Технология CompactPCI

Новый аппаратный стандарт CompactPCI

В начале 1995 года по инициативе компании Ziatech была сформирована рабочая группа из представителей компаний Ziatech, DEC, AMP, Prolog, GESPAC, IBM, Texas Microsystems и некоторых других, целью которой стало изучение возможности использования PCI в качестве системной широковещательной шины, действительно пригодной для создания широкого класса надежных промышленных и военных встраиваемых приложений. Основополагающие принципы разработки:

  • использование стандартных PCI-полупроводниковых компонентов;
  • использование стандартного промышленного евроконструктива 3U (100х160 мм)/6U (233х160 мм) как наиболее популярного в мире встраиваемого формфактора;
  • поддержка не менее 6 слотов расширения;
  • обеспечение эффективного конвекционного охлаждения, а в перспективе и кондукционного;
  • обеспечение возможности использования ключевых мезонинных технологий гибкого ввода/вывода: IndustryPack и PMC;
  • обеспечение максимально простой интеграции со стандартными промышленными шинами типа VMEbus;
  • обеспечение возможности "горячей замены" модулей ввода/вывода;
  • создание открытого стандарта, с самого начала поддержанного группой независимых компаний-производителей совместимых компонентов.
  • Задача весьма непростая. Необходимость поиска технологического и маркетингового баланса при генерации нового стандарта требует очень серьезных усилий, а результат при этом не гарантируется. Специалисты консорциума предложили исключительно заманчивый с технической и маркетинговой точки зрения вариант решения. Принцип кооперации и открытости очень хорошо зарекомендовал себя при разработке и стандартизации популярнейшего стандарта VMEbus. В этом смысле не случайно, что многие компании-разработчики являются и членами Международной ассоциации VITA, чей кооперационный потенциал способствовал бурному успеху VMEbus (VMIC, IBM, DEC, Force, AMP и др.). Почти год опытнейшие специалисты независимых компаний занимались поиском возможного решения. 1 ноября 1995 года была представлена Спецификация версии 1.0 нового стандарта, получившего название "CompactPCI".

    На чем, по мнению разработчиков, основывается логика его потенциального успеха?

  • CompactPCI полностью совместим со спецификацией PCI v2.хх.
  • Таблица 1. Технические характеристики CompactPCI
    Тип шины мультиплексируемая синхронная
    Разрядность 32 или 64 бит
    Тип процессора процессорно-независимая
    Число слотов 4
    Расширение мосты PCI-to-PCI
    Макс. пропускная способность 132 (32bit) или 264 (64bit) Мбайт/сек (33 MГц)
    Средняя пропускная способность 64 Мбайт/с
    Арбитраж простой одноуровневый
    Логика преимущественно CMOS, 5/3.3V

  • CompactPCI использует любые широкодоступные PCI-полупроводниковые компоненты от большого числа независимых производителей. Это кристаллы графики, сетей, дисковых подсистем, мостов собственных шин различных микропроцессоров, мостов на другие популярные интерфейсы и т. д. Это означает, что любое программное обеспечение, работающее на desktop PCI-компьютерах без какой бы то ни было модернизации, будет функционировать и в CompactPCI-системе, и готовая PCI-плата ввода/вывода для настольной машины может быть прямо переведена в стандарт CompactPCI без изменения схемотехники и програмного обеспечения. Важнейшим фактором является и низкая стоимость серийных PCI-компонентов, массово используемых на офисном рынке. Правда, это вовсе не означает, что аналогичные компоненты промышленного и тем паче военного исполнения окажутся столь же дешевы.
  • CompactPCI основан на общепринятой промышленной и военной технологии создания высоконадежных встраиваемых систем: пассивной объединительной магистрали.
  • CompactPCI использует самый популярный механический формат для промышленных магистрально-модульных систем: Европлаты формата 3U (100х160 мм) и 6U (233х160 мм), полностью аналогичные формату наиболее популярных промышленных шин VME, G64/96, STD32 и др.
  • CompactPCI обеспечивает возможность организации ввода/вывода как через переднюю панель, так и через дополнительные задние разъемы, поле для которых имеется на стороне системного соединителя сверху.
  • Три последних тезиса означают, что независимым производителям механических компонентов (каркасов, стоек, вентиляционных подсистем, источников питания, промышленных UPS) практически не требуются дополнительные инвестиции в разработку новой разрешающей технологии. "Евромеханика" чрезвычайно доступна от широчайшего круга независимых производителей. Это также означает, что стандарту органически присуща возможность функционировать в условиях повышенных требований к вибро- и термостойкости за счет проверенной годами эксплуатации конструкции и компоновки плат, легко вентилируемых и легко поддающихся замене. И наконец, это означает простоту интеграции в единую систему, учитывая единую механику и наличие полупроводниковых мостов, CompactPCI-аппаратуры и широчайшего спектра оборудования в иных евромеханических стандартах.

  • CompactPCI процессорно и программно независим. С использованием шины PCI сегодня строятся вычислительные устройства на базе процессоров PowerPC, Alpha, Pentium, Pentium Pro, MPC860, MC68360, MC68040/60, DSP. В стороне пока остаются различные SPARC-реализации (в том числе и "Евромеханика"/VME), пока остающиеся на архитектуре Sbus как на системе локального расширения.
  • Может быть использована любая операционная система, как общего назначения MS DOS, Windows 3.xx/95/NT, Unix, так и реального времени OS9, VxWorks, pSOS+, LynxOS, QNX. CompactPCI обеспечивает работу по технологии Plug-and-Play.
  • CompactPCI представляет собой открытую технологию. Cпецификация стандарта является общедоступной, курируется и распространяется независимой ассоциативной организацией производителей и пользователей PICMG. Спецификация CompactPCI распространяется свободно за чрезвычайно умеренную плату. "Короткая" спецификация предоставляется бесплатно.
  • CompactPCI использует стандартный, высококачественный и высоконадежный штырьковый системный разъем, широко популярный в мире телекоммуникаций. Впервые разработанный фирмой Siemens для собственных телекоммуникационных приложений, системный разъем CompactPCI сегодня выпускается несколькими компаниями и стандартизован как МЭК 1076-4-101. Задача выбора системного соединителя чрезвычайно ответственна. Он быть высоконадежным, компактным, обеспечивать малые величины емкостей между контактами для работы быстрой шины, обладать повышенным иммунитетом к шумам, допускать большое число вставок/удалений модулей, иметь защиты от ошибочного включения, быть широко распространенным и доступным, обеспечивать возможность развития спецификации и т. д. CompactPCI использует 235-штырьковый пятирядный разъІм (47 контактов в ряду с шагом 2 мм). Из них 124 используются для PCI 32-bit, 55 для PCI 64-bit, остальные для дальнейшего расширения и питания. Во многом именно качество выбранного системного разъема определило возможность создания системы с удвоенным, по сравнению с desktop-вариантом, количеством слотов расширения.
  • CompactPCI обеспечивает существенно большие возможности расширения, чем это предусмотрено в базовой PCI-спецификации v2.0. Действительно, стандартная PCI v2.0-спецификация предусматривает максимум 4 слота расширения без использования дополнительных мостовых соединений. CompactPCI v1.0 предусматривает возможность установки максимум 8 слотов расширения без применения специальных мостовых кристаллов PCI-PCI. С использованием мостовых схем PCI-PCI количество слотов расширения может быть увеличено.
  • CompactPCI имеет потенциальные возможности для "горячей замены" модулей в работающей системе. Это чрезвычайно важно для систем, обслуживающих процессы с непрерывным циклом. Пока такой возможности, реально, CompactPCI не обеспечивает. Это один из предметов дальнейшей работы над стандартом.
  • CompactPCI обеспечивает возможность простой интеграции с традиционными системами на базе VME, G96, STD. Технологии такого объединения являются предметом стандартизации в рамках CompactPCI, в первую очередь с VME-системами, имеющими гигантскую номенклатуру и наибольшее распространение на рынке встраиваемых приложений. Возможность и логика такой интеграции изначально, органично, "с детства" заложена как в саму философию PCI, так и в его евромеханическую версию CompactPCI тем более.

    НАЗАД   СОДЕРЖАНИЕ   ВПЕРЕД