技術情報

• 高速シリアル通信を採用したコンピュータ向け拡張カードの規格
• ソフトウェアで PCI との高い互換性あり。シリアル通信線（レーン）を複数本束ねること（x4, x8, x16など）により、より高い伝送レートを得ることができる
• PCI Express 1.0 (Gen1) では１レーンあたりの転送レートは 2Gbps 、2.0 (Gen2) では 4Gbps、3.0 (Gen3)では 8Gbps
• PCI Express 4.0 (Gen4) では 16GT/s の転送レートとなり、3.0の２倍となる

⇒　PCI Expressボードの例

• PCI をベースに、64bit 化、高クロック化（最高 133MHz）に拡張した規格
• PCI と上位互換性あり
• 信号の高速化だけでなく、転送効率の向上もされている
• 高速化された PCI-X 2.0でダブルデータレート及びクアッドデータレートにより266MHz、533MHzを実現

• 産業用向けに機械的な堅牢さが求められるアプリケーションのために作られたPCI規格
• PCI と互換信号を使用することで電気的な部分で汎用性を高めつつ、ホットスワップにも対応
• ボードの幅は 6U と 3U が規定されており、システムの小型化にも対応
• CompactPCI を拡張した規格として、PXI 、CompactPCI Express、PXI Express がある

• 1997年にNational Instrumentsによって導入されたモジュラー式計測プラットフォーム「PCI eXtensions for Instrumentation（PXI）」にPCI Expressを適合させバスを高速化したもの
• データレートは最大6GB/sだが、2015年に拡張され現在は24GB/sを実現している
• National Instruments社や、ADLINK社、Keysight社など測定器プラットフォームのメーカーが採用している
• サイズは6Uと3Uを規定しているが、現在は3Uが主流となっている
• PXI Systems Allianceという業界コンソーシアムにより運営されている

• PCI Mezzanine Cardの略称で、IEEE P1386.1 で規格化された小型ボードの規格
• はがきの 2/3 ほどの大きさのボードで、一般にベースボードに搭載して A/D 、D/A などのI/O 機能を提供する
• ベースボードとのインタフェースは PCI 、PCI-X と汎用 I/F がサポートされており、FPGA 等を搭載してプリプロセス機能を持たせることも可能

⇒　PMCボードの例

• VITA 42の規格で、PMCに高速シリアル通信の為の信号（コネクタ）を追加した規格
• サイズは PMC と共通で、ベースボードとの間に PCI Express や Serial RapidIO のためのポートを追加することで、高速に多量のデータが扱える
• コンダクションクール仕様にも対応

⇒　XMCボードの例

• 1980 年代に開発され、現在でも航空・宇宙・防衛分野で使用されているANSI/IEEEの組込みボード規格
• 現在では上位互換で転送速度 80MB/s の VME64 という規格が主流
• 後に規格化された2eSST（Dual edge, Source Synchronous data Transfer）プロトコルにより最大320MB/s のデータ転送が可能となった
• 耐環境仕様の製品も充実

⇒　VMEボードの例

• VME ボードの P0 コネクタ位置に高速シリアル通信のコネクタを追加することで、VME バスとの高い親和性と高い転送速度を両立させた規格
• 高速シリアルは４レーン×２チャネル用意され、１対１のボード間、またはスイッチボードを経由してさらに多くのボード間での通信が可能
• PCI Express、Serial RapidIO, InfiniBandなどの高速シリアル通信でバックプレーンを経由してボード間のデータ転送が可能

• VME とそれに関連する規格を策定している VITA による、最新の組込みボード規格
• VME や VXS とのコネクタの互換性を廃する代わりに、VXS で使用されている MultiGig コネクタを７個並べることで、最大で１６０レーン分の高速シリアル通信路を提供
• 信号レベルで VME64 をサポートしており、ハイブリッドバックプレーンを使用することでVME、VXS との混在も可能
• VPX-REDI（Ruggedized Enhanced Design Implementation）では、特に冷却関連の物理仕様が定められ、強制空冷、コンダクションクーリング、リキッドクーリングなどがある
• OpenVPX (VITA 65)というシステムレベルの規格により相互運用性を高めている

• Advanced Telecomunications Computing Architectureの略称、PICMGの規格で主に通信業界向けの規格
• 高速通信に対応し、管理機能や高可用性を重視
• 各カードには高速シリアル通信のコネクタと管理インタフェースが接続され、またカードあたりの供給電力も他の規格より大きい
• システムとしても２重化が考慮された構成

⇒　ATCAボードの例

• Advanced Mezzanine Cardの略称で、主に AdvancedTCA 向けメザニンカードの規格
• 現在は μTCA でも利用可能となっている
• ホットスワップ機能にも対応
• AdvancedTCA と同じく管理インタフェースを備えている

⇒　AdvancedMCボードの例

• Micro Telecommunications Computing Architectureの略称で、高機能化した AMC ボードを直接使用して、コンパクトな機器を実現するための規格
• Cube と呼ばれる構成もある
• 信頼性、高可用性や管理のしやすさは、AMC ボードと同等

• FPGA Mezzanine Cardの略称で、VITA 57.1として規格化されたFPGA用のメザニンカード規格
• PMC/XMCはI/O とプロセッシング機能が載ることが多いが、FMC ではベースボードに対して A/D 、D/A 等の I/O 機能のみを提供する構成
• 高速化、多機能化の進む FPGA にほぼ直結し、より高度な信号処理と構成の柔軟さを目指した規格

⇒　FMCモジュールラインナップ

• FMCを拡張した規格で、VITA 57.4として規格化されたFPGAメザニンカード規格
• マルチギガビットインターフェースの数を32本に増やし、データレートを28Gbpsに高速化
• FMCよりも大きなコネクタで、560ピンのHigh Serial Pin Connector (HSPC) を採用
• FMC+のベースボードはFMCカードを搭載可能であり、下位互換となっている

• PICMG（PCI Industrial Computer Manufactures Group）によるコンピュータモジュールの標準規格
• モジュールのサイズは、Mini（55x84mm）/Compact（95x95mm）/Basic（95x125mm）/Extended（110x155mm）の４種類が規定されている
• 最も一般的に使用されているCOM Expressのピンアウトは、Type 6/Type 7/Type 10の３種類
• Type 1から5はレガシーとなっており、現在新規設計の製品では使用されていない
• 小型で軽量のため、無人偵察機やドローンなどに搭載することが可能