CompactPCI Serial (CompactPCI Serial)

CompactPCI Serial — это индустриальный стандарт для встраиваемых компьютерных систем, который является дальнейшим развитием стандарта PICMG 2.0 CompactPCI на основе использования интерфейса PCI Express^[1]^[2]^[3].

Первоначально данный стандарт разрабатывался под рабочим названием CompactPCI Plus, а затем был переименован в CompactPCI Serial (PICMG CPCI-S.0)^[4]

Интерфейсы

Ключевым элементом спецификации CPCI-S.0 является использование разъемов типа AirMax VS фирмы FCI Americas Technology, Inc. (США)^[2]. Альтернативное производство таких разъемов осуществляет также фирма Amphenol TCS. Для системного слота в стандарте предусмотрено два типа розеточных разъемов («мама») и три типа штепсельных («папа»). При этом штепсельные разъемы имеют следующие разновидности: шестирядный с четырьмя стенками, восьмирядный с двумя и тремя стенками. Все разъемы унифицированы по конструкции, что делает их производство более рентабельным и должно способствовать снижению их стоимости.

Распределение указанных соединителей в рамках системного слота 3U является следующим^[2]: разъем P1: шестирядный, четырехстеночный; разъемы P2 — P5: восьмирядные, двухстеночные; разъем P6: восьмирядный, трехстеночный.

Для подключения периферийных модулей возможно также использование десятирядных двухстеночных разъемов с произвольной их расстановкой для обеспечения, так называемого, механического кодирования посадочных гнезд, чтобы обеспечить монтаж модулей в строго заданные слоты.

Максимальная скорость передачи данных через контактную пару AirMax VS гарантируется на уровне более 12 Гбит/с, что обеспечивает возможность реализации интерфейса PCI Express Gen.3.^[2]

Учитывая выход в конце 2014 г. черновой версии стандарта PCI Express Gen. 4, которая обеспечит скорость передачи данных по одной линии до 16 Гбит/с^[5], стандарт CPCI-S.0 нужно будет дорабатывать под новые типы разъемов, допускающие скорость обмена 16 Гбит/с.

Системный слот в форм-факторе 3U поддерживает^[2]:

8 интерфейсов PCI Express (семь каналов по 4 линии и один канал из 16 линий, предназначенный для решения графических задач и обеспечения широкой полосы пропускания),
8 интерфейсов SATA/SAS,
8 линий USB 2.0 (одна дифференциальная пара на порт) и 8 линий USB 3.0 (две дифференциальных пары на порт),
8 каналов Ethernet 10GBASE-T
реализацию "горячей замены" и IPMI через выделенную одиночную шину I²C (IPMB).

В CompactPCI Serial используется только один номинал питающего напряжения (12 В), что позволило снизить максимально допустимую токовую нагрузку на одну контактную пару до 8 А. Для подачи питающего напряжения задействован разъем P1^[2].

Максимально допустимая рассеиваемая мощность на один слот составляет 60 Вт для формата 3U и 120 Вт — для плат в форм-факторе 6U^[2].

Для периферийных слотов PCIMG CPCI-S.0 предусмотрена поддержка одного канала PCI Express с количеством линий до 16, по одному интерфейсу SATA, USB 2.0, USB 3.0, до 8 Ethernet-линий 10GBASE-T. При этом использование разъемов P1 является обязательным, а Р2 — Р6 — опциональным^[2].

Топология Звезды

При реализации соединений модулей по схеме типа «звезда» на основе интерфейсов PCI Express, SATA или USB один системный слот может контролировать до 8 периферийных слотов, при этом не нужны ни дополнительные мостовые схемы, ни сетевые коммутаторы или специальные кроссплаты.^[2]

В то же время максимальное количество подключаемых модулей зависит от возможностей чипсета центрального процессора. Например, при условии поддержки чипсетом операции кластеризации 16 интерфейсов PCI Express в 4 канала по 4 линии PCI Express в каждом, к центральному процессору без использования коммутатора могут быть подключены 11 периферийных модулей с каналами передачи данных по 4 линии PCI Express. Аналогичный переход при поддержке чипсета к использованию 16 каналов из одиночных линий PCI Express Gen.2, обладающих теоретической пропускной способностью 500 Mбайт/с каждая (эквивалентно применению интерфейса CompactPCI 66 МГц/64 бит) в пределе допускает подключение 44 модулей. Естественно на практике подключение всех 44 модулей может быть невозможным из-за конструктивно-механических ограничений и большой длины электрических линий, но около 20 модулей, включая и модули тыльного типа (Rear I/O), могут быть подсоединены гарантированно. Это открывает широкие перспективы по созданию многоканальных систем обработки сигналов, например, в цифровых антенных решетках^[2].

Топология Mesh («каждый с каждым»)

При подключении по принципу «каждый с каждым» (схема mesh) на основе 10-гигабитной версии Ethernet в сеть может быть завязано до 9 устройств, что позволяет создавать мультипроцессорные комплексы обработки данных.^[2].

Применение

Разработку кросс-плат и шасси на базе спецификаций CompactPCI Serial осуществляют компании Schroff и Elmа, а системных контроллеров и периферийных модулей — компании MEN Mikro Elektronik, Fastwel, EKF, Emerson Embedded Computing, ADLINK^[8].

См. также

Примечания

↑ PICMG 2.0 Архивировано 26 июня 2012 года.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ Слюсар В. И., Троцько А. А. Внедрение PCI Express в CompactPCI — попытка № 2. // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2010. — № 7. — C. 72 — 81. — http://www.slyusar.kiev.ua/Slusar_CPCI_S.pdf Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine
↑ Буравлев А. Спецификация CompactPCI Serial среди открытых спецификаций для построения модульных встраиваемых компьютерных систем.//Современные технологии автоматизации. — № 3. — 2012. — С. 84 — 94. — http://www.cta.ru/cms/f/444640.pdf Архивная копия от 7 июня 2014 на Wayback Machine
↑ Michael Plannerer. PICMG CPCI-S.0 CompactPCI® Serial. — MEN Mikro Elektronik GmbH. — October 7, 2009. — http://www.picmgeu.org/specs/cpci_plus_serial_core.pdf (недоступная ссылка).
↑ PCI Express® 4.0 Specification. Frequently Asked Questions. - Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 8 июня 2014. Архивировано 19 мая 2014 года.
↑ Слюсар В.И. Новые стандарты промышленных компьютерных систем. //Электроника: наука, технология, бизнес. – 2005. - № 6. – С. 52 - 53. [1]Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine
↑ Слюсар В.И. Фундамент военных систем (AdvancedTCA и ее производные технологии). // Мир автоматизации. – 2006. - № 3. – C. 52 – 57. [2] Архивная копия от 6 апреля 2016 на Wayback Machine
↑ Буравлев А. Спецификация CompactPCI Serial среди открытых спецификаций для построения модульных встраиваемых компьютерных систем Архивная копия от 7 июня 2014 на Wayback Machine // Современные технологии автоматизации. — № 3. — 2012. — С. 84 — 94.

[1] PICMG 2.0 Архивировано 26 июня 2012 года.

[slyusarCPCIs1-2] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ Слюсар В. И., Троцько А. А. Внедрение PCI Express в CompactPCI — попытка № 2. // Электроника: наука, технология, бизнес. — 2010. — № 7. — C. 72 — 81. — http://www.slyusar.kiev.ua/Slusar_CPCI_S.pdf Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine

[3] Буравлев А. Спецификация CompactPCI Serial среди открытых спецификаций для построения модульных встраиваемых компьютерных систем.//Современные технологии автоматизации. — № 3. — 2012. — С. 84 — 94. — http://www.cta.ru/cms/f/444640.pdf Архивная копия от 7 июня 2014 на Wayback Machine

[4] Michael Plannerer. PICMG CPCI-S.0 CompactPCI® Serial. — MEN Mikro Elektronik GmbH. — October 7, 2009. — http://www.picmgeu.org/specs/cpci_plus_serial_core.pdf (недоступная ссылка).

[5] PCI Express® 4.0 Specification. Frequently Asked Questions. - Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 8 июня 2014. Архивировано 19 мая 2014 года.

[ATCA-6] Слюсар В.И. Новые стандарты промышленных компьютерных систем. //Электроника: наука, технология, бизнес. – 2005. - № 6. – С. 52 - 53. [1]Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine

[MTCA-7] Слюсар В.И. Фундамент военных систем (AdvancedTCA и ее производные технологии). // Мир автоматизации. – 2006. - № 3. – C. 52 – 57. [2] Архивная копия от 6 апреля 2016 на Wayback Machine

[8] Буравлев А. Спецификация CompactPCI Serial среди открытых спецификаций для построения модульных встраиваемых компьютерных систем Архивная копия от 7 июня 2014 на Wayback Machine // Современные технологии автоматизации. — № 3. — 2012. — С. 84 — 94.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]