供熱節能解決方案

VPX板卡電源應用

VITA 46基礎標準由VITA46.0（基礎協議）和VITA46.1（VME連接）描述，也稱為VPX，并成功地于2006年一月引入。這是一個里程碑，因為我們可以確信VITA46標準已經設計和實現出來了。下一步是完成最終文檔，并且提交ANSI（美國國家標準化組織）得到正式ANSI批準。

 9B1.1 VPX高速串行總線

VPX總線是VME技術的自然進化，它采用高速串行總線替代并行總線是其的最主要變化。VPX采用RapidIO和Advanced Switching Interconnect等現代的工業標準的串行交換結構，來支持更高的背板帶寬。這些高速串行交換可以提供每個差分對兒250MBytes/sec的數據傳輸率。如果4個信道最高1 GBytes/sec的理論速率。VPX的核心交換提供32個查分對兒，組成4個4信道端口，每個信道都是雙向的（一發送差分對兒，一接收差分兒）。VPX模塊的理論合計帶寬為8 GB/sec。

 當今基于VME總線雷達系統陣列中的每個系統處理器，都必須等待輪到該處理器獲得總先后才能發送數據。這樣不僅僅使處理器終止了對當前數據塊的處理，同時還終止了處理器對輸入數據的處理。

交換結構使所有數據流暢通無阻，來解決這一問題，這樣減小了處理延遲和輸入數據流的中斷。

StarFabric是一個串行轉換結構，他利用現有的VME-64背板鏈接嵌入式多處理器?？墒?，VME64X接口的物理特性限制限制了它將來的發展。在VITA46開發以前，雷達系統開始面臨主卡的性能的制約。VME主卡其中兩個最嚴重的限制是每個插槽上通過信號針的數據量限制，以及嚴重的功率浪費。VITA46通過采用高速連接器和支持先進的交換結構，著重解決了這兩個問題。

由于采集的數據頻率越高，圖像效果越好。隨著雷達數據管道變得越來越大，VPX將成為解決這些新需求的新技術。

 10B1.2 VPX接插件

VPX采用了由Tyco公司開發出了模塊化的VPX RT2連接器，該連接器內含可控阻抗，低插入損耗，在最高6.25 Gbaud下，串擾小于3%。Tyco公司生產的獨特的新7排RT2連接器，與級聯塊兒和鍵一起，實現VITA 46模塊和背板設計。VITA 46選擇RT2連接器的目的是為了解決以下問題：

 --- 連接器必須可以發送信號至少5 Gbits/sec

--- 連接器必須提供充足的I/O，適應現代主卡上日益增加的功能。

---連接器的尺寸必須能夠滿足VME標準長度，以便可以安裝PMC模塊，能夠保證0.8英寸的板間距。

---連接器系統必須足夠牢固，這樣在軍事/航空系統的惡劣環境中才能應用。

VITA 46模塊插入和拔出力量與VME64X模塊相近。這是因為雖然VITA46擁有更多的接觸點，但是Tyco公司的MultiGig RT2連接器使得每個接觸點壓力降低而又能保證充分的接觸。以上結論都是建立在連接器機械結構評估和測試基礎上得來的。

VITA 46 工作組對最終交付使用的VPX連接器，為VPX模塊標準做了大量的測試認證。這些測試再現了一些最苛刻的環境測試，執行了板級標準。

主要環境參數測試包括如下：

- 振動及顫動

- 溫度

-適度

- 沙塵

 - 耐久

- 靜電保護

11B1.3 VPX的I/O能力

VPX擁有著更多的I/O能力，其數量幾乎是64X類型卡的兩倍。所有的I/O針都有千兆傳輸能力，最高到6.25 Gig/Sec。并且有輔助的VITA 48標準選擇，使得每個插槽可以插更高功率的板子。與傳統的VME技術比VPX的針腳數要多，一般的6U VPX模塊可以提供：

總共707個非電源電觸電

總共464個信號：

64個信號，用于核心交換的32個高速差分對

104個信號，用于實現VME64的

268個通用用戶I/O，其中包括128個高速差分對兒。

28個信號，用于作系統信號（重啟，JTAG，尋址等），其余未使用。

VPX提供最高32個網絡交換針，這些針的作用：

 ---得到更多的吞吐量

 ---提升性能

 --實現網狀拓撲結構

---減少插槽數

---無需交換插槽

---節省空間和降低重量

12B1.4 VPX的電源改進

VPX改進了電源供電。5V最高可達115W，12V最高可達384W，48V最高可達768W。

如此大功率的電源，允許板子集成更多的功能?？蛇x的更高的電壓輸入，可以減少背板的電流，降低重量和降低電子兼容問題產生。

3B2. VPX高速串行總線

新串行交換結構技術使得軍用和航空嵌入式計算機系統得到更高的性能，同時減少系統成本和重量。如今有多種高性能交換結構技術可供選擇。這其中的三個——Gigabit Ethernet (GbE), Serial RapidIO (SRIO), and PCI Express (PCIe)尤其突出，優點最多。GbE是基于IP數據通信的標準，無論是平臺間網絡還是在同一個背板中的子系統。SRIO是DSP應用中高密度多處理簇互聯的最好方式。第三種，PCIe事實上已經是，核心處理器到外圍設備高帶寬數據流傳輸應用的標準。圖1展示了嵌入式系統的網絡結構的概念。

 因為不可能有一種網絡交換技術可以滿足國防和航空嵌入式應用領域中所有的需求，所以業界各大特種計算機公司提出了分層（hierarchy）解決方案——使用GbE作為平臺間網絡互聯，并且使用SRIO和PCIe作為底板總線交換網絡互聯。使用這種方式，國防和航空系統集成商可以在他們系統中應用交換結構技術。

 GbE，SRIO以及PCIe各有優勢，如果將這些交換結構結合在一起應用于嵌入式軍用系統中，將形成功一種新的能強大的結構。經過應用，主要的芯片，板子大量真實評估，以及主板整體設計，一種被稱為VPX新的高性能底板問世。無論客戶應用采用分布的、集中的，還是混合的網絡拓撲結構，這種存在多種網絡交換的計算平臺，允許用戶選擇最合適的網絡來滿足系統需求設計。

GbE可以應用于松散耦合系統的鏈接，SRIO, PCIe,或兩個結合使用適合于處理器，外圍設備以及板卡之間的緊密耦合通信簇。用戶可以使用1/10GbE交換網絡建立Intra-Platform Network(IPN)來有效的傳輸IPv4/v6信息包，用戶可以使用標準的電纜連接不同的系統，或者通過標準底板進行板子與處理器間傳輸（參看圖1）。SRIO更適用于組建網狀拓撲結構的數字信號處理器應用，PCIe更適用于核心處理器到外圍設備的高帶寬數據傳輸。

 13B2.1高性能網絡1/10 Gbe交換

 以太網是目前最普遍的網絡技術。幾乎所有的網絡通信的起始和重點都有以太網連接。這種商業領域廣泛的應用正在影響軍用市場，找到某種方式將網絡中心引入加固國防應用市場。

 Network Centric Warfare (NCW)學說的實現推動了高帶寬、高可靠的IP網絡的戰場通信的發展。隨著國防部對利用現有資源無縫連接到全球網絡的迫切需求，1-GbE網絡交換已經成為鏈接機箱和鏈接板子，組建今天高帶寬IP平臺網絡的首選。

將來的技術轉向1/10Gbe網絡是很自然的事情，它是一種高速網絡的解決方案，足可以滿足日益增長的苛刻應用需求。為了滿足有效地在平臺資源間傳輸音頻，視頻，控制及管理數據的需求，支持IPv4/v6的1/10 Gbe提供了統一的方法來進行標準數據傳輸。

通過簡單的在原來系統上增加交換機或PMC交換卡，在VME64x機箱里組建星型或雙-星型網絡來升級原有系統。采用VPX背板的新系統不僅可以允許1 GBE接口，還可以允許10 GBE接口通過背板路由，這樣很容易增加網絡帶寬。

 對于高性能網絡，VPX系統采用類似于VME64X系統的集中交換結構，（例如一個VPX交換/路由卡或者一個X/PMC交換卡）通過GbE連接機箱中的板子，機箱可以采用銅或者光介質鏈接，組建分布式或集中式的網絡拓撲結構（參看圖2）。

雖然有很多現行的GbE標準，其中的最流行的幾個標準和特性包括：

1000BaseT，一般用于銅介質背板進行板間或處理器間通信。1000BaseSX(1 Gb/s)一般用于光介質傳輸。XAUI一般用于堆?；蛘咦鳛閿祿陕返?0 GbE交換卡。

每個GbE接口是10 Mb/s, 100 Mb/s,和1 Gb/s自適應, 或者通過鏈接代理得到多種速率，提供高性能連接。

以太網未來的標準將會發展到背板上支持802.3ap (一個信道的1000Base,四個信道的10GBaseKX4以及一個信道的10GBaseKR)。

新一代1/10 GbE交換芯片將很快投入市場，每個口運行速度可以在1,2.5,5,和10 Gb/s。

 優化的1和10 GbE NIC芯片即將投入市場，它可以通過遠程直接內存訪問(RDMA)和TCP卸載引擎（TOE)消除網絡瓶頸(舉例來說：一個10 GbE RDMA/TOE NIC芯片可以達到800-MBytes/s，并且占用最小的處理器周期進行大的數據傳輸)

由于采用RDMA和TOE技術減輕了1/10 GbE終端節點的瓶頸和TCP/IP協議握手所花費的處理器額外負載，使得GbE還可以應用到低延遲，高吞吐量和確定操作的嵌入式高性能聚合應用中。

 在商業領域中，1 GbE 和10 GbE 能否迅速的應用到大多數主要的軍用平臺的決定因素，是降低成本提高性能。