ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 12 подсистем для параллельного сбора и обработки сигналов и данных с более высокой производительностью, увели чивая число слотов для установки моду лей до 20. Однако при этом возникают проблемы жёсткого согласования сиг налов для каждого подключения, так как при частоте 33 МГц уже недопусти мы рассогласования более 2 нс, а при 66 МГц – более 1 нс. Конфигурирование системных ре сурсов (адресное пространство памяти, ввода вывода, прерывания) осуществ ляется вызовом специальных функций (PCI BIOS) для управления шиной с учётом возможностей и требований конкретного устройства или в режиме автоматического конфигурирования (PnP). Локальная шина PCI является внутренней для подключения перифе рийных компонентов ввода вывода на плате и может быть перегружена ин тенсивным источником данных, на пример сетевым модулем. Каждая та кая шина может объединить ограни ченное количество устройств (для PCI их может быть максимум 4). Мостовая схема позволяет увеличить число под ключаемых процессоров и контролле ров в одной системе, реализуемой на физическом уровне как одна общая ма гистраль. Повторитель может увели чить число подключений ведомых уст ройств, а для работы нескольких веду щих такую функцию выполняет мосто вая схема более высокого уровня. Мост используют и для связи разных магист ралей систем с целью согласования их разрядности и скорости. Мосты можно подключать в иерар хические структуры, при этом главный мост (Host Bridge) подключается к ядру процессора, а остальные к нему. Каж дый такой мост имеет первичную (бли же к Host) и вторичную адресуемую шину, при этом мост обозначают номе ром вторичной шины, а номер главно го моста всегда нулевой. Главный мост выполняет функции центрального узла всех взаимодействий периферийных компонентов. Конфигурируемые глав ные мосты выполняют свои функции незаметно и как бы «прозрачно» (transparent) для пользователя модулей на общей шине в одном адресном про странстве, поэтому не требуют специ ального программного драйвера. «Не прозрачные» мосты работают с раз дельными ресурсами адресного про странства в каждой подключённой подсистеме, поэтому при обращении к модулям на другой шине требуется преобразование адресов. Благодаря этим свойствам «непрозрачные» мосты используют в многопроцессорных сис темах. Такие структуры позволяют объ единить несколько подсистем в кон вейер или организовать параллельную обработку данных с высокой скоро стью. В качестве ведущих здесь можно применять модули с одним или не сколькими сигнальными процессора ми, либо универсальные процессорные модули с возможными расширениями мезонинными субмодулями, либо кон троллеры ввода вывода. При этом не следует забывать о несимметричной организации сопряжения на систем ной шине PCI, в которой функции ве дущего и ведомого различны. Ведущий процессорный модуль при включении системы сканирует подклю чённые к шине компоненты системы и инициирует организацию конфигура ции системы без конфликтов. При уста новке в системе двух ведущих на шине возникают проблемы, которые устраня ются при применении «непрозрачных» мостов для разделения среды связи. Ве домые процессорные модули (Slave) включают «непрозрачный» мост и могут использоваться в периферийных слотах системы. После старта этому процессо ру доступны субмодули расширения, которые не обслуживаются стандарт ным драйвером. Универсальные модули процессоров (Master/Slave) с универ сальным мостом могут работать в обоих переключаемых режимах (например CPC501 фирмы Fastwel, рис. 4). Воз можна организация связи двух сегмен тов CompactPCI через «непрозрачный» мост с перекрёстным доступом к общим ресурсам, например при дублировании систем. Распараллеливание задач обра ботки данных необходимо при работе с многопроцессорными структурами сис тем. При этом важно, чтобы сама про грамма, как и аппаратура систем, была построена по модульному принципу с возможностью параллельного (или в другом случае – конвейерного) испол нения отдельных модулей. Для межсегментного обмена данны ми через «непрозрачный» мост можно использовать программный пакет для коммутируемой связи шин задних па нелей (CompactPCI/Packet Switching Backplane), соответствующий специ фикации PICMG 2.16, которая опреде ляет организацию связи системных шин объединительных панелей. Если в дополнительные слоты CompactPCI установить коммутирую щие модули сети Ethernet, то с помо щью соединения всех слотов с комму татором можно обеспечить дублиро ванную сеть 10 Gigabit Ethernet и орга низовать масштабируемые системы но вого поколения с теоретической скоро стью дуплексной связи до 20 Гбит/c. Число коммутирующих модулей можно увеличить для повышения пропускной способности масштабируемых систем. При двух и более коммутирующих мо дулях с дуплексными интерфейсами связи 10 Gigabit Ethernet общая полоса возрастает в 2 раза и более, при этом формируется коммутируемая среда свя зи с топологией типа «звезда». Этот же метод применим и к другим существующим стандартным магист рально модульным системам, напри мер VME. Однако для этого требуется создать новую коммутируемую среду сетевой связи. Н ОВЫЕ МОДУЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С КОММУТИРУЕМОЙ СРЕДОЙ СВЯЗИ PCI E XPRESS Микро и наноэлектронные техно логии служат фундаментом для созда ния нового поколения процессорных модулей и модульных компьютерных систем. Выпуск микропроцессоров с технологией 350, 180 и 90 нм позволил создать одноплатные компьютеры и разработать компактные встраиваемые модульные системы нового поколения. Новые технологии (90 нм) обеспечива ют возможности создания законченно го компьютера и сетевых коммуника ционных средств на плате модуля и да же в микромодуле (кристалле). Магистральные системные связи ог раничивают дальнейший рост скорости передачи данных и возможности взаи модействия процессорных элементов в системе, в которой несколько компо СТА 2/2008 www.cta.ru Рис. 4. Внешний вид одноплатного компьютера Fastwel CPC501 формата CompactPCI 6U