Новый аппаратный стандарт CompactPci

В начале 1995 года по инициативе компании Ziatech была сформирована рабочая группа из представителей компаний Ziatech, DEC, AMP, Prolog, GESPAC, IBM, Texas Microsystems и некоторых других, целью которой стало изучение возможности использования PCI в качестве системной широковещательной шины, действительно пригодной для создания широкого класса надежных промышленных и военных встраиваемых приложений. Основополагающие принципы разработки:

 использование стандартных PCI-полупроводниковых компонентов;

 использование стандартного промышленного евроконструктива 3U (100х160 мм)/6U (233х160 мм) как наиболее популярного в мире встраиваемого формфактора;

 поддержка не менее 6 слотов расширения;

 обеспечение эффективного конвекционного охлаждения, а в перспективе и кондукционного;

 обеспечение возможности использования ключевых мезонинных технологий гибкого ввода/вывода: IndustryPack и PMC;

 обеспечение максимально простой интеграции со стандартными промышленными шинами типа VMEbus;

 обеспечение возможности "горячей замены" модулей ввода/вывода;

 создание открытого стандарта, с самого начала поддержанного группой независимых компаний-производителей совместимых компонентов.

Задача весьма непростая. Необходимость поиска технологического и маркетингового баланса при генерации нового стандарта требует очень серьезных усилий, а результат при этом не гарантируется. Специалисты консорциума предложили исключительно заманчивый с технической и маркетинговой точки зрения вариант решения. Принцип кооперации и открытости очень хорошо зарекомендовал себя при разработке и стандартизации популярнейшего стандарта VMEbus. В этом смысле не случайно, что многие компании-разработчики являются и членами Международной ассоциации VITA, чей кооперационный потенциал способствовал бурному успеху VMEbus (VMIC, IBM, DEC, Force, AMP и др.). Почти год опытнейшие специалисты независимых компаний занимались поиском возможного решения. 1 ноября 1995 года была представлена Спецификация версии 1.0 нового стандарта, получившего название "CompactPCI".

На чем, по мнению разработчиков, основывается логика его потенциального успеха?

 CompactPCI полностью совместим со спецификацией PCI v2.хх.

Таблица 1. Технические характеристики CompactPCI

Тип шины	мультиплексируемая синхронная
Разрядность	32 или 64 бит
Тип процессора	процессорно-независимая
Число слотов	4
Расширение	мосты PCI-to-PCI
Макс. пропускная способность	132 (32bit) или 264 (64bit) Мбайт/сек (33 MГц)
Средняя пропускная способность	64 Мбайт/с
Арбитраж	простой одноуровневый
Логика	преимущественно CMOS, 5/3.3V

 CompactPCI использует любые широкодоступные PCI-полупроводниковые компоненты от большого числа независимых производителей. Это кристаллы графики, сетей, дисковых подсистем, мостов собственных шин различных микропроцессоров, мостов на другие популярные интерфейсы и т. д. Это означает, что любое программное обеспечение, работающее на desktop PCI-компьютерах без какой бы то ни было модернизации, будет функционировать и в CompactPCI-системе, и готовая PCI-плата ввода/вывода для настольной машины может быть прямо переведена в стандарт CompactPCI без изменения схемотехники и програмного обеспечения. Важнейшим фактором является и низкая стоимость серийных PCI-компонентов, массово используемых на офисном рынке. Правда, это вовсе не означает, что аналогичные компоненты промышленного и тем паче военного исполнения окажутся столь же дешевы.

 CompactPCI основан на общепринятой промышленной и военной технологии создания высоконадежных встраиваемых систем: пассивной объединительной магистрали.

 CompactPCI использует самый популярный механический формат для промышленных магистрально-модульных систем: Европлаты формата 3U (100х160 мм) и 6U (233х160 мм), полностью аналогичные формату наиболее популярных промышленных шин VME, G64/96, STD32 и др.

 CompactPCI обеспечивает возможность организации ввода/вывода как через переднюю панель, так и через дополнительные задние разъемы, поле для которых имеется на стороне системного соединителя сверху.

Три последних тезиса означают, что независимым производителям механических компонентов (каркасов, стоек, вентиляционных подсистем, источников питания, промышленных UPS) практически не требуются дополнительные инвестиции в разработку новой разрешающей технологии. "Евромеханика" чрезвычайно доступна от широчайшего круга независимых производителей. Это также означает, что стандарту органически присуща возможность функционировать в условиях повышенных требований к вибро- и термостойкости за счет проверенной годами эксплуатации конструкции и компоновки плат, легко вентилируемых и легко поддающихся замене. И наконец, это означает простоту интеграции в единую систему, учитывая единую механику и наличие полупроводниковых мостов, CompactPCI-аппаратуры и широчайшего спектра оборудования в иных евромеханических стандартах.

 CompactPCI процессорно и программно независим. С использованием шины PCI сегодня строятся вычислительные устройства на базе процессоров PowerPC, Alpha, Pentium, Pentium Pro, MPC860, MC68360, MC68040/60, DSP. В стороне пока остаются различные SPARC-реализации (в том числе и "Евромеханика"/VME), пока остающиеся на архитектуре Sbus как на системе локального расширения.

 Может быть использована любая операционная система, как общего назначения MS DOS, Windows 3.xx/95/NT, Unix, так и реального времени OS9, VxWorks, pSOS+, LynxOS, QNX. CompactPCI обеспечивает работу по технологии Plug-and-Play.

 CompactPCI представляет собой открытую технологию. Cпецификация стандарта является общедоступной, курируется и распространяется независимой ассоциативной организацией производителей и пользователей PICMG. Спецификация CompactPCI распространяется свободно за чрезвычайно умеренную плату. "Короткая" спецификация предоставляется бесплатно.

 CompactPCI использует стандартный, высококачественный и высоконадежный штырьковый системный разъем, широко популярный в мире телекоммуникаций. Впервые разработанный фирмой Siemens для собственных телекоммуникационных приложений, системный разъем CompactPCI сегодня выпускается несколькими компаниями и стандартизован как МЭК 1076-4-101. Задача выбора системного соединителя чрезвычайно ответственна. Он быть высоконадежным, компактным, обеспечивать малые величины емкостей между контактами для работы быстрой шины, обладать повышенным иммунитетом к шумам, допускать большое число вставок/удалений модулей, иметь защиты от ошибочного включения, быть широко распространенным и доступным, обеспечивать возможность развития спецификации и т. д. CompactPCI использует 235-штырьковый пятирядный разъІм (47 контактов в ряду с шагом 2 мм). Из них 124 используются для PCI 32-bit, 55 для PCI 64-bit, остальные для дальнейшего расширения и питания. Во многом именно качество выбранного системного разъема определило возможность создания системы с удвоенным, по сравнению с desktop-вариантом, количеством слотов расширения.

 CompactPCI обеспечивает существенно большие возможности расширения, чем это предусмотрено в базовой PCI-спецификации v2.0. Действительно, стандартная PCI v2.0-спецификация предусматривает максимум 4 слота расширения без использования дополнительных мостовых соединений. CompactPCI v1.0 предусматривает возможность установки максимум 8 слотов расширения без применения специальных мостовых кристаллов PCI-PCI. С использованием мостовых схем PCI-PCI количество слотов расширения может быть увеличено.

 CompactPCI имеет потенциальные возможности для "горячей замены" модулей в работающей системе. Это чрезвычайно важно для систем, обслуживающих процессы с непрерывным циклом. Пока такой возможности, реально, CompactPCI не обеспечивает. Это один из предметов дальнейшей работы над стандартом.

 CompactPCI обеспечивает возможность простой интеграции с традиционными системами на базе VME, G96, STD. Технологии такого объединения являются предметом стандартизации в рамках CompactPCI, в первую очередь с VME-системами, имеющими гигантскую номенклатуру и наибольшее распространение на рынке встраиваемых приложений. Возможность и логика такой интеграции изначально, органично, "с детства" заложена как в саму философию PCI, так и в его евромеханическую версию CompactPCI тем более.