板卡接口的过去与现在，工业总线规格总汇
VME、VXS、VPX、VXI——从最初的标准出台历经20多年时光
过去，作为板卡间的连接总线被广泛采用的代表当属VME。VME是“Versa Module European”的缩写。其基础是美国摩托罗拉半导体公司（现在的飞思卡尔半导体公司）的“MC68000”处理器使用的Versa。VME在1986年被IEC标准化成“IEC821”，1987年又被IEEE制定成“IEEE1014-87”标准，具体内容可通过这两个标准化团体获得。另外也可以通过VME的普及团体“VITA（VME International Trade Associations）”购买*1。
图1VME基本构造
VME由控制总线整体的总线仲裁器、实施发送数据的主方和接受数据的从方组成
VME有以下特点：
（1）数据传送采用非同步方式。因此，即使是访问速度不同的主/从设备混杂在一起，也可以进行通信。
（2）主方设备最多可以容许20个。多个主方设备同时发出传送请求时，用于进程调度的PRI（优先权）、RRS（循环选择）、SGL（单级）3种调整机构开始辅助工作。
（3）提供有7种中断请求级别（IRQ1～IRQ7）
可见，与PCI相比，可连接的设备要多得多。
而且，VME从最初的标准化以来，已经历经了20多年的时光，其间追加了许多功能。当初的VME设想的只是地址/数据合计最大32bit的规格（VME32），1994年扩展至64bit的规格（VME64）诞生。另外，还推出了追加支持SKYchannel/SCSA/M-Module/BusNet/CCPMC/Myrinet等对应系统化的扩展规格，以及支持Gbit Ethernet/PCI/PCIX/Infiniband/PCI Express/RapidIO等其它总线规格的扩展规格。可以说，已经逐步发展成为“什么都支持”的规格了。
之所以VME具有上述各种支持功能，原因就是VME与其说是单纯总线，倒不如说是具有在机箱中嵌入多个板卡、构成系统的系统底座（System Enclosure）特点。VME中使用的板卡原为单高度（VME A:100mm×160mm）和双高度（VME B:233.35mm ×160mm）2种尺寸。其根源是因为沿用了Eurocard的3U/6U规格。连接器的形状也采用了类似Eurocard的规定，端子数量富有余量，同时由于板卡尺寸也比较大，所以容易导入新技术。为此，可以说VME具备了系统底座的特点。
而且，由于支持VME的底架（chassis）广泛普及，已经成为事实上的标准，这一点也不容忽视。虽然面向个人电脑等家庭用途来说底架的尺寸稍大一些，但面向工厂和现场等的控制/测量设备或者实验室、计算机室等设备来说则底架尺寸适中。实际上，由于可以插接20枚VME板卡的底架可以原封不动地装入19英寸的机箱，使用起来非常方便。结果就出现了即便到现在仍有遵循VME总线的新产品不断被推出的现象。（未完待续，特约撰稿人大原 雄介）
*1 VITA的网站为http://www.vita.com/index.php
曾经的绝对主角，速度上相形见绌
虽说VME使用方便，但现在看来VME的性能也只是差强人意。尽管非同步传送在构造上确实很灵活，但要想提高性能却非常麻烦。虽然VME32的速度可以达到约40MB/秒，VME64为约80MB/秒，这一数值过去也许还能凑合，但现在却已经无法让人满意。各开发商很早也都注意到了这一问题，并采取了各种各样的改进措施。比如，后来就推出了VME320和VXS等高速规格。
上世纪九十年代前半期，被称为FutureBus+的VME后续规格被人们寄予厚望。该规格最早是被称作MultiBus/S-100Bus，在某种意义上类似VME的背板规格，其后续规格就是FutureBus。FutureBus后来被标准化为“IEEE896.1-1987”。FutureBus+就是在FutureBus的基础上由VITA等多家组织共同开发出来的。FutureBus+作为“IEEE896.2-1991”其基本部分首先实现了标准化，之后又增加了几项追加指标。VITA就是以FutureBus+为基础制订了VFEA（VME bus FutureBus+ Extended Architecture）标准，但由于关键的FutureBus+应用因为多种原因陷于困境，VFEA也未能普及开来。
为此，VITA决定独自推广VME。首先在1997年，VITA演示了名为VME320的规格。它是以VME32为基础实现了320MB/秒速度的规格。以此为契机，名为VME 2eSST（双倍源同步传输，two-edge, source sunchronous data transfer)的规格正式出台。这种规格将数据传送改为同步传输，利用选通信号（Strobe Signal）的两个边沿来传送（即DDR），成功地大幅提高了传输速度。
以VME为基础、利用高速骨干网
与上述方法不同，在保持VME基本系统不变的同时提高性能的方法也被开发出来。其中最有名的就是被称作VXS（VMEbus交换式串行，VME-bus Switched Serial）规格。VXS定义了连接现有VME模块和各种交换结构（Switch Fabric）的桥接模块，使用这一模块与外部高速交换连接（图2）。在与原有的VME对应总线模块（Legacy）通信的同时，根据需要还可以与外部机构（Fabric）进行通信。这样就可以在维持VME的基础上同时利用高速骨干网。
图2VXS的基本构造
既能和遵循VME的模块通信，又可以根据需要和外部机构（Fabric）通信。由此虽然以VME为基础但却能够用于高速骨干网
另外，ANSI则提出了采用全新接头形状，能够进行更高速度数据传送的新规格VPX方案。最初只有VME32/64，但一开始就考虑了与Serial RapidIO、PCI Express和以太网的连接。进一步强化性能后名为VPX REDI（The Ruggedized Enhanced Design Implementation）的扩展规格也在讨论之中。VPX/VPX REDI的目标是应用于航空电子设备等需要高可靠性和需要高强度机械/电气性能的用途，可以说是面向特定领域的特殊扩展。
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