Prinsip dan aplikasi bus VME
Bus VME (VersaModule Eurocard) adalah bus komputer-tujuan umum yang menggabungkan standar kelistrikan bus Versa Motorola dengan faktor bentuk mekanis standar Eurocard yang ditetapkan di Eropa, dan merupakan arsitektur terbuka. Ini mendefinisikan sistem untuk menghubungkan pemrosesan data, penyimpanan data, dan menghubungkan perangkat kontrol periferal dalam arsitektur perangkat keras yang digabungkan secara erat. Selama bertahun-tahun, sistem VME telah berkembang menjadi sistem yang-sudah mapan di mana produk telah dikembangkan untuk pengendalian industri, sistem militer, ruang angkasa, transportasi, dan aplikasi medis.
Fitur VME
Mekanisme transfer data VME bersifat asinkron, dengan beberapa siklus bus, lebar alamat 16, 24, 32, 40 atau 64 bit, dan lebar jalur data 8, 16, 24, 32, dan 64 bit, dan sistem dapat memilihnya secara dinamis. Metode transfer datanya tidak sinkron, sehingga hanya tunduk pada protokol pertukaran sinyal dan tidak bergantung pada jam sistem; kecepatan transfer datanya dari 0 hingga 500 Mb/s; selain itu, terdapat kemampuan transfer Data yang Tidak Selaras, koreksi kesalahan dan diagnosis mandiri, serta port I/O yang ditentukan pengguna; dilengkapi dengan 21 slot-in dan beberapa bidang belakang, yang dapat digunakan dalam Aplikasi Militer Modul Pendingin Konduksi.
Arsitektur VME
Karena merupakan kombinasi dari dua standar, sistem VME juga dapat dipandang sebagai dua bagian. Satu bagian adalah arsitektur mekanis, yang menentukan ukuran bidang belakang, panel depan, dan papan tertanam sistem VMEbus, dan bagian lainnya adalah arsitektur fungsional, yang menentukan aliran sistem.
1. Arsitektur Mekanik VME
Bagian utama dari struktur mekanik VME adalah backplane, yaitu papan sirkuit tercetak. Tersedia dalam tiga ukuran: 3U (160 mm × 100 mm), 6U (160 mm × 233 mm), dan 9U (367 mm × 400 mm). Menurut standar VME64x, ada tiga jenis konektor dalam sistem VME, yaitu P0/J0, P1/J1, dan P2/J2, dengan "P" dan "J" masing-masing merupakan singkatan dari konektor PLUG dan JACK. Konektor P1/J1 dan P2/J2 memiliki 96 pin yang disusun dalam tiga baris masing-masing 32 pin, sedangkan konektor P0/J0 memiliki 95 pin. 3Backplane U hanya memiliki konektor P1/J1 atau P2/J2, sedangkan backplane 6U memiliki konektor J1 dan J2.
2. Struktur fungsional VME
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, arsitektur fungsional VME dapat digambarkan terdiri dari garis sinyal, logika antarmuka bidang belakang, dan modul fungsional. Kinerja logika antarmuka backplane diatur oleh sejumlah karakteristik pada backplane, seperti impedansi saluran sinyal, waktu propagasi, nilai terminasi, dan sebagainya. Itu dan garis sinyal adalah penghubung antara berbagai bagian sistem. Modul fungsional, di sisi lain, adalah kumpulan sirkuit yang melakukan tugas tertentu. Diantaranya, modul utama disebut master, yang menentukan urutan transmisi data; modul yang bertindak sesuai dengan transmisi data master disebut budak, dan modul yang bertanggung jawab untuk memantau alamat tujuan transmisi data disebut perangkat pemantau lokasi. Selain itu, terdapat modul yang mengeluarkan dan memproses permintaan interupsi, dan modul arbitrase yang menentukan dan memproses permintaan dari modul lain. Tentu saja, ada juga modul yang mengeluarkan sinyal jam dan modul yang memantau pengoperasian catu daya sistem.
Arsitektur Fungsional VME
Masing-masing modul ini memiliki pembagian kerja masing-masing, namun untuk bekerja sama secara kolektif, mereka memerlukan dukungan bus. Bus sistem VME dibagi menjadi empat kategori utama: bus transfer data, bus arbitrase transfer data, bus interupsi prioritas, dan bus-tujuan umum.
Bus transfer data adalah-bus transfer data paralel asinkron berkecepatan tinggi yang mampu mentransfer data dan sinyal alamat. Perangkat master, perangkat budak, modul interupsi, dan modul penanganan interupsi bertukar data dua per dua melaluinya. Dua modul lainnya, pengatur waktu bus dan driver rantai daisy JACK, juga berpartisipasi dalam pemrosesan data melalui bus transfer data.
Bus arbitrase transfer data diatur untuk memastikan bahwa hanya satu modul yang menempati bus transfer data pada waktu tertentu. Modul permintaan dan arbitrase yang bekerja di dalamnya akan memuat koordinat perintah yang dikeluarkan oleh modul. Modul arbitrase berada di slot pertama backplane dan menentukan perangkat master mana yang akan mendapat prioritas dalam menggunakan sumber daya bus. Metode penentuan spesifik mencakup algoritme prioritas, algoritme round{3}robin, dan algoritme pengurutan lainnya. Bus interupsi prioritas adalah bus yang menangani permintaan interupsi untuk setiap modul. Berbagai permintaan interupsi dikategorikan ke dalam tujuh level di VME, dan bergantung pada levelnya, permintaan tersebut berfungsi untuk mengganggu jalur sinyal.
Bus terakhir adalah bus tujuan umum. Yang-disebut bus-tujuan umum adalah bus yang bertanggung jawab atas beberapa tugas dasar sistem, termasuk kontrol jam, inisialisasi, deteksi kesalahan, dan tugas lainnya. Ini terdiri dari dua jalur jam, jalur reset sistem, jalur kegagalan sistem, jalur kegagalan AC, dan jalur data serial.
Modul didistribusikan dalam struktur paralel, dan semua data dan perintah ditransmisikan melalui bus Kelas 4 yang mendasari sistem, dan mode sinyalnya adalah pensinyalan tingkat TTL.
Keluarga bus VME
● VME64
Dengan berkembangnya teknologi periferal, peningkatan sistem VME tidak bisa dihindari. Pada tahun 1995, VME64, arsitektur bus VME generasi baru, diluncurkan. Dibandingkan dengan sistem VME tradisional, VME64 meningkatkan bandwidth transmisi, memperluas ruang alamat, dan memfasilitasi pemasangan dan pencabutan papan. Hal ini memperluas lebar jalur data dan rentang alamat hingga 64 bit untuk board 6U, menyediakan modul alamat 32-bit dan 40-bit untuk board 3U, meningkatkan bandwidth transmisi hingga 80Mb/s, meningkatkan siklus kunci bus, menambahkan fungsi deteksi slot pertama, dan menambahkan dukungan untuk hot-plugging.
● Ekstensi VME64
Ekstensi VME64 adalah standar baru yang diadopsi pada tahun 1997 dan juga dikenal sebagai VME64x. Ia menambahkan rangkaian konektor 160-pin (disusun dalam 5 baris), konektor P0/J0 antara P1/J1 dan P2/J2, dan pin daya 3.3V baru. Dua loop edge bus baru pada sistem meningkatkan kecepatan data hingga 160 Mb/s. Selain itu, panel depan EMC dan fitur ESD telah ditambahkan.
● VME320
Mungkin peningkatan terbesar pada VME320 adalah penggunaan interkoneksi bintang untuk tujuan percepatan transfer data. Ia menggunakan protokol yang disebut 2eSST, yang merupakan protokol transfer sinkron sumber yang meningkatkan kecepatan data teoretis hingga 320 Mb/s. Namun VME320 tidak didukung secara luas.
Ada banyak protokol lain yang berasal dari VME yang tidak dijelaskan di sini.
Tren di VME
Keunggulan teknologi VME saat ini terletak pada akumulasi teknisnya selama bertahun-tahun, spesifikasinya yang lengkap, dan dukungan teknis yang kuat untuk memenuhi kebutuhan spesifik sebagian besar pelanggan. Selain itu, modularitasnya juga merupakan keuntungan yang sangat besar, karena bagi banyak sistem tertanam, menambahkan I/O tambahan adalah hal yang biasa, dan VME dapat memenuhi fitur ini dengan baik. VME menyediakan 21 slot ekspansi, dan modul yang baru ditambahkan tidak mempengaruhi kinerja sistem secara keseluruhan.
Namun VME merupakan teknologi yang lahir 25 tahun lalu, dan banyak pengguna yang tidak puas dengan kemajuan VME dalam hal bandwidth. Karena di era data yang sangat besar ini, bandwidth merupakan indikator yang sangat penting. Namun, vendor tidak kehilangan kepercayaan pada VME, dan melakukan segala yang mereka bisa untuk memperpanjang umur VME. standar VXS yang diperkenalkan oleh SBS dan standar VPX yang dikembangkan oleh VITA (Asosiasi Perdagangan Internasional VME) adalah upaya baru. vXS menciptakan kondisi untuk referensi ke fabric yang dialihkan, sementara VPX meningkatkan kecepatan sinyal fabric yang dialihkan menjadi 6,25 Gb/s. Pada saat yang sama, banyak backplane bus VME mulai digunakan dengan cara yang sama. Banyak backplane VMEbus mulai menggunakan slot PMC (PCI Mezzanine Card) untuk memungkinkan penggunaan langsung papan PCI. Produsen juga menggunakan elemen konstruksi kartu PCI untuk menjaga papan VME tetap up-to-date dengan industri.
Prestasi VME sudah diakui dengan baik, namun produsen harus terus bekerja keras untuk meremajakannya dalam dekade berikutnya. Penurunan yang terjadi secara perlahan pada teknologi yang sangat tangguh ini mungkin bukanlah sesuatu yang ingin dilihat oleh kebanyakan orang.