Реферат: Системный интерфейс Compact PCI и его архитектура Compact PCI модулей центральных процессоров фирмы INOVA

2.1 Смена поколений

Современный промышленный CompactPCI-дизайн ориентирован, прежде всего, на "вымывание" устаревших промышленных встраиваемых технологий, основанных на шине ISA. В сущности, общая эволюция настольных ПК и рабочих станций нашла отражение и в изменении промышленного дизайна. Именно шина ISA представляет собой один из самых древних барьеров на пути эффективного использования современного программного обеспечения. Время смены поколений действительно - на 3U CompactPCI платформе, при сходных требованиях к конфигурации, получаются вычислительные сетевые/графические/дисковые узлы как минимум в 50 раз более эффективные с точки зрения соотношения цена/производительность тех, что лежат в основе классической ISA-шины, тем более ее 8-разрядного варианта.

Иными словами, современный промышленный CompactPCI-дизайн, обеспечивая принципиально сравнимые абсолютные цены конечных решений вычислительного/сетевого/графического ядра в аналогичных конфигурациях, по сравнению с ISA-решениями для любого температурного диапазона (такими как классический вариант стандарта PC-104 или ISA-вариации типа microPC от независимых производителей), даёт выигрыш, как минимум, в несколько десятков раз в относительной цене. Не говоря уже о преимуществе в объеме компоновки, удобстве эксплуатации и промышленной надежности наряду с долговременной уверенностью вложения инвестиций в апробированный крупными производителями новейший промышленный стандарт. Основные технические характеристики существующих и перспективных одноплатных 3U CompactPCI компьютеров/контроллеров компании INOVA сведены в Таблице 1, которая представлена в приложении 2.

Ситуация по сути дела схожа с той, когда в автомагазине вам предлагают купить "Мерседес" или "Запорожец" за одни и те же деньги. Правда, в автомагазине вам этого реально никогда не предложат. А вот на компьютерном рынке такая ситуация с ценами и функциональностью действительно возможна, именно благодаря новейшим достижениям в области современного промышленного PCI-дизайна.

2.2 CompactPCI контроллеры INOVA - "среда обитания" Windows NT

РС/АТ-совместимые контроллеры компании INOVA Computers способны работать с любым ПО разработанным для данной платформы. Это прежде всего ОС DOS, Windows 3.xx, Windows 95/98, WindowsCE, NT и соответствующий спектр программного обеспечения над ними; ОС OS/2, UNIX, Solaris; коммерческие многозадачные операционные системы реального времени типа VxWorks, OS9, QNX, LynxOS, OSE, pSOS+ и т.п.; некоммерческие операционные системы, очень приличного качества, типа LINUX и др.

Тем не менее, несмотря на такой богатый выбор возможных программных платформ, CompactPCI контроллеры INOVA Computers специально для работы с NT и, соответственно, WindowsCE как базовыми платформами для реализации встраиваемого программного обеспечения. Еще недавно использование NT в этой области казалось нереальным из-за дороговизны оборудования, настороженного отношения к NT как таковой еще по целому ряду причин. Сегодня ситуация на рынке принципиально иная. В частности, стоимость аппаратной платформы, способной обеспечить хорошую "среду обитания" для NT уже и во встраиваемых промышленных/коммуникационных приложениях, благодаря не в последнюю очередь PCI-дизайну, резко упала и уже никого не пугает.

Кроме того NT стала привычной для всех, а сопутствующее ей ПО признано лучшим даже компьютерными пиратами, продающими за гроши ее CD-ROM копии на каждом углу.

Профессиональные отечественные программисты старшего поколения, переходящие сегодня на NT (Win32 API) решения, с удовольствием вспоминают времена RT11/РАФОС и RSX-11M и вздрагивают при упоминании о MS DOS. Новое поколение знает MS DOS только понаслышке. Им повезло... Еще больше повезло тем, кто с MS DOS в профессиональной деятельности по разным причинам не столкнулся вовсе (и уж абсолютными счастливчиками я бы назвал тех, кто работает исключительно с ОС UNIX).

Малогабаритные 3U CompactPCI контроллеры компании INOVA Computers являются оптимальной средой для использования NT для встраиваемых приложений. Не вдаваясь в технические подробности, определим основные возможности применения NT во встроенных промышленных/коммуникационных системах с использованием CompactPCI контроллеров INOVA Computers:

·     NT "сама по себе". Используется в дисковых конфигурациях для создания надежных встраиваемых систем "компьютерного" уровня нереального или мягкого реального времени, с поддержкой графики, сетей, клавиатуры и объектного ввода/вывода (УСО);

·     NT, скомпонованная для работы в бездисковых конфигурациях (загружается из наплатного FLASH-диска, CD-ROM или через сеть) для встраиваемых приложений "контроллерного" уровня мягкого реального времени, с поддержкой (или без поддержки) графического контроллера и клавиатуры; удобна для разработки высоконадежных удаленных сетевых или "stand alone" контроллеров общего назначения;

·     NT с расширениями реального времени типа RTX (Real Time eXtension) компаний VenturCom или LP Elektronik. Расширения реального времени и компонующий NT инструментарий производства VenturCom позволяют разрабатывать детерминированные многозадачные встраиваемые приложения жесткого реального времени как в дисковых, так и в бездисковых конфигурациях, обеспечивают простой доступ к железу "напрямую", устраняют "файл подкачки", резко сокращают скорость загрузки, решают проблему "голубого экрана" NT и др. Очень удобное решение для создания высоконадёжных сетевых или "stand alone" промышленных контроллеров реального времени с поддержкой локальных графических функций (или без нее).

Богатые возможности предоставляет проектировщикам встраиваемых систем использование WindowsCE компании VenturCom с расширениями реального времени (или без них), в зависимости от класса решаемых задач.

Для разработчиков систем, требующих максимально жесткого детерминизма можно по прежнему рекомендовать использование систем VxWorks, OS9, QNX., LynxOS, pSOS+ и т.п. Если же для реализации системы реального времени, особенно с точки зрения организации ввода/вывода, архитектурных возможностей PCI-шины недостаточно, следует перейти на поиск решения на платформе VMEbus.

2.3 Некоторые типовые конфигурации

Ограниченный объем статьи не позволяет подробно рассмотреть различные варианты типовых промышленных конфигураций с использованием CompactPCI контроллеров INOVA Computers. Перечислим лишь некоторые из них:

·     Типовой надежный, малогабаритный компьютер, выполняющий все возможные функции промышленного ПК: обеспечивает качественный человеко-машинный интерфейс с оператором и служит для доступа к искальной сети и корпоративным архивам. Идеальный встраиваемый вариант для эффективной поддержки WindowsNT SCADA-систем типа InTOUCH 7.0, FIX, ТРЭЙС МОУД и т.п. Можно создать даже встроенный вариант NT SQL-сервера.

·     Сетевой дисковый или бездисковый контроллер "среднего", цехового уровня, поддерживающий как любые промышленные PLC и/или исполнительные устройства нижнего уровня через стандартные промышленные сети, так и работу в сети с операторскими и/или архивными компьютерами более высокого уровня;

·     Промышленный бездисковый контроллер нижнего уровня, поддерживающий объектный ввод/вывод, работу в сети и, при необходимости, графический пользовательский SVGA-интерфейс.

·     Глубоко встроенный, малогабаритный, бездисковый контроллер "приборного уровня", поддерживающий исключительно объектный ввод/вывод.

2.4 Возможности ввода/вывода

Контроллеры CompactPCI компании INOVA имеют гибкий магистрально-модульный дизайн и поддерживают широкий спектр устройств ввода/вывода. Остановимся подробнее на некоторых основных позициях, определяющих характер организации ввода/вывода в СompactPCI контроллерах INOVA.

·     Число каналов ввода/вывода определяется, прежде всего, количеством слотов расширения в 3U CompactPCI каркасе. На CompactPCI магистрали может быть 4, 6, 7 или 8 слотов расширения.

·     Сегодня на рынке представлено очень много различных устройств ввода/вывода. Это и недорогие модули аналогового, цифрового ввода/вывода, модули управления двигателями и PCMCIA, выполненные по host-технологии проектирования, это и широчайший спектр стандартных аналоговых, цифровых, коммуникационных, сетевых, видео, аудио и интерфейсных мезонинных архитектур ввода/вывода типа IndustryPack, PMC и PC-MIP.

·     Ввод/вывод можно организовать возможна как через переднюю панель, так и через свободные, неиспользуемые контакты системного разъема на пассивной объединяющей PCI-магистрали.

При создании на базе малогабаритного 3U формата CompactPCI компьютера/контроллера INOVA с использованием восьмислотной CompactPCI-магистрали энергетического телекоммуникационного центра можно обеспечить поддержку от 4 до 100 синхронных/асинхронных каналов ввода/вывода типа RS232/422/485 с глубокими FIFO в каждом канале приема и передачи. Сегодня для поддержки любого типа канала ввода/вывода на платформе CompactPCI ограничений уже практически не существует, будь то бортовые сети типа MIL1553B/ARINC или разнообразные АЦП/ЦАП, PCMCIA интерфейс или DSP-сопроцессор, ISDN или X25 канал.

Модули УСО производства компании INOVA отличаются низкой стоимостью и возможностью работы как в стандартном, так и в расширенном температурном диапазоне. Кроме того, цифровой ввод/вывод соответствует в них требованиям стандарта МЭК1131-2 (по уровням гальваноразвязки, диапазонов входных сигналов и т.д.), а в модулях аналогового ввода/вывода (универсальные многоканальные АЦП/12-14 бит, ввод с термопар и терморезисторов) гальваническая развязка обеспечивается не только по схеме канал-система, но и по схеме канал-канал.

2.5 Вывод