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VPX技术简介1VPX 技术 新型VPX(VITA 46)原则是自从VME引入后25年来，对于VME总线架构最重大也是最重要改进。它将增长背板带宽，集成更多I/O，扩展了格式布局。 当前，VME64x已经不能满足国防和航空领域越来越高性能规定和更为恶劣环境下应用。许多应用，例如雷达，声纳，视频图像解决，智能信号解决等，由于受到VME64x传播带宽限制，系统性能无法进一步提高。急需要一种新体制总线，代替既有VME64x总线，以提高系统传播带宽。 2B1. VPX原则概述 VITA 46基本原则由VITA46.0（基本合同）和VITA46.1（VME连接）描述，也称为VPX，并成功地于一月引入。这是一种里程碑，由于咱们可以确信VITA46原则已经设计和实现出来了。下一步是完毕最后文档，并且提交ANSI（美国国标化组织）得到正式ANSI批准。 9B1.1 VPX高速串行总线 VPX总线是VME技术自然进化，它采用高速串行总线代替并行总线是其最重要变化。VPX采用RapidIO和Advanced Switching Interconnect等当代工业原则串行互换构造，来支持更高背板带宽。这些高速串行互换可以提供每个差分对儿250MBytes/sec数据传播率。如果4个信道最高1 GBytes/sec理论速率。VPX核心互换提供32个查分对儿，构成4个4信道端口，每个信道都是双向（一发送差分对儿，一接受差分儿）。VPX模块理论共计带宽为8 GB/sec。 当今基于VME总线雷达系统阵列中每个系统解决器，都必要等待轮到该解决器获得总先后才干发送数据。这样不但仅使解决器终结了对当前数据块解决，同步还终结了解决器对输入数据解决。 互换构造使所有数据流畅通无阻，来解决这一问题，这样减小了解决延迟和输入数据流中断。 StarFabric是一种串行转换构造，她运用既有VME-64背板链接嵌入式多解决器。可是，VME64X接口物理特性限制限制了它将来发展。在VITA46开发此前，雷达系统开始面临主卡性能制约。VME主卡其中两个最严重限制是每个插槽上通过信号针数据量限制，以及严重功率挥霍。VITA46通过采用高速连接器和支持先进互换构造，着重解决了这两个问题。 由于采集数据频率越高，图像效果越好。随着雷达数据管道变得越来越大，VPX将成为解决这些新需求新技术。 10B1.2 VPX接插件 VPX采用了由Tyco公司开发出了模块化VPX RT2连接器，该连接器内含可控阻抗，低插入损耗，在最高6.25 Gbaud下，串扰不大于3%。Tyco公司生产独特新7排RT2连接器，与级联块儿和键一起，实现VITA 46模块和背板设计。VITA 46选取RT2连接器目是为理解决如下问题： -连接器必要可以发送信号至少5 Gbits/sec -连接器必要提供充分I/O，适应当代主卡上日益增长功能。 -连接器尺寸必要可以满足VME原则长度，以便可以安装PMC模块，可以保证0.8英寸板间距。 -连接器系统必要足够牢固，这样在军事/航空系统恶劣环境中才干应用。 VITA 46模块插入和拔出力量与VME64X模块相近。这是由于虽然VITA46拥有更多接触点，但是Tyco公司MultiGig RT2连接器使得每个接触点压力减少而又能保证充分接触。以上结论都是建立在连接器机械构造评估和测试基本上得来。 VITA 46 工作组对最后交付使用VPX连接器，为VPX模块原则做了大量测试认证。这些测试再现了某些最苛刻环境测试，执行了板级原则。 重要环境参数测试涉及如下： -振动及颤抖 -温度 -适度 -沙尘 -耐久 -静电保护 11B1.3 VPXI/O能力 VPX拥有着更多I/O能力，其数量几乎是64X类型卡两倍。所有I/O针均有千兆传播能力，最高到6.25 Gig/Sec。并且有辅助VITA 48原则选取，使得每个插槽可以插更高功率板子。与老式VME技术比VPX针脚数要多，普通6U VPX模块可以提供： 总共707个非电源电触电 总共464个信号： 64个信号，用于核心互换32个高速差分对 104个信号，用于实现VME64 268个通用顾客I/O，其中涉及128个高速差分对儿。 28个信号，用于作系统信号（重启，JTAG，寻址等），别的未使用。 VPX提供最高32个网络互换针，这些针作用： -得到更多吞吐量 -提高性能 -实现网状拓扑构造 -减少插槽数 -无需互换插槽 -节约空间和减少重量 12B1.4 VPX电源改进 VPX改进了电源供电。5V最高可达115W，12V最高可达384W，48V最高可达768W。 如此大功率电源，容许板子集成更多功能。可选更高电压输入，可以减少背板电流，减少重量和减少电子兼容问题产生。 3B2. VPX高速串行总线 新串行互换构造技术使得军用和航空嵌入式计算机系统得到更高性能，同步减少系统成本和重量。如今有各种高性能互换构造技术可供选取。这其中三个Gigabit Ethernet (GbE)，Serial RapidIO (SRIO)，and PCI Express (PCIe)特别突出，长处最多。GbE是基于IP数据通信原则，无论是平台间网络还是在同一种背板中子系统。SRIO是DSP应用中高密度多解决簇互联最佳方式。第三种，PCIe事实上已经是，核心解决器到外围设备高带宽数据流传播应用原则。图1展示了嵌入式系统网络构造概念。 由于不也许有一种网络互换技术可以满足国防和航空嵌入式应用领域中所有需求，因此业界各大特种计算机公司提出了分层（hierarchy）解决方案使用GbE作为平台间网络互联，并且使用SRIO和PCIe作为底板总线互换网络互联。使用这种方式，国防和航空系统集成商可以在她们系统中应用互换构造技术。 GbE，SRIO以及PCIe各有优势，如果将这些互换构造结合在一起应用于嵌入式军用系统中，将形成功一种新能强大构造。通过应用，重要芯片，板子大量真实评估，以及主板整体设计，一种被称为VPX新高性能底板问世。无论客户应用采用分布、集中，还是混合网络拓扑构造，这种存在各种网络互换计算平台，容许顾客选取最适当网络来满足系统需求设计。 GbE可以应用于松散耦合系统链接，SRIO，PCIe,或两个结合使用适合于解决器，外围设备以及板卡之间紧密耦合通信簇。顾客可以使用1/10GbE互换网络建立Intra-Platform Network(IPN)来有效传播IPv4/v6信息包，顾客可以使用原则电缆连接不同系统，或者通过原则底板进行板子与解决器间传播（参看图1）。SRIO更合用于组建网状拓扑构造数字信号解决器应用，PCIe更合用于核心解决器到外围设备高带宽数据传播。 13B2.1高性能网络1/10 Gbe互换 以太网是当前最普遍网络技术。几乎所有网络通信起始和重点均有以太网连接。这种商业领域广泛应用正在影响军用市场，找到某种方式将网络中心引入加固国防应用市场。 Network Centric Warfare (NCW)学说实现推动了高带宽、高可靠IP网络战场通信发展。随着国防部对运用既有资源无缝连接到全球网络迫切需求，1-GbE网络互换已经成为链接机箱和链接板子，组建今天高带宽IP平台网络首选。 将来技术转向1/10Gbe网络是很自然事情，它是一种高速网络解决方案，足可以满足日益增长苛刻应用需求。为了满足有效地在平台资源间传播音频，视频，控制及管理数据需求，支持IPv4/v61/10 Gbe提供了统一办法来进行原则数据传播。 通过简朴在本来系统上增长互换机或PMC互换卡，在VME64x机箱里组建星型或双-星型网络来升级原有系统。采用VPX背板新系统不但可以容许1 GBE接口，还可以容许10 GBE接口通过背板路由，这样很容易增长网络带宽。 对于高性能网络，VPX系统采用类似于VME64X系统集中互换构造，（例如一种VPX互换/路由卡或者一种X/PMC互换卡）通过GbE连接机箱中板子，机箱可以采用铜或者光介质链接，组建分布式或集中式网络拓扑构造（参看图2）。 虽然有诸多现行GbE原则，其中最流行几种原则和特性涉及： 1000BaseT，普通用于铜介质背板进行板间或解决器间通信。1000BaseSX(1 Gb/s)普通用于光介质传播。XAUI普通用于堆栈或者作为数据干路10 GbE互换卡。 每个GbE接口是10 Mb/s，100 Mb/s,和1 Gb/s自适应，或者通过链接代理得到各种速率，提供高性能连接。 以太网将来原则将会发展到背板上支持802.3ap (一种信道1000Base,四个信道10GBaseKX4以及一种信道10GBaseKR)。 新一代1/10 GbE互换芯片将不久投入市场，每个口运营速度可以在1,2.5,5,和10 Gb/s。 优化1和10 GbE NIC芯片即将投入市场，它可以通过远程直接内存访问(RDMA)和TCP卸载引擎（TOE)消除网络瓶颈(举例来说：一种10 GbE RDMA/TOE NIC芯片可以达到800-MBytes/s，并且占用最小解决器周期进行大数据传播) 由于采用RDMA和TOE技术减轻了1/10 GbE终端节点瓶颈和TCP/IP合同握手所耗费解决器额外负载，使得GbE还可以应用到低延迟，高吞吐量和拟定操作嵌入式高性能聚合应用中。 在商业领域中，1 GbE 和10 GbE 能否迅速应用到大多数重要军用平台决定因素，是减少成本提高性能。 14B2.2 串行RapidIO 发展壮大 SRIO，高速串行互换构造技术，正在多解决器信号解决应用例如雷达，声纳，自动目的记别以及信号智能等高性能数据传播扮演越来越重要角色。SRIO综合了许多重要特性，使它比PCI Express和以太网更适合组建大量解决器间通信大型多解决器系统。采用老式StarFabric或者Race+连接技术构造系统设计师们发现，她们下一代产品如果使用基于SRIO产品开发会很容易成功。SRIO特性涉及： 每组涉及一种发差分儿送及一种接受差分儿（称为一种信道）1.25,2.5,或者3.125 Gb/s信号速率，每个信道单方向最高可以到312.5 Mbytes/s 每个SRIO口可以有一种或者四个信道， 每个口单方向最高理论数据速度为1.25Gbytes/s 8B/10B编码以，端对端封包CRC校验 四级优先权 采用消息和门铃方式进行有效解决器间通信。用于高可靠应用冗余路由。 SRIO在建立多解决器系统时，与同类产品相比较有诸多不同。SRIO为点对点通信设计，支持寻址模型，支持消息传播等方式保证高效、迅速数据传播。串行RapidIO系统可以构造任意拓扑构造，这对构建变化多端数据流DSP系统是非常重要。 近来军事及航空信号解决市场最重要变化是VPX模块格式引入。VPX格式合同（包括VITA 46及附件VPXREDI/ VITA 48）运用当代高速串行接口性能，建立了一种新COST原则。VSO组织原则定义了VME-以及cPCI-兼容3U-和6U-尺寸模型，使用当今高速串行网络例如说SRIO信号速度当代背板连接器。VPX原则基于核心网络连接器概念，充当板间通信媒介，也就是咱们常说互换串行背板。在VPX中，核心网络包括4个四信道 SRIO口。在SRIO 3.125 Gb/s信号速率时，VPX板可以访问5 Gbytes/s发送和5 Gbytes/s接受，总共10 Gbytes/s通信带宽。当前，几种领先嵌入式厂商涉及Curtiss-Wright已经发布基于SRIO连接VPX产品。原则6U格式，参看图3（研祥VPX-1811） 15B2.3 PCI Express：高性能接口 PCIe接口普遍应用于商用桌面电脑，笔记本及服务器中。在大量PC应用中，PCIe普及有助于减少PCIe互换芯片和PCIe外围设备成本。特别近来，PCIe开始移植到先进单板计算机和数字信号解决器模块中，布置于军用及航空应用设计中。由于在PC市场普及，使得低成本成为优势，技术上说，PCIe的确是一种先进连接技术。它重要特性涉及： 点对点通信：每个链接（点对点连接）可由1，2，4，8，16，或者32信道构成。 每个lane由一种传播和一种接受对儿构成，发信为2.5Gband，理论上数据速率为每信道每方向250Mbytes/s，或8信道总合数据速率为4 Gbytes/s。 每个数据位采用8B/10B编码和每个信息包端对端CRC提供充分错误校验。 它信息包承认合同，在错误时自动重发，提供端对端可靠数据传播不需要软件控制。 数据流划分优先顺序 它物理层强制位不规则性来减少EMI（消除长序列1或者0，目是消除长电平，强制方波） 它电信号层采用了pre-emphasis/de-emphasis来优化信号完整性，容许低印刷电路和接头原料成本 商业PC市场浮现了基于PCIe各种各样板子，这些基于PCIe模块原则涉及： 原则桌面PCPCI Express卡 ExpressCard模块将代替现今PCMCIA。 PICMG 3.4 (PCIe on AdvancedTCA) PICMG EXP.0 (CompactPCI Express) PICMG AMC.1 (PCIe on Advanced Mezzanine Card) EPIC Express原则，来自PC/104 Consortium 由VITA原则组织(VSO)定义，广泛应用于嵌入式军事/航空领域中，基于PCIe模块原则，此前发布了几种版本。涉及先前提及VPX和VITA 42。VITA 42（也称为VMC互换Mezzanine卡）是广泛应用在VME和CompactPCI PMC格式扩展。VITA42通过在模块上增长两个高速接头，扩展了最初PMC合同，VITA42.3补充合同定义了PCIe到新XMC接头映射。这样，兼容VITA42.3-主卡和mezzanine卡可以通过PCIe进行各种gigabyte/s互换数据，VITA42 可以应用于诸如高解析度图像引擎和G sample/秒模仿数据采集模块等高档应用。 新VPX模块原则同样采用了PCIe。图4是代表性VPX模块，图解了Tyco Multigig RT2背板接头和两个VITA XMC插槽。 4B3. PowerPC解决器 如今国防和航空系统设计师们在选取她们下一代DSP系统构造时有着诸多选取。DSP和通用解决器市场充斥着各种构架解决器，涉及MIPs，X86，ARM和Power构架等产品，她们拥有不同性能、功率和价格。在众多选取中，Power构架成为了能满足军用航空系统需求少数解决器之一。为什么这个90年代初才引入构架能始终牢牢把握这个特殊市场呢？她将来还能始终领导这个市场吗？Power构架演变过程瞄准嵌入式应用，始终保持低功率、高性能特点。该构架还将继续演变，以适应将来更复杂应用。 16B3.1 Power构架演变 最初PowerPC构架是由苹果，IBM和摩托罗拉公司共同研制，她针对IBM公司RISC(Power)构架解决器进行了优化和增强。虽然最早PowerPC构架针对桌面系统，但是她优化了指令系统构造（ISAs），使其合用不同应用。Book E是其ISA指令集之一，她是针对嵌入式市场设计指令集。她只涉及一条Book，性能和功耗在嵌入式应用市场是同样重要，该指令集较好平衡了这两者，使解决器可以应用到A&D系统。从那时起，向量解决和电源管理创新使得PowerPC构架又演化成Power构架，嵌入式系统设计师可以平衡性能和功率因素。 AltVec单指令多数据（SIMD）指令集是重要改进之一，并最后使其演化成Power构架。这个扩展功能于1999年引入，AltVec作为MPC74xx解决器一某些，苹果公司G4 Macintosh系列电脑采用了这款解决器。这个革命也为DSP世界带来了突破，顾客除了专用DSP芯片有更多选取，由于AltVec技术使得解决器内核进行向量解决。许多军事应用规定支持浮点运算，AltiVec技术可以提供，由于富电源算比定点运算效率更高，但普通需要额外硬件。军事和航空应用不像普通电子应用对成本非常敏感，这些应用对执行效率和支持浮点运算提出更高规定。有趣是直到Power.Org官方将AltiVec写进ISA2.0.3发布版本，在这之前她从来就没有作为PowerPC构架一某些。 表一 今天，对于诸多航空和国防DSP应用，AltVec技术都是一种原则实现办法。她支持各种实时操作系统。专用DSP芯片由于不支持原则实时操作系统，采用专用DSP芯片比Power构架技术编程更加困难。Power构架容许系统集成师运用大量第三方供应商提供高档工具。 Power构架此外一种重要长处是低功耗。随着需求增长，规定在VME和VPX系统中有限空间内布置更多解决器，Power构架技术开发商开始在一种芯片内集成更多解决器内核。例如Freescalse MPC8641D双核解决器就是这样解决器。双核解决器可以释放出双倍性能，但与两个单核解决器比较却减少了电源消耗。将更多功能集成到一种芯片，板子上芯片数量减少从而提高了可靠性和性能。这也节约了板子空间，要懂得班子空间对军事和航空设计师是非常重要。此外，这样可以解决更高档系统功率，由于单个芯片更强大，集成更多功能。 17B3.2 今天A&D应用革命 Power构架技术在不断演化，满足SwaP（空间，重量和功率）日益增长需求，适应雷达和信号解决等应用。咱们可以发现Power构架技术核心改进在于包括各种内存控制器。这些内置内存控制器，减少了传播延迟，增长内存总线带宽，从而提高了系统速度。这在大量消耗DRAM开款DSP系统中非常重要，由于这样系统总是频繁从DRAM中读数据，解决大量输入数据。当高性能内核等待从内存读取输入数据时是不工作，此时没有解决数据能力。例如，研祥智能科技股份公司VPX-1813引擎使用Power构架技术MPC8640D解决器。采用DDR3 内存桥片，驱动125MHz DDR内存接口，峰值2GB/s。最新 VPX DSP引擎使用DDR2内存，以两倍速度运营，并且拥有两个bank（Discovery III一种），这样内存速度提高了4倍。 随着应用需求不断变化，图像解决系统需要庞大、可升级多解决器系统。Power构架技术与x86构架解决器比较最大长处在于内置支持Serial RapidIO互联技术。Serial RapidIO互联不像GbE和PCIe互联，她可以组建仲裁拓扑网络。Serial RapidIO使用终端和互换模式，是一种真正点到点多解决网络技术。终端是解决器自己，她通过链接一种或各种Serial RapidIO互换器与其她终端通信。这些终端和互换器共同构成Serial RapidIO网络或互联。 Serial RapidIO不像其她互联技术，她不规定使用专门拓扑构造，这是非常灵活，可以组建很大系统，最多可达65536个节点，这远远超过绝大多数COST系统需求。在多解决器应用中，抱负假定是系统中解决器高速、平等彼此互联，没有一种解决器具备特殊属性，不像PCI/PCI Express系统，有一种解决器作为根节点。MPC8641DSerial RapidIO接口和支持Serial RapidIO互换芯片，使得板子设计师采用新VPX(VITA46)原则发挥带宽优势。 18B3.3展望Power构架将来 带着嵌入式市场背景，Power构架在A&D市场已有了很长历史。Power.Org 组织于被授权负责制定构架开放原则和规范，Power构架技术将来在很大限度上依赖于该组织。Power ISA 2.03已经发布了，向广大Power构架开发商和最后顾客提供了相应途径。 虽然系统设计师在集成系统过程中有诸多选取，但是Power构架具备许多核心性长处，这些长处有助于简化板子设计，减少功耗，提高复杂DSP应用带宽。在过去，Power构架技术是低功率、高性能解决器，广泛用于国防、航空系统，它将来发展是将向量解决，多内存控制器以及Serial RapidIO等互换互联技术结合在一起，形成一种高度集成解决方案。它发展还将为设计师们节约空间、减少重量和功耗，而这些恰恰是国防、航空系统核心。可以预见，Power构架在将来国防、航空DSP设计中仍将是最重要解决器构架。 5B4. VPX与VME，VXS区别 不久迎来25周年龄念，古老VMEBus依然不断演变以满足当前和下一代系统需求。VITA41合同在保存VME32/VME64同步扩展了互换网络互联。VITA46采用了一百各种串行I/O，取代了老式并行总线。VITA48增长了某些功能来实现二级维护，同步定义了液冷散热。 由于新嵌入式国防和航空应用浮现，对带宽和散热技术提出了更高规定。为了满足这些规定，近日开发出了新型主板构造合同。其中三个最重要新型合同是VITA 41 VMEbus Switched Serial Standard (VXS)，VITA 46和关于合同，以及VITA 48 Enhanced Ruggedized Design Implementation (ERDI)。 为了协助系统顾客理解这些新合同独特优势和真实差别，这里帮您比较一下她们多样特性并突出每一种合同想要解决问题。系统顾客在选取一种系统架构时必要考虑重要技术差别涉及： 物理环境 解决器需求和系统内带宽 外部系统带宽和连接 保存过去研发成果以及将来验证 技术实用性和成本 总来看，咱们需要特别关注背板连接。由于基本规范VME64X依然是一种非常重要技术并仍将使用诸近年，咱们也同样需要检查如何建立一种VXS，VITA46，和VITA48系统并将其带入VME64X。 19B4.1 广泛使用VME 以上所有三种新合同都兼容老VME产品，这得顾客可以运用此前开发主板和软件，节约成本。 现今，VME总线技术在非常辽阔领域内应用，涉及： 图像(医疗，军事) 工业控制 视频解决 模仿器(飞行，导弹) 雷达/声纳 电子情报 任务计算机 电信系统 不同应用领域有不同需求。雷达系统也许需要放置在风冷环境或者喷气式战斗机前端。任务计算机可以简朴收集、记录各种1553接口输入，也可以接受各种前视红外线(FLIR)图像，分析并显示在多功能显示屏上。电信系统也许需要所有I/O在前面板，这样系统可以背对背放置在设备架子上，也也许需要所有I/O连接走背板布线保证整洁面板，这样可以迅速拟定系统中出问题卡加以替代。，从而减少平均返修时间(MTTR)。 在空气流通或环境良好环境中中，使用风冷1101.10机械合同。然而，在恶劣环境，例如喷气式战斗机前端需要使用导冷合同1101.2。 在系统内部带宽需求比较低时，合同VME总线就可以提供较好解决方案。然而，当数据带宽很高时，例如多视频显示系统，或者在多解决器间有高运算负载和数据共享系统中，可以在VME总线主卡J2连接器上增长二级数据总线例如RACEway，StarFabric或者SKYChannel来提供额外带宽。但是，这种方式占用了其她I/O背板插针，例如PMC I/O，1553，串行通道，GigE，以及其她I/O合同。不幸是，顾客没有任何合同格式供参照，使用这些二级总线。 VITA 41，VITA 46和VITA 48合同为解决这些设计难题而制定。然而，每个合同集中，解决这些I/O问题均有所不同。 20B4.2 VITA 41 VITA 41是为了满足高速数据总线需求，为10 GigE，Serial RapidIO，PCI Express，和高档转换连接等下一代高速串行互联开发合同。这些串行合同共同特点是都可以运营在2 Gbps。在这样速度下，原则VME总线连接器不能工作。 与此同步，VITA 41特别注意了与老VME硬件和老VME主板兼容问题。VITA 41背板依然采用J1和J2连接器作为老式VMEbus，不同是它采用Tyco公司7排RT2连接器代替本来J0连接器。RT2连接器是一种高速差分连接器，提供30个差分对儿，其中16对儿作为高速连接定义。J0其他插针，其中一种针用于支持live insertion，剩余保存将来使用(RFU)。 图1展示了20插槽背板，背板上拥有两个互换卡。VITA 41卡采用一种中央互换调度（芯片）进行板间通信。16对差分信号被分为两个双向4信道串行端口。一种端口都连接VITA 41背板其中一种互换卡上，另一种解决连接到另一种互换卡上。这样在其中一种集中互换模块失效时，尚有另一种冗余通信途径。 研祥智能科技股份有限公司可以提供VITA-41，用在客户定制背板上。这可以满足需要很高带宽应用，超过老VME总线P0连接器2 Gbaud限制。 图1 21B4.3 VITA 46 VITA 46合同使用了类似又不尽相似方式来解决带宽问题（参看图2）。相似之处在于它使用RT2连接器，但不同是，所有连接器都使用RT2连接器，因而使得所有连接都支持高速差分信号。VITA 46合同在J2定义了32个差分I/O对儿，而VITA 41值定义了16对儿。 这种构造提供了某些很有趣能力。VITA 41设计为双冗余中央互换，而VITA 46容许顾客设计出分布式网状互换系统，因而不会浮现由于单独途径，或者模块失效而导致系统瘫痪状况。图2展示4个4信道端口连接到各个模块。当每个信道运营在3.125 Gbaud时，每个端口双向带宽为2.5 Gbps（由于8B/10B译码会有20%占用）。网状拓扑优势在于可以开发出更紧凑、占用更小空间系统，由于不再需要VITA 41中两个中心互换槽了。 在尝试提高VME总线模块带宽能力过程中，VITA 41使用高速差分RT2连接器代替了VME总线J0连接器。然而，这导致了顾客I/O针数量大大减少，从205减少到110。VITA 46通过替代VME总线J0和J1连接器，所有采用RT2连接器，在图2中表出。这样做有很明显优势。最重要优势是使用VITA46，顾客I/O数量从VITA 41110个针增长到272个针。并且，这272个针中有256个是自定义高速差分对儿，每个数据传播速率可达10 Gbps。 为了运用这些附加顾客I/O针，VITA46.9定义了XMC和PMC顾客针合同映射。（XMC和PMC User I/O Mapping for VITA 46）。 图2 VITA 46尚有一种超过VITA 41优势。VITA 46其中一种连接器P0，被设计为功能连接器。功能连接器连接电源，维护总线，和测试总线。电源支持：48 V 16 A 或者12 V 32 A，作为高功耗卡主电源。 5 V 16 A 作为低功耗卡主电源 +12 V 2 A 作为模仿以及PMC电压 12 V 2 A作为模仿和PMC电压 3.3 V 2 A作为辅助电源使用 22B4.4 向后兼容 构造有效率系统插槽数越多，就需要更多顾客I/O，有各种向后兼容方案。VITA 41和VITA 46都需要一种新系统背板。VITA 41向后兼容方案是使用老式VME卡，但不使用VME总线上J0连接器：VITA41采用VME合同J1和J2连接器与老VME总线卡通信。在这点上两个合同都是同样。而VITA46方案是使用一种混合背板，容许老VME总线卡插入到系统中。图3展示了混合背板，该背板有五个老VME槽和5个VITA 46槽。在VITA 46混合背板上，VITA46连接器和老VME总线间通信遵循VITA46.1（VITA 46VMEbus总线映射）。 图3 VITA41背板通过放弃VME总线J0连接器方式，为老VME卡提供兼容。如果老卡使用J0连接器，VITA46背板必要要做某些修改，将老VME总线模块与VITA41模块链接在一起。 23B4.5 3U VITA 46 VITA46背板拥有更多插针数量，这一长处特别使用在小型系统中。 老3U VME总线系统不提供任何背板顾客I/O。VITA46合同提供应系统顾客3U解决方案，在VITA46 总线J1上给顾客提供网状拓扑，容许顾客使用J2作为顾客I/O。 VITA46J2采用RT2查分连接器提供客户72个顾客IO针。 24B4.6 VITA 48 VITA 48从本质上来说，是一种板型合同，补充了VITA46合同其她功能。它采用VITA 46合同相似连接器，并提供所有相似带宽和顾客I/O。除此之外，VITA48定义了二级维护合同，通过运用顶盖来保护模块电路。它同样定义了先进制冷技术，例如液体循环制冷理论。 为了得到这些优势，VITA 48定义了每个模块槽间距为1 (从0.8增长到)。通过容许VITA 46模块插入VITA48背板和机箱，来实现向后兼容。 25B4.7 总结 三个新浮现合同各自有各自特点，来解决不同系统需求。表1将这些特性列出。 VME总线合用于系统内不带宽规定不高系统，她在将来诸近年都会继续发展及应用。 VITA 41适合于需要比较高系统内部带宽，同步不需要诸多背板I/O，系统物理空间也不受到限制应用，这些系统多使用前面板I/O。 VITA 46适合于比较高系统内部和背板带宽，同步在背板上需要大量顾客I/O针。VITA 46非常适合于系统物理尺寸受到限制应用，3U VITA 46可在背板上提供顾客I/O，而VITA41和VME总线没有。 VITA 48也同样适合于比较高系统内部和背板带宽，需要大量顾客I/O针应用。然而，她区别在于它为高功耗主板提供液体循环制冷机制。 6B5. 采用基于VPX总线系统迎接航空任务计算应用挑战 任务计算应用规定背板构架可以在恶劣军事和航空环境中工作，并且可觉得不同系统提供可靠平台。最新VPX背板原则使得系统集成商可以在加固平台上使用最最先进技术。 在众多加固、开放嵌入式计算模块构建应用中，航空任务计算应用无疑是系统集成商们最具挑战应用，任务计算机是软件高度密集系统，她必要在恶劣飞机工作环境下解决种类繁多I/O，并提供可靠操作。如今，系统集成商可以使用最新VPX(VITA46)背板原则，运用当代串行高速互联通信，提供众多高速I/O信号，实现这些目的。并且，VPX已经成功通过了复杂环境认证过程。 26B5.1 任务计算挑战 无论是一种升级项目或是一种新飞机系统，任务计算机都需要解决下面最常用问题： 诸多I/O 通过配合多解决方案，提供强大计算能力 有限尺寸和重量限制 在恶劣航空环境下工作 在电路板级支持二级维护概念 规定支持各种I/O 诸多I/O需求 任务计算机需要连接大量系统，涉及数据传感器（空速，高速，系统状态），导航子系统，敌我辨认单元，雷达，导弹报警传感器，电子战传感器，光电/红外传感器视频，网络数据连，飞行人机界面输入，座舱显示，大容量存储接口，以及某些其她设备。事实上，复杂任务计算机需要连接20-30个不同系统。这些不同数据接口使用不同电信号级（RS-422，MIL-STD-1553，Fibre Channel，Ethernet，ARINC-429，DVI，顾客自定义高速接口等）。 RS-422和MIL-STD-1553等老总线原则依然在使用，与此同步，用于高辨别率数字视频传播DVI以及用于大容量存储Serial ATA等较新原则，也越来越多采用，使得信号速率到达multi-gibabit范畴内。需要数以百计I/O信号这些信号中1Gbps或者更大数据吞吐率I/O越来越多，这极大冲击着老式任务计算系统。所有这些I/O信号需要散布在系统内不同板级模块中。为了避免在系统中增长额外专用I/O模块，板级I/O数量增长承受着巨大压力。 27B5.2多解决器方案满足强大解决需求 现今，当代航空电子任务计算是一种软件最复杂，嵌入式实时应用。操作飞行程序（Operational Flight Program，OFP）是由系统多功能属性驱动，极为复杂程序，她涉及众多工业领域，涉及诸多数据源接受器，以及数百个解决任务。表一列出了重要解决任务。 任务计算应用复杂性还在于涉及诸多解决类型，她们涉及： 需要在某个固定期间进行周期解决，例如60MHz显示刷新率解决 需要进行异步，基于需求解决，例如解决飞行或数据链输入 需要高计算量解决，例如视频解决 某些任务包括综合，有限状态机逻辑 据预计，像F-16，F-18等先进飞机OFP程序大小，其源代码高达5百万行。 28B5.3 系统需求 进行这些解决需要各种解决器协调工作，OFP也必要拆成小，易于管理模块，以便维护和升级。任务计算工程师们必将引领面向对象编程技术和用于数据共享中间件发展。图一展示了任务计算机软件用到典型软件分层办法。这些软件层次进一步增长了解决量，对于多解决解决方案需要更强大计算能力。 基于多解决解决方案，需要解决器间高效通信手段，当前，通过在硬件层支持软件层用到逻辑中间件总线实现，如图二所示。高性能，低延迟以及开放原则等特性也是受任务计算机开发工程师青睐。这些特性可以通过在背板加入Serial RapidIO和Advanced Switching Interconnect（ASI）等互联运用当代高速互联技术，满足工程师们规定。 29B5.4 尺寸和重量限制 无论是超音速战斗机还是袭击直升机，发送袭击，超高机动能力，任务计算机总是引领飞机在格斗范畴内战斗。这迫使系统集成师寻找可以减少最后系统尺寸和重量总线构造。对于升级既有飞机电子设备，任务计算机必要采用老式空间尺寸来实现新功能，这个尺寸普通是ATR原则大小。 30B5.5 恶劣环境下性能 除了解决众多I/O，提供强大解决能力，以及尺寸和重量限制外，系统集成师们设计任务计算机必要在军用战术航空器中遇到极端温度，冲击和振动环境下仍能可靠工作。振动普通在飞机是非常普遍，她涉及构造振动，引擎振动，枪炮振动，直升机重要是螺旋桨旋转振动，产生总共随机振动负载大概是20G RMS或者更高。这规定内部电路板与背板链接器链接足够紧密。 贯穿整个可更换模块二级维护 普通以为，在整个生命周期内维护一种复杂武器系统需要成本要比最初装备成本高好几倍。维护系统成本很大一某些是维修成本这不但仅涉及实际维修，还涉及返修运送与备用件储备后勤保障成本。 在军事服务中，通过直接在平台上拆除和更换可插拔解决板、I/O板等系统模块，减轻后勤保障承担办法逐渐成为主流思想。这消除了老式一方面拆除系统级黑盒子，然后把它运回库房以备后续更换可插拔电路板一环节。环绕Line-Replaceable Modules (LRMs)这个概念设计出系统，在LRM级储备备用件，取代了老式在机箱级储备备用件。储备备用件成本、数量和重量将会减少。 31B5.6 新VPX原则将会给咱们带来什么？ VPX原则为满足客户军用、航空嵌入式计算系统需要，支持系统级设计，她解决了任务计算机应用面临诸多挑战。 VPX背板构造重要元素涉及： 基于Tyco公司开发7排RT-2 M