VMEバス

VMEバス（Versa Module Eurocard ^[1]バス）は、物理的にユーロカードのサイズに基づいたコンピュータバス規格です。

1979年、モトローラ68000 CPUの開発中に、同社のエンジニアの一人であるジャック・キスターは、68000ベースのシステム用の標準化されたバスシステムの作成に着手することを決定しました。^[2]モトローラチームは、VERSAbusという名前を選択するために何日もブレインストーミングを行いました。VERSAbusカードは370 x 230 mm（14+1 ⁄ 2 x 9+1 ⁄ 4 インチ）で、エッジコネクタが使用されていました。 ^[3] IBM System 9000計器コントローラやAutomatixロボットおよびマシンビジョンシステム など、いくつかの製品のみがこれを採用しました

その後、ジョン・ブラックがキスターに加わり、仕様を改良してVERSAmoduleの製品コンセプトを作成した。ブラックの下で働いていた若いエンジニア、ジュリー・キーヘイは、新しいVERSAbusで既存のカードを使用するために使用された最初のVERSAmoduleカード、VERSAbusアダプタモジュールを設計した。モトローラヨーロッパのスヴェン・ラウとマックス・ローゼルは、当時標準化プロセスの末期にあったユーロカード標準に基づいて、システムに機械仕様を追加した。その結果、最初はVERSAbus-Eとして知られていたが、後にVERSAmodule Eurocardバスの略でVMEbusに改名された（ただし、 Versa Module Europaと呼ぶ人もいる）。^[3]

この時点で、Signetics、Philips、Thomson、Mostek など、68000 のエコシステムに関係する他の多くの企業がこの標準を使用することに同意しました。すぐに、この標準はIECによってIEC 821 VMEbus として、また ANSI と IEEE によって ANSI/IEEE 1014-1987 として正式に標準化されました。

元の規格は16 ビットバスで、既存のユーロカードDINコネクタに収まるように設計されていました。しかし、バス幅を広げるために、システムは何度か更新されています。現在のVME64 には、6U サイズのカードに完全な64 ビットバス、3U カードに32 ビット バスが含まれています。VME64 プロトコルの標準的なパフォーマンスは 40 MB / 秒です。^{[3]その他の関連規格では、} VME64xのホットスワップ (プラグ アンド プレイ) 、単一の VMEbus カードに差し込む小さな「IP」カード、および VME システムを相互にリンクするためのさまざまな相互接続規格が追加されています。

1990年代後半には、同期プロトコルが有利であることが判明しました。研究プロジェクトはVME320と呼ばれました。VITA標準化機構は、変更されていないVME32/64バックプレーンの新しい標準を求めました。^[3]新しい2eSSTプロトコルは、1999年にANSI/VITA 1.5で承認されました。

長年にわたり、VME インターフェイスには多くの拡張機能が追加され、VME 自体と並行して通信の「サイドバンド」チャネルが提供されています。例としては、IP モジュール、RACEway Interlink、SCSA、VME64x バックプレーン上のギガビット イーサネット、PCI Express、RapidIO、StarFabric、InfiniBand などがあります。

VMEbus は、密接に関連する標準であるVXIbusおよびVPXの開発にも使用されました。VMEbus は、 STEbusなど、後の多くのコンピュータ バスに大きな影響を与えました。

VMEbus のアーキテクチャ概念は、1970 年代後半に Motorola によって開発された VERSAbus ^[3]に基づいています。これは後に、Motorola Microsystems Operation の VP であった Lyman (Lym) Hevle によって、Versa Module European の略称である「VME」に改名されました。(彼は後に VME Marketing Group の創設者となり、その後、VME International Trade Association (VITA) に改名されました。)

モトローラ社のジョン・ブラック、モステク社のクレイグ・マッケナ、シグネティクス社のセシル・カプリンスキーが VMEbus 仕様の最初の草案を作成しました。1981 年 10 月、西ドイツのミュンヘンで開催された System '81 トレード ショーで、モトローラ社、モステク社、シグネティクス/フィリップス社、トムソン CSF 社は VMEbus の共同サポートを発表しました。また、仕様のリビジョン A をパブリック ドメインにしました。

1985 年、Aitech は米国陸軍 TACOMとの契約に基づき、初の伝導冷却 6U VMEbus ボードを開発しました。電気的には準拠した VMEbus プロトコル インターフェイスを提供していましたが、機械的にはこのボードは空冷式ラボ VMEbus 開発シャーシで使用するために交換可能ではありませんでした。

1987 年後半、IEEE の指導の下、VITA の下に技術委員会が結成され、電気的および機械的に完全に互換性のある、最初の軍用伝導冷却 6U  × 160  mm VMEbus ボードを開発しました。この委員会の共同議長は Dale Young (DY4 Systems) と Doug Patterson (Plessey Microsystems、当時は Radstone Technology) でした。ANSI/IEEE-1101.2-1992 はその後 1992 年に承認およびリリースされ、現在もすべての 6U VMEbus 製品の伝導冷却国際標準として使用されています。

1989 年、Performance Technologies Inc. の John Peters 氏は、VME64 の最初のコンセプトを開発しました。これは、VME バス上でアドレスとデータ ライン (A64/D64) を多重化するというものです。このコンセプトは同年に実証され、1990 年に VITA 技術委員会で VME バス仕様のパフォーマンス強化として提案されました。

1993 年には、ベース VME アーキテクチャに関する新しい活動が開始され、I/O 相互接続およびデータ ムーバー サブシステムとして使用するための高速シリアルおよびパラレルサブバスの実装が行われました。これらのアーキテクチャは、メッセージ スイッチ、ルーター、および小規模マルチプロセッサ パラレル アーキテクチャとして使用できます。

VITA は、ANSI の公認標準開発組織として承認を受けるための申請を 1993 年 6 月に承認されました。その他の多数のドキュメント (メザニン、P2、シリアル バス標準を含む) は、これらのテクノロジのパブリック ドメイン管理者として VITA に保管されています。

多くの点で、VMEbus は、バックプレーンに出力される68000のピンと同等または類似しています。

しかし、68000 の重要な特徴の 1 つは、メモリのセグメント化やその他の「反機能」のないフラットな32 ビットメモリ モデルです。その結果、VME は 68000 に非常に似ていますが、68000 は汎用性が高いため、ほとんどの場合、この問題は発生しません。

68000 と同様に、VME は 32 ビットのデータ バスとアドレス バスを別々に使用します。68000 のアドレス バスは実際には 24 ビットで、データ バスは 16 ビット (内部的には 32/32 ですが) ですが、設計者は既に完全な 32 ビット実装を目指していました。

両方のバス幅を可能にするために、VME は 2 つの異なるユーロカード コネクタ、P1 と P2 を使用します。P1 には 32 ピンの行が 3 つ含まれており、最初の 24 アドレス ビット、16 データ ビット、およびすべての制御信号を実装しています。P2 にはもう 1 行含まれており、残りの 8 アドレス ビットと 16 データ ビットが含まれています。

ブロック転送プロトコルを使用すると、単一のアドレス サイクルで複数のバス転送を実行できます。ブロック転送モードでは、最初の転送にアドレス サイクルが含まれ、後続の転送にはデータ サイクルのみが必要です。スレーブは、これらの転送で連続したアドレスが使用されるようにする責任があります。

バス マスターは、2 つの方法でバスを解放できます。Release When Done (RWD) では、マスターは転送を完了するとバスを解放し、後続の転送の前にバスの再調停を行う必要があります。Release On Request (ROR) では、マスターは転送間で BBSY* をアサートし続けることでバスを保持します。ROR では、バスの調停を希望する別のマスターによってバス クリア (BCLR*) がアサートされるまで、マスターはバスの制御を保持できます。したがって、トラフィックのバーストを生成するマスターは、各バーストの最初の転送でのみバスの調停を行うことでパフォーマンスを最適化できます。転送待ち時間が短縮される代わりに、他のマスターの転送待ち時間が多少長くなります。

アドレス修飾子は、VME バス アドレス空間をいくつかの異なるサブ空間に分割するために使用されます。アドレス修飾子は、バックプレーン上の 6 ビット幅の信号セットです。アドレス修飾子は、重要なアドレス ビットの数、特権モード (プロセッサがユーザー レベルまたはシステム レベルのソフトウェアによるバス アクセスを区別できるようにするため)、および転送がブロック転送であるかどうかを指定します。以下は、アドレス修飾子の不完全な表です。

VME バスでは、すべての転送はDMAで、すべてのカードはマスターまたはスレーブです。ほとんどのバス標準では、さまざまな転送タイプとマスター/スレーブの選択をサポートするために、かなりの複雑さが追加されています。たとえば、ISA バスでは、これらの機能の両方を既存の「チャネル」モデルと一緒に追加する必要がありました。これにより、すべての通信がホストCPUによって処理されました。これにより、VME は概念レベルで大幅に簡素化され、より強力になりましたが、各カードに複雑なコントローラが必要になります。

VME バスの開発やトラブルシューティングを行う場合、ハードウェア信号の検査が非常に重要になります。 ロジック アナライザとバス アナライザは、信号を収集、分析、デコード、保存して、高速波形を自由に表示できるようにするツールです。

VITA は、VME システムのフロントエンドの設計と開発を支援する包括的な FAQ を提供しています。

VMEbus を使用するコンピュータには次のものがあります。

• HP 743/744 PA-RISC シングルボードコンピュータ^[4]
• 日曜2日から日曜4日まで
• HP 9000産業用ワークステーション
• Atari TT030とAtari MEGA STE
• モトローラMVME
• シンボリックス
• 高度数値研究解析グループの PACE。
• ETAS ES1000 ラピッドプロトタイピング システム
• Motorola 88000ベースのData General AViiONコンピュータ数台
• プロフェッショナル IRIS、パーソナル IRIS、Power シリーズ、Onyxシステムなどの初期のSilicon Graphics MIPS ベース システム
• コンバージェントテクノロジーズMightyFrame

バックプレーンソケットを覗き込んだところ。^{[5] [6]}

1 位

2位

P2 行 a および c は、 STEbusなどのセカンダリ バスで使用できます。

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