以太网PHY IP在高性能计算SoC中的作用

以太网PHY IP在高性能计算SoC中的作用

作者简介

新思科技 产品营销经理 Priyank Shukla

随着5G、物联网、多媒体应用等技术的发展，数据流量呈指数增长，极大地推动了高容量超大规模数据中心的建设。根据思科2018年全球云服务指数预测，到 2021年，超大规模数据中心数量预计将增长到628个（截至2016年底为338个），占所有已安装数据中心服务器的 53%。而以太网已成为超大规模数据中心服务器之间通信首选的网络协议，因为它允许企业分解网络交换机并独立安装其软件操作系统，并可以通过晶体管扩展来降低每比特的成本/功耗，实现经济高效、密集开放的交换机和网络技术。

以太网是一种计算机网络技术，它定义了开放系统互连 (OSI) 模型的物理层和数据链路层。IEEE 802.3 标准以一种结构化方式描述这些功能，强调系统的逻辑划分以及其如何组合在一起。由媒体接入控制 (MAC) 组成的数据链路层可创建以太网数据帧，并使用底层以太网物理层通过介质传输数据帧。

本文将向大家介绍高性能计算片上系统 (SoC) 中使用的以太网 PHY，以及完整的 MAC PHY IP 如何加速协议遵从和设计收敛。

什么是以太网PHY？

以太网物理层(简称PHY)是一个抽象层，负责传输和接收数据。PHY对传输的数据帧进行编码，并按照特定的操作调制速度、传输媒体类型和支持的链路长度对接收的帧进行解码。

举个例子，我们的笔记本电脑都有“以太网接口”。图1描述了如何通过以太网电缆将数据传入和传出处理器。在这种情况下，由CPU中的以太网MAC组装的以太网数据帧(数据包)，通过IEEE802.3标准定义的MII/GMII穿过母板(一个印刷电路板)，到达以太网PHY。

图 1：在个人计算机中，以太网数据包从处理器传输到以太网 PHY 的一个简化示例

超大规模数据中心的以太网PHY

数据中心实际上是一种通过光和铜介质连接的计算和存储系统的网络。使用到的光纤有单模和多模两种，单模光纤 (SMF) 更加节能，同时可提供最大的覆盖范围，而多模光纤 (MMF) 更具成本效益，通常适用于 500 米以内的使用场景。服务器机架单元到机架顶部 (TOR) 交换机链路通常使用双轴铜缆实现。