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서버 비용은 낮추고 유연성은 높이는 분산형 PLD 솔루션


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자료제공/래티스


서버의 형태는 매우 다양하다. 랙과 블레이드 방식에서부터 고밀도 컴퓨팅을 위한 타워형과 모듈형 구성에 이르기까지 다양한 형태로 공급된다. 각각의 서버는 특정 작업을 수행하는데 최적화돼 있지만, 자세히 들여다보면 대부분의 서버 설계는 공통점이 많다. 몇 가지를 꼽아보면, 일반적으로 서버는 여러 개의 프로세서와 핫스왑이 가능한 스토리지, PCIe를 통해 CPU 및 PCH에 연결되는 다양한 주변장치, 그리고 보안 서비스 및 전력 관리 자원을 포함한다. 서버 설계자들이 다양한 애플리케이션을 위해 서로 다른 솔루션을 제작하는 것처럼 보이지만, 사실은 기본적인 서버 아키텍처를 놓고 애플리케이션에 맞게 맞춤화 하는 경우가 대부분이다.
그림 1은 이러한 공통적인 아키텍처를 보여준다. 대개 서버 설계자는 다양한 시장의 요구에 맞추어 이러한 기본적인 아키텍처를 맞춤화 한다. 주변 하드웨어 블록, 시스템 레벨 인터페이스 블록, BMC 인터페이스 및 기타 주요 구성요소의 사용은 서버 설계마다 다를 수 있다. 그러나 소켓 기능 #1에서 보듯이 전력 관리, 제어 및 글루 로직 기능 블록은 언제나 특정 애플리케이션 요구사항을 만족하기 위한 설계의 맞춤화에서 핵심적인 역할을 한다. 설계자는 각 서버 유형에 대한 전력 관리, 보드에 특정한 글루 로직 또는 I/O 확장과 같은 기능을 수정해야 한다. 소켓 기능 #1은 CPU, 하드디스크 또는 네트워킹과 같은 페이로드 기능에서 어떤 역할도 하지 않지만, 보드 기능의 모든 주요 디바이스를 운영 상의 제한에 맞출 필요가 있다. 따라서 설계자는 보드의 신뢰성에 영향을 주지 않으면서 이러한 기능의 비용과 복잡성을 낮추기 위해 끊임없이 노력한다.
이 글에서는 이전 세대의 서버 설계에서 기능 #1을 구현하는 전통적인 접근 방법과, 최근의 서버 설계에 활용되는 PLD를 사용해 이러한 기능들을 통합하는 방법을 비교한다. 또한 서버에 주로 사용되는 기타 기능들이 복잡성과 비용 절감을 위해 다른 프로그래머블 디바이스에 통합되는 사례들도 살펴볼 것이다.

소켓 기능 #1 - 전력 관리, 제어 및 글루 로직 기능


전통적으로, 설계자는 다양한 종류의 디스크리트 부품을 사용하여 전력 관리, 제어 및 기타 글루 로직 기능을 구현하는 것을 선호해 왔다. 수년간 이러한 방법은 보다 비용 효율적인 경로를 제공했다. 하지만 서버 설계가 점점 복잡해지고 기능의 수가 기하급수적으로 늘어나면서 디스크리트 설계는 더욱 더 많은 수의 디바이스를 필요로 하기 시작했다. 오늘날 설계자가 디스크리트 방식을 사용하여 여러 가지 서버 유형을 위한 소켓 기능 #1 블록을 설계하려면 더 많은 시간과 자원을 소비해야 한다. 예를 들어 보드에서 복잡한 SoC 디바이스의 수를 변경하려면 전원, 글루 로직 및 기타 제어 기능의 수를 변경해야 하며, 이는 로직과 타이밍에 상당한 변화를 초래하게 된다.
결과적으로 디스크리트 디바이스 솔루션의 사용은 더 새로운 유형의 서버 하드웨어 출하를 지연시키고, 구현에 필요한 부품 수가 늘어나면서 비용 또한 증가시킨다. 이 밖에도 설계 변경은 때때로 전체 회로 기판의 리스핀(re-spin)을 필요로 하므로, 프로젝트 지연과 비용 증가를 초래한다.
최근의 서버 시스템은 일반적으로 소켓 기능 #1을 비휘발성 PLD에 통합한다. 이들 PLD는 보드에 전원이 인가되는 순간 즉시(인스턴트-온) 동작을 개시한다. 소켓 기능 #1을 구현하는 데 필요한 로직 밀도와 I/O 수는 서버 유형에 따라 달라진다. PLD 제품군은 풍부한 I/O와 밀도 옵션을 갖추고 있어 기능 #1을 구현하는 데 이상적이다.
래티스의 MachXO3 FPGA 제품군과 이전 세대 MachXO2 제품군(이하 MachXO2/3)은 모두 이러한 기능을 제공한다. MachXO2/3 디바이스는 인스턴트-온, 비휘발성 PLD로서, 640 LUT에서부터 최대 9400 LUT에 걸쳐 22개에서부터 최대 384개까지의 I/O를 제공한다. 이들 PLD는 시스템에 투명하게 업데이트할 수 있으며, 듀얼 부트가 제공돼 시스템 내 업데이트 에러 시 언제라도 복구할 수 있다. 디바이스는 동작에 단상 3.3V 전원만 필요로 하며, 3.3V 전원이 2.2V를 넘으면 서버 보드 전력 관리 알고리즘이 작동하기 시작한다. 따라서 MachXO2/XO3은 보드에서 전원이 가장 먼저 켜지는 디바이스이자 가장 마지막으로 전원이 꺼지는 디바이스이다. 또한 다른 블록의 동작에 영향을 미치지 않으면서 개별적으로 전원을 켜거나 끌 수 있는 여러 개의 I/O 뱅크를 지원한다. 이에 따라 이들 디바이스는 다중 전원 도메인 제어, 대역외 시그널링, 전원 대기 제어와 같은 여러 가지 이질적인 기능들을 통합할 수 있다. 뿐만 아니라 설계자가 레거시 설계에 SPI, I2C 및 타이머/카운터 인터페이스를 추가할 수 있게 해주며, 다중 시간 프로그래머블 온칩 구성 플래시 메모리를 지원한다. 이 첨단 디바이스는 1mm 및 0.80mm 볼 피치를 갖는 5mm x 5mm QFN 및 BGA 패키지로 제공된다...(중략)

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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