ファストバス

FASTBUS (IEEE 960) は、もともと高速で大規模なデータ収集におけるComputer Automated Measurement and Control (CAMAC) の置き換えを目的として設計されたコンピュータ バス規格です。また、粒子検出器のデータ収集システムでよく使用されるモジュール式クレート エレクトロニクス規格でもあります。

FASTBUS システムは 1 つ以上のセグメントで構成されています。各セグメントは「クレート セグメント」または「ケーブル セグメント」です。セグメントはセグメント相互接続 (SI) を使用して相互に接続されます。クレート セグメントは通常、19 インチ ラックに取り付けられた最大 26 個のモジュールを収容できるスロットを備えたバックプレーンで構成されます。各モジュールは通常、ブレード PCに似たフロント パネルを備えたプリント回路基板です。モジュールは物理的に約 14 インチ x 15 インチで、1 つ以上の隣接するスロットを占有する場合があります。^[1]

小規模なシステムは、1 つのクレート セグメントのみで構成される場合もあれば、セグメント相互接続を使用せずに中央コンピューターに直接接続された少数の独立したクレート セグメントで構成される場合もあります。

FASTBUS は、 TTL よりも高速で、スイッチング ノイズが少ないエミッタ結合ロジック(ECL) 電気規格を使用します。セグメントは 32 ビットの多重化アドレス/データ バスを実装し、CAMAC よりも大きなアドレス空間を実現します。モジュールはマスターまたはスレーブになることができます。セグメントには複数のマスターが存在する場合があります。マスターはバスの制御を調停し、スレーブとの間でデータ転送を実行します。これにより、汎用 CPU を使用してマスターからチェーン ブロック読み取りを実行することで、セグメント全体を非常に高速に読み取ることができます。各 I/O カードはマスターとしてデータを送信し、マスターを次のカードに渡します。汎用 CPU による監視ボードのオーバーヘッドは一切発生しません。

ケーブル セグメントは、32 ビット幅の並列ツイストペア ケーブルと差動信号方式を使用して実装されます。電気規格では、通常の ECL 受信チップが許可されていますが、ラインを安全に高と低の両方に同時に駆動できるカスタム送信回路が必要です。この機能は、調停ロジックによって必要とされます。

フルサイズのクレートは26個のモジュールを収容します。^[1]各モジュールは最大70 Wを消費するため、クレート全体の熱負荷は1750 Wになります。モジュールには、ECLインターフェイス用に-5.2 V電源、ECL終端用に通常別の-2 V電源、およびTTLまたはCMOSロジック用に+5 V電源が必要です。FASTBUS規格には、バックプレーン上に+15 Vおよび-15 Vピンもありますが、ほとんどのモジュールは+/- 15 Vをほとんど使用しない（またはまったく使用しない）ため、通常、非常に小さな電源で給電されます。モジュールがこれらのレールで大量の電流を引き出す場合は、大容量の15 V電源を備えた特別な高容量電源を使用する必要があります。クレートには通常、専用の200 Aまたは300 Aスイッチングモード電源があり、バックプレーンコネクタの複数のピンを介してモジュールに電流を供給します。大規模なインストールでは、通常、複数のラックがあり、それぞれに3つのクレートがあります。冷却と空気処理は重要な問題であり、高電流電力分配の安全な設計も同様です。

FASTBUS クレートは、他の種類の電子機器用クレートに比べてかなり背が高いです。FASTBUS クレートの電源は、通常、クレート自体に組み込まれているのではなく、クレートの下に取り付けられているため、ラックの垂直方向のスペースをさらに占有します。

FASTBUS は、データ取得システムにおける CAMAC の代替として考案されました。CAMAC の制限は、バス速度が遅い、バス幅が限られている、バス コントローラが 1 つしかない、クレート間の通信が扱いにくい (CAMAC ブランチ ハイウェイ) といった点でした。FASTBUS は、より高速なバス ロジック (ECL)、非同期バス プロトコル、および高度なマルチセグメント設計を使用して、これらすべての領域で改善を図りました。当時は、各ビットのロジックがすでに電子的に可能な最高速度であったため、速度を上げるにはワイド パラレル バスを使用するのが明らかに思われました。その後の開発は SATA などの高速シリアル プロトコルに移行し、FASTBUS シリアル セグメントなどの設計は技術的な行き詰まりとなりました。

IEEE 標準は 1984 年 5 月に最初に承認されました。

FASTBUS は 1980 年代に多くの高エネルギー物理学実験で使用され、主に標準の開発に携わった研究所で使用されました。これらの研究所には、CERN、SLAC、Fermilab、Brookhaven National Laboratory、およびTRIUMFが含まれます。

現在、FASTBUS は、小規模システムでは VMEbusに、大規模システムではカスタム設計 (チャネルあたりのコストが低い) に置き換えられています。

ケーブル セグメント トランスミッター チップを信頼性高く製造する問題と、ワイド パラレル バスのケーブル処理の問題が相まって、ケーブル セグメントの使用率が低くなりました。システム相互接続モジュールも複雑で高価だったため、ケーブル セグメントの使用が妨げられました。これらの問題と、安価なプロトコル チップの開発が遅れたことで、FASTBUS マルチセグメント アーキテクチャの潜在能力を十分に発揮することができませんでした。

FASTBUS は、 IEEE標準 960-1986「IEEE 標準 FASTBUS モジュラー高速データ収集および制御システム」 に記載されています。

IEEE 標準のベースとなるシステム (米国エネルギー省レポート DOE/ER-0189) は、米国エネルギー省の NIM 委員会によって開発されました。ヨーロッパの研究所の ESONE 委員会の代表者や、ヨーロッパとカナダの他の研究所の代表者もこの標準の作成に貢献しました。