ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

раллельная шина стала основной в по следующих магистрально модульных системах высокой производительности и многопроцессорных структурах типа VME. 64 разрядные процессоры и ши ны системного сопряжения и связи ещё больше увеличили пропускную способность и производительность ма гистрально модульных структур, одна ко в этом случае с ростом частоты пере дачи существенно обостряются про блемы, связанные с наводками и поме хоустойчивостью. Ещё больше про блем возникает при проектировании плат модулей с таким большим числом параллельных линий связи и соедине ний, с такой высокой скоростью пере дачи и обработки сигналов. Проблема соединений в кристалле, модуле и сис теме становится всё серьёзнее. Требование дальнейшего увеличения производительности модульных систем привело к формированию устойчивой тенденции перехода от систем с парал лельными шинами к быстрым последо вательным сетевым архитектурам. П РОБЛЕМЫ И ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ МОДУЛЬНЫХ СИСТЕМ Изначально модульные системы соз давались на базе процессорных плат, 6 СТА 2/2008 ОБЗОР / АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА www.cta.ru Модульная структура аппаратных и программных средств стала основопола гающим принципом построения компь ютерных систем автоматизации. Моду ли процессоров и модули ввода вывода со встроенными элементами обработки сигналов обычно объединяют с помо щью магистрали (шины процессора и специальных параллельных и последо вательных шин с общей средой связи), формируя магистрально модульные структуры. Модули процессоров с ин терфейсными схемами сопрягаются с шиной для взаимодействия с другими модулями (ввода вывода, памяти) или друг с другом через общую среду связи (каналы, память). Первое поколение программно управляемых модульных систем компьютерной автоматизации обеспечивало ширину полосы частот до нескольких МГц, а процессоры с 8 раз рядной шиной ISA были основой созда ния первых компактных встраиваемых систем. Однако типовые наборы изме рительных и управляющих модулей тре бовали и использовали разрядность до 16 24 с мультиплексированием. Переход на 16 разрядные процессо ры и шины связи позволил увеличить производительность и пропускную способность систем управления. С раз витием 32 разрядных процессоров па которые фактически являлись мате ринскими платами, исполнявшими функции активной объединительной панели для модулей ввода вывода. С распространением 16 и 32 разрядных микропроцессоров появились ком пактные процессорные модули и типо вые наборы модулей ввода вывода с одинаковым интерфейсом на пассив ной общей шине, объединяющей мо дули в магистрально модульных систе мах (ММС). Представителем совре менных ММС являются системы PCI/PXI, VME/VXI. Следует признать, что ПК, промышленные компьютеры и серверы с параллельной архитекту рой PCI ограничены по дальнейшему росту производительности традицион ной параллельной шиной, разделяемой поочерёдно всеми модулями системы, хотя, по мнению многих экспертов, ус тойчивый спрос на них может ещё со храниться в течение ближайших 5 лет. С развитием технологии СБИС нача ли создавать компактные системы из 2 4 модулей с прямым соединением шинных интерфейсов непосредствен но через разъёмы на модулях (PC/104). Другое направление развития модуль ных систем связано с секционировани ем большего числа модулей (до 16 и бо лее) в крейтах (шасси, корпусах, суб Вячеслав Виноградов Рассмотрены особенности встраиваемых систем с модульной структурой. Показаны недостатки магистральных систем с традиционной архитектурой на основе шины и их ограниченные возможности для дальнейшего роста производительности. Описаны решения, отражающие тенденцию постепенного перехода к новому поколению модульных систем с перспективной коммутируемой сетевой архитектурой и широкой полосой частот. Структура современных встраиваемых модульных систем с сетевой архитектурой