Breadboarding a 68000 Computer

[msamsoniuk]

http://hackaday.com/2014/11/08/breadboa ... er-a-week/

[tcpipchip]

Legal! Muito bom!

[mastk]

A academia suga o meu mana, mal vejo a hora de voltar a ser livre, tenho tantos recursos parados que coletei nesse meio tempo e estou treinando artes.
Algumas coisas que deixaram desanimado que foi a Freescale abandonar os coldfires e ver que estao aparecendo MCUs com quantidades incriveis de RAM neles, com isso, tenho mais uma opcao frente e depois de usar a raspberry e sistema com linux real, nao pretendo mesmo fazer nada com SO, os video games nao ficam bem se nao operarem em tempo real e com isso o embarcado, ou algo como o MCF5270 eh a perfeicao.

Nao por acaso Sam, teria alguns links da especificacao ou se eh possivel montar algo com VME? Minha renda se multiplicou quase 40 vezes nos ultimos anos, mandar fazer placa nao eh problema e se fosse fazer algo modular com caixa e "bonitinho".

No exato momento em baixo da minha cama estou com um sistema com UM Spartan 3 e MCF52259 embaixo da cama, ele me atende mas a performace nao vai ser das melhores.

[edsont]

... Minha renda se multiplicou quase 40 vezes nos ultimos anos...

Tá aceitando currículo onde trabalha?

[msamsoniuk]

tem aqui a spec completa do VME original:

https://www.mpp.mpg.de/~huber/vme/vmebus.pdf

mas nao sei se eh a melhor abordagem hoje em dia. na epoca a escala de integracao era menor e fazia sentido espalhar o sistema em varias placas. com o tempo eles foram puxando tudo para uma placa soh e comecaram a usar o backplane para interconectar sistemas completos. hoje em dia o vme nem existe mais como backplane, ele evoluiu para o VPX, que essencialmente eh um backplane com um fabric switch de 10Gbps interligando placas com niveis de integracao gigantescos, pois o foco destes sistemas sempre foi alta performance:



acho que jah comentei com voce, mas nao custa comentar novamente... no caso do MCF5270 ou qualquer componente similar, o nivel de integracao elevado e a alta velocidade de operacao requerem que alguns sub-sistemas minimos fiquem o mais proximos possivel do processador. entao eu acho que seria uma boa ideia ter processador, EPROM, SDRAM, PHY e seriais em uma placa. e acho que vale a pena incluir um SD card ou qq coisa similar tambem, assim vc monta um codigo na EPROM de boot que puxa uma imagem de boot do SD card para a SDRAM e pronto, vc tem um sistema bem pratico para trabalhar!

daih assim, na parte do video se vc quer fazer um sub-sistema bem independente, com framebuffer proprio e talvez ateh alguma capacidade de processamento propria, realmente, talvez valha a pena ter outra placa interconectada. e daih nessa placa vc coloca uma FPGA, uma SDRAM ou SRAM para framebuffer, o conversor de video (HDMI?) e talvez umas portas para teclado e mouse USB. agora, se vale a pena usar vme para interconectar as duas placas... eh uma boa pergunta! o MCF5270 tem praticamente todos os sinais necessarios para ser um master vme, embora ele nao tenha a sinalizacao para suportar mais de um master.

note que as placas VME tem dois tamanhos: uma delas com 100x160mm possui um unico conector DB96 e possui um bus de dados de 16 bits. o outro tamanho, com 233x160mm possui dois conectores DB96 e possui um bus de dados de 32 bits. e claro, se o seu objetivo for ter um barramento de 32 bits, comeca a valer a pena ter a SDRAM com 32-bits tambem. bom, uma coisa que tem que considerar eh o tamanho do backplane: com a largura total de 19", a velocidade maxima que vc vai conseguir eh da ordem de 10 milhoes de transacoes assincronas e, para um barramento de 32-bits, vc vai conseguir 40Mbytes/s.

mas eu diria que nao eh a melhor abordagem. ao inves disso eu pegaria aquela placa principal com o MCF5270 e colocaria conectores diretamente nela nesse estilo:



na figura o cara coloca conectores para duas placas de expansao, sao bem menores e mais simples que placas VME. eventualmente, colocaria buffers para cada barramento e, como em cada conector vai apenas uma placa de expansao, vc tem uma conexao direta, simples, otimizada e curta do processador ateh a placa de expansao, o que permite ela trabalhar na velocidade maxima do barramento. no caso do MCF5270, essa velocidade maxima seriam transferencias em burst de 16 bytes em 7 clocks. com clock de 50MHz e bus de 32-bits, vc teria 114MB/s.

mas... novamente mas... eu acho que ficaria com o sistema em 16 bits mesmo, por questao de economia e simplicidade...e tipo, conectar uma FPGA em um bus de 32 bits eh um desperdicio brutal de pinos de GPIO, principalmente se for uma FPGA pequena com 100 ou 144 pinos. mesmo a interface com um DSP qualquer, como o HPI da texas ou o HOSTDP da analog, vai ser de 16 bits. a antiga interface ATA eh um bom exemplo de bus de 16-bits relativamente eficiente.

bom, eu acho que ficaria legal: uma placa base tipo uma VME de 233x160mm com um MCF5270, SDRAM, ethernet e seriais, daih vc tem dois ou tres conectores para modulos de expansao e nesses modulos vc coloca FPGAs, DSPs, etc com suas respectivas interfaces fisicas. esse modelo de sistema nao eh novidade:


http://www.ebay.com/itm/390164777700

essa aqui, por exemplo, eh uma placa VME64 com um processador 68040 e quatro slots tipo "industry pack":



eu particularmente acho o industry pack meio ruim mecanicamente: eh muito compacto e nao possui acesso ao frontal da placa VME. o padrao daquele primeiro desenho lah em cima com duas placas de expansao eh o PCI, as placas sao maiores e elas tem acesso a frontal da placa VME. mas claro, o MCF5270 nao suporta PCI diretamente e os conectores de alta velocidade que eles usam sao caros e ruins de montar, entao acho que roubaria apenas a mecanica da PCB e usaria uma simples barra de pinos com um bus sincrono de alta velocidade e 16-bits.

outro exemplo muito parecido com VME + industry pack eram as sparcstations com sbus:



a propria cisco tem uma construcao hierarquica realmente muito incrivel. existem os network modules:



que possuem uma interface ethernet e dois conectores para interface cards, que sao modulos menores:



imagine que existem centenas de variedades de interfaces fisicas possiveis que se combinam em cada network module e sistemas que suportam quantidades variaveis de network modules... o resultado final eh um sistema incrivelmente modular e denso!

agora, se eu tivesse um powerpc minimamente bom com uma infinidade de interfaces na mao, eu faria completamente diferente: conectaria tudo via GbE. quer dizer, ao inves de colocar um barramento paralelo entre o powerpc e uma FPGA ou DSP, simplesmente conectaria eles via GbE. poderia ser com backplane ou mesmo mezzanino card, mas no bus colocaria uma GMII... talvez tivesse uma SPI para gerenciar e descarregar as imagens de firmware, mas para operacao bruta ficaria com a GbE, que eh uma interface que rende 125MB/s em cada sentido e pode operar full-duplex. do lado do powerpc eu simplesmente colocaria um linux e falaria com a FPGA e DSP via IP. adeus problemas de interface, adeus problemas de performance, adeus problemas eletricos...

seja para video, disco, rede, etc portas GbE funcionam muito bem e considero isso o futuro em termos de barramento local!

A academia suga o meu mana, mal vejo a hora de voltar a ser livre, tenho tantos recursos parados que coletei nesse meio tempo e estou treinando artes.
Algumas coisas que deixaram desanimado que foi a Freescale abandonar os coldfires e ver que estao aparecendo MCUs com quantidades incriveis de RAM neles, com isso, tenho mais uma opcao frente e depois de usar a raspberry e sistema com linux real, nao pretendo mesmo fazer nada com SO, os video games nao ficam bem se nao operarem em tempo real e com isso o embarcado, ou algo como o MCF5270 eh a perfeicao.

Nao por acaso Sam, teria alguns links da especificacao ou se eh possivel montar algo com VME? Minha renda se multiplicou quase 40 vezes nos ultimos anos, mandar fazer placa nao eh problema e se fosse fazer algo modular com caixa e "bonitinho".

No exato momento em baixo da minha cama estou com um sistema com UM Spartan 3 e MCF52259 embaixo da cama, ele me atende mas a performace nao vai ser das melhores.

[ELFS]

:!:

... Minha renda se multiplicou quase 40 vezes nos ultimos anos...

Tá aceitando currículo onde trabalha?

A renda era do tempo que ele ganhava mesada (vinte por semana)

[Red Neck Guy]

E o RapidIO?
De inicio ele me parece atraente para uma comunicação entre cis. Mas ainda não cheguei a ver a complexidade dele em relação a ethernet.
A Altus lançou esses tempos um PAC que utiliza ethernet deterministica no backplane.

[msamsoniuk]

E o RapidIO?
De inicio ele me parece atraente para uma comunicação entre cis. Mas ainda não cheguei a ver a complexidade dele em relação a ethernet.
A Altus lançou esses tempos um PAC que utiliza ethernet deterministica no backplane.

entao, o rapidio eh meio atrelado ao processador que tenha ele integrado, tipo os powerpcs toptop, o que o torna meio obscuro em relacao a ethernet, na minha opiniao. pelo que vi rola ateh 16 lanes de 10Gbps, mas nao sei qual eh o tipico disponivel em um processador toptop. jah ethernet eh um pouco mais flexivel, vc pode ter um switch 10GbE e misturar de boa sistemas baratos de 1GbE ou 10GbE. jah para ir acima eh mais complicado, pq daih a interface entre o dispositivo e o PHY requer uma infinidade de linhas, como no caso de 40 e 100GbE. daih talvez rapidio seja um pouco melhor, mas eu acho que hoje em dia 10GbE para aplicacoes top eh meio que suficiente para quase tudo se o sistema for bem projetado, quer dizer, eh 10GbE em paralelo para cada par de sistemas. se vc tiver 20 sistemas, vai ter trafegando em um dado instante ateh 100GbE no sistema como um todo. e mesmo para conectividade entre diferentes devices na mesma placa, ethernet me parece a melhor solucao. por exemplo, em um sistema tradicional que tenha uma FPGA na parte de aquisicao de dados, um ou mais DSPs para algum processamento de sinal e um processador para roteamento e aplicacao, o normal seria conectar tudo isso via barramento paralelo. mas na realidade isso nao eh muito eficiente. quem jah projetou um barramento com DDR sabe q o normal eh as diferentes linhas "espalharem" a temporizacao e exigirem clocks mais baixos. alem disso, barramentos paralelos requerem device drivers complexos e nao necessariamente eficientes. conectar tudo via ethernet eh bem mais eficiente: o barramento mais estreito "espalha" menos o sinal no tempo e permite um clock mais alto. ao mesmo tempo, o device driver jah esta pronto e otimizado pq ethernet eh um negocio projetado para alto fluxo de pacotes de rede tanto do ponto de vista de hardware (dma e ring buffers) quanto do ponto de vista de software (roteamento com zerocopy), sem falar nos aceleradores de pacote em hardware. comparativamente, dah para pensar o seguinte: uma interface GbE normal em um powerpc eh equivalente a um barramento paralelo de 8 bits rodando a 125MHz. se colocar um PHY na ethernet, ela alcanca 100 metros, mas o barramento paralelo nessa velocidade nao vai muito longe nao.