eng
Выпуск #2/2008
А.Демьянов.
От стандарта VME к VPX: новые возможности для специальных применений
От стандарта VME к VPX: новые возможности для специальных применений
Просмотры: 3918
Когда пропускная способность параллельных шин стала недостаточной для современных задач, на смену стандарту CompactPCI пришла спецификация AdvancedTCA. Вскоре изменения затронули и военную электронику, и на замену широко применяемой шины VME был создан стандарт VPX.
Стандарт VPX был разработан специально для рынка авиационно-космических и оборонных систем. В рабочую группу, занимавшуюся его созданием, вошли ведущие игроки этого рынка: компании Boeing, Northrop Grumman, Curtiss-Wright, Radstone Technology (GE Fanuc), Mercury Computers и др. Перед разработчиками стояли следующие цели:
* обеспечить значительное (на порядок и более) увеличение пропускной способности объединительной панели. Напомним, что пропускная способность шины VME – максимум 320 Мбайт/с в синхронном 64-разрядном блочном режиме 2eSST;
* сохранить, насколько возможно, совместимость со спецификацией VME для защиты немалых средств, затраченных на разработку аппаратного и программного обеспечения военных платформ;
* улучшить технологию охлаждения и теплоотвод с учетом рассеиваемой мощности современных и будущих высокопроизводительных микропроцессоров;
* реализовать концепцию "заменяем только модуль, а не блок (подсистему) целиком" при ремонте оборудования в полевых условиях неквалифицированным персоналом (солдатом во время боевых действий).
Поставленные цели были достигнуты. В стандарте VPX на объединительной панели определена коммутируемая структура на базе высокоскоростных последовательных интерфейсов. Четыре дуплексных четырехполосных порта (32 дифференциальные пары) обеспечивают пропускную способность 10 Гбайт/с при скорости потока бит по каждому последовательному каналу 3,125 Гбит/с*. В качестве технологий последовательной передачи могут применяться Serial RapidIO, PCI Express, 10Gbit Ethernet и др. Естественно, разъем пришлось заменить, поскольку соединители VME допускают скорости обмена не более 1–1,5 Гбит/с. После тестирования на вооружение был принят разъем Tyco Multigig RT2 с пропускной способностью до 6,25 Гбит/с (см. рисунок).
Хотя стандарты VPX и VME предполагают один и тот же конструктив в формате "Евромеханика" 6U/3U, из-за различия в разъемах модули VPX и модули VME не могут быть установлены в одну объединительную панель. Чтобы можно было строить гибридные VME/VPX-системы, на одной из секций разъема VPX определена проекция шины VME64. Это позволяет создавать гибридные VME–VPX объединительные панели, они уже выпускаются и доступны на рынке. Применение в новых VPX-системах отработанных решений на базе VME позволяет сохранить уже вложенные средства и обеспечить плавный переход на новую технологию без революционных потрясений.
Требования к вычислительной производительности со стороны прикладных задач постоянно растут. Рассеиваемая мощность высокопроизводительных микропроцессоров также увеличивается, хоть и не линейно. Модуль VPX может отводить до 768 Вт по сравнению с 90 Вт на слот VME. В стандарте VPX помимо воздушного и кондуктивного охлаждения (как в VME) предусмотрено и жидкостное охлаждение. И хотя сегодня на рынке нет VPX-модулей с жидкостным охлаждением, микропроцессоры, которым оно потребуется, появятся очень скоро.
Предполагаемый срок службы военных платформ составляет от 30 до 50 лет. Поэтому затраты на обслуживание в течение срока эксплуатации – гораздо более критичный фактор, чем стоимость начальной закупки. Для сокращения затрат на обслуживание боевых систем необходима возможность замены отдельных модулей, а не блоков в целом. В стандарте VPX для модулей предусмотрен кожух, защищающий от механических повреждений и электростатических разрядов. Разъем VPX также имеет защиту от электростатического разряда. Это позволяет извлекать модули из корпусов блоков в полевых условиях, а на складах ЗИП хранить модули, а не блоки. По оценкам военных системных интеграторов, обслуживание на уровне модулей, а не блоков, позволит на 50–70% сократить затраты на содержание систем в течение срока службы.
Таким образом, VPX – не технология общего назначения, приспособленная для военных задач. Этот стандарт изначально разрабатывался с учетом накопившихся проблем, связанных с созданием и эксплуатацией военных систем. И никакие адаптации и доработки телекоммуникационных или других стандартов не смогут "попасть в цель" столь же точно, как VPX.
* обеспечить значительное (на порядок и более) увеличение пропускной способности объединительной панели. Напомним, что пропускная способность шины VME – максимум 320 Мбайт/с в синхронном 64-разрядном блочном режиме 2eSST;
* сохранить, насколько возможно, совместимость со спецификацией VME для защиты немалых средств, затраченных на разработку аппаратного и программного обеспечения военных платформ;
* улучшить технологию охлаждения и теплоотвод с учетом рассеиваемой мощности современных и будущих высокопроизводительных микропроцессоров;
* реализовать концепцию "заменяем только модуль, а не блок (подсистему) целиком" при ремонте оборудования в полевых условиях неквалифицированным персоналом (солдатом во время боевых действий).
Поставленные цели были достигнуты. В стандарте VPX на объединительной панели определена коммутируемая структура на базе высокоскоростных последовательных интерфейсов. Четыре дуплексных четырехполосных порта (32 дифференциальные пары) обеспечивают пропускную способность 10 Гбайт/с при скорости потока бит по каждому последовательному каналу 3,125 Гбит/с*. В качестве технологий последовательной передачи могут применяться Serial RapidIO, PCI Express, 10Gbit Ethernet и др. Естественно, разъем пришлось заменить, поскольку соединители VME допускают скорости обмена не более 1–1,5 Гбит/с. После тестирования на вооружение был принят разъем Tyco Multigig RT2 с пропускной способностью до 6,25 Гбит/с (см. рисунок).
Хотя стандарты VPX и VME предполагают один и тот же конструктив в формате "Евромеханика" 6U/3U, из-за различия в разъемах модули VPX и модули VME не могут быть установлены в одну объединительную панель. Чтобы можно было строить гибридные VME/VPX-системы, на одной из секций разъема VPX определена проекция шины VME64. Это позволяет создавать гибридные VME–VPX объединительные панели, они уже выпускаются и доступны на рынке. Применение в новых VPX-системах отработанных решений на базе VME позволяет сохранить уже вложенные средства и обеспечить плавный переход на новую технологию без революционных потрясений.
Требования к вычислительной производительности со стороны прикладных задач постоянно растут. Рассеиваемая мощность высокопроизводительных микропроцессоров также увеличивается, хоть и не линейно. Модуль VPX может отводить до 768 Вт по сравнению с 90 Вт на слот VME. В стандарте VPX помимо воздушного и кондуктивного охлаждения (как в VME) предусмотрено и жидкостное охлаждение. И хотя сегодня на рынке нет VPX-модулей с жидкостным охлаждением, микропроцессоры, которым оно потребуется, появятся очень скоро.
Предполагаемый срок службы военных платформ составляет от 30 до 50 лет. Поэтому затраты на обслуживание в течение срока эксплуатации – гораздо более критичный фактор, чем стоимость начальной закупки. Для сокращения затрат на обслуживание боевых систем необходима возможность замены отдельных модулей, а не блоков в целом. В стандарте VPX для модулей предусмотрен кожух, защищающий от механических повреждений и электростатических разрядов. Разъем VPX также имеет защиту от электростатического разряда. Это позволяет извлекать модули из корпусов блоков в полевых условиях, а на складах ЗИП хранить модули, а не блоки. По оценкам военных системных интеграторов, обслуживание на уровне модулей, а не блоков, позволит на 50–70% сократить затраты на содержание систем в течение срока службы.
Таким образом, VPX – не технология общего назначения, приспособленная для военных задач. Этот стандарт изначально разрабатывался с учетом накопившихся проблем, связанных с созданием и эксплуатацией военных систем. И никакие адаптации и доработки телекоммуникационных или других стандартов не смогут "попасть в цель" столь же точно, как VPX.
Отзывы читателей
