FASTBUS (FASTBUS) | |
---|---|
Typ | pneumatika |
Příběh | |
Vývojář | Smíšený výbor Ministerstva energetiky Spojených států amerických NIM / CAMAC |
Rozvinutý | 1984 |
vyhnáni | NIM , CAMAC |
Specifikace | |
Hot swap | Ano |
Externí | Ano |
Možnosti dat | |
Bitová šířka | 32 |
Šířka pásma | 80 Mbps |
Protokol | paralelní |
FASTBUS (IEEE 960) je standard pro počítačovou sběrnici a systém přepravek určený vývojáři k nahrazení dřívějších standardů, jako jsou CAMAC a NIM . FASTBUS, navržený pro vysokorychlostní systémy sběru dat , se často používá v systémech sběru dat detektorů částic .
FASTBUS byl koncipován jako náhrada za NIM a CAMAC v systémech sběru dat používaných ve fyzikálních experimentech. V době vývoje byly již oba předchozí systémy hojně využívány - NIM hlavně v USA a Kanadě, CAMAC - hlavně v Evropě. V procesu práce s nimi výzkumníci identifikovali řadu nedostatků, které se staly důvodem nového vývoje. Omezeními CAMAC byla malá šířka pásma sběrnice pro přenos dat pracující na frekvenci 1 MHz, malá šířka sběrnice (24 bitů), orientace původní architektury CAMAC pro práci s jediným řadičem přepravky a těžkopádné komunikační schéma mezi bednami prostřednictvím mechanismu CAMAC Branch Highway. Navíc významnou vadou původního návrhu CAMAC bylo omezení adresového prostoru sběrnice na 4 bity, což umožňovalo použít pouze 16 adres zařízení v rámci bedny [1] . Následný vývoj protokolu různými výrobci umožnil částečně tento problém obejít, ale vytvořil problémy s kompatibilitou mezi moduly CAMAC různého původu.
NIM se naopak pro úlohy sběru dat prostě nehodil, ovládání modulů v něm bylo vázáno na napájení, neexistoval standardizovaný způsob mezimodulové komunikace.
V polovině 70. let společný výbor NIM/CAMAC a obecně i komunita experimentálních fyziků pracujících ve fyzice vysokých energií dospěly k závěru, že budoucí experimenty v této oblasti budou trpět technickými omezeními způsobenými omezenou šířkou pásma sběrnice. CAMAC a složitost jeho architektury, která vytváří problémy pro distribuovaný a paralelní sběr dat. Výsledkem bylo, že v roce 1975, na žádost členů komunity, společný výbor NIM/CAMAC začal tento problém studovat a vytvořil studijní skupinu nazvanou NIM Advanced Systems Study Group . Tato výzkumná skupina předcházela pracovní skupině pro vývoj FASTBUS s názvem NIM Fast System Design Group (FSDG) . Předběžné návrhy specifikace FASTBUS byly touto skupinou distribuovány potenciálním uživatelům technologie. Od samého počátku se do práce FSDG aktivně zapojují členové Evropského výboru ESONE , kteří pracovali především v CERNu . Významně přispěli k rozvoji standardu FASTBUS. Následně se řada členů ESONE podílela na vývoji a revizi dokumentace FASTBUS a textových zpráv k této technologii a vytvořila ad hoc pracovní skupinu nazvanou ESONE Advanced Systems Design Group [2] pro interakci s FSDG .
V důsledku společné diskuse byla šířka sběrnice zvýšena na 32 bitů, pro její konstrukci byla přijata nejrychlejší široce dostupná logika ECL a byla zvýšena frekvence sběrnice. Díky tomu se zvýšila maximální propustnost sběrnice na 80 Mbit/s [1] . V těch letech byla mezi vývojáři běžná představa, že maximální zvýšení šířky pásma sběrnice spočívá v současném zvětšení její šířky a současně i taktovací frekvence. Následně, s postupným šířením sériových datových rozhraní, byla tato myšlenka uznána jako slepá ulička.
Po dlouhé diskuzi ve výborech a pracovní korespondenci mezi členy smíšeného výboru NIM / CAMAC, členy ESONE a řadou evropských, amerických a kanadských výzkumníků byla výborem NIM / CAMAC uvolněna počáteční verze standardu jako dokument Zpráva Ministerstva energetiky USA DOE/ER-0189.
Počáteční schválení jako standard IEEE 960 bylo přijato v květnu 1984. Konečná verze standardu 960-1986: „IEEE Standard FASTBUS Modular High-Speed Data Acquisition and Control System“ byla přijata v roce 1986.
V budoucnu řada vývojářů a výrobců zařízení navrhla a implementovala vlastní rozšíření standardu, která však již neprošla oficiální standardizací v západních a mezinárodních organizacích.
V SSSR a Rusku byla standardizace FASTBUS provedena ve formě norem GOST 34.340-91 FASTBUS. Modulární vysokorychlostní systém sběru dat a standardní rutiny GOST 34.341-93 FASTBAS , publikované pod vědeckou redakcí Kronid Erglis . Jako příloha k prvnímu z norem bylo vydáno domácí rozšíření FASTBUS, definující malé přepravky a moduly ( FASTBUS Extended ) [3] .
Podle jeho vlastního přiznání, Kronida Erglise, v Rusku se standard beznadějně opozdil s implementací [1] . Domácí zařízení v tomto standardu nebylo sériově vyráběno, veškerý vývoj byl omezen na pilotní šarže vyrobené v zájmu sovětských a poté ruských experimentálních fyziků.
Zařízení FASTBUS bylo během 80. let použito při mnoha experimentech ve fyzice vysokých energií, většinou v laboratořích zapojených do vývoje samotného standardu. Seznam těchto vědeckých institucí zahrnuje CERN , SLAC , Fermilab , Brookhaven National Laboratory a Canadian National Laboratory TRIUMF .
Ve standardu FASTBUS byl poprvé pro takové systémy definován standard pro lokální informační síť libovolné konfigurace, pracující v logickém protokolu, který je společný pro moduly, bedny a síť, tedy společný pro přenos dat v rámci samostatný počítačový systém a mezi stejnými systémy [1] . Fastbus lze tedy považovat za první plně dokončený standard pro jednotný modulární sběrnicový systém .
Problémy se spolehlivostí při návrhu čipů vysílače, konstrukční potíže při připojování jednotlivých zařízení pomocí širokého paralelního kabelu a nedostatek široké průmyslové podpory zabránily využití plného potenciálu tohoto systému.
Dalšími fázemi vývoje této oblasti technického myšlení byl vývoj standardů Scalable Coherent Interface , provedených částí bývalých vývojářů FASTBUS a podobného konkurenčního standardu s FASTBUS Futurebus , sjednoceného pod vedením prof. D. B. Gustavson [1] [4] . Vývoj samotného FASTBUS byl dokončen, i když řada výrobců vydala vlastní rozšíření.
V současné době [5] zařízení FASTBUS nadále vyrábí řada společností orientujících své produkty především pro použití ve fyzikálních experimentech v CERNu a dalších podobných výzkumných organizacích.
Podrach FASTBUS je o něco vyšší než jiné typy podstavců . Napájecí zdroj pro subrack FASTBUS se obvykle montuje pod samotný subrack, není vestavěný.
Přepravka FASTBUS podporuje až 26 modulů. Norma definuje moduly různých tlouštěk – jednoduché, dvojité, trojité a až šest. Tlustší moduly zabírají odpovídající počet pozic v bedně a zakrývají další konektory backplane [6] .
FASTBUS používá logiku ECL jako hlavní elektrický standard , který poskytuje rychlejší provoz než logika TTL a vytváří méně hluku při přepínání. Doba trvání čel pulsů při přenosu dat po sběrnici je snížena o faktor 10 ve srovnání s CAMAC - až 10 ns [1] .
V rámci standardu jsou však definována i napájecí vedení pro logiku TTL a logiku NIM . Moduly musí mít k dispozici napájecí vedení -5,2, 0 a -2 V. Pro volitelnou implementaci jsou definována silová vedení +5, −2; +15 nebo -15 voltů. Kromě toho lze přidat dvě +28V lišty pro napájení analogových modulů, speciálních zařízení atd.
Každý modul v přepravce může spotřebovat až 70 wattů, celkové zatížení přepravky je povoleno až 1750 wattů.
Systém FASTBUS se skládá z jednoho nebo více segmentů. Segmenty jsou rozděleny na segmenty přepravky a segmenty kabelů. Segmenty se propojují přes mezisegmentové konektory (jsou to také segmentery, segment iterconnect, SI ). Jako rozšíření standardu byly také navrženy segmenty vyrovnávací paměti a segmentátory s další logikou směrování.
Segment přepravky obsahuje backplane s nainstalovanými moduly, kabelový segment obsahuje libovolně uspořádané zařízení připojené k paralelním 32bitovým konektorům sběrnice.
Malé systémy mohou obsahovat jeden nebo více segmentů přepravky přímo připojených k centrálnímu počítači bez použití segmentátorů.
Segmenty používají 32bitovou datovou sběrnici, která multiplexuje přenos adres a dat po stejných vodičích. Modul může pracovat v režimu master nebo slave . V jednom segmentu může pracovat několik hlavních modulů. FASTBUS definuje arbitrážní algoritmus, když se několik masterů pokouší zachytit segment současně. Hlavní modul řídí přenos dat přes segment, nezávisle jej spouští a ukončuje nebo předává příslušné příkazy podřízeným modulům. Toto schéma umožňuje velmi rychlý výstup shromážděných dat ze segmentu souvisejícího se systémem sběru dat . Každý z hlavních I/O modulů může sekvenčně zablokovat přenos, dokončit zachycení sběrnice a přenést řízení na další modul v řetězci bez zatížení řídicího modulu, který obsahuje univerzální procesor.
Systém podporuje logické a geografické typy adresování. První je založen na přidělení 32bitové logické adresy zařízením, platné v rámci lokálního segmentu nebo v celé síti FASTBUS a není povinné pro implementaci výrobci modulů. Druhý je založen na poloze adresovaného modulu v bedně a je povinný [7] .
Standard FASTBUS definuje standardní datové struktury a sadu nízkoúrovňových volání API, které umožňují manipulaci se sběrnicí z libovolných vysokoúrovňových jazyků.
Počítačové sběrnice a rozhraní | |
---|---|
Základní pojmy | |
Procesory | |
Vnitřní | |
notebooky | |
Pohony | |
Obvod | |
Správa zařízení | |
Univerzální | |
Video rozhraní | |
Vestavěné systémy |
IEEE standardy | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Proud |
| ||||||
Řada 802 |
| ||||||
P-série |
| ||||||
Vyměněno | |||||||
|