Poder digital: ¿Por qué debería preocuparme por la integración?

Has visto cómo Digital Power permite que los rieles trabajen en equipo, y cómo las herramientas permiten la configuración y la depuración. Ahora es el momento de dar un paso atrás y ver cómo se integra la Energía Digital en un sistema. En particular, cómo se integra la energía digital con los controladores de placa definidos por las normas de la industria.

A principios de la década de 2000, los sectores de las telecomunicaciones y los servidores empezaron a pasar a plataformas basadas en estándares para reducir costes. La idea era permitir que los distintos proveedores se conectaran y jugaran, especialmente en las áreas no definidas por la diferenciación.

Una de las fuerzas impulsoras fue el Grupo de Fabricantes de Ordenadores Industriales PCI (PICMG). PICMG es compatible con la tarjeta mezzanine avanzada, la TCA avanzada, la CompactPCI y otras interfaces y estándares de hardware. Una segunda fuerza impulsora fue Intel y Hewlett Packard. Intel y HP han sido los impulsores de los estándares de gestión de placas de servidores/comunicaciones que permiten soluciones de alta disponibilidad mediante la definición de controladores e interfaces de placas.

Estas normas existentes para la gestión de servidores/tarjetas de comunicación incluyen la interconexión con I2C/SMBus/PMBus para proporcionar control y telemetría de convertidores de punto de carga (POL), controladores de temperatura, ventiladores, etc. Dado que la industria tiene una arquitectura bien definida que utiliza el PMBus, y que los productos de Digital Power utilizan el PMBus como su principal metodología de comunicación, es importante conocer los estándares y cómo encajan los productos de Digital Power en ellos.

Hay dos normas que definen las interfaces para la gestión del sistema de energía:

  • Interfaz de gestión de la plataforma inteligente (IPMI)
  • Interfaz de la plataforma de hardware (HPI)
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El IPMI tiene sus raíces en la industria de los sistemas informáticos. HPI tiene sus raíces en la industria de las comunicaciones. En ambos casos, sus respectivas industrias empezaron a pasar de arquitecturas integradas verticalmente a arquitecturas comerciales fuera de catálogo (COTS), y ambas tuvieron que enfrentarse a una alta fiabilidad/disponibilidad. Se desarrollaron normas para permitir la integración de productos de diferentes proveedores, y ambas industrias tuvieron que ocuparse de la gestión de la plataforma.

IPMI es un estándar basado en mensajes y su principal atributo definitorio es que es ortogonal a la plataforma primaria, en la mayoría de los casos un sistema operativo. La comunicación tiene lugar en banda lateral (interfaz de red compartida) o fuera de banda (interfaz de red dedicada). La comunicación en banda lateral se realiza a través de un controlador de interfaz de red (NIC).

La comunicación fuera de banda se realiza a través de una LAN dedicada. El rendimiento de la red de la comunicación fuera de banda suele ser mejor debido a que se trata de una red dedicada que no compite con el tráfico general. La finalidad de la independencia de la comunicación IPMI es permitir la comunicación antes del arranque del sistema.

El estándar IPMI se implementa en un Controlador de Gestión de Placas Base (BMC), que gestiona la comunicación con las cargas y la NIC o LAN. Sin embargo, dos BMC también pueden comunicarse entre sí a través de un Bus/Puente de Gestión de Plataforma Inteligente (IPMB), que es una forma mejorada del Bus de Circuito Integrado (I2C).

El CMB tiene un I2Interfaz C/SMBus/PMBus que puede controlar las fuentes de alimentación, los ventiladores y otros equipos. La figura 1 muestra un diagrama de bloques típico.

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Figura 1: Interfaces del controlador de gestión de la placa base

El BMC se comunica con Digital Power y otros dispositivos que soportan el conjunto de funciones IPMI para proporcionar:

  • Telemetría
  • Configuración
  • Controlar
  • Recuperación
  • Diagnóstico

Los BMC se basan en el estándar PMBus para que el firmware del BMC se ejecute en varios dispositivos Digital Power. El uso de POLs y Gestores de Potencia Digitales simplifica la integración con los BMCs al minimizar el firmware personalizado.

HPI es una interfaz de programación de aplicaciones (API) para sistemas tolerantes a fallos y de alta disponibilidad. La HPI suele implementarse como una interfaz de banda lateral. Si descargas el archivo de cabecera del código de la versión 1, verás que es un archivo de cabecera C. La versión 2 también tiene un archivo de cabecera y un mapeo SNMP (Simple Network Management Protocol). La versión 3/4 tiene un archivo de cabecera y un mapeo de la Arquitectura de Ordenadores de Telecomunicaciones (TCA). La versión 5 tiene un mapeo de la Arquitectura Informática de Telecomunicaciones Avanzadas (ATCA). Mientras que IPMI es una norma basada en mensajes, HPI es una norma de programación.

La HPI se basa en un modelo de hardware y recursos. Estos recursos de dominio son accesibles desde HPI. En este sentido, la IPH es un sistema autodescriptivo. La figura 2 muestra la arquitectura.

Al igual que la IPMI, la HPI tiene acceso a los sensores, controles, voltajes y gestión de la energía, incluido el intercambio en caliente.

Sólo indirectamente. La HPI trabaja en la capa intermedia de la pila de software y no tiene control directo sobre el hardware. Depende de las capas inferiores para comunicarse con el hardware, normalmente a través de una interfaz IPMI.

Por ejemplo, la HPI se utiliza mucho en los sistemas ACTA, por lo que el mapeo define objetos ACTA como los recursos del chasis, el gestor de estanterías y los gestores de soporte. En última instancia, estos recursos tienen algún tipo de controlador de tarjeta que soporta I2C/SMBus/PMBus y establece la conexión con la HPI. Algunos de los recursos se basan incluso en los conceptos de IPMI.

Es habitual que un diseño ACTA/HPI incluya un controlador de gestión IPMI (IPMC) para gestionar el hardware/placa, y la plataforma ACTA/HPI incluirá un recurso para cada entidad IPMC. Todos estos recursos forman parte del árbol jerárquico definido por HPI.

Puedes hacerte una idea de cómo funciona en el documento del servidor de comunicaciones ATCA de Emerson "Guía de referencia de mapeo de eventos de sensores IPMI a eventos HPI", para el Centellis 3000 en Emerson Network Power.

En la línea 5, verás que el evento de umbral de error IPMI de +1,8V corresponde directamente a un evento HPI y a un evento IPMI.

Un sistema que utilice ambos estándares implementaría la API del software HPI para utilizar la comunicación IPMI para acceder a las cargas a través del PMBus.

El estándar PMBUS habilita tanto los estándares IPMI como HPI al permitir que las implementaciones trabajen con múltiples dispositivos Digital Power que soporten el estándar PMBus. Esto permite que las implementaciones de firmware se "califiquen" una vez, y se reutilicen en nuevos diseños con diferentes dispositivos de Potencia Digital.

¿Debes utilizar normas? No hay una respuesta fácil a esta pregunta. Algunas industrias han adoptado la norma formalmente, otras informalmente, algunas se han visto influidas por la norma y otras han seguido su propio camino. Desde el punto de vista del firmware, incluso el firmware personalizado puede basarse en el estándar PMBus y permitir la reutilización del firmware. Mi consejo es: como mínimo, dedica algo de tiempo a entender la IPMI y la HPI para ver qué puedes reutilizar, aunque sólo reutilices conceptos. Puedes aprender mucho estudiando la arquitectura para ver cómo se resolvieron los problemas.

Los dispositivos digitales de potencia no existen en el vacío. Los estándares de la industria y sus implementaciones se basan en el PMBus para que el firmware funcione con múltiples dispositivos: sin reintroducir el código. Las normas reducen los costes mediante la reutilización. Aunque no pongas en práctica las normas, ayuda tener una comprensión básica de ellas y de los problemas que resuelven.

IPMI - Interfaz de gestión de la plataforma inteligente
IPMB - Bus/Puente de Gestión de la Plataforma Inteligente
HPI - Interfaz de plataforma de hardware
SMBus - Bus de gestión del sistema
PMBus - Bus de gestión de energía
I2C - Circuito integrado bus inter
NIC - Controlador de interfaz de red
LAN - Red de área local
BMC - Controlador de Gestión de Placas Base
COTS - Commercial Off The Shelf
LPC - Bus de bajo número de pines
PICMG - Grupo de fabricantes de ordenadores industriales PCI

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