10616

Шина VMEbus. Другие стандарты шин

Практическая работа

Информатика, кибернетика и программирование

Шина VMEbus. Другие стандарты шин Аббревиатура VME означает VERSA Module Eurocard. Соответственно VERSA это название более ранней версии шины разработанной компанией Моторола для процессора серии 68000 а платы Eurocard это стандарт формата плат раздел 8.2.2. Шина VMEbus была разработана г

Русский

2013-03-29

61.46 KB

10 чел.

Шина VMEbus. Другие стандарты шин

Аббревиатура VME означает VERSA Module Eurocard. Соответственно, VERSA -это название более ранней версии шины, разработанной компанией "Моторола" для процессора серии 68000, а платы Eurocard — это стандарт формата плат (раздел 8.2.2). Шина VMEbus была разработана группой компаний во главе с "Моторолой"; в настоящее время эта разработка определена как стандарт ANSI/VITA 1-1994г (ранее этот тип шины нормировался как IEEE 1014). Шина VMEbus обладает рядом} свойств, которые позволяют характеризовать ее как мощное и гибкое средство для промышленного применения. '

Основные параметры шины перечислены ниже.

  1.  Разрядность адреса — 16/24/32/40/64 бит.
  2.  Разрядность слова данных — 8/16/32/64 бит.
  3.  Скорость передачи данных: техническая — 80 Мбайт/с, эффективная — 60- 70 Мбайт/с.
  4.  Семь уровней прерывания, шлейфовое подключение. ;
  5.  Поддержка мультипроцессорных систем, четыре уровня приоритета доступа к шине.
  6.  Блочная передача данных, максимальная длина блока 2048 байт.

Шина VMEbus поставляется с разъемами одинарной и двойной высоты на объединительной плате соответственно с одним или двумя разъемами типа DIN 41612 (в стандарте на VMEbus они называются J1 и J2). Одинарный формат поддерживает разрядность слова 32 бита и 40-битовую адресацию, т. е. 240 байт = 1 Тбайт адресуемого пространства. Формат двойной высоты поддерживает разрядность слова 64 бита и 64-битовую адресацию — 16 -10  Тбайт адресуемого пространства. Платы  одинарной и двойной высоты могут применяться в одной и той же системе, а передача данных может избирательно производиться словами разрядности 8, 16, 32 и 64 бита в зависимости от того, к какой плате происходит обращение.

Шина VMEbus имеет максимальную длину 500 мм, что позволяет с учетом максимально допустимого запаздывания при распространении сигнала по шине и ширины слота устанавливать до 21 платы. Для шины VMEbus принципиально важно, что плата, установленная в первом слоте, должна выполнять некоторые общесистемные функции, например арбитраж в мультипроцессорной среде. Шина VMEbus состоит из четырех подсистем (шин) — для данных, арбитража, прерываний и служебных сигналов .

Передача данных

Операции чтение/записи выполняются асинхронно и без мультиплексирования. Определено пять диапазонов адресов — короткий (16 бит), стандартный (24 бит), расширенный (32 бит), А40 (40 бит) и А64 (64 бит). Шина поддерживает слова данных длиной 8, 16, 24, 32 и 64 бит; длина слова является динамической, что означает, что она может произвольно изменяться.

Передача данных в системе VMEbus ориентирована на поддержку многопроцессорной среды. Эта шина включает шесть линий модификации адреса (от АМО до АМ5), которые выполнены параллельно адресной шине. Шина использует эти линии, чтобы указать, происходит ли передача данных в супервизорном (привилегированном) или непривилегированном режиме, относится ли адрес к данным или к программе, а также разрядность адреса. Эти указания могут быть использованы операционной системой и прикладными программами как дополнительное средство защиты, например, для предотвращения несанкционированного доступа к данным на шине. Некоторые команды модификации адреса зарезервированы для пользователя.

Шина VMEbus поддерживает режим передачи данных блоками размерностью до 256 циклов (блочная или пакетная передача). При блочной передаче ведущее и ведомое устройства автоматически увеличивают адреса и передают новое слово данных; помещенный на шину адрес не изменяется в течение всей операции. Блочная передача не может быть прервана. Любое устройство, претендующее на управление шиной, должно ждать окончания блочной операции. В одной из модификаций блочной передачи адресные линии используются для увеличения разрядности слова данных до 64 бит.

На шине VMEbus определен цикл read-modify-write (чтение-модификация-запись), для того чтобы предотвратить перезапись данных другим устройством. Цикл read-modify-write аналогичен инструкции test_and_set, которая предотвращает изменение данных, использующихся несколькими программами в многозадачной среде. В цикле read-modify-write операции чтения и записи, выполняемые ведущим устройством, производятся непосредственно друг за другом, и никакое другое устройство не имеет доступа к данным до завершения обработки.

Приоритеты прерываний

Шина VMEbus поддерживает семь линий запроса прерывания. Каждая линия — типа "распределенного ИЛИ" и, следовательно, может использоваться несколькими устройствами параллельно. Прерывания имеют разные уровни приоритета. Протокол шины VMEbus не определяет, как должно обслуживаться прерывание устройством, которому оно предназначено.

Прерывания могут обслуживаться обработчиком, который необязательно должен быть ведущим устройством в момент обращения. В последнем случае обработчик должен сначала получить права управления шиной и стать ведущим устройством на  основе обычной процедуры арбитража. |

Арбитраж шины

Механизм арбитража шины очень похож на операции запроса и разрешения прерывания. Любое устройство, имеющее право быть ведущим, может запросить управление шиной через одну из четырех линий запроса с различными уровнями приоритета. Эти линии также являются линиями типа "распределенного ИЛИ", поэтому несколько запросов могут появиться одновременно.

Принцип назначения следующего ведущего, в случае одновременного поступления нескольких запросов, оставлен на усмотрение арбитра. В описании VMEbus этот механизм явным образом не определен. Схема назначения ведущего устройства шины не свободна от недостатков — устройство, ближайшее к арбитру, может чаще и дольше владеть шиной. Если большое количество плат имеют шлейфовое подключение, то на прохождение подтверждающего сигнала требуется определенное время, что может замедлить работу шины. Важно иметь в виду эти факторы при выборе расположения плат на шине и принципа назначения ведущего с учетом соответствующих параметров операционной системы.

Служебные сигналы

На шине VMEbus предусмотрены несколько служебных линий для индикации  | ошибочных и конфликтных ситуаций. Все служебные линии — это линии с открытым коллектором типа "распределенного ИЛИ" и могут активироваться любым устройством. Если ведомое устройство обнаруживает ошибку в течение цикла передачи,   < оно активирует линию BERR* (ОШИБКА*). Линия ACFAIL* (АВАРИЯ ПИТАНИЯ*) активируется устройством, следящим за питанием от сети переменного тока   \ и выдающим сигнал при падении напряжения. Некоторые характерные системные сбои могут обозначаться сигналом SYSFAIL*; пользователь может определять ситуации, в которых этот сигнал должен использоваться. Линия SYSRESET* указывает, что начинается или происходит перезагрузка системы. На стойках шины VMEbus имеется специальная кнопка для ручной активации команды SYSRESET*.

Плата в первом разъеме вырабатывает опорный сигнал частотой 16 МГц (SYS CLK). Сигнал существует только для удобства и не имеет каких-либо функций синхронизации для шины.

Расширения шины VMEbus

Несмотря на то что шина VMEbus имеет высокую скорость передачи данных, иногда требуется значительно большая пропускная способность. Чтобы избежать в таких случаях задержек передачи, были разработаны различные типы расширений, работающих параллельно и независимо от основной шины VMEbus. Физическое присоединение к шине остается прежним, расширения используют свободные кон-такты второго разъема J2. Расширения шины обеспечивают резервирование в случае отказа основной шины VMEbus.

Шина VSBbus (VME subsystem bus) использует 64 определяемых пользователем контакта разъема J2 в модуле двойной высоты; она поддерживает такие свойства, как обработка прерываний и многозадачность.

Шина VXIbus (VME extended instrumentation bus — расширенная шина VME для измерительных систем) является расширением шины VMEbus для применения с быстродействующими измерительными платами, вырабатывающими значительные объемы информации. Размеры плат VXIbus могут доходить до "тройной Eurocard" стремя разъемами (включая основной разъем шины VMEbus). Описание шины VXIbus включает не только электрический интерфейс шины, но и другие специальные функциональные требования. Среди прочего плата по запросу должна идентифицировать себя и послать ответ, используя стандартные коды.

Шина VMEbus была разработана для эффективной поддержки мультизадачной и многопроцессорной среды. В стандарте описаны такие характеристики, как распознавание различных типов данных, блочная передача, цикл read-modify-write и механизм определения ведущего устройства. Шина VMEbus обладает возможностями расширения, которые представляют интерес для пользователей, желающих настроить шину в соответствии с собственными требованиями, добавляя специальные свойства.

Другие стандарты шин

Шина компьютеров семейства IBM PC

Начало 1980-х годов может рассматриваться как приход эры персональных компьютеров, когда все сообщество производителей вычислительной техники и пользователей ориентировалось на решения, предлагаемые компанией IBM, независимо от их содержания. Компания выпустила свой персональный компьютер (IBM PC) в 1981 году. Хотя с технической точки зрения IBM PC был не лучше других компьютеров, уже представленных на рынке, он немедленно завоевал ведущие позиции благодаря величине и силе компании, которая его производила, и распространенному представлению, что продукция IBM говорит сама за себя.

Первая модель IBM PC и последующая модель XT основывались на процессоре Intel 8086/8088 и имели оперативную память до 640 Кбайт. Процессор присоединялся к шине и непосредственно управлял ею (никакие другие ведущие устройства шины не допускались); на материнской плате были установлены восемь торцевых разъемов для подключения плат периферийных устройств. Шина IBM PC использовала управляющие сигналы процессора 8086. Она имела 62 параллельные линии, разрядность данных была 8 бит, разрядность адреса — 20 бит, что допускало прямую адресацию памяти объемом 1 Мбайт. Интерфейсы к накопителям на гибких и жестком дисках, монитору и принтеру строились на платах, которые занимали разъемы, в итоге свободными для пользователя оставались около пяти разъемов.

Шина IBM PC имела шесть линий прерывания, каждая со своим приоритетом. Пользователи быстро усвоили, что сигналы прерывания ТТЛ-схем нельзя использовать для нескольких плат одновременно. Две платы, вырабатывающие один и тот же сигнал прерывания, не могли одновременно работать на шине, а перепрограммирование контроллера прерываний было не всегда возможно. Многие платы покупались и устанавливались без представления о прерываниях, аппаратно закрепленных другими платами.

Хотя в это трудно поверить, шина IBM PC не имела официального стандарта. Шина описана в техническом руководстве IBM PC, но нигде и никогда компания IBM официально не объявляла о том, что она будет обеспечивать поддержку этой разработки.

Шина ISA

В 1984 году был выпущен на рынок персональный компьютер IBM AT (Advanced j Technology). Этот тип компьютера базировался на процессоре Intel 80286 с разрядностью данных 16 бит и разрядностью адреса 24 бита (16 Мбайт адресуемой памяти). Шина IBM AT использовала тот же разъем, что и IBM PC, но с дополнительным 36-контактным разъемом. Были также добавлены еще линии прерывания и квитирования. Платы, спроектированные для IBM PC, в принципе, могли применяться на шине AT, но они не поддерживали расширенную адресацию и все возможности передачи данных.

И для шины этого типа также не существует официально опубликованного стандарта. Шина IBM AT также известна под названием ISAIndustry Standard Architecture, — которое было введено группой компаний, не связанных с IBM, чтобы определить, что они подразумевали под "стандартом IBM".

Из-за недостаточной гибкости и низкого быстродействия системы, ориентированные на IBM PC, едва ли представляют интерес для промышленных задач. Тем не менее, ПК не следует полностью сбрасывать со счетов. Их главными достоинствами являются низкая стоимость как собственно компьютера, так и периферийных устройств, а также широкий выбор интерфейсных плат, не говоря уже об огромном количестве имеющегося программного обеспечения. Для задач сбора данных, если нет особых требований к быстродействию, шина IBM PC может быть экономически оптимальным решением.

Шина EISA

Стандарт EISA (Extended Industry Standard Architecture) был разработан объединением компаний, которое включало Compaq, Intel, Hewlett-Packard, Olivetti и др. Разработчики EISA поставили цель создать стандарт шины с точно определенными высокими рабочими характеристиками для персональных компьютеров, который не зависел бы только от одной компании (очевидно, что под этой компанией подразумевалась IBM).

EISA основана на существующей архитектуре ISA. Физически разъем EISA аналогичен разъему ISA с дополнительными контактами для обеспечения новых функций EISA и расширения разрядности адреса и данных. Дополнительные контакты помещены между контактами разъема ISA. Таким образом, EISA совместима сверху вниз с ISA, что означает, что платы ISA могут работать на шине EISA (но не наоборот!).

EISA представляет собой синхронную шину с разрядностью 32 бита (поддерживаются также и разрядности 8 и 16 бит более старых плат PC и AT) и разрядностью адреса 32 бита (4 Гбайт адресуемого пространства). Максимальная скорость обмена данными составляет 33 Мбайт/с в режиме пакетной передачи.

Гибридная природа EISA явно проявляется в схеме обработки прерываний. EISA использует те же самые линии прерывания, что и ISA, но допускает их совместное использование — схема с открытым коллектором. Вследствие этого платы EISA могут совместно использовать линии прерывания, а платы ISA, установленные на той же самой шине, — нет, из-за своего ТТЛ-интерфейса. Шина EISA поддерживает такие функции, как произвольное число ведущих устройств, идентификация плат по их аппаратной информации и автоконфигурация шины.

ШинаРСI

PCI (Peripheral Component Interconnect — система соединения периферийных компонентов) — это стандарт для высокопроизводительных персональных компьютеров, разработанный несколькими производителями под руководством компании Intel. Шина PCI является синхронной и не зависит от типа процессора. Стандартная скорость передачи определена как 132 Мбайт/с при длине слова 32 бита и тактовой частоте 33 МГц. Шина может работать со словом 64 бита при 66 МГц, обеспечивая при этом скорость передачи 528 Мбайт/с.

Подобно другим шинам из мира персональных компьютеров, шина PCI не оптимизирована для применения в промышленных системах, поэтому необходимо заранее проанализировать, подходит ли основанное на PCI решение для проектируемой технической системы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46204. Условия договора 15.04 KB
  Предусмотренные договором обязательства сторон бывают альтернативными т. содержат два или более способа исполнения обязательства например расчеты между сторонами осуществляются платежными поручениями или платежными требованиями. Также могут устанавливаться два или более предмета исполнения обязательства например поставляется цемент марки М400 или марки М500. Встречное исполнение обязательств Большинство договоров предусматривает встречное исполнение обязательств когда исполнение обязательства одной из сторон обусловлено исполнением...
46205. Кент Рокуэлл 15.04 KB
  Рокуэлл Кент Rockwell Kent 1882 1971 родился 21 июня 1882 года в городе Тарритаун. Один из продолжателей реалистической традиции в американском искусстве Рокуэлл Кент выдающийся борец за прогресс и мир учился у Генри. Свое творчество Рокуэлл Кент посвятил народам Гренландии Аляски могучей природе Атлантики. Тяга к суровой не тронутой цивилизацией природе сочетается в живописи и графике Кента с острым чувством современности.
46207. Специфика земельного участка как объекта оценки 14.92 KB
  Владелец земли в первую очередь имеет право на доход приносимый всем объектом недвижимости поскольку стоимость зданий сооружений и других улучшений на земельном участке носит вторичный характер и выступает как дополнительный вклад в стоимость земельного участка. Отличия земельного участка от других видов недвижимости обусловлены следующими особенностями: а земля является природным ресурсом который невозможно сво бодно воспроизвести в отличие от других объектов недвижимости; б при оценке всегда необходимо учитывать возможность...
46209. Игра и психическое развитие ребенка 14.9 KB
  В условиях господства семейного воспитания есть только два вида деятельности которые оказывают влияние на процессы развития ребенка. Исследование значения игры для психического развития и формирования личности очень затруднено. Здесь невозможен чистый эксперимент просто потому что нельзя изъять игровую деятельность из жизни детей и посмотреть как при этом будет идти процесс развития.Главнейшим хотя до последнего времени и недостаточно оцененным является значение игры для развития мотивационнопотребностной сферы ребенка.
46210. Методы определения остаточного ресурса нефтепромыслового оборудования 14.84 KB
  Определение остаточного ресурса оборудования находится путем сбора систематизации и обработки статистических данных о наблюдениях за его работой обобщения результатов. Все работы по оценке остаточного ресурса состоят из 4 этапов: 1 накопление статистической информации об отказах оборудования. Достоверная информация об отказах оборудования достигается точным учетом времени его работы моментов возникновения отказов и времени затрачиваемого на их устранение.
46212. Гальперин Петр Яковлевич 14.83 KB
  Гальперин Петр ЯковлевичК ВОПРОСУ ОБ ИНСТИНКТАХ У ЧЕЛОВЕКАПризнание инстинктов у человека с необходимостью ведет к заключению что основные движущие силы поведения у человека и животных одинаковы и культура общества составляет лишь окольный разрешенный обществом путь для удовлетворения тех же животных инстинктов что и утверждал Фрейд.Если бы поведение человека диктовалось инстинктами так же как у животных то общество может быть и сохранило бы право устрашения за проступки но потеряло бы право их морального осуждения; в этом случае и...