Geum.ru

Программно-технический комплекс Учебное пособие Новочеркасск юргту (нпи) 2010. Удк 519. 23 (075. 8) Ббк 22. 17я73

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


3.9. Эволюция стандарта PCI для жестких встраиваемых приложений
Ibm, gespac
Промышленные компьютеры.
QSpan компании Tundra
Встраиваемые системы
Подобный материал:
1   ...   29   30   31   32   33   34   35   36   ...   52

3.9. Эволюция стандарта PCI для жестких встраиваемых приложений


Начало разработки спецификации PCI было положено в 1991 году специалистами компании Intel. Основная цель: стандартизация интерфейса высокопроизводительных микроэлектронных компонентов процессорного ядра для семейства i486 и перспективных микропроцессоров. К таким компонентам относятся: микросхемы графических акселераторов SVGA, контроллеры дисковых подсистем EIDE, SCSI, элементы управления памятью, сетевые контроллеры Ethernet, ATM, AnyLAN, FDDI и т. д. Идею PCI в рамках организации PCI SIG (PCI Spesial Interest Group) поддержали все крупнейшие производители средств вычислительной техники: Motorola, HP, DEC, Sun, Apple.

Вычислительные установки, на которых применяются ОСРВ, можно разделить на три группы:
  • «Обычные» (офисные) компьютеры. По логическому устройству совпадают с настольными системами. Аппаратное устройство несколько отличается. Для обеспечения минимального времени простоя в случае технической неполадки процессор, память и т.д. размещаются на съемной плате, вставляемой в специальный разъем так называемой «пассивной» основной платы. Быстрые процессоры, высокая скорость работы периферии, конфигурирование Plug-and-Play ввода/вывода, независимость от типа микропроцессора и другие плюсы PCI – неплохая база для совершенствования программного обеспечения. Современная настольная персональная машина имеет 3-4 разъема для подключения стандартизованных PCI-плат.
  • "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, а также по причине большого параметра MTTR (Mean-Time-To-Repair) – среднего времени восстановления системы, т.е. из-за низкой надежности.

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. Все компоненты вычислительного ядра (CPU, DRAM, сеть, графика и т. д.) содержатся сразу на плате контроллера-компьютера. Такой компьютер имеет пассивную магистраль для установки одновременно 4-12 плат ISA и 4 плат PCI офисного формата в соответствии с PCI rev.2.0. Можно было специфицировать такой компьютер и без ISA-расширений, но нельзя не учитывать наличия большого парка готовых ISA-плат, имеющих хождение на рынке. Причем параметры надежности этих промышленных компьютеров выше, чем у настольных. Хотя по сравнению с компьютерами, выполненными в наиболее популярном для промышленного мира механическом конструктиве "Евромеханике" или 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/HMI с оператором, сетевая/архивная станция и/или система ввода/вывода в некритичных приложениях.
  • Промышленные компьютеры. Состоят из одной платы, на которой размещены процессор, контроллер памяти, память. Память может быть нескольких видов – ПЗУ (в которой размещается сама ОСРВ), ОЗУ (там размещаются код и данные), флеш-память (может играть роль диска). На плате также находятся контроллеры периферийных устройств, несколько программируемых таймеров. Среди процессоров этих компьютеров доминируют процессоры семейства PowerPC, Motorola 68xxx, SPARC, ARM, Intel 80x86, 80960x.

PCI являются 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 международного стандарта промышленных/военных ММС для СРВ – VMEbus 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/ 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 процессоров 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.

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.

Ориентированный на блочные передачи (именно здесь PCI подтверждает свои преимущества) PCI не является "идеальной" средой для СРВ, 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 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.

Встраиваемые системы. Устанавливаются внутрь оборудования, которым они управляют. Для крупного оборудования могут по исполнению совпадать с промышленными компьютерами. Для оборудования поменьше могут представлять собой процессор с сопутствующими элементами, размещенными на одной плате с другими электронными компонентами оборудования. Для миниатюрных систем процессор с сопутствующими элементами может быть частью одной из интегральных схем оборудования.