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  PCI总线多用户卡


    多用户卡广泛应用与银行、金融、证券、电线、工控等领域,是计算机多用户通信控制系统重要的硬件组成部分。最初主要用于Unix主机,提供终端接口,有时也被用来组建UUCP串行通讯网。近年来,随着基于TCP/IP网络的逐渐流行以及客户/服务器方式的兴起,多用户卡生产厂家推出了一系列新产品,以满足需求。由于现在多用户卡品种繁多、功能各异,下面我们就多用户卡的选用提一些建议,供大家参考
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主机与终端连接型多用户卡◇

    由于主机与终端连线的每个端口速度不高(一般为9600bps),而且主机向终端传送的数据量要远大于终端向主机传送的数量,所以,选用主机与终端连线型多用户卡时,主要看其扩充性如何。一个应用环境的建立初期,可能实际要求的端口数量不多,但随着业务的增加,要求的端口数量将越来越多,所以,扩充的方便性与扩充成本是重要的考虑因素。
首先,在软件方面,扩充端口时不必再重装驱动程序,而只需把要用的端口设备名直接包含到应用程序中,软件将自动侦测端口。系统管理员在扩充端口时,只需分配各用户的使用权限,并进行管理即可。其次,硬件最好是模块化结构,只需插上扩展盒,而不必在拆装修改主机系统。另外,端口扩展能力也很重要,如瑞旺公司P960多用户卡可扩接多达64个端口,便是这种类型应用的可选产品。


主机与主机连接型多用户卡◇

    由于NT系统和客户/服务器模式的兴起,越来越多的系统应用在主机与主机间的连接环境中。主机间多用户卡端口的连接,一般是采用通过一对Modem运行SLIP、PPP等基于TCP/IP或其他协议的网络连接(如远端拨号访问、Internet接入服务等),其工作特点是数据传输量大,所以,要求端口速度越快越好。因此,有可能出现多用户卡性能饥渴现象,用户既要求每一个端口的速度要快,同时又要求能提供更多的端口。随着Modem可支持的速度越来越高,今天可以满足的端口速度,也许明天就不能满足了。例如:V.32 bis Modem的连线速率为14.4Kbps,DTE端口速率最高达57.6Kbps,而V.34 bis Modem的连线速率为33.6Kbps,DTE端口速率最高达到了115.2Kbps。目前流行的V.90 bis Modem的连线速率为56Kbps,DTE端口速度达到了230Kbps。所以,这种应用环境下的用户最优先考虑的应该是多用户卡的性能好坏,其次才考虑本身的可扩展性。
    多用户卡的性能指的是其系统吞吐量,即最大端口数×端口波特率/10。如瑞旺P990D多用户卡系统吞吐量为360Kbps,则在支持64端口时每一端口波特率为56.25Kbps,而在支持32端口时每一端口波特率为112.5Kbps。
    由于一个系统本身所能支持的PCI插槽有限,所以,在PCI插槽足够的情况下,我们通常采用相同的卡,把端口座平均分摊到每一块多用户卡上。但在PCI插槽数不够的情况下,就一定要采用高性能的多用户卡。这是由于每一端口要有足够的传输性能,而可以安装的卡数又被限制,只能让每一块卡支持更多的端口,因而卡的性能要足够高才能满足上述条件。


◇主机与工业控制设备连接型多用户卡◇

    目前,许多PC被用来当作工业设备的控制中枢。由于此种设备的数据传输量不大,且对速度的要求一般不高,因此,并不一定需要多用户卡负责传输工作。此类连接对接口界面类型的要求可能多样化,普通的RS232界面是常见的端口界面,但是其连接距离却只有50米,如果连线设备距离相当远,则无法在使用RS232界面,而RS424或RS485界面就成为另一种选择。RS424界面是一种适于远距离点对点数据传输的界面,它的连接距离可达1000米。但当多个设备都是远距离时,给每个设备拉一条线会相当不方便,于是RS485界面便成为首选。RS485接口支持多个设备同时挂在一根导线上,它的总连线距离也可达1000米,而且一路上所有的设备都可以连接其上,相当方便。但它有一个限制:必须是半双工通信方式,即在同一时刻只能有一个设备进行数据发送,而其他设备只能接收。要保证这个条件必须依靠软件。
由于工业设备与强电设备有关,或者传输线路本身可能暴露在具有高压电回路的环境中,于是,在弱电回路的电位参考点很可能受到强电的冲击而造成数据错误,甚至硬件的损坏。因此,有必要在强、弱电设备间进行电位隔离,以增加工作稳定性。所以,在工控设备领域里,多用户的选用主要考虑的因素是:是否提供RS232、RS422、RS485等界面,是否具有电位隔离的能力。瑞旺公司生产的P588型多用户卡支持Windows 95/98/NT,八个串口可以单独定义成RS232、RS422、RS485界面,接口带有零电位和突波保护器,支持Windows即插即用,八个口同时传输,每一端口速率可达115.2Kbps,非常适合工业控制领域。


◇对主机PCI总线类型的考虑◇

    由于速度上的考虑,通常PCI总线在负载上要求非常严格。在未采用桥接芯片的情况下,一个PCI系统可能只有四个PCI插槽可供使用,因此,有必要把尽可能多的功能加到一块PCI卡上面。在PCI环境中,可以向系统申请资源,避免冲突。所以,在PCI环境下是通过跳线来判定卡号而不是像在ISA环境下通过系统资源位置来判定卡号。
    由于目前PCI总线本身主要分成33MHz或66MHz系统频率,32位或64位系统总线宽度,以及5V或3.3V电压。因此,在选用时要注意这些外部环境是否相符。如瑞旺PCIIOP系列多用户卡为33MHz、32位、5V。
PCI总线比ISA总线的传输速度高,所以,有些人会以为PCI卡比ISA卡快。但实际情况并非如此。对多用户而言,数据传输过程中的主要瓶颈在于卡上的CPU如何快速地处理传输工作,主机CPU中PCI总线的存取动作只占所有工作时间的非常小的比例。因此,PCI总线的较高传输速度对整体性能的影响有限。
在采购多用户卡时,最好在预算范围内购买性能尽可能高的卡。因为PCI插槽有限,硬件CPU的高速发展及新软件的推出都可能要求较高的传输能力。如果卡的性能不佳,可能造成整个系统的性能降低。在ISA时代可以通过增加一块卡来解决,但在PCI时代可能没有足够的槽位再添加一块卡,而只能换卡。因此,建议用户尽可能买高一档次的卡,以备将来升级之用。


◇对多用户卡本地处理器的考虑◇

    多用户卡的本地处理器主要负责执行串口的资料发送和接收工作。如果多用户卡没有本地处理器,则这个串口控制器的数据发送与接收工作就要由主机CPU来负责处理;否则,主机CPU只要对卡进行内存读写即可。多用户卡带有本地处理器的好处在于:减少主CPU在多串口传输中的工作负担,而成为一种单纯的内存读写工作,此时,所有数据的收发工作都要由本地处理器来完成,因此,就必须考虑本地处理器的多用户卡的串口性能并不一定比由主CPU直接负责的非智能卡高。
    未带本地处理器的多用户卡,其每一个串口的数据传输工作都由主CPU负责。由于主CPU的速度一般很快,所以,串口的性能就很高。但是每一个串口的控制都将占用主CPU的处理时间,于是,主CPU处理其他工作的时间就减少了。在端口少的时候影响可能可能不明显,当端口数增多的时候,影响就越来越大了。同理,当端口速度越高时,主CPU被中断的次数越多,于是被占用的比例也就很高了。所以,在使用主CPU来处理串口工作的时候,一般开始时都有很高的性能,但当串口数增加或运行在主机上的应用程序比较大时,则每一个串口的性能明显恶化,同时,主机的性能也明显下降。而带本地处理器的多用户卡则需要来决定是否采用带本地处理器的多用户卡。

 
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