FASTBUS

FASTBUS (FASTBUS)
Tip de	obosi
Poveste
Dezvoltator	Comitetul mixt al Departamentului de Energie al Statelor Unite ale Americii NIM / CAMAC
Dezvoltat	1984
alungat	NIM , CAMAC
Specificații
Schimb la cald	da
Extern	da
Opțiuni de date
Lățimea biților	32
Lățimea de bandă	80 Mbps
Protocol	paralel

FASTBUS (IEEE 960)  este un standard de magistrală și sistem de cutii pentru computer, destinat de dezvoltatori să înlocuiască standardele anterioare, cum ar fi CAMAC și NIM . Proiectat pentru sistemele de achiziție de date de mare viteză , FASTBUS este adesea folosit în sistemele de achiziție de date cu detectoare de particule .

Istorie

Fundal

FASTBUS a fost conceput ca un înlocuitor pentru NIM și CAMAC în sistemele de achiziție de date utilizate în experimentele de fizică. La momentul dezvoltării, ambele sisteme anterioare erau deja utilizate pe scară largă - NIM, în principal în SUA și Canada, CAMAC - în principal în Europa. În procesul de lucru cu ei, cercetătorii au identificat o serie de deficiențe, care au devenit motivul unei noi dezvoltări. Limitările CAMAC au fost lățimea de bandă redusă a magistralei de transmisie de date care funcționează la o frecvență de 1 MHz, lățimea mică a magistralei (24 de biți), orientarea arhitecturii CAMAC originale pentru a funcționa cu un singur controler de ladă și schemă greoaie de comunicare între lăzi prin mecanismul CAMAC Branch Highway. În plus, un defect semnificativ în designul original CAMAC a fost limitarea spațiului de adrese de magistrală la 4 biți, ceea ce a permis utilizarea a doar 16 adrese de dispozitiv în cutie . Dezvoltarea ulterioară a protocolului de către diverși producători a făcut posibilă, parțial, ocolirea acestei probleme, dar a creat probleme de compatibilitate între modulele CAMAC de origine diferită.

NIM, pe de altă parte, pur și simplu nu era potrivit pentru sarcinile de colectare a datelor, controlul modulelor din acesta era legat de sursa de alimentare, nu exista o metodă standardizată de comunicare între module.

Începutul dezvoltării

La mijlocul anilor 1970, atât Comitetul mixt NIM/CAMAC, cât și, în general, comunitatea de fizicieni experimentali care lucrează în fizica energiilor înalte au ajuns la concluzia că experimentele viitoare în acest domeniu ar suferi de limitări tehnice cauzate de lățimea de bandă limitată a magistralei. și complexitățile arhitecturii sale, care creează probleme pentru colectarea de date distribuită și paralelă. Drept urmare, în 1975, la cererea membrilor comunității, Comitetul mixt NIM/CAMAC a început să studieze această problemă, formând un grup de studiu numit Grupul de studiu al sistemelor avansate NIM . Acest grup de cercetare a precedat grupul de lucru de dezvoltare FASTBUS numit NIM Fast System Design Group (FSDG) . Proiectele preliminare ale specificației FASTBUS au fost distribuite de acest grup către potențialii utilizatori ai tehnologiei. Încă de la început, membrii Comitetului European ESONE , care au lucrat în principal la CERN , au fost implicați activ în activitatea FSDG. Ei au adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea standardului FASTBUS. Ulterior, un număr de membri ESONE au fost implicați în dezvoltarea și revizuirea documentației FASTBUS și a textului tehnologiei, formând un grup de lucru ad-hoc numit ESONE Advanced Systems Design Group pentru a interacționa cu FSDG .

Ca rezultat al discuției comune, lățimea magistralei a fost mărită la 32 de biți, a fost adoptată cea mai rapidă logică ECL disponibilă pentru construcția sa și frecvența magistralei a fost mărită. Ca rezultat, debitul maxim al magistralei a fost crescut la 80 Mbit/s . În acei ani, printre dezvoltatori, ideea comună era că creșterea maximă a lățimii de bandă a magistralei constă în creșterea simultană a lățimii acesteia și, în același timp, a frecvenței de ceas. Ulterior, odată cu răspândirea treptată a interfețelor de date seriale, această idee a fost recunoscută ca o fundătură.

Standardizare

După o lungă discuție în comitete și corespondență de lucru între membrii Comitetului mixt NIM / CAMAC, membrii ESONE și un număr de cercetători europeni, americani și canadieni, versiunea inițială a standardului a fost lansată de comitetul NIM / CAMAC ca document US Department of Energy Report DOE/ER-0189.

Aprobarea inițială ca standard IEEE 960 a fost primită în mai 1984. Versiunea finală a standardului 960-1986: „Sistemul modular de achiziție și control de date de mare viteză standard IEEE FASTBUS” a fost adoptată în 1986.

În viitor, o serie de dezvoltatori și producători de echipamente au propus și implementat propriile extensii ale standardului, dar nu au mai suferit standardizare oficială în organizațiile occidentale și internaționale.

În URSS și Rusia

În URSS și Rusia, standardizarea FASTBUS a fost realizată sub forma standardelor GOST 34.340-91 FASTBUS. Sistem modular de achiziție de date de mare viteză și rutine standard GOST 34.341-93 FASTBAS , publicate sub redacția științifică a Kronid Erglis . Ca anexă la primul dintre standarde, a fost lansată o extensie internă FASTBUS, definind lăzi și module mici ( FASTBUS Extended ) .

După propria sa recunoaștere, Kronid Erglis, în Rusia, standardul a întârziat iremediabil la implementare . Echipamentele interne din acest standard nu au fost produse în serie, toate dezvoltările s-au limitat la loturi pilot produse în interesul fizicienilor experimentali sovietici și, apoi, ruși.

Implicații, rezultate de dezvoltare și starea actuală a lucrurilor

Echipamentul FASTBUS a fost folosit în multe experimente de fizică de înaltă energie în anii 1980, mai ales în laboratoarele implicate în dezvoltarea standardului în sine. Lista acestor instituții științifice include CERN , SLAC , Fermilab , Brookhaven National Laboratory și Canadian National Laboratory TRIUMF .

În standardul FASTBUS, pentru prima dată pentru astfel de sisteme, a fost definit un standard pentru o rețea locală de informații de configurație arbitrară, care funcționează într-un protocol logic care este comun pentru module, lăzi și rețea, adică comun pentru transmisia de date în cadrul un sistem informatic separat și între aceleași sisteme . Astfel, Fastbus poate fi considerat primul standard complet completat pentru un sistem de magistrală modular unificat .

Problemele de fiabilitate în proiectarea cipurilor transmițătorului, dificultățile de proiectare în conectarea dispozitivelor individuale cu un cablu paralel larg și lipsa unui sprijin larg din industrie au împiedicat realizarea întregului potențial al acestui sistem.

Următoarele etape în dezvoltarea acestui domeniu de gândire tehnică au fost dezvoltarea standardelor Scalable Coherent Interface , realizată de o parte a foștilor dezvoltatori ai FASTBUS și a unui standard similar concurent cu FASTBUS Futurebus , uniți sub conducerea profesorului D. B. Gustavson . Dezvoltarea FASTBUS în sine a fost finalizată, deși un număr de producători și-au lansat propriile extensii.

În prezent , echipamentele FASTBUS continuă să fie produse de o serie de companii care își orientează produsele în primul rând pentru utilizarea în experimente fizice de către CERN și alte organizații de cercetare similare.

Descrierea sistemului

Dimensiuni și aspect

Subrack -ul FASTBUS este puțin mai înalt decât alte tipuri de subrack . Sursa de alimentare pentru un subrack FASTBUS este de obicei montată sub subrack în sine, nu încorporată.

Cutia FASTBUS acceptă până la 26 de module. Standardul definește module de diferite grosimi - simple, duble, triple și până la șase. Modulele mai groase ocupă numărul corespunzător de poziții în cutie și acoperă conectori suplimentari de la panoul posterior .

Electronică

FASTBUS folosește logica ECL ca standard electric principal , care oferă o funcționare mai rapidă decât logica TTL și creează mai puțin zgomot la comutare. Durata fronturilor de impuls în timpul transmisiei de date prin magistrală este redusă cu un factor de 10 comparativ cu CAMAC - până la 10 ns .

Cu toate acestea, liniile de alimentare pentru logica TTL și logica NIM sunt, de asemenea, definite în standard . Liniile de alimentare de -5,2, 0 și -2 volți trebuie să fie disponibile pentru module. Pentru implementare opțională, sunt definite liniile electrice +5, −2; +15 sau -15 volți. În plus, două șine +28V pot fi adăugate la modulele analogice de alimentare, dispozitivele speciale etc.

Fiecare modul din ladă poate consuma până la 70 de wați, sarcina totală pe ladă este permisă până la 1750 de wați.

Dispozitiv la nivel de magistrală și rețea

Sistemul FASTBUS este format din unul sau mai multe segmente. Segmentele sunt împărțite în segmente de ladă și segmente de cablu. Segmentele sunt conectate prin conectori intersegment (sunt, de asemenea , segmenteri, segment iterconnect, SI ). Segmentarele de tamponare și segmentarele cu logică de rutare suplimentară au fost, de asemenea, propuse ca o extensie a standardului.

Segmentul de ladă include un backplane cu module instalate pe acesta, segmentul de cablu include echipamente aranjate arbitrar conectate la conectorii magistralei paralele pe 32 de biți.

Sistemele mici pot include unul sau mai multe segmente de cutie conectate direct la computerul central, fără utilizarea de segmentere.

Segmentele folosesc o magistrală de date pe 32 de biți care multiplexează adresa și transmisia de date prin aceleași fire. Modulul poate funcționa în modul master sau slave . Mai multe module master pot funcționa într-un singur segment. FASTBUS definește un algoritm de arbitrare atunci când mai mulți master încearcă să captureze un segment în același timp. Modulul master gestionează transferul de date pe segment, pornind și terminând independent sau trecând comenzile corespunzătoare modulelor slave. Această schemă permite o ieșire foarte rapidă a datelor colectate din segmentul aferent sistemului de achiziție a datelor . Fiecare dintre modulele I/O master poate bloca transferul secvenţial, finaliza captarea magistralei şi poate transfera controlul către următorul modul din lanţ fără a încărca modulul de control, care conţine procesorul de uz general.

Sistemul acceptă tipuri logice și geografice de adresare. Primul se bazează pe atribuirea unei adrese logice de 32 de biți dispozitivelor, valabilă în segmentul local sau în întreaga rețea FASTBUS și nu este obligatorie pentru implementare de către producătorii de module. Al doilea se bazează pe poziția modulului adresat în cutie și este obligatoriu .

Interfețe de programare

Standardul FASTBUS definește structuri de date standard și un set de apeluri API de nivel scăzut care permit manipularea magistralei din limbaje arbitrare de nivel înalt.