Автобус будущего

Futurebus , или IEEE 896 , — это стандарт компьютерной шины , предназначенный для замены всех соединений локальной шины в компьютере, включая ЦП , память , сменные карты и даже, в некоторой степени, каналы локальной сети между машинами. Работа началась в 1979 году и завершилась только в 1987 году, а затем сразу же перешла к редизайну, который продолжался до 1994 года. К этому моменту внедрение набора микросхем, основанного на стандарте, не имело лидерства в отрасли. В реальной жизни он мало использовался, хотя индивидуальные реализации продолжают разрабатываться и использоваться во всей отрасли.

История

В конце 1970-х годов VMEbus был быстрее, чем подключенные к нему компоненты. было вполне разумно подключить к VME ЦП и ОЗУ Для сборки компьютера на отдельных картах. Однако по мере быстрого увеличения скорости процессоров и оперативной памяти VME быстро оказалась перегружена. Увеличить скорость VME было непросто, потому что все подключенные к нему части также должны были поддерживать эти более высокие скорости.

Компания Futurebus стремилась решить эти проблемы и создать преемника таких систем, как VMEbus, с системой, скорость которой могла бы расти, не затрагивая существующие устройства. Для этого основная технология Futurebus была построена на использовании асинхронных каналов связи, что позволяло подключенным к ней устройствам общаться с любой желаемой скоростью. Еще одна проблема, которую необходимо было решить, заключалась в возможности иметь в системе несколько карт в качестве «главных», что позволяло Futurebus создавать многопроцессорные машины. Это потребовало некоторой формы «распределенного арбитража», чтобы позволить различным картам получить доступ к шине в любой точке, в отличие от VME, который помещал одного ведущего устройства в слот 0 с общим контролем. Чтобы добиться явного выигрыша в производительности, Futurebus был спроектирован так, чтобы обеспечить производительность, необходимую через десять лет.

Типичные стандарты IEEE начинаются с того, что компания создает устройство, а затем отправляет его в IEEE для стандартизации. В случае с Futurebus все было наоборот: вся система разрабатывалась в ходе усилий по стандартизации. Это оказалось его крахом. Когда компании начали рассматривать Futurebus как систему , все они присоединились к ней. Вскоре на собраниях по стандартизации присутствовали сотни людей, и все они требовали, чтобы были учтены их конкретные потребности и желания. По мере роста сложности процесс стандартизации замедлился. В конце концов, прошло восемь долгих лет, прежде чем спецификация была окончательно согласована в 1987 году. Tektronix действительно создала несколько рабочих станций на базе Futurebus. Компания American Logic Machines (ALM) продолжает создавать комплексные гибридные решения Futurebus, включая VME-to-Futurebus+ и другие мостовые технологии Bus-to-Futurebus.

Это было как раз вовремя для ВМС США , которые искали новую высокоскоростную систему для проекта Next Generation Computer Resources (NGCR) для передачи гидролокационных данных на своих недавно спроектированных Seawolf подводных лодках класса , и они заявили, что будут стандартизировать на Futurebus, если несколько будет сделано еще изменений. Видя потенциальную массовую государственную покупку, работы над дополнениями к Futurebus+ начались немедленно . потребовалось еще четыре года, На выпуск стандарта Futurebus+ и к этому времени специальная версия Futurebus стала лидером в отрасли.

У всех сторонников Futurebus+ было свое представление о том, каким должен быть Futurebus+. Это переросло в «профили», различные версии Futurebus+, ориентированные на определенный рынок. Платы, соответствующие одному профилю Futurebus+, не гарантированно будут работать с платами, созданными по другому профилю. Политика разработки стандартов Futurebus+ стала настолько сложной, что комитет IEEE 896 отделился от Комитета по стандартизации микрокомпьютеров IEEE и сформировал Комитет по стандартам архитектуры шины IEEE (BASC).

В конце концов, попыток использовать Futurebus было очень мало. Десятилетний разрыв в производительности, который они создали системе, исчез в десятилетнем процессе стандартизации, и традиционные системы с локальной шиной, такие как PCI, были близки по производительности. Тем временем экосистема УМЭ развилась до такой степени, что ее продолжают использовать и сегодня, спустя десятилетие. Специальные реализации технологии Futurebus в настоящее время используются в качестве технологий объединительной платы для высокопроизводительных сетевых приложений, маршрутизаторов корпоративного класса, высокопроизводительных блейд-серверов и приложений с контентом с высоким спросом, например, видео по запросу.

Усилия Futurebus действительно послужили катализатором для более простых серийных технологий. Затем была организована группа для создания системы, направленной непосредственно на эту потребность, что в конечном итоге привело к созданию масштабируемого когерентного интерфейса (SCI). Тем временем другой участник решил просто воссоздать всю концепцию на гораздо более простой основе, что привело к созданию QuickRing . Из-за простоты этих стандартов оба стандарта были разработаны до Futurebus+. В 1980-х годах Futurebus+ опередил свое время. VME и другие стандарты параллельных шин все еще пытаются адаптировать концепции, реализованные в Futurebus, особенно в высокопроизводительных приложениях.

Futurebus был источником некоторых оригинальных работ по когерентности кэша , динамической вставке плат и трапециевидным трансиверам. Трапециевидные трансиверы имеют контролируемое время нарастания и значительно упрощают конструкцию объединительной платы и шины. Оригинальные трапециевидные трансиверы были изготовлены компанией National Semiconductor . Новые трансиверы Futurebus+, соответствующие стандарту IEEE Std 1194.1-1991 Backplane Transceiver Logic (BTL), по-прежнему производятся компанией Texas Instruments . Futurebus+ использовался в качестве шины ввода-вывода в системах DEC 4000 AXP и DEC 10000 AXP . Платы Futurebus+ FDDI по-прежнему поддерживаются операционной системой OpenVMS . Специальные чипы Futurebus+ поддерживают расширенные симметричные и асимметричные версии Unix-подобных операционных систем, поддерживаемых такими компаниями, как American Logic Machines .

Многие технические характеристики (асинхронная шина данных, распределенный арбитраж шины, большой размер платы) аналогичны стандарту IEEE FASTBUS .FASTBUS использовался в качестве системы сбора данных во многих экспериментах по физике высоких энергий в 1980-х и 1990-х годах.

Описание

Futurebus описан всего в нескольких стандартах IEEE :

• 896.1-1987 Стандартные спецификации объединительной шины IEEE для многопроцессорных архитектур: Futurebus
• 1101-1987 Стандарт IEEE для технических характеристик механических ядер микрокомпьютеров, использующих разъемы IEC 603-2.

Системы Futurebus были реализованы с использованием механики Eurocard 9Ux280 с использованием 96- контактных разъемов DIN , в результате чего объединительная плата поддерживала ширину шины как 16, так и 32 бита.

Чтобы понять Futurebus+, вам необходимо прочитать множество IEEE стандартов :

• 896.1-1991 Стандарт IEEE для Futurebus+ — Спецификация логического протокола
• 896.2-1991 Стандартная спецификация IEEE объединительной шины для многопроцессорных архитектур: Futurebus+
• 896.3-1993 Рекомендации IEEE для Futurebus+
• 896.4-1993 Стандарт IEEE для требований испытаний на соответствие для Futurebus+
• 896.5-1993 Стандарт IEEE для Futurebus+, профиль M (военный)
• 896.6 Телекоммуникационные системы Futurebus+, профиль Т (телекоммуникации)
• 896.7 Соединение между системами Futurebus+
• 896.8 Малый компьютерный модуль расширения для систем Futurebus+, профиль D (настольный компьютер)
• 896.9-1994 Отказоустойчивые расширения архитектуры Futurebus+.
• 896.10-1997 Стандарт для космических бортовых систем Futurebus+ — профиль S
• Стандарт 896.11 для каналов IEEE 1355 на разъеме объединительной платы Futurebus+
• 896.12 Стандарт классификации отказоустойчивости компьютерных систем
• 1194.1-1991 Стандарт IEEE на электрические характеристики интерфейсных цепей объединительной платы приемопередатчика (BTL)
• Стандарт 1301 по метрическому оборудованию для микрокомпьютеров - Координационный документ
• 1301.1-1991 Стандарт IEEE для применения метрического оборудования для микрокомпьютеров — с конвекционным охлаждением и разъемами 2 мм.
• 1156.1 Стандартные экологические характеристики микропроцессора для компьютерных модулей
• EIA IS-64 (1991) Двухкомпонентные разъемы диаметром 2 мм для использования с печатными платами и объединительными панелями

896.2 содержит три профиля для целевых рынков: A для систем общего назначения, B для шины ввода-вывода и F для Futurebus+ — все это опции, которые ускорят его работу. Профиль A спонсировался сообществом VMEbus . Профиль B был спонсирован Digital Equipment Corporation и реализован в системах VAX и Alpha как шина ввода-вывода. Профиль F спонсировался Джоном Теусом, когда он работал в Tektronix, и предназначался для рабочих станций высокого класса.

Futurebus+ поддерживает ширину шины от 32 до 256 бит. Можно создать плату, которая поддерживает все эти ширины шин и будет взаимодействовать с платами, поддерживающими только их подмножество. Поддерживаются транзакции с разделенной шиной, поэтому медленный ответ на чтение или запись не приводит к перегрузке объединительной шины. Cache Coherence, реализованная с использованием протоколов MESI , была очень сложной, но значительно улучшала производительность. Futurebus+ был одним из первых открытых стандартов, поддерживающих Live Insertion, который позволял заменять платы во время работы системы.

Платы Futurebus+ имеют жесткий метрический размер 12SUx12SU, определенный стандартами IEEE 1301.

Одной из наиболее элегантных особенностей конструкции Futurebus является механизм арбитража распределенной шины. Дополнительную информацию см. в патенте США № 5060139. В конце концов его заменил центральный арбитр.

См. также

• ИнфиниБэнд
• Быстрое кольцо
• Масштабируемое когерентное межсоединение (SCI)
• Топология шины
• ФАСТБУС

Дальнейшее чтение

• Справочник Futurebus+, Джон Теус, VITA
• Справочник Futurebus+ для цифровых систем, Digital Equipment Corporation

Внешние ссылки

• Автобусы у Wayback Machine (архивировано 12 февраля 2010 г.)