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VPX总线及产品介绍
本系统基于当前最新的高速串行总线：VPX总线，结合PowerPC处理器强大的信号处理与协同运算功能，组建高性能并行计算平台。< xmlnamespace prefix ="o" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> VPX总线系统包括：VPX信号处理板（VPX-460）,VPX单板计算机（VPX-SIC1100）,5槽VPX机箱。
本系统的计算引擎由一块VPX单板计算机与一块VPX信号处理板组成，包含4个PowerPC 8641D处理器，1个PowerPC 8640D处理器，每个处理器含2个e600核，这样由10颗处理器核共同构成并行计算平台。8641D处理器的e600内核和Altivec单元基于7448处理器设计，提供1MB的2级缓存。用户现有的C，汇编和Altivec代码不需要任何修改就可以运行。
1GHz双核版本的8641D可以提供高达16GFLOPS的计算能力。本系统包含5拳击架个PowerPC 处理器，系统峰值运算能力可以达到80GFlops。
VPX系统采用Vxworks嵌入式实时操作系统，任务管理与调度时间可以控制到毫秒甚至微妙级，这从根本上保证了系统的实时处理。
2 VPX总线介绍
本系统采用的VPX总线，是高速串行总线技术的最新标准，代表了目前总线技术的发展方向。
2.1 应用串行总线的必要性
PCI/CPCI和VME是当前应用最为广泛的工业总线标准，这两种总线都属于并行总线，其主要特点为：采用多条信号线分别传输数据、地址及控制信号；统一总线段上所有设备分时共享总线带宽。此种并行传输技术曾经是提高数据传输率的主要手段，但是，进一步发展却遇到了障碍。
首先，由于并行传送方式的前提是用同一时序传播信号，用同一时序接收信号，而过分提升时钟频率将难以让数据传送的时序与时钟合拍，布线长度稍有差异，数据就会以与时钟不同的时序送达。另外，提升时钟频率还容易引起 信号线间的相互干扰，导致传输错误。因此，并行传输方式难以实现高速化。第三，从制造成本的角度来说，增加位宽无疑会导致PCB板上的布线数目与PCB层数随之增加，成本随之攀升。
基于以上因素，近几年串行传输技术引起各界的高度重视，许多国际组织相继制定了多种串行总线标准并且有相应产品面世。下图形象的表示了总线技术的发展历程，及各种总线的带宽性能：
图1：总线技术的发展历程
从图1中可以看出，VPXdopc总线代表串行总线的最高水平，以下简要介绍这种总线技术。
2.2 VPX总线简介
VPX(VITA 46)标准是自从VME引入后的25年来，对于VME总线架构的最重大也是最重要的改进。它增加背板带宽，集成更多的I/O，扩展了格式布局。
VPX总线采用高速串行总线替代并行总线是其最主要变化。VPX支持RapidIO、PCI E和Advanced Switching Interconnect等现代的工业标准的串行交换结构，来支持更高的背板带宽。这些高速串行交换可以提供每个差分对250MBytes/sec的数据传输率，1个信道最高1 GBytes/sec的理论速率。VPX的核心交换提供32个差分对，组成4个×4的信道端口，每个信道都是双向的（一发送差分对儿，一接收差分儿）。VPX总线的理论合计带宽为8 GB/sec。
VPX接插件
VPX采用了由Tyco公司开发的MultiGig RT2连接器，如下图所示：
< xmlnamespace prefix ="v" ns ="urn:schemas-microsoft-com:vml" />< xmlnamespace prefix ="w" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:word" />
图2：VPX模块用 MultiGig RT2连接器 该连接器内含可控阻抗，低插入损耗，在最高6.25 Gbaud下，串扰小于3%。Tyco公司生产的独特的新7排RT2连接器，与级联块和定位键一起，实现VITA 46模块和背板配合。VIT
A 46选择RT2连接器，成功解决了以下问题：
连接器可以发送信号至少5 Gbits/sec
连接器提供充足的I/O，适应现代主卡上日益增加的功能。
连接器的尺寸满足VME标准长度，以便可以安装PMC模块，能够保证0.8英寸的板间距。
连接器足够牢固，这样在军事/航空系统的恶劣环境中才能应用。
VPX模块插入和拔出力量与VME64X模块相近。这是因为虽然VITA46拥有更多的接触点，但是Tyco公司的MultiGig RT2连接器使得每个接触点压力降低而又能保证充分的接触。
VITA 46 工作组对最终交付使用的VPX连接器，为VPX模块标准做了大量的测试认证。这些测试再现了一些最苛刻的环境测试，执行了板级标准。
主要环境参数测试包括如下：
振动及颤动
温度
湿度
沙尘
静电保护
VPX的I/O能力
VPX拥有着更多的I/O能力，其数量几乎是VME64X类型卡的两倍。所有的I/O针都有千兆传输能力，最高到6.25 Gig/Sec。并且有辅助的VITA 48标准选择，使得每个插槽可以插更高功率的板子。与传统的VME技术比VPX的针脚数要多，一般的6U VPX模块可以提供：
总共464个信号：
64个信号，用于核心交换的32个高速差分对；
104个信号，用于实现VME64；
268个通用用户I/O，其中包括128个高速差分对儿；
28个信号，用于作系统信号（重启，JTAG，寻址等）。
下图表示了标准6U VPX模块提供的信号分布：
图3：6U VPX模块 I/O信号分布
VPX的电源改进
VPX改进了电源供电，连接器P0被设计为功能连接器。功能连接器连接电源，维护总线，和测试总线。P0连接器允许以下几种电源：
48 V @ < xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />16 A 或者12 V @ 32 A，作为高功耗卡的主电源；
5 V @ 16 A 作为低功耗卡的主电源
+12 V @ 2 A 作为模拟以及PMC电压
12 V @ 2 A作为模拟和PMC电压
3.3 V @ 2 A作为辅助电源使用
从上看出，12V最高可达384W，48V最高可达768W。如此大功率的电源，允许VPX板子集成更多的功能。可选的更高的电压输入，可以减少背板的电流，降低重量和降低电磁兼容问题产生。
VPX总线支持的串行传输协议
1）Serial Rapid IO协议： 高速串行交换结构技术，正在多处理器信号处理应用例如雷达，声纳，自动目标识别等高性能数据传输扮演越来越重要的角。SRIO有以下技术特点：
每组包括一个发差分儿送及一个接收差分儿（称为一个信道）1.25,2.5,或者3.125 Gb/s信号速率，每个信道单方向最高可以到312.5 Mbytes/s
每个SRIO链路可以有一个或者四个信道，单方向最高的理论数据速度为1.25Gbytes/s
采用消息和门铃方式进行有效的处理器间通信。
SRIO为点对点通信设计，支持寻址模型，支持消息传输等方式确保高效、快速的数据传输。串行RapidIO支持多处理器对等互连架构，这对构建并行计算平台是非常重要的。
2）PCI Express协议：PCI Express协议普遍应用于商用桌面电脑，笔记本及服务器中。尤其近几年，PCIe开始移植到先进的单板计算机和数字信号处理器模块中，部署于军用及航空应用设计中。由于在PC市场的普及，使得低成本成为优势。它的主要特性包括：
点对点通信：每个链接（点对点连接）可由1，2，4，风机吊装8，16，或者32 lane组成。每个lane由一个传输对和一个接收对组成，信号波特率为2.5Gband，理论上数据速率为每信道每方向250Mbytes/s，16信道合计数据速率达4 Gbytes/s。
当前PCI Express协议主要应用在VITA 42模块。VITA 42（也称为XMC）是广泛应用在抗氧剂1790VME和CompactPCI系统中的PMC模块的升级。VITA42通过在管式热交换器原理图PMC模块上增加两个高速接头，扩展了最初的PMC协议，VITA42.3补充协议定义了PCIe到新的XMC接头的映射。这样，遵循VITA42.3的子卡可以通过PCIe协议与主卡达到Multi Gigabyte/s的交换速率。XMimerj
C规范已应用于诸如高解析度图像引擎和G sample/秒模拟的数据采集模块等高级应用。
