論文提供：控易電子
CompactPCI單板的管理近來受到越來越多的關(guān)注。盡管這種管理功能自2000初就已經(jīng)存在了，供應(yīng)商和用戶只是現(xiàn)在才開始探索管理功能。CompactPCI的用戶開始探索使用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的管理機(jī)制來對單板進(jìn)行管理。PCI工業(yè)計算機(jī)制造組織（PCIMG）針對CompactPCI的系統(tǒng)管理制定了PICMG2.9規(guī)范。本篇文章將著眼于系統(tǒng)管理的需求以及PICMG 2.9規(guī)范如何被用來解決系統(tǒng)管理的挑戰(zhàn)以及需要更進(jìn)一步研究的方面。
系統(tǒng)管理需求
早期的CompactPCI單板自備一套管理架構(gòu)，也就是說，單板自己管理自己。任一一個單板將自行根據(jù)環(huán)境溫度是否超限，看門狗(Watch Dog)在這些系統(tǒng)中，不具備單一的管理實體來負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)中所有單板的管理。最初人們嘗試著通過共享內(nèi)存的架構(gòu)以及基于PCI基本消息傳送機(jī)制在板間共享管理信息。隨著CompactPCI開始應(yīng)用于高可用性應(yīng)用，對系統(tǒng)管理的需求也開始增長。在這些應(yīng)用中只知道單板是否運(yùn)行正常已不再能滿足需要，因為在這些高可靠性應(yīng)用中，系統(tǒng)不僅需要對可替代單元（FRUs）的正常狀態(tài)進(jìn)行檢測，而且也需要對其進(jìn)行復(fù)位和上電掉電操作，同時監(jiān)控其溫度。可替代單元（FRUs）已經(jīng)不僅僅是一塊單板，其定義已被擴(kuò)展到涵蓋具有風(fēng)扇、電源、背板、報警板和內(nèi)部溫度傳感器。這樣系統(tǒng)管理的內(nèi)容已經(jīng)添加了對這些新增FRUS的監(jiān)測。隨著這些管理需求的增長，固定的管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕諠u明顯。而這些管理數(shù)據(jù)的傳輸因為較為重要而不能與PCI總線上的數(shù)據(jù)混合傳輸。對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控制的功能也受到用戶歡迎，這也將對管理功能帶來新的改變。
PICMG 2.9
PICMG2.9規(guī)范作為PICMG2.0 CompactPCI核心規(guī)范的協(xié)同規(guī)范，其1.0版本發(fā)表于2000年2月。同年5月在ECR出了后續(xù)版本。核心規(guī)范中定義了系統(tǒng)管理的針腳（IPMB_SCI,IPMB_SDA,IPMB_PWR），但沒有規(guī)定這些針腳的電子和協(xié)議要求。PICMG2.9定義了針對CompactPCI單板管理消息的電氣特性和協(xié)議規(guī)定。在設(shè)計CompactPCI管理方案時，設(shè)計者參考了可以借鑒的其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最明顯的選擇是IPMI(智能平臺管理接口)。IPMI規(guī)范是由Intel, Dell, HP和NEC為了提供對服務(wù)器物理特性如溫度、電壓、風(fēng)扇、電源和機(jī)箱提供監(jiān)控而聯(lián)合開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)接口。IPMI由三部分規(guī)范組成：智能平臺管理接口、智能平臺管理總線（IPMB）、智能機(jī)箱管理總線(ICMB)。IPMI規(guī)范定義了管理軟件和機(jī)箱管理硬件的接口。IPMB規(guī)范定義了內(nèi)部智能平臺管理總線。ICMB規(guī)范定義了聯(lián)接另加的IPMI使能系統(tǒng)的外部總線。通過把IPMI整合進(jìn)CompactPCI，PICMG能夠推動IPMI聯(lián)盟的工作完成。
系統(tǒng)管理的物理連接
CompactPCI的系統(tǒng)管理的電氣聯(lián)接是基于I2C總線。這個總線是一個兩線串行接口（時鐘、數(shù)據(jù)）由open-collector驅(qū)動。設(shè)備總線基于沖突檢測機(jī)制。現(xiàn)定義速率是100Kb/sec，可擴(kuò)展到400Kb/sec. I2C時鐘、數(shù)據(jù)信號可被定義成一個IPMB。CompactPCI規(guī)范定義了兩個IPMB總線。第二條IPMB總線是可選的。IPMB內(nèi)部聯(lián)接位于CompactPCI J1和J2聯(lián)接頭，定義如表一所示：
J2
J2
IPMB0
Vsm
IPMB1
ALERT#
信號
SCLK
SDAT
SCLK
SDAT
名稱
IPMB_SCL
IPMB_SDA
IPMB_PWR
SMB_SCL
SMB_SDA
SMB_ALERT#
位置
B17
C17
A4
D19
C19
E19
表 1 CompactPCI IPMB針腳分配
CompactPCI 板上的系統(tǒng)管理接口是由一個專用的系統(tǒng)管理電源驅(qū)動，這種分離式電源供給使得管理CompactPCI單板的系統(tǒng)控制器在單板掉電的情況下仍然能夠工作。IPMB可被擴(kuò)展到風(fēng)扇、電源、機(jī)箱溫度監(jiān)控。典型的IPMB背板互連如下圖1所示：
圖 1 IPMB 互聯(lián)
在圖1中，對于位于背板外部機(jī)箱內(nèi)部的設(shè)備，系統(tǒng)管理控制器都與其聯(lián)接。在PICMG 2.9定義了1個IPMB擴(kuò)展聯(lián)接頭，用于標(biāo)準(zhǔn)化非CompactPCI板子的IPMB聯(lián)接。CompactPCI制造商在IPMB總線配置上可以選擇圖2所示配置，或者星型配置。把IPMB用于插拔式設(shè)備環(huán)境，在功能上就需要把熱插拔規(guī)范加入到I2C規(guī)范中，它需要支持在電源正常供應(yīng)以及數(shù)據(jù)傳輸時設(shè)備的熱插拔。這種要求在典型的I2C接口中很難得到滿足，這也正是諸多PICMG 2.9規(guī)范對于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的提高之一。
系統(tǒng)管理指令
IPMB被運(yùn)用到在系統(tǒng)管理控制器和CompactPCI單板板載管理控制器之間傳送指令，對于IPMB上承載的指令的定義和格式由IPMI規(guī)范版本 1.5版本規(guī)范描述。IPMI規(guī)范設(shè)計參照服務(wù)器主板環(huán)境，在一個典型的主板上，管理控制器與許多位于主板上、機(jī)箱內(nèi)的啞元傳感器相聯(lián)。指令集包含針對于這種環(huán)境中傳感器的處理，數(shù)據(jù)的存儲，日志以及看門狗定時器的定制指令。盡管IPMI指令集對主板環(huán)境來說比較適合，但它不具備提供對獨立于硬件之外的數(shù)據(jù)的能力。在2002年五月， PICMG 2.9規(guī)范得到了進(jìn)一步的改善，增補(bǔ)了一份變更通知，解決了最初2.9規(guī)范中的一些缺陷。ECR致力于定義一種就軟件來說與硬件無關(guān)的機(jī)制，這種機(jī)制能判別背板的容量以及哪個槽位已經(jīng)插入了CompactPCI單板。位于一個標(biāo)準(zhǔn)CompactPCI單板上的管理控制器可能會和地址總線、位于單板把手上熱插拔微動開關(guān)、藍(lán)色的熱插拔燈、甚至是HEALTHY和ENUM#信號聯(lián)通。典型的系統(tǒng)管理控制器板與位于外設(shè)板上的管理控制器的聯(lián)接如下圖2所示：
圖2 管理控制器連接圖
現(xiàn)在面對著一個不明顯的挑戰(zhàn)是如何有一個一致的方法來尋址位于CompactPCI外設(shè)板上的設(shè)備。IPMI尋址傳感器只是通過傳感器的編碼，但是PICMG到現(xiàn)今為止仍然沒有統(tǒng)一板上不同傳感器的編碼標(biāo)準(zhǔn)。此種結(jié)果帶來的挑戰(zhàn)就是系統(tǒng)管理控制器缺乏標(biāo)準(zhǔn)一致的方法去與位于外設(shè)板上的諸如熱插拔藍(lán)色指示燈、微動開關(guān)通信。這些缺陷將會是正在制訂中的CompactTCA規(guī)范需要解決的。
遠(yuǎn)程管理CompactPCI板
現(xiàn)今而言，CompactPCI管理架構(gòu)的定義是傾向于管理單板及所有機(jī)框內(nèi)的FRUs.如今許多應(yīng)用需要對CompactPCI系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。應(yīng)運(yùn)而生存在一個IPMI消息IP打包封裝標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)就是遠(yuǎn)程管理協(xié)議（RMCP）。通過支持RMCP協(xié)議并具有以太網(wǎng)接口的系統(tǒng)管理控制器，CompactPCI的使用者可以對CompactPCI系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。但RMCP的使用現(xiàn)今只處于起步階段，后續(xù)將要做許多工作來滿足CompactPCI制造商不同產(chǎn)品之間的協(xié)同工作。這方面也是正在制訂中的CompactTCA規(guī)范需要解決的另一個領(lǐng)域。
總結(jié)：
PICMG2.9規(guī)范借助于現(xiàn)存的IPMB和IPMI標(biāo)準(zhǔn)，提供一個管理架構(gòu)和接口。這個標(biāo)準(zhǔn)給CompactPCI的使用者提供一條不依賴于PCI總線的途徑去控制和監(jiān)測機(jī)箱里的所有FRUs。很可能在未來的CompactPCI架構(gòu)將會依賴PICMG2.9在監(jiān)測單板的運(yùn)行狀態(tài)的同時去控制單板的熱插拔。這些需要進(jìn)一步提高PICMG2.9的不依賴硬件的能力。正在制訂中的CompactTCA規(guī)范將會完成這個工作。CompactPCI的使用者也可以借助RMCP的好處通過IP實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。PICMG2.9是一個獨立的、可選擇的規(guī)范。當(dāng)用戶需要PICMG2.9規(guī)范提供的管理功能時，必須確認(rèn)產(chǎn)品符合此規(guī)范。盡管對CompactPCI單板和系統(tǒng)的管理尚處在起步階段，但已經(jīng)能完成協(xié)同工作，并且能夠面對當(dāng)今管理需求所提出的挑戰(zhàn)。
