مبدأ الناقل VME والتطبيق
إن ناقل VME (VersaModule Eurocard) عبارة عن ناقل كمبيوتر ذو أغراض عامة-يجمع بين المعيار الكهربائي لناقل Versa من Motorola وعامل الشكل الميكانيكي لمعيار Eurocard المنشأ في أوروبا، وهو عبارة عن بنية مفتوحة. وهو يحدد نظامًا لربط معالجة البيانات وتخزين البيانات وتوصيل أجهزة التحكم الطرفية في بنية أجهزة مقترنة بشكل وثيق. على مر السنين، تطور نظام VME ليصبح-نظامًا راسخًا يتم من خلاله تطوير المنتجات للتحكم الصناعي والأنظمة العسكرية والفضاء الجوي والنقل والتطبيقات الطبية.
مميزات VME
آلية نقل البيانات الخاصة بـ VME غير متزامنة، مع دورات ناقلة متعددة، وعرض عنوان 16، 24، 32، 40 أو 64 بت، وعرض خط بيانات 8، 16، 24، 32، و64 بت، ويمكن للنظام تحديدها ديناميكيًا. طريقة نقل البيانات الخاصة به غير متزامنة، لذلك فهي تخضع فقط لبروتوكول تبادل الإشارات ولا تعتمد على ساعة النظام؛ ويتراوح معدل نقل البيانات من 0 إلى 500 ميجابايت/ثانية؛ بالإضافة إلى ذلك، هناك إمكانية نقل البيانات غير المحاذية، وتصحيح الأخطاء والتشخيصات الذاتية-، ومنافذ الإدخال/الإخراج المحددة بواسطة المستخدم-. وهو مزود بـ 21 فتحة توصيل-وألواح معززة متعددة، والتي يمكن استخدامها في التطبيقات العسكرية. وحدة تبريد التوصيل.
هندسة VME
ونظرًا لأنه مزيج من معيارين، يمكن أيضًا النظر إلى نظام VME باعتباره جزأين. جزء واحد هو الهيكل الميكانيكي، الذي يحدد حجم اللوحات الخلفية والألواح الأمامية واللوحات المدمجة لنظام VMEbus، والجزء الآخر هو الهيكل الوظيفي، الذي يحدد تدفق النظام.
1. الهندسة الميكانيكية VME
الجزء الرئيسي من الهيكل الميكانيكي VME هو اللوحة الإلكترونية المعززة، وهي عبارة عن لوحة دوائر مطبوعة. وهي متوفرة بثلاثة أحجام: 3U (160 مم × 100 مم)، 6U (160 مم × 233 مم)، و9U (367 مم × 400 مم). وفقًا لمعيار VME64x، هناك ثلاثة أنواع من الموصلات في نظام VME، وهي P0/J0 وP1/J1 وP2/J2، حيث يرمز "P" و"J" إلى موصلات PLUG وJACK على التوالي. تحتوي الموصلات P1/J1 وP2/J2 على 96 سنًا مرتبة في ثلاثة صفوف يتكون كل منها من 32 سنًا، بينما يحتوي الموصل P0/J0 على 95 سنًا. 3تحتوي اللوحات الخلفية على U على موصلات P1/J1 أو P2/J2 فقط، بينما تحتوي اللوحات الخلفية 6U على موصلات J1 وJ2.
2. الهيكل الوظيفي للVME
وكما هو مبين في الشكل 1، يمكن وصف البنية الوظيفية للنظام VME بأنها تتكون من خطوط إشارة ومنطق واجهة لوحة الكترونية معززة ووحدات وظيفية. ويخضع أداء منطق واجهة اللوحة الإلكترونية المعززة لعدد من الخصائص الموجودة على اللوحة الإلكترونية المعززة، مثل مقاومة خط الإشارة، ووقت الانتشار، وقيم الإنهاء، وما إلى ذلك. وهي وخطوط الإشارة هي الرابط بين الأجزاء المختلفة للنظام. من ناحية أخرى، الوحدات الوظيفية عبارة عن مجموعات من الدوائر التي تؤدي مهام محددة. من بينها، تسمى الوحدة الرئيسية بالسيد، والتي تحدد ترتيب نقل البيانات؛ تسمى الوحدات التي تعمل وفقًا لنقل بيانات السيد بالتابعين، وتسمى الوحدة المسؤولة عن مراقبة عنوان وجهة نقل البيانات بجهاز مراقبة الموقع. بالإضافة إلى ذلك، هناك وحدات تقوم بإصدار طلبات المقاطعة ومعالجتها، ووحدات تحكيم تحدد الطلبات من الوحدات الأخرى وتعالجها. بالطبع، هناك أيضًا وحدات تصدر إشارات الساعة ووحدات تراقب تشغيل مصدر طاقة النظام.
العمارة الوظيفية VME
كل وحدة من هذه الوحدات لها تقسيم العمل الخاص بها، ولكن للعمل معًا بشكل جماعي، فإنها تحتاج إلى دعم الناقلات. وتنقسم ناقلات نظام VME إلى أربع فئات رئيسية: ناقل نقل البيانات، وحافلة تحكيم نقل البيانات، وحافلة المقاطعة ذات الأولوية، وحافلة الأغراض العامة-.
ناقل نقل البيانات عبارة عن ناقل بيانات متوازي غير متزامن عالي السرعة{{0}) قادر على نقل البيانات وإشارات العناوين. تقوم الأجهزة الرئيسية والأجهزة التابعة ووحدات المقاطعة ووحدات معالجة المقاطعة بتبادل البيانات اثنين تلو الآخر عبرها. هناك وحدتان أخريان، مؤقت الناقل وبرنامج تشغيل السلسلة JACK daisy-، يشاركان أيضًا في معالجة البيانات عبر ناقل نقل البيانات.
تم إعداد ناقل تحكيم نقل البيانات للتأكد من أن وحدة واحدة فقط تشغل ناقل نقل البيانات في وقت معين. ستقوم وحدات الطلب والتحكيم العاملة عليها بتحميل تنسيق الأوامر الصادرة عن الوحدات. توجد وحدة التحكيم في الفتحة الأولى من اللوحة الإلكترونية المعززة وتحدد الجهاز الرئيسي الذي سيكون له الأولوية في استخدام موارد الناقل. تتضمن طرق التحديد المحددة خوارزمية الأولوية، وخوارزمية -Robin المستديرة، وخوارزميات التسلسل الأخرى. ناقل المقاطعة ذو الأولوية هو الناقل الذي يعالج طلبات المقاطعة لكل وحدة. يتم تصنيف طلبات المقاطعة المختلفة إلى سبعة مستويات في VME، واعتمادًا على مستوى المستوى، فإنها تعمل من أجل مقاطعة خطوط الإشارة.
الحافلة الأخيرة هي حافلة الأغراض العامة. ما يسمى بناقل الأغراض العامة-هو الناقل المسؤول عن بعض المهام الأساسية للنظام، بما في ذلك التحكم في الساعة والتهيئة واكتشاف الأخطاء ومهام أخرى. ويتكون من خطي ساعة، وخط إعادة ضبط النظام، وخط فشل النظام، وخط فشل التيار المتردد، وخط البيانات التسلسلي.
يتم توزيع الوحدات في هيكل متوازي، ويتم نقل جميع البيانات والأوامر من خلال ناقل الفئة 4 الأساسي للنظام، ويكون وضع الإشارات هو إشارة مستوى TTL.
عائلة الحافلات VME
● VME64
مع تطور التقنيات الطرفية، أصبح تحديث نظام VME أمرًا لا مفر منه. في عام 1995، تم إطلاق VME64، وهو جيل جديد من هندسة الحافلات VME. بالمقارنة مع نظام VME التقليدي، يعمل VME64 على زيادة عرض النطاق الترددي للإرسال، وتوسيع مساحة العنوان، وتسهيل توصيل اللوحة وفصلها. لقد قام بتوسيع عرض خط البيانات ونطاق العنوان إلى 64 بت للوحات 6U، وتوفير وحدات عناوين 32-بت و40 بت للوحات 3U، وزيادة عرض النطاق الترددي للإرسال إلى 80 ميجا بايت/ثانية، وزيادة دورة قفل الناقل، وإضافة أول وظيفة للكشف عن الفتحة، وإضافة دعم للتوصيل السريع.
● ملحق VME64
يعد ملحق VME64 معيارًا جديدًا تم اعتماده في عام 1997 ويُعرف أيضًا باسم VME64x. فهو يضيف عائلة موصلات ذات 160 سنًا (مرتبة في 5 صفوف)، وموصل P0/J0 بين P1/J1 وP2/J2، ودبوس طاقة جديد 3.3 فولت. تعمل حلقتا ناقل الحافة الجديدتان للنظام على زيادة معدل البيانات إلى 160 ميجا بايت / ثانية. بالإضافة إلى ذلك، تمت إضافة لوحة أمامية EMC وميزات ESD.
● VME320
ولعل أكبر تحسن في VME320 هو استخدام التوصيل البيني النجمي لغرض تسريع نقل البيانات. ويستخدم بروتوكولًا يسمى 2eSST، وهو بروتوكول نقل متزامن للمصدر يزيد من معدل البيانات النظري إلى 320 ميجا بايت / ثانية. ومع ذلك، فإن VME320 غير مدعوم على نطاق واسع.
هناك العديد من البروتوكولات الأخرى المشتقة من VME والتي لم يتم وصفها هنا.
الاتجاهات في VME
تكمن الميزة الحالية لتقنية VME في سنواتها العديدة من التراكم الفني، ومواصفاتها الكاملة ودعمها الفني القوي لتلبية المتطلبات المحددة لمعظم العملاء. بالإضافة إلى ذلك، تعد نمطيتها أيضًا ميزة كبيرة جدًا، لأنه بالنسبة للعديد من الأنظمة المدمجة، يعد إضافة إدخال / إخراج إضافي أمرًا شائعًا، ويمكن لـ VME تلبية هذه الميزة جيدًا. يوفر VME 21 فتحة توسعة، ولا تؤثر الوحدات المضافة حديثًا على الأداء العام للنظام.
ومع ذلك، فإن VME هي تقنية ولدت منذ 25 عامًا، والعديد من المستخدمين غير راضين عن التقدم الذي أحرزته VME من حيث عرض النطاق الترددي. لأنه في عصر البيانات الضخمة هذا، يعد عرض النطاق الترددي مؤشرًا ساحقًا. ومع ذلك، فإن البائعين لم يفقدوا الثقة في النظم الإيكولوجية البحرية، ويبذلون كل ما في وسعهم لإطالة عمر النظم الإيكولوجية البحرية. يعد معيار VXS الذي قدمته SBS ومعيار VPX الذي طورته VITA (رابطة التجارة الدولية VME) بمثابة محاولة جديدة. يقوم vXS بتهيئة الظروف للمراجع إلى البنى المحوّلة، بينما يرفع VPX معدل إشارة النسيج المحوّل إلى 6.25 جيجابت/ثانية. وفي الوقت نفسه، بدأ استخدام العديد من اللوحات الخلفية لحافلات VME بنفس الطريقة. بدأت العديد من اللوحات الخلفية لـ VMEbus في استخدام فتحات PMC (بطاقة PCI Mezzanine) لتمكين الاستخدام المباشر للوحات PCI. أخذ المصنعون أيضًا العناصر الإنشائية لبطاقات PCI لإبقاء لوحات VME محدثة مع الصناعة.
إن إنجازات VME معترف بها جيدًا، ولكن سيتعين على الشركات المصنعة مواصلة العمل الجاد لتجديدها خلال العقد المقبل. ربما لا يكون التراجع الهادئ لهذه التكنولوجيا المرنة للغاية أمرًا يود معظم الناس رؤيته.