用于系統中各種板卡間連接的總線種類繁多。如從過去廣泛使用的VME派生出來的工業總線、連接主板和擴充卡的PCI-104，把用于板卡上芯片間高速連接的PCI類總線應用于板卡間的Compact PCI以及其擴展型等。本站將從今天起連載有關板卡間連接的各種總線特征和技術應用動態。

VME、VXS、VPX、VXI——從最初的標準出臺歷經20多年時光

過去，作為板卡間的連接總線被廣泛采用的代表當屬VME。VME是“Versa Module European”的縮寫。其基礎是美國摩托羅拉半導體公司（現在的飛思卡爾半導體公司）的“MC68000”處理器使用的Versa。VME在1986年被IEC標準化成“IEC821”，1987年又被IEEE制定成“IEEE1014-87”標準，具體內容可通過這兩個標準化團體獲得。另外也可以通過VME的普及團體“VITA（VME International Trade Associations）”購買*1。

圖1VME基本構造
VME由控制總線整體的總線仲裁器、實施發送數據的主方和接受數據的從方組成
VME的基本構造本身是比較簡單的并行總線（圖1）。協議也非常簡單。其基本原理是：設置控制總線整體的總線仲裁器，當想傳送據的設備(主方)向控制器發出請求并獲得總線權限之后，就可以開始發送數據，傳送對象（從方）開始接收數據。

VME有以下特點：

（1）數據傳送采用非同步方式。因此，即使是訪問速度不同的主/從設備混雜在一起，也可以進行通信。

（2）主方設備最多可以容許20個。多個主方設備同時發出傳送請求時，用于進程調度的PRI（優先權）、RRS（循環選擇）、SGL（單級）3種調整機構開始輔助工作。

（3）提供有7種中斷請求級別（IRQ1～IRQ7）

可見，與PCI相比，可連接的設備要多得多。

而且，VME從最初的標準化以來，已經歷經了20多年的時光，其間追加了許多功能。當初的VME設想的只是地址/數據合計最大32bit的規格（VME32），1994年擴展至64bit的規格（VME64）誕生。另外，還推出了追加支持SKYchannel/SCSA/M-Module/BusNet/CCPMC/Myrinet等對應系統化的擴展規格，以及支持Gbit Ethernet/PCI/PCIX/Infiniband/PCI Express/RapidIO等其它總線規格的擴展規格。可以說，已經逐步發展成為“什么都支持”的規格了。

之所以VME具有上述各種支持功能，原因就是VME與其說是單純總線，倒不如說是具有在機箱中嵌入多個板卡、構成系統的系統底座（System Enclosure）特點。VME中使用的板卡原為單高度（VME A:100mm×160mm）和雙高度（VME B:233.35mm ×160mm）2種尺寸。其根源是因為沿用了Eurocard的3U/6U規格。連接器的形狀也采用了類似Eurocard的規定，端子數量富有余量，同時由于板卡尺寸也比較大，所以容易導入新技術。為此，可以說VME具備了系統底座的特點。

而且，由于支持VME的底架（chassis）廣泛普及，已經成為事實上的標準，這一點也不容忽視。雖然面向個人電腦等家庭用途來說底架的尺寸稍大一些，但面向工廠和現場等的控制/測量設備或者實驗室、計算機室等設備來說則底架尺寸適中。實際上，由于可以插接20枚VME板卡的底架可以原封不動地裝入19英寸的機箱，使用起來非常方便。結果就出現了即便到現在仍有遵循VME總線的新產品不斷被推出的現象。（未完待續，特約撰稿人大原 雄介）

*1 VITA的網站為http://www.vita.com/index.php

曾經的絕對主角，速度上相形見絀

雖說VME使用方便，但現在看來VME的性能也只是差強人意。盡管非同步傳送在構造上確實很靈活，但要想提高性能卻非常麻煩。雖然VME32的速度可以達到約40MB/秒，VME64為約80MB/秒，這一數值過去也許還能湊合，但現在卻已經無法讓人滿意。各開發商很早也都注意到了這一問題，并采取了各種各樣的改進措施。比如，后來就推出了VME320和VXS等高速規格。

上世紀九十年代前半期，被稱為FutureBus+的VME后續規格被人們寄予厚望。該規格最早是被稱作MultiBus/S-100Bus，在某種意義上類似VME的背板規格，其后續規格就是FutureBus。FutureBus后來被標準化為“IEEE896.1-1987”。FutureBus+就是在FutureBus的基礎上由VITA等多家組織共同開發出來的。FutureBus+作為“IEEE896.2-1991”其基本部分首先實現了標準化，之后又增加了幾項追加指標。VITA就是以FutureBus+為基礎制訂了VFEA（VME bus & FutureBus+ Extended Architecture）標準，但由于關鍵的FutureBus+應用因為多種原因陷于困境，VFEA也未能普及開來。

為此，VITA決定獨自推廣VME。首先在1997年，VITA演示了名為VME320的規格。它是以VME32為基礎實現了320MB/秒速度的規格。以此為契機，名為VME 2eSST（雙倍源同步傳輸，two-edge, source sunchronous data transfer)的規格正式出臺。這種規格將數據傳送改為同步傳輸，利用選通信號（Strobe Signal）的兩個邊沿來傳送（即DDR），成功地大幅提高了傳輸速度。

以VME為基礎、利用高速骨干網

與上述方法不同，在保持VME基本系統不變的同時提高性能的方法也被開發出來。其中最有名的就是被稱作VXS（VMEbus交換式串行，VME-bus Switched Serial）規格。VXS定義了連接現有VME模塊和各種交換結構（Switch Fabric）的橋接模塊，使用這一模塊與外部高速交換連接（圖2）。在與原有的VME對應總線模塊（Legacy）通信的同時，根據需要還可以與外部機構（Fabric）進行通信。這樣就可以在維持VME的基礎上同時利用高速骨干網。

圖2VXS的基本構造
既能和遵循VME的模塊通信，又可以根據需要和外部機構（Fabric）通信。由此雖然以VME為基礎但卻能夠用于高速骨干網
VXS首先制訂了Base Specification（VXS.0）和InfiniBand對應（VXS.1）、Serial RapidIO對應（VXS.2）、Live Insertion（VMS.10）的四個暫時標準。GbE/10GbE對應（VXS.3/VXS.6）、PCI Express對應（VXS.4）、Aurora對應（VXS.5）、Redundant Processor Mesh（VXS.7）和Rear Transition Module（VXS.11）正在面向制定標準進行草案的審議。

另外，ANSI則提出了采用全新接頭形狀，能夠進行更高速度數據傳送的新規格VPX方案。最初只有VME32/64，但一開始就考慮了與Serial RapidIO、PCI Express和以太網的連接。進一步強化性能后名為VPX REDI（The Ruggedized Enhanced Design Implementation）的擴展規格也在討論之中。VPX/VPX REDI的目標是應用于航空電子設備等需要高可靠性和需要高強度機械/電氣性能的用途，可以說是面向特定領域的特殊擴展。