустрией офисных и персональных компьютеров. С другой стороны, стандарт CompactPCI пробивал себе дорогу с несколько большим трудом, поскольку его приход не совпал по времени с плановой сменой системных архитектур в оборонно-аэрокосмической отрасли

В настоящий момент трудно сказать, какие аргументы из числа тех, что стандарт MicroTCA готов предъявить участникам оборонно-аэрокосмического рынка, покажутся им убедительными, а какие – нет. Но кое-что об итогах деятельного противостояния стандартов MicroTCA и VPX в сегменте спецприменений, принадлежащем системной архитектуре VPX по праву ее рождения, можно сказать уже сегодня. Прежде всего, сместить VPX с пьедестала системной архитектуре MicroTCA не под силу. За вычетом этого совершенно невероятного исхода спектр вариантов весьма широк: от символического обозначения присутствия MicroTCA в исконных владениях VPX до почти равноправной конкуренции почти равноправных альтернатив. В этой связи можно ожидать довольно интригующего зрелища, которое если и не будет связано с существенными подвижками в ландшафте данного рынка, то уж во всяком случае не даст заскучать заинтересованным сторонам и наблюдателям. С другой стороны, было бы очень несправедливо, если бы такой прогрессивный стандарт, как MicroTCA, позволяющий упаковывать производительность систем операторского класса в защищенные корпуса размерами с обувную коробку (рис. 5), не получил бы достойного приза. К счастью, оснований для подобных опасений нет, ведь с учетом имиджевой составляющей атака на рынок спецприменений в любом случае принесет индустрии MicroTCA ощутимые дивиденды в виде роста продаж. Каков бы ни был исход борьбы между MicroTCA и VPX на рынке спецприменений, ее побочным результатом неизбежно станет рост авторитета MicroTCA в абсолютно всех сегментах компьютерной отрасли, включая медицинский, транспортный и промышленный, а также телекоммуникационный, с которого все и начиналось.

Рис. 5. Типы корпусов для MicroTCA-систем