Ursprung und Konzept des Bus-Standards CompactPCI Serial

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Der Bedarf an modularen Computern ist groß

Natürlich besteht weiterhin der Bedarf nach modularen Computern. Bedingt durch die seriellen Schnittstellen in ihrer Verschiedenheit entstanden daher je nach Industriebereich neue Standards — jeweils für bestimmte Märkte und Applikationen optimiert. Beispielsweise wurde AdvancedTCA speziell für Telekommunikationsanwendungen entworfen, wogegen Standards wie VPX / VITA-46 militärische Applikationen im Fokus haben.

Nachträglich versuchte man dann teilweise, spezielle Standards wieder universell tauglich zu machen. Hierzu zählt µTCA. Bei µTCA ging man daran, ein Computersystem auf Basis der bei ATCA genormten Mezzanine, AMC, zu definieren. Da dieses Konzept jedoch ursprünglich passive Backplanes für die Mezzanine nicht berücksichtigte, ergeben sich nun hohe Infrastrukturkosten, um das AMC-Trägerboard nachzubilden. Zudem ist die Mechanik zur IEEE 1101 (Europakarten und 19-Zoll-Technik) vollkommen inkompatibel. Die Ergänzungen, welche nachträglich notwendig waren, um µTCA auch für raue Umweltbedingungen tauglich zu machen, sind ebenfalls nicht unproblematisch.

Ein weiterer ausschließlich auf PCI Express aufsetzender Standard – CompactPCI Express – konnte auch keine wirkliche Marktdurchdringung erreichen. Zwar benutzt dieser Standard die IEC 1101, aber die Begrenzung auf PCI Express als einzigen Interface-Typen ist nicht ausreichend.

All die genannten Systementwürfe arbeiten mit sogenannten Switched-Fabrics, also zusätzlichen Switches und Bridges, die notwendig sind, um den jeweiligen Steckplatz mit dem richtigen Interface zu verbinden. Dies bedingt höhere Infrastrukturkosten sowie spezielle Software für die Konfiguration und kann nicht verhindern, dass jeweils kundenspezifische Busplatinen erforderlich sind. Durch eine Fülle verschiedener Optionen ist es auch kaum möglich, Einsteckkarten verschiedener Hersteller 1:1 auszutauschen.

CompactPCI ist die Basis der meisten modularen Computer

So basieren bis heute die meisten modularen Computer auf dem weltweit bewährten CompactPCI-Standard. Die seriellen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen werden je nach Bedarf proprietär über benutzerdefinierte Pins realisiert. Dies führt aber leider zu zunehmender Inkompatibilität der Baugruppen verschiedener Hersteller. Zum Anschluss der seriellen Busse sind dann wieder kundenspezifische Rückwandplatinen erforderlich. Also wie weiter?

Eine Arbeitsgruppe, an der mehr als 20 Firmen beteiligt sind, arbeitet innerhalb der PICMG, also der Organisation welche auch den CompactPCI-Bus standardisiert hat, an einem neuen Konzept: CompactPCI Serial. Der Name ist Programm: Ziel ist es, basierend auf dem existierenden CompactPCI-Standard und basierend auf der bewährten und zweifelsfrei robusten 19-Zoll-Technologie, ein Konzept zu finden, welches es ermöglicht, sanft vom derzeitigen Standard zu den modernen Punkt-zuPunkt-Verbindungen zu migrieren.

Dabei sollen alle wichtigen seriellen Schnittstellen gleichberechtigt unterstützt werden, also PCI Express, SATA/SAS, USB und Ethernet. Die Infrastrukturkosten müssen gering bleiben, also dürfen Bridges und Switches nur ausnahmsweise erforderlich sein. Es muss möglich sein, Busplatinen als Katalogware anbieten zu können, das heißt, jeder Steckplatz muss ohne spezielles Routen universell nutzbar sein. Die PICMG-Arbeitsgruppe definiert hierfür zwei Standards – PICMG 2.30 CompactPCI PlusIO und PICMG CPLUS.0 CompactPCI Serial.

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