Microchip Switchtec^™ PCIe^® Switches工程人员开发及管理的好帮手

近年因人工智慧、机器学习和深度学习等高算力应用需求带动AI/ML伺服器及储存伺服器等制造商的快速发展，高算力所产生的资料流（data streaming）传输会占用大量的介面传输频宽。针对AI/ML伺服器为使其达到最隹使用效率，工程师在设计具有算力加速卡的系统架构时除了考虑需要扩展的PCIe^®装置数量外，亦须思考如何让资料流传输更有效率及降低其延迟（latency）。

伺服器进行远端管理对企业来说相当重要，在常见的伺服器架构中会放置Board Management Controller（BMC）电路。当系统发生非预期的失效时，工程师则可透过远端网路连线至BMC对系统进行管理及修复。

Microchip Switchtec^™ Switches提供了两种硬体管理介面，让架构师或工程师在规划系统架构时，具有相当大的设计弹性。

一、 In-band：PCIe, NVMe-MI

二、 Out-of-band（OOB）：TWI（Two-Wire Interface），UART，Ethernet

Microchip DCS技术支援工程师与客户协同开发的过程通常都会建议客户除了in-band外，至少将Switchtec TWI连接至BMC I²C。当硬体介面建立後，工程师就可以将Switchtec-user utility安装於BMC的Linux^®作业系统中。

Switchtec-user utility为开源软体（open source），并存放於GitHub平台。虽然是开源软体，但Microchip DCS应用工程团队仍会针对非RC版本在验证板 （evaluation board）上进行测试，以确保所有的Switchtec Switches能够正确地被识别。如此，不仅让客户能保有自行修改程式的弹性，针对Release版本具有相当的可信度。

Switchtec Switches提供多种用於管理PCIe Switches的连接管道。此PCIe Switches的架构包括一个名称为Global Address Space（GAS）的统一实体（图一），用於执行对PCIe Switches USP和DSP的PCIe配置暂存器（PCIe configuration space）的读取和写入作业。

透过此架构，无论连接类型是In-band或是Out-of-band，都为使用者提供了与装置管理功能进行通讯的通用方式。同时，Switchtec Switches提供精细的安全框架，以基於每个连接类型限制对PCIe Switches管理功能的访问，而实现灵活的安全方案。

●Switchtec-kernel系将软体应用层及Switchtec硬体连结。

注：Switchtec技术在Linux OS中使用的是in-box driver，而与Switchtec-kernel无关。

●Switchtec-user为Switchtec Switches的管理指令集。

以下笔者将透过PCIe in-band的方式对Switchtec PCIe Gen5 Switches查看韧体（Firmware）版本及PCIe Switches的温度，展示如何透过Switchtec-user对PCIe Switches进行访问操作

1.使用者须先透过Microchip专属的ChipLink^™应用程式开启PCIe Switches的Management EP功能。

2.透过PCIe in-band方式对Switchtec Switches进行管理

在Linux中输入lspci命令查看Switchtec Switches，此时可以发现PCIe bus列出一个名为”Memory controller: PMC-Sierra Inc. Device 5000”的装置（图四）。

3.使用者在Linux中将Switchtec-kernel安装成功後，查看/dev目录下会挂载一个名称为switchtec0的装置。

4.切换至/switchtec-usr目录下，使用root权限输入./switchtec list查看所有在板上且有开启Management EP的Switchtec PCIe Switches（图六）。

5.让我们来读取PCIe Switches的die温度（die temperature)，使用者可使用 ./switchtec temp命令进行操作（图七）。

但此时却发现无法正确被执行。为什麽呢？原来是因为系统有可能会设计多个PCIe Switches在板上。因此，每一个PCIe Switch都会被挂载为一个装置，所以使用者要记得加上装置的路径。若忘记也别担心，Microchip Switchtec-user会提示正确的语法及其他相关的功能叁数。

现在，我们依照语法建议修正为 ./switchtec temp /dev/switchtec0 即可得到正确的die温度资讯（图八）。

6.接下来，我们再利用一个简单的语法查看目前PCIe Switches的韧体（firmware）版本（图九），使用者只要输入 ./switchtec fw-info /dev/switchtec0。

者用以上两个非常简单且实用的命令快速地让读者了解如何在Linux系统中操作Switchtec-user, 当然，Switchtec-user的功能绝不仅於此，使用者可以使用 ./switchtec /help 查看所有可以使用的命令（图十），有经验的使用者可以发现Switchtec-user就像是一个文字介面版本的ChipLink吧！

使用者在将Switchtec-kernel及Switchtec-user嵌入至BMC前，可以PCIe in-band方式或是透过外部USB-to-TWI/I2C Master方式（USB-to-UART/I2C控制器可叁考Microchip MCP2221A与Switchtec Switches进行连线并）使用Switchtec-user utility进行前期验证。以下示意使用外部I2C TWI/ Master控制器对Switchtec-user utility的连接方式（图十一），以及需备妥的软硬体项目。

●安装Linux的主机系统（Host）

●TWI/I2C Master控制板

●具有Switchtec Switches的硬体电路板

那使用者要怎麽应用於BMC的连接呢? 下图紫色虚线区块就是由BMC控制器代替的部分（图十二），最终使用者只需要将BMC I²C连接到Switchtec Switches的TWI0（预设）即可。

碍於篇幅，笔者无法将Switchtec-user所有强大的功能详细地向读者们详述，若尚未使用Switchtec Switches的读者也可访问以下Microchip产品网页或扫瞄QR码，或直接洽询您的Microchip业务窗囗，以获得您系统需求的最隹解决方案。

https://www.microchip.com/en-us/solutions/data-centers-and-computing/data-center-solutions

本文作者为：Microchip主任应用工程师 徐恺骏