VMEbus

Ящик VME64 с модулем АЦП, модулем масштабирования и процессорным модулем (слева направо).

VMEbus ( модуль Versa Eurocard ^{[ 1 ]} bus) — это стандарт компьютерной шины, физически основанный на размерах Eurocard.

История

В 1979 году, во время разработки процессора Motorola 68000 , один из их инженеров, Джек Кистер, решил приступить к созданию стандартизированной системы шин для систем на базе процессора 68000. ^{[ 2 ]} Команда Motorola несколько дней ломала голову над выбором названия VERSAbus. Карты VERSAbus были большими, 370 на 230 мм ( 14 + 1 ⁄ 2 на 9 + 1 ⁄ 4 дюйма) и используются краевые соединители . ^{[ 3 ]} Его приняли лишь несколько продуктов, в том числе контроллер инструментов IBM System 9000 и системы роботов и машинного зрения Automatix .

Позже к Кистеру присоединился Джон Блэк, который уточнил спецификации и создал концепцию продукта VERSAmodule . Молодой инженер, работающий в Black, Джули Кихи разработала первую карту VERSAmodule, модуль адаптера VERSAbus, который использовался для запуска существующих карт на новом VERSAbus. Свен Рау и Макс Лозель из Motorola-Europe добавили к системе механическую спецификацию, взяв за основу стандарт Eurocard , который в то время находился на поздней стадии процесса стандартизации. Результат был сначала известен как VERSAbus-E, но позже был переименован в VMEbus , для шины VERSAmodule Eurocard (хотя некоторые называют ее Versa Module Europa ). ^{[ 3 ]}

На этом этапе ряд других компаний, участвующих в экосистеме 68000, согласились использовать этот стандарт, в том числе Signetics, Philips, Thomson и Mostek. Вскоре он был официально стандартизирован IEC как IEC 821 VMEbus, а также ANSI и IEEE как ANSI/IEEE 1014-1987.

Первоначальным стандартом была 16-битная шина, разработанная для существующих разъемов DIN Eurocard . Однако в систему было внесено несколько обновлений, позволяющих увеличить ширину шины. Текущая версия VME64 включает полную 64-битную шину для карт размером 6U и 32-битную шину для карт 3U. Протокол VME64 имеет типичную производительность 40 МБ /с. ^{[ 3 ]} Другие связанные стандарты добавили горячую замену ( plug-and-play ) в VME64x , меньшие IP-карты, которые подключаются к одной карте VMEbus, а также различные стандарты межсоединений для объединения систем VME вместе.

В конце 1990-х годов синхронные протоколы оказались предпочтительными. Исследовательский проект назывался VME320. Организация по стандартизации VITA призвала к разработке нового стандарта для немодифицированных объединительных плат VME32/64. ^{[ 3 ]} Новый протокол 2eSST был одобрен в ANSI/VITA 1.5 в 1999 году.

За прошедшие годы к интерфейсу VME было добавлено множество расширений, обеспечивающих «боковые» каналы связи параллельно самому VME. Некоторые примеры: IP-модуль, RACEway Interlink, SCSA, Gigabit Ethernet на объединительных платах VME64x, PCI Express, RapidIO, StarFabric и InfiniBand.

VMEbus также использовался для разработки тесно связанных стандартов VXIbus и VPX . VMEbus оказал сильное влияние на многие более поздние компьютерные шины, такие как STEbus .

Первые годы VME

Архитектурные концепции VMEbus основаны на VERSAbus. ^{[ 3 ]} разработанный в конце 1970-х годов компанией Motorola. Позже он был переименован в «VME», сокращенно от Versa Module European, Лайманом (Лимом) Хевле, тогдашним вице-президентом подразделения Motorola Microsystems Operation. (Позже он был основателем маркетинговой группы VME, впоследствии переименованной в Международную торговую ассоциацию VME или VITA).

Джон Блэк из Motorola, Крейг МакКенна из Mostek и Сесил Каплински из Signetics разработали первый проект спецификации VMEbus. В октябре 1981 года на выставке System '81 в Мюнхене (Западная Германия) компании Motorola, Mostek, Signetics/Philips и Thomson CSF объявили о совместной поддержке VMEbus. Они также разместили версию A спецификации в открытом доступе.

В 1985 году компания Aitech разработала по контракту с армии США TACOM первую плату VMEbus высотой 6U с кондуктивным охлаждением. Хотя электрически эта плата обеспечивала совместимый интерфейс протокола VMEbus, механически она не была взаимозаменяемой для использования в лабораторных шасси разработки VMEbus с воздушным охлаждением.

В конце 1987 года под руководством VITA под руководством IEEE был сформирован технический комитет для создания первой военной платы VMEbus размером 6U × 160 мм с кондуктивным охлаждением, полностью электрически и механически совместимой, под сопредседателями Дейла Янга (DY4 Systems) и Дуга. Паттерсон (Plessey Microsystems, затем Radstone Technology). ANSI/IEEE-1101.2-1992 был позже ратифицирован и выпущен в 1992 году и остается действующим международным стандартом с кондуктивным охлаждением для всех продуктов VMEbus высотой 6U.

В 1989 году Джон Питерс из Performance Technologies Inc. разработал первоначальную концепцию VME64: мультиплексирование линий адреса и данных (A64/D64) на шине VMEbus. Концепция была продемонстрирована в том же году и представлена Техническому комитету VITA в 1990 году как улучшение характеристик спецификации VMEbus.

В 1993 году начались новые работы над базовой архитектурой VME, включая внедрение высокоскоростных последовательных и параллельных подшин для использования в качестве соединений ввода-вывода и подсистем перемещения данных. Эти архитектуры можно использовать в качестве коммутаторов сообщений, маршрутизаторов и небольших многопроцессорных параллельных архитектур.

Заявка VITA на признание в качестве аккредитованной организации-разработчика стандартов ANSI была удовлетворена в июне 1993 года. Множество других документов (включая стандарты мезонина, P2 и последовательных шин) были переданы VITA в качестве администратора общественного достояния этих технологий.

Эволюция УМЭ
Топология	Год	Автобусный цикл	Максимальная скорость (МБ/с)
Параллельная шина VMEbus32, версия A	1981	БЛТ	40
VMEbus IEEE-1014	1987	БЛТ	40
ВМЕ64	1994	МБЛТ	80
ВМЕ64x	1997	2эВМЕ	160
ВМЕ320	1997	2eSST	320

Описание

Во многих отношениях шина VMEbus эквивалентна или аналогична контактам 68000, выведенным на объединительную плату .

Однако одной из ключевых особенностей 68000 является плоская 32-битная модель памяти, свободная от сегментации памяти и других «антифункций». В результате, хотя VME очень похож на 68000, 68000 достаточно универсален, чтобы в большинстве случаев это не было проблемой.

Как и 68000, VME использует отдельные 32-битные шины данных и адреса. Адресная шина 68000 на самом деле 24-битная, а шина данных 16-битная (хотя внутри она 32/32), но разработчики уже рассматривали возможность полной 32-битной реализации.

Чтобы обеспечить обе ширины шины, VME использует два разных разъема Eurocard: P1 и P2. P1 содержит три ряда по 32 контакта в каждом, реализующие первые 24 бита адреса, 16 бит данных и все сигналы управления. P2 содержит еще одну строку, включающую оставшиеся 8 бит адреса и 16 бит данных.

Протокол блочной передачи позволяет выполнять несколько передач по шине за один адресный цикл. В режиме блочной передачи первая передача включает в себя адресный цикл, а последующие передачи требуют только циклов данных. Подчиненное устройство отвечает за то, чтобы при этой передаче использовались последовательные адреса.

Автобусные мастера могут освободить автобус двумя способами. При использовании Release When Done (RWD) ведущее устройство освобождает шину после завершения передачи и должно повторно выполнять арбитраж для шины перед каждой последующей передачей. При использовании Release On Request (ROR) ведущий удерживает шину, продолжая устанавливать BBSY* между передачами. ROR позволяет ведущему устройству сохранять контроль над шиной до тех пор, пока другое ведущее устройство, желающее выступить в качестве арбитража на шине, не установит очистку шины (BCLR*). Таким образом, ведущее устройство, генерирующее пакеты трафика, может оптимизировать свою производительность, выбирая шину только при первой передаче каждого пакета. Это уменьшение задержки передачи происходит за счет несколько более высокой задержки передачи для других главных устройств.

Модификаторы адреса используются для разделения адресного пространства шины VME на несколько отдельных подпространств. Модификатор адреса представляет собой набор сигналов шириной 6 бит на объединительной плате. Модификаторы адреса определяют количество значащих битов адреса, режим привилегий (чтобы процессоры могли различать доступ к шине программным обеспечением уровня пользователя или системы), а также то, является ли передача блочной передачей. Ниже представлена неполная таблица модификаторов адреса:

Шестнадцатеричный код	Функция	Объяснение
3ф	Стандартный надзорный блок-перенос	Блок трансфер А24, привилегированный
3е	Доступ к стандартной супервизионной программе	Доступ к инструкциям A24, привилегированный
3d	Стандартный доступ к данным супервизора	Доступ к данным A24, привилегированный
3б	Стандартная непривилегированная блочная передача	Передача блока A24 для обычных программ
3а	Стандартный непривилегированный доступ к программе	Доступ к инструкциям A24, непривилегированный
39	Стандартный непривилегированный доступ к данным	Доступ к данным A24, непривилегированный
2д	Короткий контрольный доступ	Привилегированный доступ А16.
29	Короткий непривилегированный доступ	Непривилегированный доступ A16.
0ф	Расширенный надзор Блок-передача	Привилегированная блочная передача A32.
0е	Расширенный контрольный доступ к программе	Привилегированный доступ к инструкциям A32.
0д	Расширенный доступ к контрольным данным.	Привилегированный доступ к данным A32.
0б	Расширенная непривилегированная блочная передача	Непривилегированная блочная передача A32.
0а	Расширенный непривилегированный доступ к программе	Непривилегированный доступ к инструкциям A32.
09	Расширенный непривилегированный доступ к данным.	Непривилегированный доступ к данным A32.
Примечание		A _n, как и в A16, A24, A32, относится к ширине адреса.

На шине VME все передачи осуществляются по протоколу DMA , и каждая карта является ведущей или подчиненной. В большинстве стандартов шины добавлена значительная сложность для поддержки различных типов передачи и выбора главного/подчиненного устройства. Например, в случае с шиной ISA обе эти функции пришлось добавить вместе с существующей моделью «каналов», при которой все коммуникации обрабатывались центральным процессором . Это делает VME значительно проще на концептуальном уровне, но при этом делает его более мощным, хотя для этого требуются более сложные контроллеры на каждой карте.

Инструменты разработки

При разработке и/или устранении неисправностей шины VME проверка аппаратных сигналов может быть очень важна. Логические анализаторы и анализаторы шин — это инструменты, которые собирают, анализируют, декодируют и сохраняют сигналы, чтобы люди могли просматривать высокоскоростные сигналы в свободное время.

VITA предлагает обширный список часто задаваемых вопросов, который поможет при проектировании внешнего интерфейса и разработке систем VME.

Компьютеры, использующие VMEbus

Компьютеры, использующие VMEbus, включают:

HP 743/744 PA-RISC Одноплатный компьютер ^{[ 4 ]}
С Солнца-2 по Солнце-4
HP 9000 Промышленные рабочие станции
Atari TT030 и Atari MEGA STE
Motorola MVME
Символика
Группы перспективных численных исследований и анализа . PACE
ETAS ES1000 Система быстрого прототипирования
Несколько Motorola 88000 на базе компьютеров Data General AViiON
Ранние системы на базе Silicon Graphics MIPS, Professional IRIS, Personal IRIS, Power Series и Onyx. включая системы
технологии Конвергентные

Распиновка

Виден при взгляде на разъем объединительной платы. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

П1

Приколоть	а	б	с
1	Д00	ББСИ*	Д08
2	Д01	БКЛР*	Д09
3	Д02	АКФАЙЛ*	Д10
4	Д03	BG0IN*	Д11
5	Д04	BG0OUT*	Д12
6	Д05	БГ1ИН*	Д13
7	Д06	BG1OUT*	Д14
8	Д07	BG2IN*	Д15
9	Земля	BG2OUT*	Земля
10	СИСКЛК	BG3IN*	СИСФЕЙЛ*
11	Земля	BG3OUT*	БЕРР*
12	ДС1*	БР0*	СИСРЕСЕТ*
13	ДС0*	БР1*	ЛСЛОВО*
14	ПИСАТЬ*	БР2*	АМ5
15	Земля	БР3*	А23
16	ДТЭК*	АМ0	А22
17	Земля	АМ1	А21
18	КАК*	АМ2	А20
19	Земля	АМ3	А19
20	ЯАК*	Земля	А18
21	ЯАК*	СЕРКЛК	А17
22	ВЫХОД*	ПОСЕЩАТЬ*	А16
23	АМ4	Земля	А15
24	А07	IRQ7*	А14
25	А06	IRQ6*	А13
26	А05	IRQ5*	А12
27	А04	IRQ4*	А11
28	А03	IRQ3*	А10
29	А02	IRQ2*	А09
30	А01	IRQ1*	А08
31	−12 В	+5VSTDBY	+12В
32	+5В	+5В	+5В

П2

Приколоть	а	б	с
1	Определяется пользователем	+5В	Определяется пользователем
2	Определяется пользователем	Земля	Определяется пользователем
3	Определяется пользователем	СДЕРЖАННЫЙ	Определяется пользователем
4	Определяется пользователем	А24	Определяется пользователем
5	Определяется пользователем	А25	Определяется пользователем
6	Определяется пользователем	А26	Определяется пользователем
7	Определяется пользователем	А27	Определяется пользователем
8	Определяется пользователем	А28	Определяется пользователем
9	Определяется пользователем	А29	Определяется пользователем
10	Определяется пользователем	А30	Определяется пользователем
11	Определяется пользователем	А31	Определяется пользователем
12	Определяется пользователем	Земля	Определяется пользователем
13	Определяется пользователем	+5В	Определяется пользователем
14	Определяется пользователем	Д16	Определяется пользователем
15	Определяется пользователем	Д17	Определяется пользователем
16	Определяется пользователем	Д18	Определяется пользователем
17	Определяется пользователем	Д19	Определяется пользователем
18	Определяется пользователем	Д20	Определяется пользователем
19	Определяется пользователем	Д21	Определяется пользователем
20	Определяется пользователем	Д22	Определяется пользователем
21	Определяется пользователем	Д23	Определяется пользователем
22	Определяется пользователем	Земля	Определяется пользователем
23	Определяется пользователем	Д24	Определяется пользователем
24	Определяется пользователем	Д25	Определяется пользователем
25	Определяется пользователем	Д26	Определяется пользователем
26	Определяется пользователем	Д27	Определяется пользователем
27	Определяется пользователем	Д28	Определяется пользователем
28	Определяется пользователем	Д29	Определяется пользователем
29	Определяется пользователем	Д30	Определяется пользователем
30	Определяется пользователем	Д31	Определяется пользователем
31	Определяется пользователем	Земля	Определяется пользователем
32	Определяется пользователем	+5В	Определяется пользователем

Ряды P2 a и c могут использоваться вторичной шиной, например STEbus .

См. также

Ссылки

^ «Часто задаваемые вопросы по VMEbusa» . Проверено 17 января 2023 г.
^ Блэк, Джон Артур (1992). Справочник системного инженера: руководство по построению систем VMEbus и VXIbus . Морган Кауфманн . п. 563. ИСБН 978-0-12-102820-6 . Команда инженеров Motorola Microsystems под руководством Джека Кистера разработала систему разработки 68000 под названием EXORmacs. Объединительная плата EXORmacs называлась VERSAbus. Координируя усилия своей команды, Джек написал 41-страничное описание автобуса VERSAbus, которое было опубликовано в ноябре 1979 года. Первые EXORmacs были отправлены в январе 1980 года.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Часто задаваемые вопросы по технологии VME» . Вита.com. 3 января 1999 года . Проверено 1 августа 2013 г.
^ «Продукты HP VME — Alimar Technology Corp» . Alimartech.com . Проверено 1 августа 2013 г.
^ Из таблицы 7 — 1 Назначение контактов J1/P1, ANSI/VITA 1-1994 (R2002)
^ Из таблицы 7 — 2 Назначение контактов J2/P2, ANSI/VITA 1-1994 (R2002)

Внешние ссылки

вопрос

[1] «Часто задаваемые вопросы по VMEbusa» . Проверено 17 января 2023 г.

[2] Блэк, Джон Артур (1992). Справочник системного инженера: руководство по построению систем VMEbus и VXIbus . Морган Кауфманн . п. 563. ИСБН 978-0-12-102820-6 . Команда инженеров Motorola Microsystems под руководством Джека Кистера разработала систему разработки 68000 под названием EXORmacs. Объединительная плата EXORmacs называлась VERSAbus. Координируя усилия своей команды, Джек написал 41-страничное описание автобуса VERSAbus, которое было опубликовано в ноябре 1979 года. Первые EXORmacs были отправлены в январе 1980 года.

[vitavme-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и «Часто задаваемые вопросы по технологии VME» . Вита.com. 3 января 1999 года . Проверено 1 августа 2013 г.

[4] «Продукты HP VME — Alimar Technology Corp» . Alimartech.com . Проверено 1 августа 2013 г.

[5] Из таблицы 7 — 1 Назначение контактов J1/P1, ANSI/VITA 1-1994 (R2002)

[6] Из таблицы 7 — 2 Назначение контактов J2/P2, ANSI/VITA 1-1994 (R2002)

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

v т и Технические и фактические стандарты для проводных компьютерных шин
General	System bus Front-side bus Back-side bus Daisy chain Control bus Address bus Bus contention Bus mastering Network on a chip Plug and play List of bus bandwidths
Standards	SS-50 bus S-100 bus Multibus Unibus VAXBI MBus STD Bus SMBus Q-Bus Europe Card Bus ISA STEbus Zorro II Zorro III CAMAC FASTBUS LPC HP Precision Bus EISA VME VXI VXS VPX NuBus TURBOchannel MCA SBus VLB HP GSC bus InfiniBand Ethernet UPA PCI PCI Extended (PCI-X) PXI PCI Express (PCIe) AGP Compute Express Link (CXL) Direct Media Interface (DMI) RapidIO Intel QuickPath Interconnect NVLink HyperTransport Infinity Fabric Intel Ultra Path Interconnect Coherent Accelerator Processor Interface (CAPI) SpaceWire
Storage	ST-506 ESDI IPI SMD Parallel ATA (PATA) Bus and Tag DSSI HIPPI Serial ATA (SATA) SCSI Parallel SAS ESCON Fibre Channel SSA SATAe PCI Express (via AHCI or NVMe logical device interface)
Peripheral	Apple Desktop Bus Atari SIO DCB Commodore bus HP-IL HIL MIDI RS-232 RS-422 RS-423 RS-485 Lightning DMX512-A IEEE-488 (GPIB) IEEE-1284 (parallel port) IEEE-1394 (FireWire) UNI/O 1-Wire I²C (ACCESS.bus, PMBus, SMBus) I3C SPI D²B Parallel SCSI Profibus USB Camera Link External PCIe Thunderbolt
Audio	ADAT Lightpipe AES3 Intel HD Audio I²S MADI McASP S/PDIF TOSLINK
Portable	PC Card ExpressCard
Embedded	Multidrop bus CoreConnect AMBA (AXI) Wishbone SLIMbus
Interfaces are listed by their speed in the (roughly) ascending order, so the interface at the end of each section should be the fastest. Category