Glossar

DSP – Digitaler Signal Prozessor

Ein DSP ist eine Hardwarekomponente, welche kontinuierlich digitale Signale verarbeitet. Sollen zusätzlich  analoge Signale verarbeitet werden findet dies in Kombination mit einem ADC Wandler statt. Typische Anwendungen sind Frequenzfilter, Datenkomprimierung oder Signalanalyse.

FMC – FPGA Mezzanine Card

FMC sind nach VITA 57.1 definierte Adapterkarten, welche speziell die daten für FPGAS erfassen, aber modular aufgebaut sind. Die Verbindung zwischen I/O Board und FPGA erfolgt über hochpolige High-Speed Stecker. Verwendung findet diese z.B. bei SDR Systeme und Gig-Vision Anwendungen. Die Fa. NAT bietet auch FMCs an welche doppelt übereinander zu stecken sind.

FPGA- Field Programmable Gate Array

Ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) ist ein integrierter Schaltkreis, welcher mit individuellen Logik-Gattern programmiert wird. Die FPGA-Konfiguration wird in der Regel mit einer Hardware-Beschreibungssprache (HDL) spezifiziert, ähnlich wie bei einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC). Anders als bei Mikroprozessoren erfolgt die Abarbeitung nicht in einer zeitlichen Reihenfolge, sondern in Abhängigkeit der definierten Schaltungsstruktur.

FPGAs enthalten eine Reihe von programmierbaren Logikblöcken und eine Hierarchie rekonfigurierbarer Verbindungen, die es ermöglichen, Blöcke miteinander zu verdrahten. Die Logikblöcke können so konfiguriert werden, dass sie komplexe kombinatorische Funktionen ausführen oder als einfache Logikgatter wie AND und XOR fungieren. In den meisten FPGAs enthalten die Logikblöcke auch Speicherelemente, bei denen es sich um einfache Flip-Flops oder komplette Speicherblöcke handelt.

Anwendung finden FPGAs dort, wo es auf schnelle Signalverarbeitung und flexiblen Änderung der Schaltung ankommt. Beispielsweise erfolgt in FPGAs das Pre-Prozessing von optischen Bild-Daten bei 10Gig Vision MTCA Systemem

10GigE Vision / GigE Vision

Hierbei handelt es sich um einen Interface-Standard zur Übertragung von Bilddaten. Besonders auszeichnen tut sich GigE Vision durch die Verwendung der Gigabit-Ethernet-Technologie mit welcher auf herkömmliche Netzwerkkabel zurückgegriffen werden kann. Weiterhin sind Datenraten von bis zu 1.000 Mbit/s und Kabel-Längen von bis zu 100 Meter ohne Repeater realisierbar.

In der neuesten Version ‚10 GigE Vision‘ sind Datenraten von bis zu 10.000 Mbit/s realisierbar.

Auf MTCA Systeme können bis zu 24 Kameras in einem 2HE Chassis angeschlossen werden, inklusive Preprozessing und CPU.

HPC – High Performance Computing

Hochleistungsrechner sind Systeme, welche für komplexe Berechnungen, Analysen oder Simulationen verwendet werden. Oftmals bestehen diese Systeme aus mehreren CPUs und vielen GPUs. Für übliche Industrieanwendungen kommen embedded Server zum Einsatz mit. z.B. 2x CPUs und bis zu 6x GPUs. Die Herausforderungen bestehen primär in der Software, welche in der Lage sein muss alle Ressourcen intelligent zu nutzen.

Mezzanine Card

Eine Mezzanine Board ist eine Adapterkarte. Mezzanin bedeutet ‚Zwischen‘ und meint in diesem Fall eine Leiterplatte welchen z.B. zwischen dem Carrierboard und dem Interface zum Anschluss der I/Os dient.

Typische Mezzanine Karten sind PMC, XMC oder FMC. Die Verbindung von Mezzanine Karten und Carrier-Boards erlaubt es flexible und modulare Systeme aufzubauen, welche sich einfach erweitern und optimieren lassen.

MTCA- Micro Tele Communication Architecture

MicroTCA definiert kompakte Backplane-basierte Computersysteme auf Basis von AdvancedMC (AMC) Modulen. MicroTCA Systeme werden eingesetzt in Industrie, Forschung, Medizintechnik, Verkehrstechnik, Wehrtechnik, Telekommunikation und Netzwerktechnik. Mehr erfahren,…

PICMG – PCI Industrial Computer Manufacturers Group

Die PCI Industrial Computer Manufacturers Group, kurz PICMG, ist ein Konsortium aus über 220 Unternehmen, die patentfreie Spezifikationen für leistungsstarke Telekommunikations- und Industrieanwendungen gemeinsam erarbeiten. Die Mitglieder des Konsortiums sind größtenteils Vorreiter für neue Technologien und blicken auf langjährige Entwicklungserfahrung in ihren Branchen zurück.

Bekannte Standards sind CompactPCI, CompactPCI Seriel, MTCA.0, MTCA.3, MTCA.4 .

PMC  – PCI Mezzanine Card

Das PMC Modul hat als elektrisches Interface den PCI-Bus, welches in der IEEE 1386.1 spezifiziert ist. Dieses wird mit bis zu vier Steckern auf den Carrier kontaktiert, wobei die Stecker P1 & P2 den PCI Bus übertragen.

Beispiele für PMC Karten sind Netzwerkkarten, Digital/ Analog I/Os oder Kommunikationsprotokolle, wie RS232. Die Firma TEWS Technologies bietet hierfür eine sehr große Bandbreite verschiedenster Module an

VITA – VMEbus International Trade Association

VITA ist eine eingetragene, gemeinnützige Organisation von Anbietern und Anwendern, die ein gemeinsames Marktinteresse an modularen embedded Computersystemen haben. VITA ist als Entwickler des American National Standards Institute (ANSI) akkreditiert. Die wichtigsten Standards sind der VMEbus, VPX und XMC.

VMEbus – Versa Module Europe Bus

Motorola entwickelte in den USA zur Vermarktung der entstehenden 68000 Prozessor-Familie ein neues Boardformat mit 32-bit Daten- und Adressbus und nannte diese kuchenblech-großen Boards Versa Module. Diese Board-Baugröße war in Europa allerdings unverkäuflich, so entstand daraus 1981 bei Motorola in München der VMEbus. Man wählte als Boardformat die hier gebräuchlichen Einfach- und Doppel-Europakartenformate und adaptierte die Signale des Versa Modul Busses auf 96-polige VG-Leisten. Da die Anzahl der Pins der VG-Leisten nicht ausreichte, ließ man bisher nicht oder selten verwendete Leitungen einfach weg. Alle Steuerleitungen, ein 16-bit Datenbus und 24 Adressbits befinden sich auf einer VG-Leiste, dem P1-Stecker. Die restlichen 16 Daten- und 8 Adressbits befinden sich auf der b-Reihe des P2-Steckers, die Reihen a und c verwendet man für I/O-Signale oder andere Standarderweiterungen. Diese Aufteilung ermöglichte Einfach-Europa-Karten mit 16-bit Datenbus sowie Doppel-Europa-Karten mit 32-bit (heute 64-bit) Datenbus. VMEbus Einfach-Europa-Karten sind heute wenig gebräuchlich, durchgesetzt hat sich das Doppel-Europa-Format. Alle gängigen Prozessortypen, wie Intels x86 Familie, PowerPC und andere sind auf VMEbus-Karten einsetzbar.

VMEbus-Systeme haben bis zu 20 Steckplätze, andererseits ist eine VMEbus-Karte auch einzeln ohne Busplatine verwendbar. Der VMEbus ist ein Multi-Prozessor-Bussystem, d.h. mehrere CPU-Boards können untereinander oder mit mehreren I/O-Boards kommunizieren. VME64-Systeme besitzen 64-bit Busbreite für Daten und Adressen. Mit der 2eSST-Protokollerweiterung mit einer Übertragungsbandbreite von 320 Mbit/s wurde der VMEbus im Jahr 2003 für die gestiegenen Anforderungen fit gemacht. VMEbus-Systeme werden heute in unzähligen Anwendungen in Industrie, Forschung, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und Wehrtechnik eingesetzt.

VPX

VPX Computer-Bus-Standard: V -VME, P -PCI und X für die Kombination beider Standard.  VPX wurde von American Logic Machines Inc. (ALM) entwickelt als eine skalierbare Backplane basierte Technologie. VPX, auch bekannt als VITA 46, ist ein ANSI-Standard (ANSI/VITA 46.0-2007) der VMEbus-basierte Systeme für ‚Switched Fabrics (GigE, PCIe, etc.)‘ über moderne High-Speed Stecker ermöglicht. Ziel war es, den damaligen VMEbus-Standard und die neue Generation des PCI-Bus zu kombinieren. VPX spiegelt heutzutage die perfomanteste Technologie im Bereich der slotbasierenden rugged Systeme wieder und kommt überwiegend in Space und Defense Applikationen zum Einsatz.

XMC – PCI Express Mezzanine Card

Ist die Weiterentwicklung von PMC Modulen, welche für Hochgeschwindigkeitsprotokolle, wie z.B. PCI Express verwendet werden könne. Diese sind in der VITA 42.0 spezifiziert.

Beipiele sind 10GigE Interfaces oder Analog I/Os mit 24bit Abtastrate. Die Firma TEWS Technologies bietet hierfür eine sehr große Bandbreite verschiedenster Module an.