Реферат: Системный интерфейс Compact PCI и его архитектура Compact PCI модулей центральных процессоров фирмы INOVA
Реферат: Системный интерфейс Compact PCI и его архитектура Compact PCI модулей центральных процессоров фирмы INOVA
Системный интерфейс CompactPCI и его архитектура CompactPCI модулей центральных процессоров фирмы INOVA»
1. Что такое стандарт CompactPCI?
1.1 Введение
CompactPCI - это стандарт, описывающий современную высокопроизводительную магистрально - модульную систему (конструктив, электрические и логические параметры) для промышленных, телекоммуникационных и графических встраиваемых компьютерных приложений повышенной надёжности. В основе электрических и логических параметров стандарта лежат спецификации самого популярного стандарта "офисных" компьютеров - PCI, механическая основа - Еврокарты формата 3U (100х160 мм) и 6U (233х160 мм).
В отличие от обычных PCI модулей для настольных офисных компьютеров, в CompactPCI-модулях в качестве шинных разъёмов используются высоконадежные пятирядные 235- контактные разъемы с шагом 2мм, соответствующие стандартам МЭК и Belcore. CompactPCI-платы устанавливаются в стандартные еврокрейты стоечного, настенного или настольного исполнения с лицевой стороны. Каналы ввода-вывода могут подключаться к CompactPCI-плате с помощью разъёмов, устанавливаемых на её лицевой панели или подсоединяются к ее шинному разъему, расположенному на тыльной стороне платы.
В отношении CompactPCI, как открытой и стандартной технологии промышленных PCI компьютеров/контроллеров, существует мало кем оспариваемое справедливое утверждение: "Ни один профессиональный инженер не может остаться равнодушным к красоте идеологии, надёжности и функциональным возможностям CompactPCI. Ни один профессиональный менеджер не может не оценить привлекательность CompactPCI для надёжных долговременных инвестиций".
Стандарт CompactPCI был разработан в 1995 году специалистами компаний DEС, GESPAC, I-Bus, ProLog, Teknor, AMP, Ziatech и Hybricon в рамках ассоциации PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturer's Group).
В настоящее время в ассоциацию PICMG входят более 300 фирм-производителей компьютерного оборудования. Основная обязанность членов ассоциации - разработка, развитие и поддержка спецификаций систем промышленной автоматизации на базе шины PCI. В PICMG входят такие известные компании как Intel, Motorola, IBM, Sun, DEC, Compaq Computers, Texas Microsystems, Lucent Technologies, Mitel, PEP Modular Computers, SBS Green Spring Computers, VMIC и Force.
Первой публикацией PICMG (1995 год) была спецификация пассивной кросс - платы (backplane), использующей для шин ISA и PCI стандартный для РС (дешевый, но ненадежный по сути, малопригодный для промышленных приложений) способ подключения модулей посредством ламельного, кромкового разъема (контактные площадки разъема нанесены на кромку платы). Именно на основе этой спецификации пассивной ISA&PCI кросс - платы производятся так называемые "полупромышленные" компьютеры.
PICMG разработала спецификации интерфейсных контроллеров PCI-PCI (PCI-PCI bridges) для объединения несколько пассивных PCI-кросс-плат. В настоящее время комитеты PICMG завершили работу над стандартом CompactPCI версии 2.1.
Последние усилия специалистов PICMG направлены на разработку спецификаций стандарта CompactPCI, определяющих возможность замены модулей без выключения питания в системах повышенной надежности (hot swapping boards in a live system) и спецификаций систем, использующих внутреннюю телефонную шину Н110.
1.2. Области в которых используются компьютерные системы на базе CompactPCI.
CompactPCI предназначен создания для компьютерных систем реального времени, использующихся в промышленной автоматизации, компьютерной телефонии, телекоммуникационных системах, в системах сбора и обработки данных, в тренажёрах и стендовом оборудовании, в системах специального (военного) применения и т.п. Шина CompactPCI используется в основном, там, где требуется:
· оптимальные возможности для работы современных Pentium, PentiumMMX, PentiumPRO, Pentium II, PowerPC, ALPHA, UltraSPARC и перспективных микропроцессоров;
· модульность построения системы;
· промышленная надёжность, устойчивость к температурным воздействиям, вибрации, пыли, электромагнитным помехам и.д.;
· уменьшенные вес и габариты;
· простота модернизации и удобство обслуживания;
· малое время восстановления системы и улучшенные характеристики ремонтопригодности;
· средне и высокопроизводительная обработка данных;
· поддержка производителем ее промышленных компонентов в течение длительного периода времени;
Вследствие высокой пропускной способности шины PCI, применение CompactPCI-модулей наиболее очевидно для создания высокопроизводительных коммуникационных компьютерных систем, надёжных промышленных, научных, медицинских и военных систем (промышленные компьютеры и контроллеры), оптимально использующих свойства современных микропроцессоров и т.д. Возможность замены модуля без выключения питания ("горячей замены"), делает использование CompactPCI-модулей в подобных устройствах чрезвычайно перспективным.
1.3. Основные особенности и преимущества CompactPCI- компьютеров.
Стандарт CompactPCI, по сравнению со стандартом PCI для настольных персональных компьютеров, имеет, по крайней мере два важнейших преимущества:
· удвоенное количество слотов расширения пассивной кросс - платы: 8 против 4;
· значительно более приспособленную для промышленных систем механическую конструкцию.
CompactPCI-модули разрабатываются с учетом того, что они будут вставляться и удаляться с фронтальной стороны крейта. Модули плотно устанавливаются в крейте с использованием направляющих и, после фиксации, жестко закрепляются винтами.
Конструкция модулей обеспечивает проверенную годами успешной эксплуатации схему плотного четырёхточечного крепления и совершенную, столь необходимую для современной КМОП - микроэлектроники, защиту от электростатических разрядов при установке модулей в каркас.
Вертикальная установка модулей способствует их эффективной естественной или принудительной вентиляции.
Используемые в CompactPCI- модулях промышленные разъемы штыревого типа значительно более надежны, имеют лучшие характеристики по устойчивости к ударам, вибрации, пыле и брызго защите, чем разъёмы применяемые для PCI-модулей обычных настольных персональных компьютеров. Сигнальные и питающие контакты CompactPCI- разъема конструктивно выполнены так, что возможна установка и замена модуля без выключения питания крейта, что чрезвычайно важно в системах повышенной надежности и что не реализовано ни в настольных PCI- компьютерах, ни в "полупромышленных" персональных компьютерах с пассивной ISA&PCI магистралью, которые в этом смысле ничем не отличаются от обычных домашних компьютеров.
Каналы ввода-вывода могут подключаться к CompactPCI-плате с помощью разъемов, устанавливаемых на ее лицевой панели (фронтальное подключение) или подсоединяются к ее шинному разъему, расположенному на тыльной стороне платы (тыльное подключение). Тыльное подключение модулей ввода-вывода особенно важно для систем телефонии и телекоммуникаций, для промышленных систем требующих максимально быстрого ремонта.
Спецификации CompactPCI соответствуют новейшему стандарту IEEE1101.11, который определяет требования к специализированным платам подключения модулей ввода- вывода. Это обеспечивает универсальный метод подключения каналов ввода-вывода к тыльной стороне CompactPCI-платы.
1.4. Возможность системы CompactPCI иметь более 8 слотов.
Количество установочных мест для пассивной (не содержащей активных полупроводниковых компонентов) CompactPCI кросс - платы ограничено 8 слотами (в 2 раза больше, чем в настольных компьютерах!) и определяется электрическими параметрами кросс - платы. Это количество может быть увеличено с использованием интерфейсных контроллеров-мостов которые используют принцип создания "супер буфера" на стыке пары пассивных CompactPCI кросс-плат. Прерывания, данные, информация для инициализации платы автоматически передается между кросс - платами с использованием подобных "мостов" PCI-PCI. Одно из преимуществ использования "мостов PCI-PCI" состоит в том, что можно одновременно запустить обмен данными в двух направлениях (организовать дуплексный обмен между двумя пассивными PCI кросс - платами). Используя "мосты" можно создать CompactPCI системы, содержащие 20 и более слотов. Интеллектуальные интерфейсные контроллеры PCI-PCI (подобные Intel 960RP) со встроенными RISC процессорами могут быть использованы для построения очень мощных компьютерных систем, в которых основной процессор может быть освобожден от обязанностей управления локальной шиной PCI, передавая функции управления обменами по шине встроенному RISC процессору интерфейсного "моста".
1.5. Микропроцессоры использующиеся в CompactPCI-системах.
Хотя стандарт PCI изначально был разработан для локальной шины компьютеров, использующих микропроцессоры серии i80х86, в настоящее время локальная шина PCI используется в компьютерных системах на базе микропроцессоров Pentium, PentiumMMX, PentiumPro, PentiumII, PowerPC, MPC860, MC68360, Alpha, DSP и др.
PCI - самая распространенная локальная шина для компьютеров выполненных на базе современных микропроцессоров. CompactPCI является 100% электрическим и логическим аналогом PCI, его схемотехника подразумевает полное использование всего огромного парка недорогих PCI-полупроводников и, как следствие, все названные компьютерные архитектуры реализуются в CompactPCI точно так же.
