ЖУРНАЛ «СТА» №3/2007

ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 28 ● увеличение до 8 слотов на одном сег- менте в системе без использования мостов и до 20 слотов с мостами (на рис. 3 показан пример такой систе- мы — отказоустойчивый корпус 12U MIC3082A производства компании Advantech); ● «горячая» замена (Hot Swapping); ● стандарт PICMG 2.16, достоинства которого будут рассмотрены далее. К ЛАССИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ В СИСТЕМАХ C OMPACT PCI Известно, что одним из классиче- ских вариантов увеличения производи- тельности системы в целом является разбиение и распределение решаемой задачи между несколькими подсисте- мами. При этом могут варьироваться варианты разбиения, когда одна из подсистем выполняет только специфи- ческую обработку входных данных и результаты передаются следующей подсистеме, или подсистема решает конкретную задачу целиком. В первом случае имеет место классическая кон- вейерная обработка данных, второй случай чаще всего совмещается не только с расчётом законченной задачи, но и параллельно c получением вход- ных (исходных) данных для расчётной части этого блока программы. При по- строении системы по конвейерному принципу необходимо учитывать боль- шую загрузку шины, так как промежу- точные расчёты не являются оконча- тельными и имеет место передача меж- ду подсистемами больших массивов данных. Второй случай обеспечивает меньшую загрузку шины. Системы CompactPCI являются идеальным ва- риантом для обеспечения технической реализации классических вариантов построения систем. Нельзя забывать и о программной поддержке этих архи- тектурных построений , а именно о том, что сама программа должна быть построена по линейному либо модуль- ному принципу. Если речь идёт о кон- вейерной обработке, то в системе, кро- ме ведущего процессора, в слоты рас- ширения устанавливаются платы про- цессоров общего назначения или DSPпроцессора. Во втором случае обеспечение установки на процессор- ные модули (как правило, это полно- функциональные процессорные моду- ли) через расширение PMC (PCI Mezzanine Card) специализированных модулей (например, быстродействую- щих АЦП) позволяет реализовать рас- пределённый ввод/вывод и локальную обработку с получением конечного ре- зультата. Для осуществления распре- делённого ввода/вывода существуют и специализированные контроллеры ин- теллектуального ввода/вывода (I2O) , построение подобной архитектуры возможно благодаря существованию открытого стандарта, поддерживаемо- го консорциумом ведущих производи- телей, как для микросхем самих кон- троллеров (например, Intel 80960RM I/O Processor), так и для соответствую- щего программного обеспечения (Microsoft, WindRiver). Шина CompactPCI, проявляющая самые вы- сокие показатели пропускной способ- ности именно при пакетных передачах, отлично подходит для конвейерного варианта, широкий выбор мезонинных модулей расширения гарантирует воз- можность решения задачи по вводу сигналов с произвольными характери- стиками. При этом локальный ввод/вывод с PMCмодулем обеспечи- вается опять же по скоростной 33/66 МГц 32/64разрядной шине PCI. На основе возможности поддержки шиной PCI различных скоростей рабо- ты устройств в разных сегментах мож- но существенно повысить производи- тельность системы, сосредоточив в од- ном сегменте взаимодействие с опера- тором (ввод и отображение информа- ции), при этом ведущий процессор сег- мента будет работать под операцион- ной системой, отвечающей требовани- ям графических приложений (Windows 2000/XP), а в другом сегменте (с более высокой скоростью на шине) будет реализована подсистема ввода/вывода, при этом на ведущем процессоре этого сегмента может использоваться опера- ционная система реального времени (Windows CE, QNX). Сегменты системы соединяются мостом (в качестве которого может вы- ступать и контроллер I2O), обеспечи- вающим согласование временной диа- граммы сегментов при обмене данны- ми. Такой вариант построения макси- мально эффективно использует про- пускную способность шины и позволя- ет строить аппаратнопрограммные комплексы, работающие в режиме ре- ального времени. В ОЗМОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ НАДЁЖНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ C OMPACT PCI Один из способов повышения надёжности управляющих вычисли- тельных систем базируется на принци- пах построения более производитель- ной вычислительной системы, в основе которой лежит многопроцессорная мультимастерная система. В разделе, посвящённом базовым характеристи- кам шины PCI, не зря было уделено столько внимания одному из основопо- лагающих элементов систем на базе шины PCI — мосту. В случае создания многопроцессорной системы ему отво- дится одна из ключевых функций — ис- ключение конфликтов на шине в мо- мент начальной инициализации всей системы CompactPCI. При подаче пи- тания ведущий процессор (Host) на шине PCI выполняет сканирование шины и инициализацию всех её эле- ментов для обеспечения бесконфликт- ного разделения системных ресурсов. При наличии в системе не одного, а, скажем, двух равноправных процессо- ров (второй установлен в периферий- ный слот системы) совершенно очевид- но, что возникла бы конфликтная си- туация. Только наличие непрозрачного моста на процессоре, который изолиру- ет внутренние ресурсы процессора от системных на первичной шине, позво- ляет избежать этого конфликта. Про- цессорные платы, для которых указан тип Slave, имеют непрозрачный мост и предназначены именно для установки в периферийный слот. После старта сис- темы (окончания этапа инициализации устройств на шине) процессору Slave доступны установленные в системе платы расширения, но доступ к ним че- рез стандартные драйверы невозможен. В то же время при написании собствен- ного драйвера это вполне осуществимо. Существуют процессорные платы уни- версального типа (Master/Slave), на- СТА 3/2007 www.cta.ru Рис. 4. Процессорная плата 6U CPC501 Fastwel