Реферат: Системный интерфейс Compact PCI и его архитектура Compact PCI модулей центральных процессоров фирмы INOVA
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.
1.6.Склонность CompactPCI- продуктов к быстрому устареванию.
CompactPCI-продукты рассчитаны на использование в компьютерных системах, создаваемых профессионалами, к которым предъявляются повышенные требования по надёжности, долговременности использования и стабильности поставок конкретных моделей оборудования в течение долгого периода времени (в отличие от рынка настольных персональных компьютеров, где частая смена номенклатуры - привычное явление, для которого стабильность выпуска конкретных моделей далеко не главное). Ведущие производители оборудования в стандарте CompactPCI, входящие в ассоциацию PICMG (например MOTOROLA, DEC..), имеют многолетний опыт работы на рынке OEM-производителей и системных интеграторов, приобрели значительный опыт в создании продукции, защищенной от раннего устаревания. Это достигается очень тщательным отбором электронных компонентов и даже, во многих случаях, создания их запасов на складах фирм, что обеспечивает выпуск оборудования в течение нескольких лет, даже после прекращения выпуска производителями составляющих его электронных компонентов.
1.7. Особенности драйверов PCI и CompactPCI устройств.
В силу того, что стандарт PCI был разработан фирмой Intel для стремительно развивающегося рынка персональных компьютеров, в нем тщательно проработаны проблемы упрощения интеграции драйверов периферийных устройств в комплекс программного обеспечения, управляющего работой компьютера. Например, все PCI или, что абсолютно одно и то же, CompactPCI устройства имеют набор из 256 регистров, которые содержат информацию об устройстве (идентификационные параметры устройства, адреса его регистров, уровни и типы прерываний и т.п.). В результате, при старте операционной системы можно автоматически идентифицировать устройство, подключенное к шине, конфигурировать его с учетом хранящихся в регистрах настройки параметров без установки или снятия специальных ключей. Концепция "plug and play" является ключевой для стандарта PCI и практически устраняет часто неизбежные ошибки при установке вручную базовых адресов устройства, режимов его работы и т.д.
1.8. Особенности системной интеграции CompactPCI-систем.
Практически каждый современный компьютер имеет локальную шину PCI, независимо от того, имеет ли он возможность подключения дополнительных PCI-устройств, хотя обычно эта возможность присутствует обязательно. Это касается всех компьютерных систем построенных на базе микропроцессоров Pentium, Alpha или PowerPC. Стандарт CompactPCI делает возможным создание промышленных компьютерных систем полностью совместимых с офисными, которые могут управляться стандартными операционными системами (MSDOS, Windows 95/NT, UNIX, ОС реального времени) и на которых смогут работать без модификации десятки тысяч готовых прикладных программных продуктов, разработанных ранее. Другими словами наиболее дорогостоящую часть современного проекта, разработку прикладной математики, можно осуществлять на обычных офисных компьютерных PCI-платформах.
1.9. Операционные системы которые могут управлять CompactPCI- компьютерами.
CompactPCI - компьютеры на базе микропроцессоров Pentium могут управляться любой операционной системой, работающей на обычном персональном компьютере: MS-DOS, Windows 3.xx, Windows 95, Windows NT, OS/2, BSD UNIX, LINUX, Solaris... CompactPCI-компьютеры на базе микропроцессоров PowerPC могут работать под управлением операционных систем AIX, Solaris, MacOS и самого широкого спектра операционных систем реального времени от ведущих мировых поставщиков. То же самое можно сказать о CompactPCI процессорах Alpha. Любая операционная система, работающая на этих процессорах для настольных офисных компьютеров - будет без модернизации работать в CompactPCI.
1.10. Операционные системы реального времени для CompactPCI- компьютеров.
Масштабируемая производительность CompactPCI- компьютеров, в основном, удовлетворяет большинству систем реального времени - от управления производством и систем быстрого сбора и обработки данных до модульных малогабаритных промышленных PLC. Операционные системы реального времени, такие как OS-9, QNX, pSOS, VxWorks, LynxOS (всего более 100) смогут показать превосходные результаты при работе с CompactPCI- компьютерами, также как и версии Windows NT реального времени, которые уже имеются на мировом рынке.
1.11. Самая популярная операционная система сегодня для CompactPCI систем.
Однозначного ответа на этот вопрос нет. Если говорить о системах общего назначения или системах "мягкого" реального времени, когда допустимы времена реакции системы выше десятков миллисекунд - наиболее популярной операционной системой является MS Windows NT, которая может быть использована как сама по себе, так и с различными расширениями реального времени. Вычислительная мощность и ресурсы памяти современных одноплатных CompactPCI компьютеров/контроллеров при весьма разумных ценах позволяют использовать Windows NT для очень широкого спектра приложений. Для примера можно привести ресурсы новейшего флагманского одноплатного 3U формата (всего лишь 100х160 мм !!!) СompactPCI контроллера/компьютера компании INOVA Computers: PentiumMMX/233 MHz, 16-256 МB SDRAM, до 32 МB FLASH, 2-4 MB SVGA, FastEthernet, USB, Fireware, COM1/2, LP, KB, EIDE, FDD, Fieldbus (Profibus или CAN), CompactPCI 64 bit. Если говорить о системах "жесткого" реального времени, то, по разным оценкам, "золотая" пятёрка наиболее популярных операционных систем реального времени выглядит следующим образом: pSOS+, VxWorks, LynxOS, OS9, QNX.
1.12. Будущие модули CompactPCI- которые будут производится в ближайшее время.
CompactPCI - компьютеры на базе микропроцессоров Pentium/MMX/PRO, PowerPC, Alpha, MIPS, DSP производятся в настоящее время многими фирмами, среди которых мировые лидеры компьютерной индустрии, гарантирующие долговременную стабильность любому проекту. Помимо этого уже существуют CompactPCI-модули ввода-вывода, такие как FastEthernet, ATM, FibreChannel, RMN/RTnet, быстрый SCSI, графические SVGA контроллеры, АЦП/ЦАП, контроллеры оптоволоконных каналов связи, графические процессоры, фрейм грабберы и т.п. Огромные возможности организации очень широкого спектра ввода/вывода предоставляют стандартные мезонинные технологии типа Industry Pack и PMC (PCI Mezzanine Card).
1.13. Стоимость CompactPCI-модуля.
CompactPCI-модули характеризуются отличной производительностью с одной стороны и, с другой стороны производятся на базе широко доступных PCI электронных компонентов, выпускаемых в огромных объемах и поэтому недорогих.
1.14 Простые и быстрые способы проектирования собственных CompactPCI модулей ввода/вывода.