RISC-V-samarbete mellan Renesas och SiFive

Effektivitet och kortsystem

Läs krönikan på webben

I min förra krönika gnällde jag bland annat på politiskt motiverade och oekonomiska modulbaserade system. Den här gången tänkte jag ta en titt på tekniskt motiverade och ekonomiskt vettiga modulsystem. För det som är sant för storvolymprodukter behöver ju inte vara sant för industriprodukter. Och ibland kan det till och med vara vettigt att använda moduler i storvolymprodukter.

Mikrodatorn
Men låt oss börja från början. 1971 lanserade Intel den första mikroprocessorn (4004) och efter bara några få år hade i stort sett varenda elektroniktillverkare hoppat på tåget. Marknaden översvämmades av mikroprocessorer av olika slag och intresset för att använda mikroprocessorer i alla tänkbara tillämpningar exploderade.

Att det gick så här snabbt var inte ett dugg märkligt. Överallt fanns det maskiner och prylar som behövde datoriseras. I många fall hade man redan löst datoriseringen med de datorer som faktiskt fanns tillgängliga. Digital Equipments lilla DTL-baserade PDP8-minidator lanserades till exempel redan 1965 och hittade snabbt in i industrier världen över.

Men mikrodatorn var ändå något helt nytt. Det var fantastiskt nog att man kunde bygga små och relativt billiga styrsystem till industrisystem men framför allt blev det möjligt att göra allt det där som tidigare varit omöjligt på grund av ekonomi, storlek eller energiförbrukning. I Sverige såg vi till exempel ett stort uppsving för kontantautomater, automatiserade bensinpumpar, symaskiner och massor av annat.

Kortsystem
För storvolymprodukter som symaskiner och andra konsumentprylar var det självklart att bygga elektroniken från ”scratch”. Elektroniken optimerades så mycket som möjligt och de komponenter som var nödvändiga monterades helst på ett enda kort. Utvecklingskostnaden blev en liten del av totalkostnaden eftersom den kunde spridas ut på många producerade enheter.

Men det fanns också massor av industritillämpningar där volymerna var mycket lägre. I industrin var man dessutom van att använda standardiserade racksystem och kort med standardiserade kontaktdon. Steget till standardiserade kortsystem var mycket kort.

I Europa blev det speciellt intressant. Där fanns redan ett etablerat och standardiserat system med standardiserade kortstorlekar och kontaktdon som passade in i de internationellt standardiserade 19-tums racksystemen. Många av de konsultföretag som byggde industrisystem åt sina kunder tog fram egna kortsystem, ofta baserade på enkelt Europaformat.

I grunden handlade det om att välja en mikroprocessorfamilj och använda en buffrad variant av den processorns CPU-buss. CPU-bussen drogs sedan ut på ett bakplan och kortsystemet bestod av CPU-kort, minneskort och I/O-kort av olika slag. I Sverige fanns på sjuttio- och åttiotalet många sådana här kortsystem, där väl DIABs Databoard var det mest framgångsrika.

Internationell standard
Också de internationellt framgångsrika S-100, VME- och Multibus-systemen baserades i början på samma ganska enkla CPU-bussar. Intels Multibuss och S-100-systemet hade samma problem som andra USA-baserade system i det att man inte hade något standardiserat kortformat eller kontaktformat. Men det gick förvånansvärt bra ändå. VME-systemet lyckades bättre eftersom de använde dubbelt Europakortsformat och standardiserade kontaktdon.

Många, framför allt bland korttillverkarna, trodde att de här kortsystemen skulle ta över också storvolymprojekten. Tanken var att korten i sig skulle tillverkas i så stora volymer att de skulle bli billigare än att bygga från grunden. Så blev det inte. Det var fortfarande mycket billigare att tillverka egna optimerade kort när volymerna ökade.

Fler bussar
I takt med att processorhastigheterna ökade blev det omöjligt att behålla den enkla modellen med en enda CPU-buss. Kortsystemen utökades med separata minnesbussar och I/O-bussar och billigare ”mezzanine-kort” för enkla I/O-funktioner adderades till CPU-korten. Bussarna modifierades för att tillåta multiprocessorsystem och i samma vända försvann de flesta av de enkla kortsystemen. VME fick sin storhetstid, något som standarden faktiskt behållit ända in i våra dagar på en del specialområden.

ATCA blev en katastrof
Den ökade komplexiteten ledde till ”kortsystemet som skulle ersätta alla kortsystem”. Advanced TCA, ATCA, togs fram gemensamt av flera företag och lanserades som ”the final solution”….