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