FASTBUS

Nội dung của bài này hoặc đoạn này hầu như chỉ dựa vào một nguồn duy nhất. Mời bạn góp sức phát triển bài bằng cách bổ sung thêm những chú thích hoặc nguồn thông tin khác.

FASTBUS (IEEE 960) là một tiêu chuẩn bus máy tính, ban đầu được thiết kế để thay thế Computer Automated Measurement and Control (CAMAC) trong việc thu thập dữ liệu quy mô lớn và tốc độ cao. Nó cũng là một tiêu chuẩn thiết bị điện tử crate mô-đun thường được sử dụng trong các hệ thống thu thập dữ liệu ở các máy dò hạt.

Một hệ thống FASTBUS bao gồm một hoặc nhiều phân đoạn (segment). Mỗi phân đoạn có thể là một "phân đoạn crate" (crate segment) hoặc một "phân đoạn cáp" (cable segment). Các phân đoạn được kết nối với nhau bằng bộ kết nối phân đoạn (segment interconnect - SI). Một phân đoạn crate thường bao gồm một bảng mạch đáy (backplane) với các khe cắm để chứa tối đa 26 mô-đun, được lắp trong một tủ rack 19 inch. Mỗi mô-đun thường là một bảng mạch in có mặt trước, tương tự như một máy tính phiến (blade PC). Về kích thước vật lý, các mô-đun rộng khoảng 14 inch x 15 inch và có thể chiếm một hoặc nhiều khe cắm liền kề.^[1]

Các hệ thống nhỏ có thể chỉ bao gồm một phân đoạn crate, hoặc một số lượng nhỏ các phân đoạn crate độc lập được kết nối trực tiếp với một máy tính trung tâm thay vì sử dụng các bộ kết nối phân đoạn.

FASTBUS sử dụng tiêu chuẩn điện logic ghép cực phát (ECL), cho phép tốc độ cao hơn TTL và tạo ra ít nhiễu chuyển mạch hơn. Các phân đoạn triển khai một bus địa chỉ/dữ liệu dồn kênh 32-bit, cho phép không gian địa chỉ lớn hơn CAMAC. Một mô-đun có thể là chủ (master) hoặc tớ (slave). Có thể có nhiều chủ trong một phân đoạn; các chủ thực hiện phân xử để giành quyền điều khiển bus và sau đó thực hiện truyền dữ liệu đến hoặc từ các tớ. Điều này cho phép đọc dữ liệu rất nhanh từ toàn bộ phân đoạn bằng cách thực hiện đọc khối theo chuỗi từ một chủ với CPU đa năng. Mỗi card I/O sau đó sẽ đảm nhận quyền làm chủ, gửi dữ liệu và sau đó chuyển giao quyền làm chủ cho card tiếp theo trong một trình tự, tất cả đều không có sự quá tải từ bo mạch giám sát với CPU đa năng.

Các phân đoạn cáp được triển khai bằng cáp xoắn đôi song song rộng 32-bit và cơ chế truyền tín hiệu vi sai. Tiêu chuẩn điện cho phép sử dụng các chip thu ECL thông thường nhưng yêu cầu các mạch phát tùy chỉnh cho phép các đường truyền được điều khiển an toàn ở cả mức cao và thấp cùng lúc - tính năng này là cần thiết cho logic phân xử.

Các thùng máy (crate) kích thước đầy đủ chứa được 26 mô-đun.^[1] Mỗi mô-đun có thể tiêu tán công suất lên tới 70 W, tạo ra tổng tải nhiệt của thùng máy là 1750 W. Các mô-đun yêu cầu nguồn −5,2 V cho giao diện ECL, thường là nguồn −2 V riêng biệt để kết thúc (termination) ECL, và thường là nguồn +5 V cho logic TTL hoặc CMOS. Tiêu chuẩn FASTBUS cũng có các chân +15 V và -15 V trên bảng mạch đáy, thường được cấp bởi các nguồn điện rất nhỏ vì hầu hết các mô-đun sử dụng rất ít nguồn +/- 15 V (hoặc không dùng chút nào). Các bộ nguồn công suất cao đặc biệt với nguồn 15 V lớn sẽ phải được sử dụng nếu các mô-đun tiêu thụ lượng dòng điện lớn trên các đường ray đó. Các thùng máy thường có bộ nguồn chế độ đóng ngắt chuyên dụng 200 A hoặc 300 A, cung cấp dòng điện cho các mô-đun thông qua nhiều chân trên đầu nối bảng mạch đáy. Một hệ thống lắp đặt lớn thường có nhiều tủ rack, mỗi tủ có ba thùng máy. Việc làm mát và xử lý không khí là một vấn đề quan trọng, cũng như thiết kế an toàn cho hệ thống phân phối điện dòng cao.

Một thùng máy FASTBUS cao hơn khá nhiều so với các loại thùng máy điện tử khác. Bộ nguồn cho thùng máy FASTBUS thường được lắp bên dưới thùng máy, thay vì tích hợp sẵn trong thùng máy, chiếm thêm nhiều không gian tủ rack theo chiều dọc.

FASTBUS được quan niệm như một sự thay thế cho CAMAC trong các hệ thống thu thập dữ liệu. Những hạn chế của CAMAC là tốc độ bus chậm, chiều rộng bus hạn chế, chỉ có một bộ điều khiển bus duy nhất và giao tiếp giữa các thùng máy phức tạp (CAMAC Branch Highway). FASTBUS tìm cách cải thiện trong tất cả các lĩnh vực này bằng cách sử dụng logic bus nhanh hơn (ECL), giao thức bus không đồng bộ và thiết kế đa phân đoạn tinh vi. Vào thời điểm đó, dường như rõ ràng rằng cách để đạt được tốc độ cao hơn là sử dụng bus song song rộng, vì logic cho mỗi bit đã nhanh đến mức mà thiết bị điện tử cho phép. Các phát triển sau này đã chuyển sang các giao thức nối tiếp tốc độ cao như SATA, khiến các thiết kế như phân đoạn nối tiếp FASTBUS trở thành một ngõ cụt công nghệ.

Tiêu chuẩn IEEE ban đầu được phê duyệt vào tháng 5 năm 1984.

FASTBUS đã được sử dụng trong nhiều thí nghiệm vật lý năng lượng cao trong những năm 1980, chủ yếu tại các phòng thí nghiệm tham gia vào việc phát triển tiêu chuẩn. Chúng bao gồm CERN, SLAC, Fermilab, Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven và TRIUMF.

FASTBUS hiện đã được thay thế phần lớn bởi VMEbus trong các hệ thống quy mô nhỏ hơn và bởi các thiết kế tùy chỉnh (có chi phí trên mỗi kênh thấp hơn) trong các hệ thống lớn.

Các vấn đề về việc sản xuất chip phát phân đoạn cáp một cách đáng tin cậy, cùng với các vấn đề xử lý cáp của bus song song rộng, đã góp phần làm giảm việc sử dụng các phân đoạn cáp. Các mô-đun kết nối hệ thống cũng phức tạp và đắt tiền, một lần nữa gây trở ngại cho việc sử dụng phân đoạn cáp. Những vấn đề này, cùng với sự phát triển muộn màng của các chip giao thức rẻ tiền, đã cản trở việc phát huy đầy đủ tiềm năng của kiến trúc đa phân đoạn FASTBUS.

FASTBUS được mô tả trong tiêu chuẩn IEEE 960-1986: "IEEE Standard FASTBUS Modular High-Speed Data Acquisition and Control System"

Hệ thống mà tiêu chuẩn IEEE dựa trên đó (Báo cáo DOE/ER-0189 của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ) được phát triển bởi ủy ban NIM của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Đại diện của ủy ban ESONE thuộc các phòng thí nghiệm châu Âu và của các phòng thí nghiệm khác ở châu Âu và Canada cũng đóng góp vào tiêu chuẩn này.