VME bus princip i primjena
VME (VersaModule Eurocard) sabirnica je kompjuterska magistrala opće-namjene koja kombinuje električni standard Motoroline Versa magistrale sa mehaničkim faktorom forme Eurocard standarda uspostavljenog u Evropi, i otvorena je arhitektura. On definiše sistem za međusobno povezivanje obrade podataka, skladištenja podataka i povezivanja perifernih kontrolnih uređaja u blisko povezanoj hardverskoj arhitekturi. Tokom godina, VME sistem je evoluirao u dobro-uspostavljen sistem oko kojeg su razvijeni proizvodi za industrijsku kontrolu, vojne sisteme, vazduhoplovstvo, transport i medicinsku primjenu.
Karakteristike VME
Mehanizam prenosa podataka VME-a je asinhroni, sa više ciklusa magistrale, širine adrese od 16, 24, 32, 40 ili 64 bita i širine linije podataka od 8, 16, 24, 32 i 64 bita, a sistem ih može birati dinamički. Njegov način prenosa podataka je asinhroni, tako da podleže samo protokolu razmene signala i ne zavisi od sistemskog sata; njegova brzina prijenosa podataka je od 0 do 500 Mb/s; pored toga, postoji mogućnost prijenosa neusklađenih podataka, ispravljanje grešaka i samo-dijagnostika, te korisnički-definirani I/O portovi; Opremljen je sa 21 utičnim-slotom i više stražnjih ploča, koji se mogu koristiti u vojnim aplikacijama Conduction Cooling Module.
VME Architecture
Budući da se radi o kombinaciji dva standarda, VME sistem se može posmatrati i kao dva dijela. Jedan dio je mehanička arhitektura, koja određuje veličinu stražnjih ploča, prednjih panela i ugrađenih ploča VMEbus sistema, a drugi dio je funkcionalna arhitektura, koja definira tok sistema.
1. VME mehanička arhitektura
Glavni dio mehaničke strukture VME je stražnja ploča, koja je štampana ploča. Dostupan je u tri veličine: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm) i 9U (367 mm × 400 mm). Prema VME64x standardu, postoje tri tipa konektora u VME sistemu, a to su P0/J0, P1/J1 i P2/J2, pri čemu "P" i "J" označavaju PLUG i JACK konektore. P1/J1 i P2/J2 konektori imaju 96 pinova raspoređenih u tri reda od po 32 pina, dok P0/J0 konektor ima 95 pinova. 3U stražnje ploče imaju samo P1/J1 ili P2/J2 konektore, dok 6U stražnje ploče imaju i J1 i J2 konektore.
2. Funkcionalna struktura VME
Kao što je prikazano na slici 1, funkcionalna arhitektura VME-a se može opisati kao sastavljena od signalnih linija, logike sučelja stražnje ploče i funkcionalnih modula. Performanse logike sučelja stražnje ploče vođene su brojnim karakteristikama na stražnjoj ploči, kao što su impedansa signalne linije, vrijeme propagacije, vrijednosti završetka i tako dalje. On i signalne linije su veza između različitih dijelova sistema. Funkcionalni moduli, s druge strane, su kolekcije kola koje obavljaju specifične zadatke. Među njima, glavni modul se naziva master, koji određuje redoslijed prijenosa podataka; moduli koji djeluju prema prijenosu podataka od mastera nazivaju se slave, a modul odgovoran za praćenje adrese odredišta za prijenos podataka naziva se uređaj za praćenje lokacije. Osim toga, postoje moduli koji izdaju i obrađuju zahtjeve za prekide, te arbitražni moduli koji određuju i obrađuju zahtjeve drugih modula. Naravno, postoje i moduli koji izdaju sat signale i moduli koji nadgledaju rad napajanja sistema.
VME funkcionalna arhitektura
Svaki od ovih modula ima svoju podelu rada, ali da bi zajednički radili, potrebna im je podrška sabirnica. Sabirnice VME sistema su podijeljene u četiri glavne kategorije: sabirnica za prijenos podataka, sabirnica za arbitražu prijenosa podataka, sabirnica za prioritetne prekide i magistrala opće-namjene.
Sabirnica za prijenos podataka je brza{0}}asinhrona magistrala za paralelni prijenos podataka sposobna za prijenos podataka i adresnih signala. Glavni uređaji, slave uređaji, moduli za prekide i moduli za rukovanje prekidima preko njih razmjenjuju podatke dva po dva. Dva druga modula, tajmer magistrale i JACK daisy-lanac drajvera, također učestvuju u obradi podataka putem magistrale za prijenos podataka.
Sabirnica za arbitražu prijenosa podataka je postavljena tako da osigura da samo jedan modul zauzima sabirnicu prijenosa podataka u datom trenutku. Moduli zahtjeva i arbitraže koji rade na njemu će učitati koordinirane naredbe koje izdaju moduli. Arbitražni modul se nalazi u prvom slotu stražnje ploče i određuje koji će glavni uređaj imati prioritet u korištenju resursa magistrale. Specifične metode određivanja uključuju algoritam prioriteta, round{3}}algoritam i druge algoritme sekvenciranja. Prioritetna sabirnica prekida je sabirnica koja rukuje zahtjevima za prekide za svaki modul. Različiti zahtjevi za prekide su kategorizirani u sedam nivoa u VME-u, a ovisno o nivou nivoa, rade kako bi prekinuli signalne linije.
Posljednji autobus je autobus opće namjene. Tako-takozvana magistrala-opće namjene je magistrala koja je odgovorna za neke od osnovnih zadataka sistema, uključujući kontrolu sata, inicijalizaciju, otkrivanje grešaka i druge zadatke. Sastoji se od dvije linije sata, linije za resetiranje sistema, linije za kvar sistema, linije za kvar naizmjenične struje i linije serijskih podataka.
Moduli su raspoređeni u paralelnoj strukturi, a svi podaci i komande se prenose kroz donju magistralu klase 4 sistema, a način signala je signalizacija TTL nivoa.
VME porodica autobusa
● VME64
Razvojem perifernih tehnologija, nadogradnja VME sistema je bila neizbježna. Godine 1995. lansiran je VME64, nova generacija arhitekture VME magistrale. U poređenju sa tradicionalnim VME sistemom, VME64 povećava propusni opseg prenosa, proširuje adresni prostor i olakšava uključivanje i isključivanje ploče. Proširio je širinu linije podataka i raspon adresa na 64 bita za 6U ploče, obezbijedio 32--bitne i 40-bitne adresne module za 3U ploče, povećao propusni opseg prijenosa na 80Mb/s, povećao ciklus zaključavanja magistrale, dodao funkciju detekcije prvog slota i dodao podršku za hot-plugging.
● VME64 ekstenzija
VME64 proširenje je novi standard usvojen 1997. godine i također je poznat kao VME64x. Dodaje familiju konektora od 160 pinova (raspoređenih u 5 redova), P0/J0 konektor između P1/J1 i P2/J2 i novi pin za napajanje od 3,3 V. Dvije nove petlje na rubnoj sabirnici sistema povećavaju brzinu podataka na 160 Mb/s. Dodatno, dodani su EMC prednji panel i ESD karakteristike.
● VME320
Možda najveće poboljšanje u VME320 je upotreba zvjezdanog interkonekta u svrhu ubrzanja prijenosa podataka. Koristi protokol nazvan 2eSST, koji je izvorni sinhroni protokol prijenosa koji povećava teorijsku brzinu podataka na 320 Mb/s. Međutim, VME320 nije široko podržan.
Postoje mnogi drugi protokoli izvedeni iz VME-a koji ovdje nisu opisani.
Trendovi u VME
Trenutna prednost VME tehnologije leži u njenoj dugogodišnjoj tehničkoj akumulaciji, njenoj kompletnoj specifikaciji i snažnoj tehničkoj podršci koja ispunjava specifične zahtjeve većine kupaca. Osim toga, njegova modularnost je također vrlo velika prednost, jer za mnoge ugrađene sisteme dodavanje dodatnih I/O je uobičajena stvar, a VME može vrlo dobro ispuniti ovu osobinu. VME nudi 21 slot za proširenje, a novododati moduli ne utiču na ukupne performanse sistema.
Međutim, VME je tehnologija koja je rođena prije 25 godina i mnogi korisnici nisu zadovoljni napretkom VME-a u pogledu propusnosti. Jer u ovoj eri masivnih podataka, propusni opseg je neodoljiv pokazatelj. Međutim, dobavljači nisu izgubili vjeru u VME, i čine sve što mogu da produže vijek trajanja VME. VXS standard koji je uveo SBS i VPX standard koji je razvio VITA (VME International Trade Association) je novi pokušaj. vXS stvara uslove za reference na komutirane tkanine, dok VPX podiže brzinu signala komutirane tkanine na 6,25 Gb/s. U isto vrijeme, mnoge stražnje ploče VME sabirnice počinju se koristiti na isti način. Mnoge VMEbus stražnje ploče počele su koristiti PMC (PCI Mezzanine Card) utore kako bi omogućile direktnu upotrebu PCI ploča. Proizvođači su također uzeli konstrukcijske elemente PCI kartica kako bi VME ploče bile ažurne sa industrijom.
VME-ova dostignuća su dobro poznata, ali proizvođači će morati nastaviti naporno raditi kako bi ga podmladili u narednoj deceniji. Tihi pad ove veoma otporne tehnologije verovatno nije nešto što bi većina ljudi volela da vidi.