ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

блоках и т.п.) с пассивной объедини тельной задней панелью (VME, CompactPCI и др.). В такой конструк ции модули процессоров и ввода вы вода устанавливаются вертикально для обеспечения естественной вентиля ции. Решения с пассивной объедини тельной задней панелью и требуемым набором модулей отличают гибкость, производительность, высокая надёж ность, широкий диапазон рабочих тем ператур, защищённость от вибрации, пыли и влаги, из за чего они находят применение во многих системах авто матизации в промышленности, меди цине, науке, военном деле и т.д. Рассмотрим основные виды связи процессорных модулей в системах, различаемые по типу соединений. 1. Системы с магистральной структурой процессорных модулей на основе раз деляемой среды связи могут исполь зовать каналы параллельного, после довательного и параллельно после довательного типов. Магистраль мо жет быть фиксированной в секции для установки типовых модулей или произвольной для связи любых уст ройств. Магистральную фиксиро ванную связь параллельного типа широко применяют, начиная с пер вого поколения модульных систем и до настоящего времени (CAMAC, PCI/PXI, VME/VXI). Примером про извольной параллельно последова тельной магистрали с разделяемой средой связи служит байтовая магист раль приборного интерфейса для пе редачи сообщений GPIB, на смену которой пришёл быстрый последова тельный интерфейс USB. Примером последовательной магистрали служит классический вариант сети Ethernet и интерфейсы военного стандарта MIL STD 1553 с разделяемой средой связи на физическом уровне. В таких магистральных системах модули и устройства на основе PCI и даже гига битная сеть могут монополизировать всю полосу частот и ограничивать доступ к общим ресурсам. 2. Системы с разделяемой общей памятью используются в многопроцессорных системах для быстрого взаимодейст вия процессоров. Чаще всего они применяются в симметричных мно гопроцессорных системах, состоящих из набора процессорных модулей или 4 8 сигнальных процессоров на одной плате модуля обработки сигналов. Та кие системы обладают тем же недос татком, что системы связи с разделяе мой средой, так как ограничивают масштабируемость систем. 3. Последовательные и параллельно по следовательные двухточечные соеди нения («точка точка») позволяют создавать быстродействующие со единения процессорных узлов благо даря передаче сигналов на высокой частоте и организации одновремен ных транзакций между многими уз лами параллельной и конвейерной передачи пакетов и сообщений. Примером системы с архитектурой такого типа служит система масшта бируемых когерентных соединений SCI, которая не ограничивает воз можность одновременного взаимо действия многих узлов в распре делённой сети. 4. Масштабируемая сетевая архитектура систем с коммутируемой средой связи и двухточечными соединениями обес печивает максимальную скорость транзакций узлов, возможность кон вейерной связи многих узлов одно временно, а при определённых мо дификациях сетевых методов связи – и параллельно конвейерную связь узлов с широкой полосой частот. Но вая архитектура стала возможной благодаря появлению высокопроиз водительных процессоров СБИС технологии и новых коммуникаци онных средств, а также интеграции вычислительных и коммуникацион ных методов и технологий связи. Эта архитектура обеспечивает масштаби руемость и является основой для соз дания перспективных вычислитель ных модульных систем. Архитектура современных модуль ных систем мигрирует от магистраль но модульных структур (PCI, VME и др.) к новым коммутируемым модуль ным последовательным струк турам типа PCI Express (PCIe) с централизованным управлени ем коммутацией и далее к топо логиям многосвязных сетей ти па ASI (Advanced Switching Interconnect) и перспективным модульным архитектурам сле дующего поколения ATCA с то пологией одиночной или двой ной «звезды» или полносвяз ной сети. Таким образом, различают три основных вида встраивае мых модульных систем: 1) само стоятельные процессорные мо дули и компьютеры для встраи ваемых применений; 2) ком пактные модульные системы из набора процессорных модулей и модулей вво да вывода, группируемых вместе непо средственным соединением плат без объединительной панели, например системы формата PC/104 и его расши рений; 3) модульные системы с пассив ной объединительной панелью, напри мер PCI, VME. Для получения более высоких характеристик новое поколе ние встраиваемых модульных систем создают с коммутируемой средой связи. Встраиваемые компьютерные модули и системы Встраиваемые одноплатные компь ютеры (SBC), компьютерные модули и системы обеспечили возможность соз дания надёжных и компактных реше ний для промышленной автоматиза ции. В своей основе они используют современные процессоры разных ти пов. В качестве примера в табл. 1 пере числены типы микропроцессоров, применяемых в модулях CompactPCI (cPCI), с указанием их доли в общем объёме за два последних года. Главным требованием к таким микропроцессо рам было и остаётся низкое энергопо требление. Особое место среди встраиваемых модулей занимают такие изделия, как одноплатные модули COM (Computer On Module, «компьютер на модуле») и SOM (System On Module, «система на модуле»). Компактный компьютер на модуле COM содержит все необходи мые компоненты с интерфейсами для встраивания в систему, а система на модуле SOM является функционально полной и законченной системой с раз витыми системными и сетевыми ин терфейсами связи в модуле. Эти моду ли выпускаются в виде мезонинных ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 7 СТА 2/2008 www.cta.ru Таблица 1 Использование разных типов микропроцессоров в модулях CompactPCI Тип процессора % использования, 2006 год % использования, 2007 год Pentium M 30 36 SPARC/UltraSPARC 19 17 AltiVec 14 14 MMCC PowerPC 11 10 Intel Multicore 2 11 Pentium 3 и более ранние 1,5 3 Pentium 4 3 2 Xeon 1 1 Другие PowerPC 0 1 AMD Opteron 1 1 AMD Multi Core 0 1 Другие 4 3