VMEbus - VMEbus

Soldan, bir ADC modülü, bir ölçekleyici modülü ve bir işlemci modülü içeren VME64 kasası

VMEbus ( Versa Modülü Europa veya Versa Modülü Eurocard otobüsü) olan bilgisayar veri yolu aslen için geliştirilmiş standart, Motorola 68000 hattının içinde CPU'lar , ancak daha sonra yaygın birçok uygulama için kullanılan ve tarafından standardize IEC olarak ANSI / IEEE 1014-1987. Fiziksel olarak Eurocard boyutları, mekanikler ve konektörlere ( DIN 41612 ) dayalıdır , ancak Eurocard'ın tanımlamadığı kendi sinyalizasyon sistemini kullanır. İlk olarak 1981'de geliştirildi ve bugün yaygın kullanım görmeye devam ediyor.

Tarih

1979'da Motorola 68000 CPU'nun geliştirilmesi sırasında , mühendislerinden biri olan Jack Kister, 68000 tabanlı sistemler için standartlaştırılmış bir veri yolu sistemi oluşturmaya karar verdi. Motorola ekibi, VERSAbus adını seçmek için günlerce beyin fırtınası yaptı. VERSAbus kartları büyüktü, 370 x 230 mm ( 14+1 ⁄ 2 ile 9+1 ⁄ 4  inç) ve kullanılan kenar konektörleri . IBM System 9000 araç denetleyicisi ve Automatix robotu ve yapay görme sistemleridahil olmak üzere yalnızca birkaç ürün bunu benimsedi.

VERSAbus hafıza kartı

Kister'e daha sonra, spesifikasyonları geliştiren ve VERSAmodule ürün konseptini yaratan John Black katıldı . Black için çalışan genç bir mühendis olan Julie Keahey , yeni VERSAbus'ta mevcut kartları çalıştırmak için kullanılan ilk VERSAmodule kartı olan VERSAbus Adaptör Modülünü tasarladı. Motorola-Europe'dan Sven Rau ve Max Loesel , sisteme o sırada standardizasyon sürecinde geç kalan Eurocard standardını temel alarak mekanik bir özellik ekledi . Sonuç ilk VERSAbus-E olarak bilinirdi ama daha sonra yeniden adlandırıldı VMEbus için, VERSAmodule Eurocard otobüse (bazı olarak bakın rağmen Versa Modülü Europa ).

Bu noktada, Signetics, Philips, Thomson ve Mostek dahil olmak üzere 68000 ekosisteminde yer alan bir dizi başka şirket standardı kullanmayı kabul etti. Kısa süre sonra IEC tarafından IEC 821 VMEbus ve ANSI ve IEEE tarafından ANSI/IEEE 1014-1987 olarak resmi olarak standartlaştırıldı .

Orijinal standart, mevcut Eurocard DIN konektörlerine uyacak şekilde tasarlanmış 16 bitlik bir veri yoluydu . Ancak, daha geniş veri yolu genişliklerine izin vermek için sistemde birkaç güncelleme yapılmıştır. Mevcut VME64 , 6U boyutlu kartlarda tam 64 bit veri yolu ve 3U kartlarda 32 bit içerir . VME64 protokolünün tipik performansı 40 MB / sn'dir. Diğer ilgili standartlar, VME64x'e çalışırken değiştirme ( tak ve çalıştır ), tek bir VMEbus kartına takılan daha küçük 'IP' kartları ve VME sistemlerini birbirine bağlamak için çeşitli ara bağlantı standartları ekledi .

1990'ların sonlarında, senkronize protokollerin uygun olduğu kanıtlandı. Araştırma projesine VME320 adı verildi. VITA Standartları Organizasyonu, değiştirilmemiş VME32 / 64 arka düzlemleri için yeni bir standart çağrısında bulundu. Yeni 2eSST protokolü 1999'da ANSI / VITA 1.5'te onaylandı.

Yıllar içinde, VME arayüzüne, VME'nin kendisine paralel olarak 'yan bant' iletişim kanalları sağlayan birçok uzantı eklenmiştir. Bazı örnekler IP Modülü, RACEway Interlink, SCSA, VME64x Arka Planlarında Gigabit Ethernet, PCI Express, RapidIO, StarFabric ve InfiniBand'dir.

VMEbus ayrıca yakından ilişkili standartlar, VXIbus ve VPX geliştirmek için de kullanıldı . VMEbus, STEbus gibi sonraki birçok bilgisayar otobüsü üzerinde güçlü bir etkiye sahipti .

VME'nin ilk yılları

VMEbus'ın mimari konseptleri, 1970'lerin sonunda Motorola tarafından geliştirilen VERSAbus'a dayanmaktadır. Motorola'nın Batı Almanya'daki Münih'teki Avrupa Mikro Sistemleri grubu, Eurocard mekanik standardına dayalı VERSAbus benzeri bir ürün hattının geliştirilmesini önerdi. Konsepti göstermek için Max Loesel ve Sven Rau üç prototip kartı geliştirdi: (1) 68000 CPU kartı; (2) dinamik bir bellek kartı; (3) statik bir bellek kartı. Yeni otobüse VERSAbus-E adını verdiler. Bu daha sonra Lyman (Lym) Hevle tarafından Versa Module European'ın kısaltması olan "VME" olarak yeniden adlandırıldı, ardından Motorola Microsystems Operasyonunda Başkan Yardımcısı oldu. (Daha sonra VME Pazarlama Grubu'nun kurucusuydu, daha sonra adı VME Uluslararası Ticaret Birliği veya VITA olarak değiştirildi). 1981'in başlarında Motorola, Mostek ve Signetics, yeni otobüs mimarisini birlikte geliştirmeyi ve desteklemeyi kabul etti. Bu şirketlerin tümü 68000 mikroişlemci ailesinin ilk destekçileriydi.

Motorola'dan John Black, Mostek'ten Craig MacKenna ve Signetics'ten Cecil Kaplinsky, VMEbus spesifikasyonunun ilk taslağını geliştirdi. Ekim 1981'de, Münih, Batı Almanya'daki System '81 ticaret fuarında, Motorola, Mostek, Signetics / Philips ve Thomson CSF, VMEbus'a ortak desteklerini duyurdular. Ayrıca, spesifikasyonun Revizyon A'sını kamu malı olarak yerleştirdiler. Ağustos 1982'de, VMEbus spesifikasyonunun B Revizyonu, yeni oluşturulan VMEbus Üreticileri Grubu (VITA) tarafından yayınlandı. Bu yeni revizyon, sinyal hattı sürücüleri ve alıcıları için elektrik spesifikasyonlarını geliştirdi ve mekanik spesifikasyonu, gelişen IEC 297 standardına (Eurocard mekanik formatları için resmi spesifikasyon) uygun hale getirdi. İkinci 1982'de, Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun (IEC) Fransız delegasyonu, VMEbus'un B Revizyonunu uluslararası bir standart olarak önerdi. IEC SC47B alt komitesi, bir yayın komitesi başkanı olan Philips, Fransa'dan Mira Pauker'i aday gösterdi ve böylece VMEbus'ın uluslararası standardizasyonunu resmen başlattı.

Mart 1983'te, IEEE Mikroişlemci Standartları Komitesi (MSC) ABD'de VMEbus'ı standartlaştırabilecek bir çalışma grubu kurmak için yetki istedi. Bu talep IEEE Standartları Kurulu tarafından onaylandı ve P1014 Çalışma Grubu oluşturuldu. Wayne Fischer, çalışma grubunun ilk başkanı olarak atandı. John Black, P1014 Teknik Alt Komitesinin başkanı olarak görev yaptı. IEC, IEEE ve VMEbus İmalatçıları Grubu (şimdi VITA) yorum için Revizyon B'nin kopyalarını dağıttı ve belgede yapılan değişiklikler için ortaya çıkan talepleri aldı. Bu yorumlar, Revizyon B'yi geçme zamanının geldiğini açıkça ortaya koydu. Aralık 1983'te John Black, Mira Pauker, Wayne Fischer ve Craig MacKenna'yı içeren bir toplantı yapıldı. Bir Revizyon C'nin oluşturulması ve üç kuruluş tarafından alınan tüm yorumları dikkate alması gerektiği kabul edildi. Motorola'dan John Black ve Shlomo Pri-Tal, tüm kaynaklardan gelen değişiklikleri ortak bir belgeye dahil etti. VMEbus Üreticileri Grubu, Revizyon C.1 belgesini etiketledi ve kamu malı haline getirdi. IEEE onu P1014 Taslak 1.2 olarak etiketledi ve IEC, IEC 821 Bus olarak etiketledi. IEEE P1014 Çalışma Grubu ve MSC'deki sonraki oylamalar daha fazla yorumla sonuçlandı ve IEEE P1014 taslağının güncellenmesini gerektirdi. Bu, ANSI / IEEE 1014-1987 spesifikasyonuyla sonuçlandı.

1985 yılında Aitech , ilk iletim soğutmalı 6U VMEbus kartı olan US TACOM için sözleşme kapsamında geliştirildi. Elektriksel olarak uyumlu bir VMEbus protokol arayüzü sağlasa da, mekanik olarak, bu kart hava soğutmalı laboratuvar VMEbus geliştirme kasasında kullanım için birbirinin yerine kullanılamaz.

1987'nin sonlarında, Dale Young (DY4 Systems) ve Doug'un eş başkanlık ettiği ilk askeri, iletken soğutmalı 6U  × 160  mm, tamamen elektriksel ve mekanik olarak uyumlu VMEbus panosunu oluşturmak için IEEE yönetiminde VITA altında bir teknik komite oluşturuldu. Patterson (Plessey Microsystems, ardından Radstone Technology). ANSI / IEEE-1101.2-1992 daha sonra 1992'de onaylandı ve piyasaya sürüldü ve tüm 6U VMEbus ürünleri için iletim soğutmalı, uluslararası standart olarak yerinde kalmaya devam ediyor.

1989'da Performance Technologies Inc.'den John Peters, VME64'ün ilk konseptini geliştirdi: VMEbus üzerinde adres ve veri hatlarını (A64/D64) çoğullama. Konsept aynı yıl gösterildi ve 1990'da VMEbus spesifikasyonuna yönelik bir performans geliştirmesi olarak VITA Teknik Komitesine yerleştirildi. 1991 yılında, P1014R için PAR (Proje Yetkilendirme Talebi) (VMEbus spesifikasyonundaki revizyonlar) IEEE tarafından verildi. VITA Teknik Direktörü Ray Alderman, etkinliğe DY-4 Systems'dan Kim Clohessy ile eş başkanlık yaptı.

1992'nin sonunda, VMEbus'taki ek geliştirmeler (A40/D32, Kilitli Döngüler, Geri Dönen DTACK*, Otomatik Yuva Kimliği, Otomatik Sistem Denetleyicisi ve gelişmiş DIN konektör mekanikleri) bu belgeyi tamamlamak için daha fazla çalışma gerektirdi. VITA Teknik Komitesi, IEEE ile çalışmayı askıya aldı ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) ile bir standart geliştirici kuruluş (SDO) olarak akreditasyon istedi. Orijinal IEEE Par P1014R daha sonra IEEE tarafından geri çekildi. VITA Teknik Komitesi, kamu malı VMEbus C.1 spesifikasyonunu temel seviye belgesi olarak kullanmaya geri döndü ve bunlara yeni geliştirmeler eklediler. Bu geliştirme çalışması tamamen VITA Teknik Komitesi tarafından yapıldı ve ANSI / VITA 1-1994 ile sonuçlandı. Doküman düzenleme işleminin muazzam taahhüdü, mekanik çizimleri ve her bölüm editörünün olağanüstü katkılarını yaratan Frank Hom'un büyük yardımı ile, etkinliğin teknik eşbaşkanı DY-4 Systems'tan Kim Clohessy tarafından gerçekleştirildi.

VME64 Alt Komitesine önerilen ek geliştirmeler VME64 Uzantıları Belgesine yerleştirildi. 1992'nin sonlarında iki faaliyet daha başladı: BLLI (VMEbus Board-level Live Insertion Specification) ve VSLI (VMEbus System-level Live Insertion with Fault Tolerance).

1993 yılında, G / Ç ara bağlantıları ve veri taşıyıcı alt sistemleri olarak kullanılmak üzere yüksek hızlı seri ve paralel alt veri yollarının uygulanmasını içeren temel VME mimarisinde yeni faaliyetler başladı . Bu mimariler mesaj anahtarları, yönlendiriciler ve küçük çok işlemcili paralel mimariler olarak kullanılabilir.

VITA'nın ANSI'nin akredite standartlar geliştirici kuruluşu olarak tanınma başvurusu Haziran 1993'te verildi. Çok sayıda başka belge (ara kat, P2 ve seri veri yolu standartları dahil) bu teknolojilerin Kamusal Alan Yöneticisi olarak VITA'ya yerleştirildi.

Açıklama

Birçok yönden VMEbus iğnelerine denk veya benzer olan 68000 a üzerine tükendi arka düzlem .

Bununla birlikte, 68000'in temel özelliklerinden biri, bellek bölümleme ve diğer "anti-özellikler" içermeyen düz 32-bit bellek modelidir . Sonuç olarak, VME 68000'e çok benzerken, 68000 çoğu durumda bunu sorun olmaktan çıkaracak kadar geneldir.

68000 gibi, VME de ayrı 32 bit veri ve adres yolları kullanır. 68000 adres yolu aslında 24 bit ve veri yolu 16 bittir (dahili olarak 32/32 olmasına rağmen), ancak tasarımcılar zaten tam bir 32 bit uygulama arayışındaydı.

Her iki veri yolu genişliğine izin vermek için VME, iki farklı Eurocard konektörü, P1 ve P2 kullanır. P1, ilk 24 adres bitini, 16 veri bitini ve tüm kontrol sinyallerini uygulayan her biri 32 pimli üç sıra içerir. P2, kalan 8 adres bitini ve 16 veri bitini içeren bir satır daha içerir.

Otobüs, tahkim otobüsü olarak bilinen dokuz hattan oluşan bir dizi tarafından kontrol edilir . Tüm iletişimler, hakem modülü olarak bilinen Eurocard kasasının birinci yuvasındaki kart tarafından kontrol edilir . İki tahkim modu desteklenir - Round Robin ve Öncelikli.

Tahkim modundan bağımsız olarak, bir kart, dört Bus Request hattından birini düşük tutarak veri yolu yöneticisi olmaya çalışabilir. Round-robin tahkimde, hakem, potansiyel olarak eşzamanlı istek sahiplerinden hangisine veriyolu verileceğine karar vermek için BR0–BR3 Veri Yolu İstek satırları arasında geçiş yapar. Öncelikli tahkim ile, BR0 – BR3 sabit bir öncelik düzeni kullanır (en düşük BR0, en yüksek BR3'e kadar) ve hakem, veriyolunu en yüksek öncelikli talep edene verir.

Hakem, veriyolu taleplerinden hangisinin verileceğini belirlediğinde, otobüs ustalığını kazanan seviye için ilgili Bus Grant hattını (BG0 – BG3) belirtir. İki yönetici aynı anda aynı BR hattını kullanarak veri yolunu talep ederse, bir veri yolu izni papatya zinciri, veriyolunu hakeme en yakın modüle vererek bağı etkili bir şekilde keser. Veriyoluna verilen ana birim daha sonra Meşgul (BBSY *) diyerek veriyolunun kullanımda olduğunu gösterecektir.

Bu noktada, usta otobüse erişim sağladı. Veri yazmak için kart, bir adresi, bir adres değiştiriciyi ve veriyi bus'a sürer. Ardından , verilerin hazır olduğunu belirtmek için adres flaş hattını ve iki veri flaş hattını aşağı doğru sürer ve aktarım yönünü belirtmek için yazma pinini çalıştırır. İki veri flaşı ve bir * LWORD satırı vardır, böylece kartlar veri genişliğinin 8, 16 veya 32 bit (veya VME64'te 64) olduğunu gösterebilir . Bus adresindeki kart veriyi okur ve aktarım tamamlanabildiğinde veri aktarımı alındı alt satırını çeker . Aktarım tamamlanamazsa bus hata hattını aşağıya çekebilir . Veri okumak temelde aynıdır, ancak kontrol kartı adres yolunu çalıştırır, veri yolunu üç durumlu bırakır ve okuma pinini çalıştırır. Bağımlı kart sürücüleri, verileri veri yoluna okur ve veri hazır olduğunda veri flaş pimlerini düşük sürer. Sinyalleşme şeması eşzamansızdır , yani aktarım bir veri yolu saat piminin zamanlamasına bağlı değildir ( PCI gibi eşzamanlı veri yollarının aksine ).

Bir blok transfer protokolü, tek bir adres döngüsü ile birkaç veri yolu transferinin gerçekleşmesine izin verir. Blok aktarım modunda, ilk aktarım bir adres döngüsünü içerir ve sonraki aktarımlar yalnızca veri döngülerini gerektirir. Köle, bu aktarımların ardışık adresleri kullanmasını sağlamaktan sorumludur.

Bus master'ları bus'ı iki şekilde serbest bırakabilir. Bittiğinde Serbest Bırak (RWD) ile master, bir aktarımı tamamladığında veri yolunu serbest bırakır ve sonraki her aktarımdan önce veriyolu için yeniden hakemlik yapması gerekir. İstek Üzerine Serbest Bırakma (ROR) ile master, transferler arasında BBSY*'yi onaylamaya devam ederek veri yolunu korur. ROR, veriyolu için arabuluculuk yapmak isteyen başka bir ana birim tarafından bir Veri Yolu Silme (BCLR *) ileri sürülene kadar ana birimin veri yolu üzerindeki kontrolü elinde tutmasına izin verir. Böylece trafik patlamaları oluşturan bir yönetici , her bir çoğuşmanın yalnızca ilk transferinde veriyolu için hakemlik yaparak performansını optimize edebilir . Aktarım gecikmesindeki bu düşüş, diğer ana bilgisayarlar için biraz daha yüksek aktarım gecikmesi pahasına gelir.

Adres değiştiriciler, VME veri yolu adres alanını birkaç farklı alt alana bölmek için kullanılır. Adres değiştirici, arka planda 6 bit genişliğinde bir sinyal kümesidir. Adres değiştiriciler, önemli adres bitlerinin sayısını, ayrıcalık modunu (işlemcilerin veri yolu erişimlerini kullanıcı düzeyinde veya sistem düzeyinde yazılımla ayırt etmesine olanak sağlamak için) ve aktarımın bir blok aktarımı olup olmadığını belirtir. Aşağıda eksik bir adres değiştirici tablosu verilmiştir:

VME ayrıca 68000'in kesinti seviyelerinin yedisinin de kodunu 7 pinli bir kesme veriyoluna çözer . Kesinti şeması, öncelikli vektörlü kesintilerden biridir. Kesme isteği satırları (IRQ1 – IRQ7), kesintilere öncelik verir. Araya giren bir modül, kesme isteği satırlarından birini onaylar. Veriyolundaki herhangi bir modül potansiyel olarak herhangi bir kesintiyi işleyebilir. Bir kesme işleme modülü, işlediği bir öncelikte bir kesme talebini tanıdığında, veriyolu için yukarıda açıklanan olağan şekilde hakemlik yapar. Daha sonra, işlediği IRQ hattının ikili versiyonunu (örneğin IRQ5 işleniyorsa, ikili 101) adres veriyoluna sürerek kesme vektörünün bir okumasını gerçekleştirir. Ayrıca, okunmakta olan durumun / kimliğin genişliği için uygun veri aktarım flaşları ile birlikte IACK satırını da belirtir. Yine, LWORD *, DS0 * ve DS1 * durum / kimlik okuma döngülerinin 8, 16 veya 32 bit genişliğinde aktarım olmasına izin verir, ancak mevcut donanım kesicilerinin çoğu 8 bit durum / kimlik kullanır. Kesici, kesmeyi açıklamak için veri yolunda bir durum / kimlik aktararak yanıt verir. Kesme işleme modülü (genellikle bir CPU), uygun yazılım kesme hizmet rutinini tanımlamak ve çalıştırmak için genellikle bu durumu / kimlik numarasını kullanır.

VME veriyolunda tüm transferler DMA'dır ve her kart bir master veya slave'dir. Çoğu veri yolu standardında, çeşitli aktarım türlerini ve ana / bağımlı seçimini desteklemek için önemli miktarda karmaşıklık eklenmiştir. Örneğin, ISA veriyoluyla , bu özelliklerin her ikisi de mevcut "kanallar" modelinin yanına eklenmek zorundaydı, böylece tüm iletişimler ana bilgisayar CPU'su tarafından idare ediliyordu . Bu, her bir kartta daha karmaşık denetleyiciler gerektirmesine rağmen, VME'yi kavramsal düzeyde önemli ölçüde basitleştirirken daha güçlü hale getirir.

Geliştirme araçları

VME veri yolunu geliştirirken ve/veya sorun giderirken, donanım sinyallerinin incelenmesi çok önemli olabilir. Mantık analizörleri ve veri yolu analizörleri , insanların yüksek hızlı dalga biçimlerini boş zamanlarında görebilmeleri için sinyalleri toplayan, analiz eden, kodunu çözen ve depolayan araçlardır.

VITA, VME sistemlerinin ön uç tasarımına ve geliştirilmesine yardımcı olmak için kapsamlı bir SSS sunar.

VMEbus kullanan bilgisayarlar

VMEbus kullanan bilgisayarlar şunları içerir:

• HP 743/744 PA-RISC Tek kartlı bilgisayar
• Sun-2 aracılığıyla Sun-4
• HP 9000 Endüstriyel İş İstasyonları
• Atari TT030 ve Atari MEGA STE
• Motorola MVME
• Sembolikler
• Gelişmiş Sayısal Araştırma ve Analiz Grubunun PACE'si.
• ETAS ES1000 Hızlı Prototipleme Sistemi
• Birkaç Motorola 88000 tabanlı Veri Genel AViiON bilgisayar
• Professional Iris, Personal Iris, Power Series ve Onyx sistemleri dahil olmak üzere Erken Silikon Grafik MIPS tabanlı sistemler
• Yakınsak Teknolojiler MightyFrame

Pin yapısı

Arka panel soketine bakıldığında görüldü.

P1

P2

P2 satırları a ve c, örneğin STEbus gibi ikincil bir veri yolu tarafından kullanılabilir .

Ayrıca bakınız

• Veri toplama
• VPX
• VXS
• CompactPCI
• CAMAC
• FPDP
• Cihaz bant genişliklerinin listesi

Referanslar

Dış bağlantılar

• VITA
• Yeni Nesil VME
• VME veri yolu pin çıkışı ve sinyalleri