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工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Mezzanine模塊

Jeff Munch 譯/李瑞 2003/07/09

　　前言：典型的CompactPCI 系統(tǒng)和VME系統(tǒng)的I/O擴(kuò)展是通過使用各樣規(guī)格的板卡來實(shí)現(xiàn)，如選用CompactPCI 或 VME類型的板卡來實(shí)現(xiàn)這一簡單功能顯得大材小用且得不償失，簡單的I/O功能需要一種更低成本和更小規(guī)格尺寸板卡的標(biāo)準(zhǔn)。這種對(duì)Mezzanine標(biāo)準(zhǔn)的需求被工業(yè)所認(rèn)可，在2001年夏IEEE頒布了P1386和P1386.1標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)又進(jìn)一步被PICMG和VITA提升來滿足電信和高吞吐量的需求。盡管這些中介承載模塊是針對(duì)CompactPCI和VME設(shè)計(jì)，但是它們可被用在任何規(guī)格板卡上，前提是提供標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械、電氣、信號(hào)要求。本文將介紹PCI 中介承載板(PMC)以及PICMG和VITA對(duì)其的擴(kuò)展。

　　PMC標(biāo)準(zhǔn)是兩個(gè)IEEE標(biāo)準(zhǔn)的集合，IEEE P1386規(guī)范了通用中介承載板（CMC）的結(jié)構(gòu)，IEEE P1386規(guī)范了通用中介承載板（CMC）的物理和外圍層。P1386標(biāo)準(zhǔn)定義了規(guī)格尺寸，聯(lián)接頭和電氣互聯(lián)，P1386.1把PCI總線信號(hào)映像到P1386板卡上。CMC規(guī)范定義了兩種模塊尺寸：單（(74mm x 149mm)和雙（149mm x 149mm），CMC上的前突起部分用來接通I/O，通過標(biāo)為P1、P2、P3、P4的四個(gè)聯(lián)接頭與CMC互聯(lián)。下圖是一個(gè)單寬度CMC板。

Figure 1 Single Wide CMC 圖1單寬度CMC

　　如上所述，針對(duì)中介承載板(mezzanine module)，CMC提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)和互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)。PMC規(guī)范把PCI信號(hào)映像到CMC定義的聯(lián)接上。32位PCI總線需要2個(gè)64針聯(lián)接頭：P1和P2。64位PCI總線需要3個(gè)64針聯(lián)接頭：P1、P2和P3。余下的64針聯(lián)接頭P4用來把I/O信號(hào)引到后走線（RTM）。PCI規(guī)范允許3.3V信號(hào)或5V信號(hào)，PMC模塊制造商被要求用鍵來指示要求的 V(I/O). PMC 用鍵表明為 3.3V, 5V 或二者都可。PMC使用者需要確認(rèn)載板上的V(I/O)與PMC模塊上的V(I/O)相容。事實(shí)上用戶通常在PMC模塊與承載板之間的電壓不能互相兼容的情況下，從PMC上取下了V(I/O)鍵，只是因?yàn)槠鋼醯馈?/p>

　　VITA標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)PMC規(guī)范作了最初的改進(jìn)，PMC規(guī)范依靠承載板(carrier)來進(jìn)行PCI仲裁 (monarch)，而仲裁是由主PCI總線處理器定義的，總線處理器完成總線枚舉和中斷處理；PMC規(guī)范要求仲裁在承載板上，沒有規(guī)定PMC模塊可作仲裁。VITA-32 規(guī)范定義了PMC可作仲裁的所必需的信號(hào)。此規(guī)范為PMC家族中的新成員-處理器PMC打開了大門。除了用以支持仲裁模式的附加信號(hào)外，VITA-32同時(shí)也解決了對(duì)熱量和組件高度的限制，而這種限制以前制約了設(shè)計(jì)者把處理器放在PMC模塊之中。

　　最初的PMC規(guī)范支持33MHz和66MHz PCI總線操作。在2002年，VITA標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)識(shí)到了增加對(duì)PCI-X總線操作支持的必要性。VITA-39規(guī)范在PMC P1中加入了PCIXCAP信號(hào)，此信號(hào)使得PMC同時(shí)支持66, 100 和133MHz PCI-X處理。VITA-39規(guī)范也包含了用以定義在不同操作頻率下支持的最大PCI負(fù)載所需的仿真工作。這是非常重要的，因?yàn)榇蠖嗍荘MC承載板還有其它的板載PCI設(shè)備。在承載板上的設(shè)備和PMC間共享PCI總線會(huì)對(duì)總線操作產(chǎn)生一些難以預(yù)見的挑戰(zhàn)。如果承載板的PCI總線段運(yùn)行在PCI-X 133MHz，而PMC被安裝在33MHz總線段上時(shí)總線段將運(yùn)行于33MHz，需小心使用支持PCI-X的PMC承載板，確保識(shí)別出同共享PCI總線的任何其它設(shè)備間產(chǎn)生的沖突。在下面的例子中，在PMC和PCI-X橋之間共享100MHz PCI-X總線，當(dāng)未安裝PMC時(shí)，該總線將運(yùn)行于PCI-X 100MHz.，而當(dāng)安裝了33MHz PCI PMC后，將運(yùn)行于33MHz PCI，這就影響了bridge的吞吐量。

　　PCI總線接口雖然很好地滿足了CompactPCI和VME市場，但其缺乏處理網(wǎng)絡(luò)處理器所要求的數(shù)據(jù)包傳輸接口的能力。在2001年8月，PICMG頒布2.15 PCI Telecom Mezzanine Card(PTMC)規(guī)范。此規(guī)范在兼容現(xiàn)有的32 /64 位 PCI 總線的同時(shí)，被設(shè)計(jì)成支持4種流行的符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電信總線接口（H.110, Utopia Level 2, POS-PHY, and RMII）。PICMG 在2002年底在又發(fā)布了PICMG 2.15工程變更通知，把以太能網(wǎng)能力加入到TDM和UTOPIA配置中，使得PTMC支持的接口配置數(shù)目由4個(gè)增加到7個(gè)。PICMG 2.15 帶來的價(jià)值就是靈活性，也就是說易用性。PICMG 2.15委員會(huì)必須根據(jù)PMC 協(xié)議中提供的針腳來規(guī)劃，這種局限性就要求明文規(guī)定特定的配置和針腳使用，同時(shí)也要求重新定義64位總線接口的高32位，也限制PTMC只能成為32位PCI總線接口。當(dāng)使用PTMC時(shí)，必須確認(rèn)PTMC和其承載板支持相同的配置。下表定義了一些PTMC高端配置。

　　PTMC 和其承載板的功能是由配置類型決定的。舉例而言：一個(gè)PMTC和承載板支持配置5（2個(gè)以太網(wǎng)和32位PCI接口）被分別稱為PT5MC和PT5CC。必須明確的是：用以提供后走線I/O的PMC I./O數(shù)目是受不同的配置類型所影響的，在選擇PTMC類型同時(shí)需要考慮接口和后走線(Rear I/O)的要求。

結(jié)論：

　　PCI Mezzanine Card 規(guī)范 IEEE 1386 給出了mezzanine模塊的標(biāo)準(zhǔn)，依照這種標(biāo)準(zhǔn)可以獨(dú)立于板子規(guī)格并增加I/O功能。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)最初使用PCI總線作為Mezzanine和其承載板之間的協(xié)議。VITA標(biāo)準(zhǔn)化組織而后進(jìn)一步擴(kuò)展協(xié)議，把PCI-X包含進(jìn)來，以支持處理器PMC。PICMG也進(jìn)一步擴(kuò)展了協(xié)議，加入了數(shù)據(jù)包如Utopia和POS-PHY的傳輸。對(duì)IEEE 1386.1規(guī)范提高所提供的靈活性主要就是兼容性。PMC 模塊的使用者需要明確其傳輸方式、V(I/O)、后走線（Rear I/O）互聯(lián)，支持的總線仲裁與承載板兼容。盡管存在著這些挑戰(zhàn)，PMC模塊仍然提供了一種針對(duì)不同載板規(guī)格高性能價(jià)格比的實(shí)現(xiàn)I/O功能的方式。

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯

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