VSO: модель разработки стандартов 21-го века

1. Введение

1.1. Стандарты и успехи VME

За последние 15 лет индустрия VMEbus развивалась весьма стремительно, поскольку в ее основе лежит действительно открытый стандарт. Этот стандарт - не просто один из "промышленных" стандартов, а стандарт, признанный как национальными, так и международными органами по стандартизации. В настоящее время все большее признание получает совместная разработка стандартов в форме консорциумов как альтернативы официальным организациям. Уже доказано, что совместно стандарты разрабатываются быстрее и с меньшими бюрократическими проволочками.

VSO - это эксперимент Ассоциации VITA, предлагающий её членам лучшее, что есть у двух подходов: во-первых, это официальная организация по разработке международных стандартов, а во-вторых, присущая этой организации открытость позволяет избавиться от многих бюрократических препонов, характерных для обычных организаций по разработке стандартов.

1.2. История - возникновение VMEbus

Стандарт шины VMEbus вырос из разработанных в 1979 году компанией Motorola спецификаций шины VERSAbus для поддержки микропроцессоров семейства 68000. В этой спецификации для взаимодействия с шиной использовался стандартный краевой разъем ("гребенка"). Разъемы этого типа не получили широкого признания в Европе, которая тогда только перешла на штыревые DIN-разъёмы, составляющие часть стандарта на модульные печатные платы, известные как "Еврокарта", или "Европлата". Преимущество DIN-коннектора - его повышенная надежность по сравнению с краевым разъемом, не обеспечивающим надежного контакта. На потенциальных рынках шины VERSAbus требовались высоконадежные контактные соединения, которых обычные гребенчатые разъемы, как полагалось, не обеспечивали. Кроме того, многие разработчики предпочитали Еврокарты, поскольку их физические размеры меньше размеров модулей VERSAbus, что для многих приложений оптимальнее.

Решением этой проблемы явилась спецификация VERSAbus-E, представляющая собой объединение электрической спецификации VERSAbus с механической спецификацией Евромеханика". В дальнейшем эта спецификация была переписана и стала спецификацией VERSA Module Europe или VMEbus Specification версии А. Официально о принятии данной спецификации в октябре 1981 года объявили такие компании, как Motorola, Mostek, Philips/Signetics и Thompson CSF (во время проходившей в Мюнхене выставки Systems 81). Чтобы показать, что VME - действительно открытый стандарт, версия А распространялась свободно.

1.3. Основная задача - совместимость изделий различных поставщиков

До появления VMEbus существовавшие де-факто промышленные стандарты плохо обеспечивали взаимодействие изделий различных поставщиков. Большинству пользователей, если они хотели получить надежно функционирующую систему, приходилось приобретать технические средства только одного производителя. Поэтому разработчики VME-спецификации стремились добиться того, чтобы этот стандарт не усугубил данную проблему, а явился бы частью её решения. Другими словами, в случае отказа системы его причиной должно быть несоответствие системы спецификации, а не противоречивость самой спецификации. Свободное распространение данной спецификации, благодаря чему она прошла экспертизу всех заинтересованных технических специалистов, помогло создать действительно надежный стандарт. Прежде чем в 1987 году официально стать признанным стандартом, спецификация VME подверглась нескольким редакциям.

В это время огромное значение придавалось стабильности VME-спецификации. Производители хотели иметь неизменную платформу для проектирования своих изделий, а разработчики боролись с искушением произвольно изменять спецификацию в сторону добавления новых возможностей.

1.4. Разработка первых стандартов

Первоначальная 32-разрядная спецификация VMEbus в октябре 1981 года (в момент ее выхода) была отдана компанией Motorola для свободного распространения, но, тем не менее, курировалась созданной тогда Группой производителей аппаратуры VMEbus - VMEbus Manufacturers Group. Чтобы превратить VME в действительно международный стандарт, было решено представить эту спецификацию для официальной стандартизации в соответствующие организации. В Соединенных Штатах VME-спецификации были представлены в Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), а в Европе - в Международную электротехническую комиссию (IEC). IEEE утвердил VME как официальный стандарт в 1987 году, а IEC - в 1988 году.

1.5. Официальные организации по стандартам

В Соединенных Штатах все неправительственные организации, занимающиеся разработкой стандартов, зарегистрированы в Американском национальном институте по стандартам, ANSI. Сам институт разработкой конкретных стандартов не занимается. Вместо этого он определяет процедуры и назначает другие организации для выполнения этой работы. В рамках ANSI существует три уровня аккредитации: организация, комитет и дебаты.

Аккредитация в качестве организации означает, что данная организация представляет на рассмотрение и утверждение ANSI все свои процедуры по разработке стандарта. После аккредитации эта организация может разрабатывать и публиковать стандарты под эгидой ANSI. Примером такой организации служит Институт IEEE.

В результате аккредитации комитета создаётся организационная структура из представителей различных компаний, задачей которых является совместная работа над тем или иным стандартом. Комитеты работают в рамках определенных ANSI правил. Примерами таких комитетов являются комитеты X1 и Т1.

Дебаты (canvass) - это определенный институтом ANSI метод, позволяющий организациям разрабатывать стандарты на основе набора процедур ANSI. Слово "canvass" в данном контексте означает "подробное исследование или обсуждение". В соответствии с требуемой процедурой необходимо осуществление так называемого открытого голосования (canvass ballot). Оно должно быть открыто для любой организации или личности, прямо или косвенно заинтересованной в данном предмете обсуждения. После голосования его результаты представляются в ANSI. По завершении должным образом всех процедур ANSI утверждает данный стандарт. Этот принцип разработки и регистрации стандартов, кроме VITA, применяется в Underwriters Laboratories (UL).

1.6. Основание VITA

После того, как спецификация VME была объявлена официально, все производители и пользователи VMEbus получили приглашение присоединиться к группе производителей VMEbus - VMEbus Manufacturers Group. Эта группа занималась продвижением "новорождённой" спецификации. Сначала работа в группе велась самими компаниями-"родителями" VME. Однако в 1983 году, в результате резко возросшего интереса к VME, соответственно возрос и объем ежедневной работы, став слишком большой нагрузкой для партнеров-учредителей.

Было решено сформировать специальную промышленную торговую ассоциацию, и в 1984 году появилась Ассоциация VITA - VMEbus International Trade Association. Целью этой организации по-прежнему является продвижение технологии VME, а членом Ассоциации может стать любой заинтересованный пользователь или производитель VME-изделий. Впоследствии в VITA сформировался специальный технический комитет, призванный курировать спецификацию VMEbus. Он выполнял работы по дальнейшему уточнению спецификации и представлению ее в IEEE и IEC для официальной стандартизации.

После официального принятия стандарта заботой комитета стало поддержание жизнеспособности VME в соответствии с быстро меняющимися технологическими условиями.

В 1989 году во время технического совещания в Париже Джон Петере из Performance Technology предложил дальнейшее усовершенствование спецификации VME, которое позволило бы удвоить скорость передачи данных по шине, и соответствующий термин - VME64. Отличительной особенностью данного предложения являлось то, что при его реализации сохраняется возможность совместного функционирования различных устройств. На одну и ту же объединительную панель возможна установка как старых, так и новых VME-модулей. Эта концепция совместимости с одновременной возможностью эволюции явились ключевым фактором успеха VME-технологии.

В течение нескольких последующих лет предлагались различные усовершенствования, модификации и изменения VME-спецификации, которые в некоторых случаях принимались техническим комитетом VITA.

1.7. Аккредитация Ассоциации VITA

Каждые пять лет все официальные стандарты должны пересматриваться для продления их действия в неизменном виде, в новой редакции или для прекращения их действия. Так как VME-спецификация была утверждена в 1987 году, то ее повторное рассмотрение было запланировано на 1992 год.

Первоначально пересмотром стандарта IEEE с модификациями VME64 и другими должен был заниматься технический комитет VITA, курирующий VME в рамках отделения IEEE по стандартам. Однако в связи с некоторыми инцидентами при рассмотрении других (не VME) стандартов, некоторые члены VITA сочли необходимым использовать другой подход. Когда обнаружилось, что такие торговые ассоциации, как VITA, могут уполномочиваться на проведение разработок официальных стандартов институтом ANSI, было решено обратиться в ANSI с просьбой о предоставлении такого статуса и проведения всех работ в рамках VITA. Для аккредитации VITA в ANSI Рэй Алдерман (Ray Alderman), впоследствии технический директор VITA, приложил все свои усилия. Некоторые уже аккредитованные организации выражали озабоченность по поводу возможного дублирования работ, однако в июне 1993 года VITA получила наконец требуемый статус, после чего стандартизация VME64 стала её обязанностью.

Чтобы избежать конфликтов с IEEE по поводу авторских прав, технический комитет VITA вернулся к версии C.1 исходной спецификации VME. Именно эта спецификация была представлена компанией Motorola для свободного распространения, но её совместимость с более поздним документом IEEE осталась. Базой для всех дополнений VME64 стала версия С.1.

2. Деятельность VSO

2.1 Создание VSO

После аккредитации VITA перед ней встал вопрос о преобразовании технического комитета (представлявшим собой рабочую группу под контролем отделения IEEE по стандартам) в жизнеспособный орган по разработке стандартов, действующий в её рамках. Было решено создать такую организацию по стандартам, которая, сохранив членство в VITA, имела бы свой собственный набор правил и процедур. В основе этого решения лежала идея использования всего творческого потенциала VITA с одновременным отделением от коммерческой деятельности этой ассоциации.

Чтобы как-то дистанцировать новый орган от VITA, решено было дать ему собственное имя - VSO (VITA Standards Organization - Отделение VITA по стандартам) - и представить на его рассмотрение и утверждение набор рабочих процедур.

2.2. Членство в VSO

Членами VSO могут быть только физические лица, работающие в одной из входящих в VITA компаний. Кроме того, они должны быть участниками хотя бы двух из четырех состоявшихся ранее совещаний, чтобы иметь право официального голоса на последующих заседаниях.

Эти правила установлены по нескольким причинам. Во-первых, поскольку в отношении VSO VITA должна соблюдать аккредитационные требования ANSI, членство в VITA целесообразно для консолидации деятельности VSO. Во-вторых, так как обсуждение технических вопросов иногда носит затяжной характер и продолжается от заседания к заседанию, необходим некоторый метод, гарантирующий преемственность и продвижение вперёд. Во многих случаях драгоценное время тратится на то, чтобы посвятить новых членов в суть решаемых проблем. Необходимость присутствия на нескольких заседаниях гарантирует быстрое включение новых членов в работу без существенных потерь темпа продвижения.

Хотя для участия в официальном голосовании необходимо членство в VSO, тем не менее в любом заседании VSO могут участвовать любые наблюдатели. Кроме того, с согласия председателя собрания они могут принять участие в дискуссии по любому вопросу. Участие в заседаниях в качестве наблюдателя позволяет соответствующей компании решить, необходимо ли ей членство в VSO.

2.3. Разработка стандартов в рамках VSO

При разработке стандартов VSO опирается более на принцип согласия всех участников разработки, чем на бюрократические процедуры утверждения стандарта. Разработка стандарта, удовлетворяющего требованиям ANSI, состоит из двух этапов. Первый этап является внутренним для VSO и заключается в разработке и согласовании спецификаций. После этого данная спецификация передается в ANSI для подробного изучения (дебатов). ANSI-дебаты являются частью формализованного ANSI процесса, по окончании которого с положительным результатом обсуждаемая спецификация получает одобрение ANSI.

В VSO разработка стандарта может начаться в одной из двух групп - исследовательской либо рабочей.

Статус исследовательской группы получает любой член VSO (физическое лицо), запросивший данный статус. Этот человек становится председателем образованной исследовательской группы, деятельность которой может зародить заинтересованность в разработке нового стандарта. Можно сказать, что исследовательские группы - это "инкубаторы" новых стандартов.

Когда заинтересованность в разработке нового стандарта достигает некоторого критического уровня, процесс переходит в стадию реальной разработки проекта стандарта в статусе рабочей группы. Чтобы получить статус рабочей группы, необходимо ходатайство трех членов VITA о необходимости разработки нового стандарта. Кроме того, они должны изложить в письменной форме назначение стандарта, сферу его действия и оглавление (содержание) проекта. Председателю VSO они должны подать заявления о поддержке инициативы в разработке нового стандарта, а в течение всего срока разработки оказывать рабочей группе активную помощь.

Фактическая работа над стандартом может проводиться как во время официальных заседаний VSO (каждые два месяца), так и в промежутках между ними путем проведения телефонных консультаций, обмена информацией по факсу или электронной почте. Отчеты о достойных внимания вехах, пройденных в работе над проектом, докладываются на каждом заседании VSO.

Текущее состояние разработки определяется голосованием в рабочей группе. В начале процедуры голосования председатель может провести неофициальный опрос мнений. Окончательное официальное голосование проводится председателем рабочей группы под наблюдением и при поддержке представителей VITA, назначаемых её руководством. Для получения одобрения VSO необходимо, чтобы проект получил не менее 75 % голосов во время официального голосования рабочей группы, а также не менее 75 % голосов сторонних участников. Только после этого стандарт может быть представлен в ANSI для прохождения процедуры дебатов.

2.4. ANSI-дебаты

ANSI определил процедуру проведения дебатов, которые должны быть выполнены аккредитованной организацией в случае представления проекта стандарта на утверждение в ANSI. Суть этой процедуры составляет открытое голосование (canvass ballot) . Предварительно каждый потенциальный участник голосования получает специальное письмо, в котором содержится краткое описание предлагаемого стандарта, цели ANSI и просьба об участии в голосовании в случае наличия интереса к данному предмету. Поиск участников осуществляется организацией по разработке стандартов на основе ее базы данных о потенциально заинтересованных лицах и компаниях. В соответствии с требованиями ANSI должны быть приложены все усилия, чтобы обеспечить максимально возможные равноправие и открытость голосования. Равноправие означает, что никакая группа лиц не должна получить доминирующего положения в опросном листе (например, если в группе голосования из 20 участников 15 - это производители, то равноправие участников нарушено. Аналогично, если эта группа состоит из 18 пользователей и 2 производителей, то баланс также нарушен). С другой стороны, голосование должно быть открыто для всех, кто как-то заинтересован в данном стандарте. Так как иногда трудно выдержать соответствие обоим критериям, ANSI предусмотрел альтернативную возможность оценки предлагаемого стандарта - публичное обсуждение. В течение или сразу после процедуры голосования предлагаемая спецификация должна 60 дней обсуждаться "всенародно". В этот период любое заинтересованное лицо может представить свои комментарии. На все полученные отклики организация-разработчик стандартов должна ответить. Таким образом, даже не включенное в список голосования лицо может высказать свое мнение о предлагаемой спецификации и повлиять на дальнейшее принятие стандарта.

Процедура голосования в ANSI занимает 90 дней. Все отрицательные отзывы должны быть учтены, а после внесения существенных изменений снова должно быть проведено голосование с тем, чтобы голосующие участники имели возможность изменить свое мнение.

После проведения голосования его результаты представляются Совету ANSI по Рассмотрению Стандартов (Board of Standards Review). Этот орган контролирует выполнение всех необходимых для голосования процедур. Если все процедуры были выполнены надлежащим образом и ни один отклик не остался без реакции, то представленный стандарт получает признание в ANSI.

2.5. Стандарты ANSI/VITA

После того как одобрение ANSI получено, ответственность за публикацию утвержденного стандарта возлагается на VITA. Для ускорения публикации разработчикам настоятельно рекомендуется создавать свои проекты в формате, допускающем их публикацию сразу после утверждения ANSI. Обычно ассоциации VITA остаётся добавить к документам обложку. Таким образом, экономится время, необходимое на полное переформатирование спецификации (что часто случается у других разрабатывающих стандарты групп), и все заинтересованные лица могут получить её без задержек.

3. Достижения VSO и планы на будущее

3.1. Текущее состояние стандартов ANSI

Ускорение процесса разработки стандартов - основная задача VSO. За три года, прошедшие с момента регистрации VSO в ANSI, VITA представила на рассмотрение и получила одобрение шести стандартов.

3.2. ANSI/VITA 1-1994, VME64

Первым из получивших официальное признание ANSI стандартов был стандарт VME64. Как уже ранее говорилось, идея передачи 64-разрядных данных была высказана в 1989 году. Хотя сама идея довольно проста, детальная проработка длилась довольно долго. Кроме того, обсуждались и в некоторых случаях принимались и другие улучшения спецификации. Технический комитет потратил некоторое время на разработку метода синхронизации передачи данных источником (source synchronous method), от которого, в конце концов, пришлось отказаться, как только стало очевидным, что этот метод не гарантирует совместимости VME-модулей разных поколений. 10 апреля 1995 года ANSI утвердил стандарт ANSI/VITA 1-1994 .

3.3. ANSI/VITA 6-1994, Signal Computing System Architecture

Следующим, получившим одобрение ANSI стандартом VITA является стандарт SCSA (Signal Computing System Architecture - Архитектура систем обработки сигналов). SCSA - это стандарт магистральной шины на базе разъема Р2, применяемый в системах управления телефонными соединениями. Эта великолепная разработка фирмы Dialogic представляет собой изохронную шину для передачи мультиплексированных по времени телефонных данных и использует определяемые пользователем контакты ввода/вывода рядов А и С VME-разъема P2/J2. Данный стандарт позволяет создавать системы управления телефонными соединениями на базе множества стандартных коммерческих VME-модулей. Стандарт ANSI/VITA 6-1994 был утвержден 24 июля 1995 года.

3.4. ANSI/VITA 5-1994, RACEway Interlink

Третьим по счету утвержденным институтом ANSI стандартом VITA является стандарт RACEway Interlink, представляющий собой стандарт магистральной шины на базе разъёма Р2 объединительной панели для создания высокопроизводительной шины с коммутацией каналов. RACEway Interlink является альтернативным каналом передачи данных через разъем Р2 объединительной панели. Шина реализуется на базе активных модулей объединительной платы, имеющих схемы связи одного слота с другим. Максимальная пропускная способность шины составляет 160 Мбайт/с (150 Мбайт/с в непрерывном режиме). Этот стандарт был утвержден 31 июля 1995 года.

3.5. ANSI/VITA 3-1995, Board Level Live Insertion (BLLI) (Вставка модулей в "боевую систему")

В некоторых системах необходима возможность замены модулей без выключения и остановки системы. Этот процесс называется "вставкой в боевую систему" и требует специального механизма изоляции модуля от шины (чтобы вставка и удаление не привели к неисправностям модуля или системы). Данный метод описан в стандарте как рекомендуемый. При этом предполагается, что в системе используются стандартные коммерческие VME-модули. Реализация "вставки в боевую систему" возможна двумя способами: путем вставки модуля между VME-шиной и объединительной панелью либо путем использования активной объединительной панели. Этот стандарт утверждён 12 января 1996 года.

3.6. ANSI/VITA 4-1995, Модули IP

IP-модули - это пример сложившейся промышленной практики. В основе спецификации этих модулей лежит спецификация IndustryPack, разработанная компанией GreenSpring Computers и в дальнейшем поддерживаемая группой Motorola Computer Group. IP-модули позволяют добавлять любые необходимые функциональные возможности к любым имеющим IP-интерфейс базовым модулям. Большая часть работы по разработке этой спецификации выполнялась с использованием электронной почты и других компьютерных средств обмена информацией, позволивших значительно сэкономить время и командировочные деньги. Стандарт ANSI/VITA 4-1995 был утвержден 16 июля 1995 года.

3.7. ANSI/VITA 13-1995, Стандарт назначений контактов VME-разъёмов для ISO/IEC 14575 (Std. ) (Гетерогенные межсоединения)

Гетерогенные соединения, известные как HIC (Heterogeneous Interconnect), являются недорогим средством передачи данных между двумя узлами с малыми временами задержек. Для построения сети с коммутацией каналов может использоваться множество таких соединений. Протокол поддержки связи этого типа был стандартизирован как в IEEE, так и в IEC. ANSI/VITA 13-1995 - это стандарт назначений контактов разъёма, представляющий собой пример разработки современных стандартов с применение многоуровневого подхода, в котором один стандарт ссылается на другой. Данный стандарт был утвержден 16 июля 1995 года.

3.8. Будущее VSO и разрабатываемые в настоящее время стандарты

В настоящее время в VITA существует множество различных исследовательских и рабочих групп, а также незавершённых дебатов.

Деятельность рабочих групп сфокусирована на реализации VME на SEM-E, РМС-модулях с кондукционным охлаждением, V-net, BusNet, CellBus (ATM) в VME, VMEbus для физических приложений, технологии высокоскоростной (1 Гбит/с) пакетной связи и пакетной коммутации Myrinet и, естественно, на расширении спецификации VME64.

Исследовательские группы занимаются такими вопросами, как стандарты на программное обеспечение (ESSE) и модульные коммуникационные системы.

3.8.1 Проект ESSE

В мае 1995 года VITA запустила разработку проекта стандарта на унифицированную программную среду встраиваемых систем ESSE (Embedded Systems Software Environment). Необходимость в таком стандарте назрела давно, поскольку отсутствие подобной стандартизации привело к кризису в разработке встраиваемых систем. В результате и пользователи, и производители много ценного времени тратят на портацию драйверов, переписывание прикладных программ и разработку новых инструментальных интерфейсов для каждой встраиваемой системы. Из-за отсутствия общности пользователи покупной аппаратуры вместо того, чтобы разрабатывать свои прикладные программы, переделывают инструментальное и поддерживающее ПО.

Первоначально исследования намечались по трём направлениям: инструментальные средства (Tools), прикладные пользовательские интерфейсы (ядер) операционных систем (OSAPI) и драйверы ввода/вывода (I/O Drivers).

В апреле 1996 года на Конференции по встраиваемым системам в Бостоне рабочая группа ESSE по стандартизации инструментальных средств провела совместное заседание с рабочей группой по PowerPC EABI (Motorola) - двоичному интерфейсу встраиваемых приложений (Embedded Application Binary Interface) для PowerPC. На заседании формулированы задачи этого направления и намечены возможные пути их решения. По предложению Марка Эдвардса из Motorola рабочая группа PowerPC EABI стала членом подкомитета ESSE. (См. также следующую статью - прим. Ред.)

3.8.2 Проект VITAL

В марте 1996 года Мак-Доннел Дуглас представил в VSO проект VITAL (Vehical Management System Integration Technology for Affordable Life Cycle Cost) - технология интеграции систем поддержания жизненного цикла транспортных средств. Цель проекта VITAL - разработка набора общих модулей для построения систем обслуживания транспортных средств, VMS (Vehicle Management System) на базе коммерчески доступных и широко используемых блоков, пригодных для применения в большой номенклатуре летательных аппаратов.

4. Заключение

Появившаяся 15 лет назад спецификация VMEbus оказалась самым признанным стандартом встроенной шины. На базе этой спецификации появилась организация по разработке стандартов, целью которой является распространение открытой технологии. Всего за три года в VSO разработано и утверждено в ANSI шесть стандартов. VSO доказала, что разработка официальных стандартов может выполняться открыто и к общей выгоде как пользователей, так и поставщиков. Благодаря усилиям VSO все члены VITA получили мощный инструмент разработки стандартов, отвечающих грядущим технологиям 21-го столетия.