- •Технология CompactPci
- •История создания CompactPci
- •Офисные компьютеры
- •"Полупромышленные" промышленные компьютеры
- •В мире действительно промышленных ммс
- •Новый аппаратный стандарт CompactPci
- •Номенклатура CompactPci
- •Vme и CompactPci
- •Физические параметры и сравнительные характеристики
- •CompactPci и компьютерная телефония
- •Основные преимущества стандарта CompactPci
- •Технология шины pci
- •Конструктивы Евромеханики
- •Штырьковые соединители
- •"Plug&Play" совместимость
- •Программная и аппаратная открытость платформы
- •Шина компьютерной телефонии h.110 (ctBus)
- •Возможность "горячей замены"
- •Модульные компоненты для компьютерной телефонии
- •Общесистемные средства
- •Телекоммуникационные и сетевые модули
- •Dsp технологии на базе стандарта CompactPci
- •4 Поколение dsp - базовые технологии для систем компьютерной телефонии
- •Dsp модули в стандарте CompactPci
- •Программно-аппаратный набор ComStruct - пример модульной архитектуры для телекоммуникаций
- •Реализация "горячей замены" в CompactPci
- •Реализация Hot Swap в рамках стандарта CompactPci
- •Программные модели для режима Hot Swap
- •Примеры модулей и систем
- •Список использованных источников
"Полупромышленные" промышленные компьютеры
Архитектура управляющей машины на основе "классической" активной материнской платы малопригодна для промышленных управляющих систем, работающих в условиях повышенных требований к скорости восстановления, термо-, вибро-, ударопрочности. Прежде всего по причине неприемлемо длительного параметра MTTR (Mean-Time-To-Repair) - среднего времени восстановления системы, или, иначе говоря, из-за низкой надежности. Попробуйте быстро заменить материнскую плату с установленными платами ввода/вывода в своей настольной персоналке. В общем случае неприемлемыми являются и параметры ударо- и вибростойкости, термо-, влаго-, пылеустойчивости и т. д.
Некоторые компании-производители (IBM, GESPAC, I-Bus, Texas Microsystems, Xycom и др.), объединенные в консорциум PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturer's Group), предложили и в феврале 1994 года опубликовали спецификацию промышленного компьютера на основе пассивной PCI-магистрали с использованием одноплатных компьютеров/контроллеров, имеющих, по сути, стандартный офисный (desktop) механический формат, и устанавливаемых в специальное гнездо PCI&ISA (в сущности, стандартизации был подвергнут только формат одноплатного контроллера). Он поддерживает работу объектного ввода/вывода как через PCI-интерфейс, так и через ISA. Как правило, все компоненты вычислительного ядра (CPU, DRAM, сеть, графика и т. д.) содержатся сразу на плате контроллера-компьютера. Такой компьютер обычно имеет пассивную магистраль для установки одновременно 4-12 плат ISA и 4 плат PCI офисного формата в соответствии с PCI rev.2.0. Безусловно, можно было специфицировать такой компьютер и без ISA-расширений, но нельзя не учитывать наличия большого парка готовых ISA-плат, имеющих хождение на рынке. Действительно, параметры надежности этих промышленных компьютеров выше, чем у настольных. Хотя по сравнению с компьютерами, выполненными в наиболее популярном для промышленного мира формфакторе (механическом конструктиве) - "Евромеханике" - или, скажем, в сверхжестком SEM-E-формфакторе, их лучше именовать "полупромышленными", не ориентированными на конечные промышленные приложения, требующие действительно высокой надежности. Их идеальное место в системе управления - качественный человеко-машинный интерфейс/MMI с оператором, сетевая/архивная станция и/или система ввода/вывода в некритичных приложениях.
В мире действительно промышленных ммс
Одновременно PCI становится стандартом де-факто при создании высокопроизводительных одноплатных компьютеров/контроллеров для традиционных управляющих архитектур, предназначенных для работы в условиях, требующих высокой надежности (большого соотношения MTBF/наработка на отказ от 100 000 часов), короткого MTTR, механической компактности и большой канальности ввода/вывода. Это касается прежде всего самого популярного международного стандарта промышленных/военных ММС для систем реального времени - VMEbus, как, впрочем, и VXI/Мultibus-II, ряда "частнофирменных" стандартов. Сегодня промышленный одноплатный VME-компьютер на процессорах PowerPC, Pentium(Pro), Alpha без локального PCI-интерфейса представить себе практически невозможно. Просто экономически чрезвычайно невыгодно его создавать без применения PCI. Как нельзя его представить и без средств гибкого локального расширения ввода/вывода - мезонинного интерфейса PMC/IEEE 1386 на основе шины PCI.
PCI активно внедрился в новейшие разработки на основе сигнальных/DSP VME-процессоров с поддержкой PMC-ввода/вывода. Уже серийными стали разработки ROTS&MOТS/Rugged&Military Of The Shelf/ (готовые к использованию модули военного исполнения) вариантов одноплатных VME64/PCI - компьютеров с кондукционным охлаждением для военных и иных спецсистем. Внедрение PCI чрезвычайно облегчило проектирование VME-компьютеров на основе любого универсального RISC-процессора и коммуникационных "бестселлеров" типа МРС860 компании Motorola. Компания Tundra Semiconductor Corporation, больше известная как Newbridge Microsystems, выпустила ряд мостовых PCI-VME64 кристаллов, в частности Tundra Universe CA91CO42-33CE, которые позволяют любой PCI-компьютер без особых проблем выполнить в стандарте VME. Достаточно взглянуть на структурную схему современной VME/Pentium-одноплатки, чтобы понять: в сущности, архитектурно она отличается от "стандартной" РС/АТ-машины только механическим форматом и наличием мостового кристалла PCI-VME64. Общая идеология PowerPC и Alpha VME SBC - аналогична.
Очень существенно PCI повышает характеристики VMEbus-системы для мощного телекоммуникационного ввода/вывода. Кристаллы QSpan компании Tundra обеспечивают прямой выход самых популярных в мире коммуникационных процессоров МС68360, МРС860 и CISC real-time процессоров МС68040/68060/68070 на шину PCI.
В общем, и в мире мощных промышленных широковещательных шин стандарт PCI стал "своим". Он принес с собой много полезного с точки зрения скорости разработки, производительности, ценовой эффективности, стандартизации аппаратного и программного обеспечения, гибкости стандартных мезонинных расширений и т. д. Но принес и свои "болезни". В частности, ориентированный на блочные передачи (именно здесь PCI подтверждает свои преимущества) PCI не является "идеальной" средой для систем реального времени, где очень важны скорости единичных передач и скорость/гибкость/эффективность обработки прерываний от большого числа малорегистровых источников объектного ввода/вывода. В этом случае трафик на PCI снижается в несколько раз. Это, прямо скажем, не самые мелкие проблемы, с которыми приходится сталкиваться разработчикам приложений реального времени (весьма большой класс приложений в промышленной и военной сфере) при использовании интерфейса RISC/CPU+PCI+VME64. Особенно в критичных к времени реакции приложениях. Эти проблемы пытаются решать, как правило, за счет высокой производительности процессоров и оптимизации системного и прикладного программного обеспечения.
Cущественные изменения в ближайшем будущем претерпят и другие популярные архитектуры для встраиваемых промышленных приложений. Из наиболее заметных - стандарт РС-104. Производители этого класса аппаратуры уже выдвинули предложение о переводе его системной шины на стандарт PCI. Являясь, по сути, проекцией РС/АТ-архитектуры с 8/16-разрядной низкопроизводительной ISA-шиной, стандарт РС-104 делает практически бессмысленным применение новых поколений микропроцессоров, в частности Pentium, для построения основного host-процессора в своем традиционном применении. Учитывая, что i386/486-семейство (основное семейство для РС-104) фактически перестает существовать, - задача перевода РС-104 в PCI стала весьма актуальной. Общее давление домашнего/офисного рынка ПК на сектор "промышленных" РС/АТ приводит к "вымыванию" ISAbus как архитектурного класса с соответствующим окончанием SW/HW-поддержки ключевых производителей. Сегодня в офисных и встраиваемых Pentium/PowerPC-системах шина ISA используется, в основном, как дешевый компонент для поддержки низкопроизводительного ввода/вывода: FDD, СОМ1&2, LP, клавиатуры... Но посмотрите на активность Intel и K° в отношении USB-архитектуры! USB - уже реальная альтернатива ISA как подсистемы пользовательского ввода/вывода в ПК. Доказанная эффективность последовательных коммуникаций перед шинными/широковещательными приводит к очень быстрому росту разработок на базе уже де-факто стандартных интерфейсов SPI и I2C. Существует точка зрения, обычно декларируемая производителями встраиваемых "промышленных" ISA-компьютеров: мол, даже если ISA уйдет с общекомпьютерного офисного/домашнего рынка, то все равно ISA будет неплохо жить во встраиваемых промышленных приложениях. Трудно с этим согласиться. Теоретически можно спрыгнуть с быстро плывущего корабля (общая тенденция развития бытовых/офисных ПК и рабочих станций) посреди океана (общекомпьютерный офисный SW/HW рынок) и продержаться на воде еще некоторое время. Но совершенно точно можно сказать, что пока плаваешь, уже пора молиться за упокой. На языке бизнеса - пора думать об эффективности долгосрочных (это непреложное требование промышленных и военных проектов для класса встраиваемых приложений) инвестиций в определенный класс технологий.
В этом смысле, думается, многие производители "промышленных" РС/АТ с исключительно ISA-поддержкой объявят о той или иной версии своей причастности к PCI-архитектуре. У них просто нет другого шанса выжить.