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Le tendenze future nella tecnologia PC Bus
Agenda
• Bus• Il software NI • Demo• Domande
I Bus Test and Measurement
• Message based– GPIB– Ethernet– USB
• Register-based– VXI– PCI– PXI– PCI Express
Cos’è la GPIB?
• General Purpose Interface Bus (GPIB)– Standardizzato come ANSI/IEEE Standard 488.1
• Disegnato per il test and measurement– Standard mondiale del bus test and measurement – Connettore Industriale
• Velocità di Transfer– 1.5 MB/s (three-wire)– 8 MB/s (HS488)
Cos’è l’Ethernet?
• Mezzo di comunicazione– Definisce gli strati fisico e Data Link OSI
• Standards presenti sul mercato– IEEE 802.3/ISO 8802.3 (normale)– IEEE 802.11 (wireless)
• Comunicazione distribuita• Protocolli disponibili TCP/IP and UDP/IP
L’ Ethernet Wireless
• 802.11a– Trasmissione a 5 GHz– Raggio di azione ~60 ft– Velocità di Transfer 54 Mb/s
• 802.11b– Trasmissione a 2.4 GHz– Raggio di azione ~300 ft– Velocità di Transfer 11 Mb/s
• 802.11a and 802.11b non sono interoperabili• 802.11b is è lo standard attuale
Protocollo Test and Measurement per Ethernet
• TCP/IP Instrument Protocol Specification– Conosciuto come VXI-11– Non relazionabile al VXI
• Che cosè?– Uno standard per il mercato Test and measurement fino al
1995– Segue il modello IEEE 488.2– Channel-based– Gestisce il device locking per supportare più controllori
Vantaggi e Svantaggi del VXI-11
• Vantaggi– Facilità di gestione con strumenti remoti– Basato su TCP/IP– Indipendente dall’ OS– Supporto VISA
• Svantaggi– Non deterministico– Coinvolgere la divisione di Information Technology– Non garantisce sicurezza
Cosè la USB?
• Universal Serial Bus (USB)• Realizzato per le periferiche dei PC• Comunicazione Packet-based• Tempi di sviluppo
– Version 1.0 realizzata nel 1996– Version 1.1 realizzata nel 1998– Version 2.0 realizzata nel 2000
USB 2.0
• Una nuova categoria di dispositivi molto veloce– Estensione alla velocità massima di 480 Mb/s– La precedente velocità era di 12 Mb/s– Un nuovo microframe = 125 µs– Pacchetti di dati molto più grandi (512 bytes!! Contro I vecchi 64
bytes)• Compatibilità completa con l’USB 1.1• L’high speed è il complemento del full speed e low speed
USB Communication Pipes
GaranziaPipe Velocità di
trasmissioneAccuratezza
NoSiBulkSiNoIsochronous
SiSiInterrupt
NoSiControl
Protocollo Test and Measurement per USB
• USB Test and Measurement Classi (USBTMC)• Similare al VXI-11
– Definisce dei blocchi di comunicazione di base– Simula I dispositivi dellIEEE 488.1 (GPIB)– Realizzato per un implementazione tipo IEEE 488.2 – Basato sulla comunicazione Pipe
• Completamento della standardizzazione 2002
USBTMC Vantaggi e Svantaggi
• Vantaggi– Presente in tutti I PC – Plug and play, compreso l’hot plug– Supporto VISA
• Svantaggi– Connettori commerciali – Supporto trigger minimo– Lunghe latenze
Cosè il PCI?
• 33 MHz a 32-bit (130 MB/s)• Supporto a 64 bits di indirizzamento • Fino a 32 devices• Fino a 255 PCI buses per sistema• Fino a 8 funzioni per dispositivo PCI• Anche conosciuto come PCI 33/32
Cos’è il PXI?
• PCI eXtensions for Instrumentation (PXI)• PCI 33/32 bus con integrate le funzionalità di timing e triggering
• Interoperabilità con il CompactPCI• Backplane modulare • Più di 50 aziende come membri del PXI Systems Alliance
Cos’è il PCI Express?
• Conosciuto come 3GIO• Compatibile con l’architettura PCI • Larghezza di banda molto elevata – 2.5 Gb/s/direction• Architettura scalare
Organizzazione del PC
Local I/OLocal I/O
USB1.1
GraphicsSlotGraphicsSlot
I/O Bridge
I/O Bridge
Processor System Bus
AGP
HubLink® or others
PCI Slots
HDDHDD
MemoryMemory
CPU
OggiOggi
MemoryBridge
MemoryBridge
Serial ATA
GbEthernet
GbEthernet
PCI ExpressSlot
PCI ExpressSlot
USB2.0
GraphicsSlotGraphicsSlot Memory
Bridge
MemoryBridge
I/OBridge
I/OBridge
Serial ATA
PCI Express
PCI Express
PCI Slots
HDDHDD
MemoryMemory
SwitchSwitch
PCI Express Local I/OLocal I/OPCI Express
CPUCPU
Il Il futurofuturo
Architettura del PCI Express Software
Mechanical
Transaction
Data LinkPhysical
• Strato di transazione– Split-transaction, protocollo packet-based– Supporto canali virtuali
• Strato Data Link – Responsabile per trasmissione error-free – Aggiunge 32-bit CRC e sequence number to packet – Generates acknowledgement and retry messages
• Strato Fisico– Data encoding, decoding, and scrambling– Transmit, receive– Power management
I prodotti NI
• Buses• NI Software• Demo• Questions
Veduta generale del VISA
• Virtual Instrument Software Architecture– Standardizzato in IVI e VXIplug&play
• Supporto di diversi tipi di interfacce– Un API per tutti I BUS (message based e register based)– GPIB, Seriale, Ethernet e VXI– Supporto futuro per USB
• Molti instrument drivers utilizzano VISA per l’I/O
Cos’è l’ NI-VISA™
• Implementazione del VISA di National Instruments – Supports all VISA-defined interfaces– Supporto PXI e VME– Supporto Remoto– Utilities aggiuntive tipo NI-Spy™e VISA Interactive Control
• Passport plug-in model– Permette ad NI di estendere il supporto a nuovi bus– Consente interoperabilità tra diversi costruttori
Visione generale dell’ NI-Device
• Modellato su IEEE 488.2• Un API indipendente dal Bus
– Consente di ignorare il bus di comunicazione– Consente agli strumenti di adattarsi ai nuovi T&M bus– Chi sviluppa strumenti si concentra sulle funzionalità del
dispositivo • Versione 1.3 supporta GPIB ed Ethernet• Versione 1.4 supporto anche per USB
Modello NI-DeviceCommunication Bus
InputQueue
Response Formatter
I/O Control
OutputQueue
Parser
ExecutionControl
DeviceFunctions
MessageExchange
Control
Demo
PXI Chassis(NI-Device)
Computer(NI-VISA)
Link utili
• vxipnp.org • ni.com/visa• vxi.org• usb.org
• standards.ieee.org• pci-sig.org• pxisa.org• ni.com