Princip VME sabirnice i primjena
VME (VersaModule Eurocard) sabirnica je-računalna sabirnica opće namjene koja kombinira električni standard Motorola Versa sabirnice s mehaničkim oblikom standarda Eurocard uspostavljenog u Europi i otvorena je arhitektura. Definira sustav za međusobno povezivanje obrade podataka, pohranu podataka i povezivanje perifernih upravljačkih uređaja u blisko povezanoj hardverskoj arhitekturi. Tijekom godina VME sustav razvio se u dobro-uhodani sustav oko kojeg su razvijeni proizvodi za industrijsku kontrolu, vojne sustave, zrakoplovstvo, transport i medicinske primjene.
Značajke VME
VME-ov mehanizam prijenosa podataka je asinkroni, s višestrukim ciklusima sabirnice, širinom adrese od 16, 24, 32, 40 ili 64 bita i širinom podatkovne linije od 8, 16, 24, 32 i 64 bita, a sustav ih može birati dinamički. Njegov način prijenosa podataka je asinkroni, tako da podliježe samo protokolu za razmjenu signala i ne ovisi o satu sustava; njegova brzina prijenosa podataka je od 0 do 500 Mb/s; osim toga, postoji mogućnost prijenosa neusklađenih podataka, ispravljanje pogrešaka i samo-dijagnostika te korisnički-definirani I/O portovi; opremljen je s 21 plug-utorom i više stražnjih ploča, koje se mogu koristiti u vojnim aplikacijama. Modul za hlađenje kondukcijom.
VME arhitektura
Budući da se radi o kombinaciji dvaju standarda, sustav VME također se može promatrati kao dva dijela. Jedan dio je mehanička arhitektura, koja određuje veličinu stražnjih ploča, prednjih ploča i ugrađenih ploča VMEbus sustava, a drugi dio je funkcionalna arhitektura, koja definira tijek sustava.
1. VME mehanička arhitektura
Glavni dio mehaničke strukture VME je stražnja ploča, koja je tiskana ploča. Dostupan je u tri veličine: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm) i 9U (367 mm × 400 mm). Prema standardu VME64x, postoje tri vrste konektora u VME sustavu, a to su P0/J0, P1/J1 i P2/J2, pri čemu "P" i "J" označavaju PLUG odnosno JACK konektore. Konektori P1/J1 i P2/J2 imaju 96 pinova raspoređenih u tri reda po 32 pina, dok konektor P0/J0 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 može se opisati kao da se sastoji od signalnih linija, logike sučelja stražnje ploče i funkcionalnih modula. Performansama logike sučelja stražnje ploče upravlja niz karakteristika na stražnjoj ploči, kao što je impedancija signalne linije, vrijeme propagacije, vrijednosti završetka, i tako dalje. On i signalne linije poveznica su između različitih dijelova sustava. S druge strane, funkcionalni moduli su skupovi sklopova koji obavljaju određene zadatke. Među njima, glavni modul se naziva master, koji određuje redoslijed prijenosa podataka; moduli koji djeluju prema prijenosu podataka glavnog nazivaju se podređeni, a modul odgovoran za praćenje adrese odredišta prijenosa podataka naziva se uređaj za praćenje lokacije. Osim toga, postoje moduli koji izdaju i obrađuju zahtjeve za prekid, te arbitražni moduli koji određuju i obrađuju zahtjeve iz drugih modula. Naravno, tu su i moduli koji izdaju taktne signale te moduli koji prate rad napajanja sustava.
VME funkcionalna arhitektura
Svaki od ovih modula ima vlastitu podjelu rada, ali da bi radili zajedno, potrebna im je podrška sabirnica. Sabirnice VME sustava podijeljene su u četiri glavne kategorije: sabirnica za prijenos podataka, arbitražna sabirnica za prijenos podataka, sabirnica prioritetnog prekida i sabirnica-opće namjene.
Sabirnica za prijenos podataka je-brza asinkrona paralelna sabirnica za prijenos podataka koja može prenositi podatke i adresne signale. Glavni uređaji, podređeni uređaji, prekidni moduli i moduli za obradu prekida razmjenjuju podatke dva po dva preko njega. Druga dva modula, tajmer sabirnice i JACK lančani-pokretač, također sudjeluju u obradi podataka putem sabirnice za prijenos podataka.
Sabirnica za arbitražu prijenosa podataka postavljena je tako da osigura da samo jedan modul zauzima sabirnicu za prijenos podataka u određenom trenutku. Moduli zahtjeva i arbitraže koji rade na njemu će učitati koordinirati naredbe koje izdaju moduli. Arbitražni modul nalazi se u prvom utoru stražnje ploče i određuje koji će glavni uređaj imati prioritet u korištenju resursa sabirnice. Specifične metode određivanja uključuju algoritam prioriteta, kružni-algoritam i druge algoritme sekvenciranja. Sabirnica prioritetnog prekida je sabirnica koja obrađuje zahtjeve za prekid za svaki modul. Različiti zahtjevi za prekidom kategorizirani su u sedam razina u VME-u, a ovisno o razini razine, rade kako bi prekinuli signalne linije.
Zadnji autobus je autobus opće namjene. Takozvana-sabirnica-opće namjene je sabirnica koja je odgovorna za neke od osnovnih zadataka sustava, uključujući kontrolu sata, inicijalizaciju, otkrivanje grešaka i druge zadatke. Sastoji se od dvije linije sata, linije za resetiranje sustava, linije za kvar sustava, linije za kvar AC i serijske podatkovne linije.
Moduli su raspoređeni u paralelnoj strukturi, a svi podaci i naredbe prenose se kroz temeljnu Class 4 sabirnicu sustava, a način rada signala je signalizacija razine TTL.
Obitelj autobusa VME
● VME64
Razvojem perifernih tehnologija nadogradnja VME sustava bila je neizbježna. Godine 1995. lansirana je VME64, nova generacija VME arhitekture sabirnice. U usporedbi s tradicionalnim VME sustavom, VME64 povećava propusnost prijenosa, proširuje adresni prostor i olakšava uključivanje i isključivanje ploče. Proširio je širinu podatkovne linije i raspon adresa na 64 bita za 6U ploče, osigurao 32-bitne i 40-bitne adresne module za 3U ploče, povećao propusnost prijenosa na 80Mb/s, povećao ciklus zaključavanja sabirnice, dodao prvu funkciju otkrivanja utora i dodao podršku za vruće uključivanje.
● VME64 proširenje
Proširenje VME64 novi je standard usvojen 1997. godine i također je poznat kao VME64x. Dodaje obitelj konektora sa 160 pinova (raspoređenih u 5 redova), konektor P0/J0 između P1/J1 i P2/J2 i novi pin za napajanje od 3,3 V. Dvije nove rubne petlje sabirnice sustava povećavaju brzinu prijenosa podataka na 160 Mb/s. Osim toga, dodane su EMC prednja ploča i ESD značajke.
● VME320
Možda je najveće poboljšanje u VME320 korištenje zvjezdastog interkonekta u svrhu ubrzanja prijenosa podataka. Koristi protokol nazvan 2eSST, koji je izvorni protokol sinkronog prijenosa koji povećava teoretsku brzinu prijenosa 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 dugogodišnjoj tehničkoj akumulaciji, njezinoj potpunoj specifikaciji i snažnoj tehničkoj podršci za ispunjavanje specifičnih zahtjeva većine kupaca. Osim toga, njegova modularnost također je vrlo velika prednost, jer je za mnoge ugrađene sustave dodavanje dodatnih I/O uobičajena stvar, a VME može vrlo dobro zadovoljiti ovu značajku. VME nudi 21 utor za proširenje, a novododani moduli ne utječu na ukupne performanse sustava.
Međutim, VME je tehnologija koja je rođena prije 25 godina, a mnogi korisnici nisu zadovoljni napretkom VME-a u pogledu propusnosti. Jer u ovoj eri ogromnih podataka, propusnost je neodoljiv pokazatelj. Međutim, dobavljači nisu izgubili povjerenje u VME i čine sve što mogu kako bi produžili život VME-a. VXS standard koji je uveo SBS i VPX standard koji je razvio VITA (VME International Trade Association) je novi pokušaj. vXS stvara uvjete za reference na komutirane tkanine, dok VPX podiže brzinu signala komutirane tkanine na 6,25 Gb/s. U isto vrijeme, mnoge stražnje ploče VME sabirnica počinju se koristiti na isti način. Mnoge VMEbus stražnje ploče počele su koristiti PMC (PCI Mezzanine Card) utore kako bi omogućile izravnu upotrebu PCI ploča. Proizvođači su također preuzeli konstrukcijske elemente PCI kartica kako bi VME ploče bile u tijeku s industrijom.
Postignuća VME-a dobro su priznata, ali proizvođači će morati nastaviti naporno raditi kako bi ga pomladili tijekom sljedećeg desetljeća. Tihi pad ove vrlo otporne tehnologije vjerojatno nije nešto što bi većina ljudi voljela vidjeti.