VMEbus

VMEbus ( VERSAmodule Eurocard bus ^{[ 1 ]} bus) es un estándar de bus informático basado físicamente en tamaños Eurocard .

En 1979, durante el desarrollo de la CPU Motorola 68000 , uno de sus ingenieros, Jack Kister, decidió crear un sistema de bus estandarizado para sistemas basados ​​en la 68000. [ 2 ] El equipo de Motorola dedicó varios días a buscar el nombre VERSAbus. Las tarjetas VERSAbus eran grandes, de 370 x 230 mm (14 + 1/2 x 9 + ^{1/4 pulgadas )} , y utilizaban conectores de borde . [ 1 ] Solo unos pocos productos lo ^{adoptaron , entre} ellos el controlador de instrumentos IBM System 9000 y los sistemas de visión artificial y robótica Automatix .  

Más tarde, John Black se unió a Kister, quien perfeccionó las especificaciones y creó el concepto de producto VERSAmodule . Julie Keahey , una joven ingeniera que trabajaba para Black, diseñó la primera tarjeta VERSAmodule, el Módulo Adaptador VERSAbus, utilizado para ejecutar tarjetas existentes en el nuevo VERSAbus. Sven Rau y Max Loesel, de Motorola-Europe, añadieron una especificación mecánica al sistema, basándose en el estándar Eurocard , que por entonces se encontraba en una fase avanzada del proceso de estandarización. El resultado se conoció inicialmente como VERSAbus-E, pero posteriormente se renombró como VMEbus , por bus VERSAmodule Eurocard (aunque algunos lo denominan Versa Module Europe o Versa Module European ). ^{[ 1 ]}

En ese momento, varias otras empresas involucradas en el ecosistema del 68000 acordaron utilizar el estándar, incluidas Signetics, Philips, Thomson y Mostek. Poco después, fue estandarizado oficialmente por la IEC como IEC 821 VMEbus y por ANSI e IEEE como ANSI/IEEE 1014-1987.

El estándar original describía un bus con un ancho de hasta 16 bits , diseñado para encajar dentro de los conectores DIN de Eurocard existentes y que tiene un ancho de banda de transferencia máximo de 40 MB /s. ^{[ 3 ]} Sin embargo, ha habido varias actualizaciones del sistema para permitir anchos de bus más amplios. El VME64 actual admite un ancho de bus de hasta 64 bits en tarjetas de tamaño 6U y 32 bits en tarjetas de 3U. Duplicar el ancho del bus también duplica el ancho de banda de transferencia máximo de VME64 a 80 MB /s. ^{[ 4 ]} Otros estándares asociados han añadido intercambio en caliente ( plug-and-play ) y duplicación del ancho de banda en VME64x ^{[ 5 ]} , tarjetas 'IP' más pequeñas que se conectan a una sola tarjeta VMEbus y varios estándares de interconexión para enlazar sistemas VME entre sí.

A finales de la década de 1990, los protocolos síncronos demostraron ser favorables. El proyecto de investigación se denominó VME320. La Organización de Estándares VITA solicitó un nuevo estándar para placas base VME32/64 sin modificar. ^{[ 6 ]} El nuevo protocolo 2eSST fue aprobado en ANSI/VITA 1.5 en 1999.

Con el paso de los años, se han añadido numerosas extensiones a la interfaz VME, que proporcionan canales de comunicación paralelos a la propia VME. Algunos ejemplos son el módulo IP, RACEway Interlink, SCSA, Gigabit Ethernet en placas base VME64x, PCI Express, RapidIO, StarFabric e InfiniBand.

El VMEbus también se utilizó para desarrollar estándares estrechamente relacionados, como el VXIbus y el VPX . El VMEbus tuvo una gran influencia en muchos buses informáticos posteriores, como el STEbus .

En muchos sentidos, el VMEbus es equivalente o análogo a los pines del 68000 que se extienden hasta un plano posterior .

Sin embargo, una de las características clave del 68000 es su modelo de memoria plana de 32 bits , libre de segmentación de memoria y otras "anti-características". Como resultado, si bien VME se parece mucho al 68000, este último es lo suficientemente genérico como para que esto no represente un problema en la mayoría de los casos.

Al igual que el 68000, VME utiliza buses de datos y direcciones separados de 32 bits. El bus de direcciones del 68000 es en realidad de 24 bits y el bus de datos de 16 bits (aunque internamente es de 32/32), pero los diseñadores ya estaban considerando una implementación completa de 32 bits.

Para admitir ambos anchos de bus, VME utiliza dos conectores Eurocard diferentes: P1 y P2. P1 contiene tres filas de 32 pines cada una, que implementan los primeros 24 bits de dirección, 16 bits de datos y todas las señales de control. P2 contiene una fila adicional, que incluye los 8 bits de dirección y los 16 bits de datos restantes.

Un protocolo de transferencia por bloques permite que se produzcan varias transferencias de bus con un único ciclo de direcciones. En el modo de transferencia por bloques, la primera transferencia incluye un ciclo de direcciones y las transferencias subsiguientes solo requieren ciclos de datos. El dispositivo esclavo es responsable de garantizar que estas transferencias utilicen direcciones sucesivas.

Los maestros de bus pueden liberar el bus de dos maneras. Con la liberación al finalizar (RWD), el maestro libera el bus cuando completa una transferencia y debe volver a arbitrar para el bus antes de cada transferencia posterior. Con la liberación a petición (ROR), el maestro retiene el bus al continuar afirmando BBSY* entre transferencias. ROR permite que el maestro mantenga el control sobre el bus hasta que otro maestro que desee arbitrar para el bus afirme un Bus Clear (BCLR*). De esta manera, un maestro que genera ráfagas de tráfico puede optimizar su rendimiento arbitrando para el bus solo en la primera transferencia de cada ráfaga. Esta disminución en la latencia de transferencia conlleva una latencia de transferencia ligeramente mayor para otros maestros.

Los modificadores de dirección se utilizan para dividir el espacio de direcciones del bus VME en varios subespacios distintos. El modificador de dirección es un conjunto de señales de 6 bits en el plano posterior. Los modificadores de dirección especifican el número de bits de dirección significativos, el modo de privilegio (para permitir que los procesadores distingan entre los accesos al bus realizados por software de nivel de usuario o de nivel de sistema) y si la transferencia es o no una transferencia de bloques. A continuación se muestra una tabla incompleta de modificadores de dirección:

En el bus VME, todas las transferencias son DMA y cada tarjeta actúa como maestro o esclavo. En la mayoría de los estándares de bus, se añade una complejidad considerable para admitir diversos tipos de transferencia y la selección maestro/esclavo. Por ejemplo, con el bus ISA , ambas características tuvieron que añadirse junto con el modelo de "canales" existente, donde la CPU del host gestionaba todas las comunicaciones . Esto simplifica considerablemente VME a nivel conceptual, a la vez que lo hace más potente, aunque requiere controladores más complejos en cada tarjeta.

Al desarrollar o solucionar problemas del bus VME, el análisis de las señales de hardware resulta fundamental. Los analizadores lógicos y de bus son herramientas que recopilan, analizan, decodifican y almacenan señales para que los usuarios puedan visualizar las formas de onda de alta velocidad con tranquilidad.

VITA ofrece una sección de preguntas frecuentes muy completa para ayudar con el diseño y desarrollo de la interfaz de usuario de los sistemas VME.

Los ordenadores que utilizan VMEbus incluyen:

• Computadora de placa única HP 743/744 PA-RISC ^{[ 11 ]}
• Domingo 2 al Domingo 4
• Estaciones de trabajo industriales HP 9000
• Atari TT030 y Atari MEGA STE
• Motorola MVME
• Simbolismo
• PACE del Grupo de Investigación y Análisis Numérico Avanzado .
• Sistema de creación rápida de prototipos ETAS ES1000
• Varias computadoras Data General AViiON basadas en Motorola 88000
• Primeros sistemas basados ​​en MIPS de Silicon Graphics, incluidos los sistemas Professional IRIS, Personal IRIS, Power Series y Onyx.
• Tecnologías convergentes MightyFrame

Visto mirando hacia el zócalo del plano posterior. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

P1

P2

Las filas a y c de P2 pueden ser utilizadas por un bus secundario, por ejemplo el STEbus .

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