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[[Datei:VMEbus.jpg|mini|VMEBus. VME64-Crate mit einem ADC-Modul, einem Skalierungsmodul und einem Prozessormodul (von links).]]

Der '''VMEbus''' ('''''V'''ersa '''M'''odule [[Europakarte|'''E'''urocard]]-'''bus'''''), auch '''VME-Bus''' oder '''VME-Bussystem''' genannt, ist ein Multi-User-[[Bus (Datenverarbeitung) #Bussysteme|Bussystem]] für die [[Steuerungstechnik]], das 1981 ursprünglich für die [[Motorola 68000|Motorola-Prozessorfamilie 68000]] entwickelt wurde. Gegenwärtig unterstützt der VMEbus nahezu alle Prozessoren, z. B. Intel [[X86-Prozessor|x86]], HP [[PA-RISC]], [[Motorola 88000er-Familie|Motorola 88000]] und [[PowerPC]]. Er wurde von der [[International Electrotechnical Commission|IEC]] als [[ANSI]]/[[IEEE]] 1014–1987 standardisiert.

Die Ursprungsvariante verfügte über einen 16 [[Bit]] breiten [[Datenbus]] und einen 24 Bit breiten [[Adressbus]], für die später diverse Erweiterungen entwickelt wurden. Mit der aktuellen VME64-Version stehen 64 Bit [[Bus (Datenverarbeitung) #Parallel und seriell|Busbreite]] zur Verfügung. Verwendet wird der VMEbus u. a. in der [[Luft- und Raumfahrttechnik|Luft- und Raumfahrt]], z. B. basiert der Computer der [[Internationale Raumstation|ISS]] auf dem VMEbus, wenngleich in anderer Bauform.

Der Bus ist ein [[Backplane]]<nowiki />bus (Rückwandbus ohne eigene [[Elektronisches Bauteil|elektronische Bauteile]]) für [[19-Zoll-Rack|19″-Einschubgehäuse]].

Entworfen wurde der VMEbus von einem [[Konsortium]] um die Unternehmen [[Motorola]] und [[Philips]]. Unternehmen, die VMEbus-Bauteile entwickeln und vertreiben, sind in der [[VITA (Organisation)|VITA]] ('''''V'''MEbus '''I'''nternational '''T'''rade '''A'''ssociation'') organisiert, Anwender haben sich ebenfalls in Organisationen zusammengeschlossen.

In Konkurrenz zum VMEbus hat das Unternehmen [[Intel]] den vergleichbaren [[Multibus]] II auf Basis der [[X86-Prozessor|80x86]]-Prozessoren auf den Markt gebracht, der aber bei weitem nicht so erfolgreich wurde wie der VMEbus und seine Weiterentwicklungen.

== Anschlüsse ==
=== Steckverbindungen ===
Die [[Leiterplatte|Platinen]] und Baugruppen (Einschübe) werden mit [[Steckverbinder]]n nach [[DIN 41612]] und IEC 603-2 auf dem VMEbus aufgesteckt. Diese haben 3 Reihen mit je 32 [[Elektrischer Kontakt|Kontakten]], also 96 Kontakten je Steckverbinder. Je nach Ausbaustufe werden die Anschlüsse ''P1'', ''P2'' und ''P3'' (neueste Erweiterung – nur im VXI-Bus) belegt.

=== Allgemeines ===
Auf dem Anschluss ''P1'' sind untergebracht (Details s. u.):
* die Bus- und [[Interrupt]]<nowiki />steuerung
* die Datenbusleitungen ''D00'' bis ''D15''
* die Adressbusleitungen ''A01'' bis ''A23''.

Der Anschluss ''P2'' enthält:
* in der mittleren Reihe (Reihe B):
** die Datenbusleitungen ''D16'' bis ''D31''
** die Adressbusleitungen ''A24'' bis ''A31''.
* Die äußeren Reihen A und C sind im VMEbus ''nicht'' definiert; sie sind:
** unbelegt
** vom Benutzer definiert belegt oder
** durch einen Subbus verwendet; als Subbusse sind der ''VMXbus'' oder der ''VMSbus'' definiert (s. u.).

Der Anschluss ''P3'' enthält:
* die Erweiterungen des VXI-Busses.

=== Belegung an P1 ===
{| class="wikitable"
|-
! ## !! Reihe A !! Reihe B !! Reihe C
|-
| 01 || D00 || /BBSY || D08
|-
| 02 || D01 || /BCLR || D09
|-
| 03 || D02 || /ACFAIL || D10
|-
| 04 || D03 || /BG0IN || D11
|-
| 05 || D04 || /BG0OUT || D12
|-
| 06 || D05 || /BG1IN || D13
|-
| 07 || D06 || /BG1OUT || D14
|-
| 08 || D07 || /BG2IN || D15
|-
| 09 || GND || /BG2OUT || GND
|-
| 10 || SYSCLK || /BG3IN || /SYSFAIL
|-
| 11 || GND || /BG3OUT || /BERR
|-
| 12 || DS1 || /BR0 || /SYSRESET
|-
| 13 || DS0 || /BR1 || /LWORD
|-
| 14 || /WRITE || /BR2 || AM5
|-
| 15 || GND || /BR3 || A23
|-
| 16 || /DTACK || AM0 || A22
|-
| 17 || GND || AM1 || A21
|-
| 18 || /AS || AM2 || A20
|-
| 19 || GND || AM3 || A19
|-
| 20 || /IACK || GND || A18
|-
| 21 || /IACKIN || SERCLK || A17
|-
| 22 || /IACKOUT || SERDAT || A16
|-
| 23 || AM4 || GND || A15
|-
| 24 || A07 || /IRQ7 || A14
|-
| 25 || A06 || /IRQ6 || A13
|-
| 26 || A05 || /IRQ5 || A12
|-
| 27 || A04 || /IRQ4 || A11
|-
| 28 || A03 || /IRQ3 || A10
|-
| 29 || A02 || /IRQ2 || A09
|-
| 30 || A01 || /IRQ1 || A08
|-
| 31 || −12V || +5V (Batt) || +12V
|-
| 32 || +5V || +5V || +5V
|}

==== Legende ====
{| class="wikitable"
|-
! Befehl !! Bezeichnung !! Gruppe
|-
| D00 – D15 || Datenbusleitungen
|-
| A01 – A23 || Adressbusleitungen
|-
| AM0 – AM5 || Adressmodifizierer
|-
| /BR0 – BR3 || Busanforderungen || rowspan = "3" | Bus-Steuerung
|-
| /BG0IN – /BG3IN || Busfreigaben (Eingang)
|-
| /BG0OUT – /BG3OUT || Busfreigaben (Ausgang)
|-
| /IRQ1 – /IRQ7 || Interrupt-Anforderungen || rowspan = "4" | Interrupt-Steuerung
|-
| /IACK || Interrupt-Bestätigung
|-
| /IACKIN || Interrupt-Bestätigung (Eingang)
|-
| /IACKOUT || Interrupt-Bestätigung (Ausgang)
|-
| /ACFAIL || Störung im Netz (Spannung)
|-
| /BERR || Busfehler
|-
| /SYSFAIL || Systemfehler
|-
| /SYSRESET || Systemreset
|-
| SYSCLK || Systemtakt 16 MHz (nicht für Bussteuerung erforderlich)
|-
| /LWORD || Langwort-Übertragung
|-
| /BBSY || Bus belegt
|-
| /BCLR || Aufforderung zur Busfreigabe
|-
| /WRITE || Schreibzyklus
|-
| /DS0 – /DS1 || Datenbusselektion
|-
| SERCLK || Serieller Bus (Takt)
|-
| /SERDAT || Serieller Bus (Daten)
|-
| GND || Masse || rowspan = "5" | Spannungsversorgung
|-
| +5V || Versorgungsspannung 5 Volt
|-
| +5V (Batt) || Versorgungsspannung 5 Volt aus Batterie
|-
| +12V || Versorgungsspannung 12 Volt
|-
| −12V || Versorgungsspannung −12 Volt
|}

==== Bussteuerleitungen ====
Die Bussteuerungsleitungen dienen zur Belegung und Freigabe im Datenbus. Hierzu gehören die Leitungen ''/BR0'' bis ''/BR3'', sie sind die Busanforderungen (Busrequest), sie sind ''L''-aktiv. Jeder Einschub kann eine Busanforderung starten, in dem die entsprechende Leitung auf ''L'' gesetzt wird.

Die Leitungen ''/BG0OUT'' bis ''/BG3OUT'' sind die Busfreigaben (Bus Grant) als Ausgänge, ''/BG0IN'' bis ''/BG3IN'' analog dazu die Eingänge. Diese Leitungen sind so beschaltet, dass ein Ausgang ''/BGxOUT'' jeweils an den nächsten Einschub an den Eingang ''/BGxIN'' weitergeleitet wird. Diese [[Daisy Chain|Daisy-Chain]]-Beschaltung ermöglicht die Weitergabe der Freigabe an den nächsten Einschub. Nicht belegte Einschübe müssen mit [[Jumper (Elektrotechnik)|Jumpern]] gebrückt werden, da die Weitergabekette sonst unterbrochen ist. Mit dieser Technik wird erreicht, dass die vier Busanforderungen von beliebig vielen Einschüben genutzt werden können, dies führt allerdings zu dem Nebeneffekt, dass Einschübe weiter links eine höhere Zuteilungswahrscheinlichkeit haben.

Wenn ein Einschub den Bus belegt, zeigt er es durch ein ''L'' auf der Leitung ''/ BBSY'' (''Bus Busy'') an. Das Gegenstück dazu ist die Leitung ''/ BCLR'' (''Bus Clear''), die vom [[Arbiter]] angesteuert wird und mit einem ''L'' den Einschub auffordert, den Bus wieder freizugeben, also die Übertragung zu beenden.

Mit der Leitung ''/DTACK'' (Data Acknowledge) wird mit ''L'' angezeigt, dass ein Datenbustransfer erfolgreich war. Mit einem ''L'' auf der Leitung ''/BERR'' wird das Fehlschlagen der Übertragung angezeigt
Die Leitungen ''DS0'' und ''DS1'' legen zusammen mit ''LWORD'' und (in Grenzen) ''AD01'' fest, welche Datengruppen eines 8-, 16- oder 32-Bit-Worts sich auf welchen Datenleitungen befinden. Diese etwas unübersichtliche Methode machte es möglich, Datengruppen auf unterschiedlichen Busbreiten und in unterschiedlichen Adressräumen zu übertragen.

Zusätzlich dienen die Leitungen ''AM0'' bis ''AM6'' der Zuordnung von [[Adressraum|Adressräumen]] und Übertragungsarten. Dabei werden unterschieden:
* Adressräume
** 16-, 24- und 32-Bit
* Übertragung
** Block und Byte/Wort
** Daten- und Programm-Übertragung
** mit oder ohne Privileg.

==== Interruptleitungen ====
[[Datei:VME-IRQ1.png|mini|VMEbus-Platinen[[Layoutentwurf (Elektrotechnik)|layout]] für ''/ IACK''-Behandlung]]
Die Interruptanforderungen erfolgen über die Leitungen ''IRQ1'' bis ''IRQ7''. Anders als bei der [[Arbitrierung]] kann die Interruptsteuerung auch von anderen als dem ersten Einschub behandelt werden. Hierzu ist eine Leitung ''IACK'' (''Interrupt Acknowledge'') als Ausgang durchgeführt, die vor dem ersten Einschub zum ''IACKIN'' wird, die dann wie bei der Buszuweisung immer über ''IACKIN'' und ''IACKOUT'' weitergegeben wird.

In der Zeichnung sind diejenigen Anschlüsse rot dargestellt, die bei fehlendem Einschub durch einen [[Jumper (Elektrotechnik)|Jumper]] überbrückt werden. (Nur 3 der 20 möglichen Einschübe sind eingezeichnet, die Reihe würde sich so immer fortsetzen.) Es gibt nur einen solchen IACK-Kanal, die Nummer des Interrupts, der gerade behandelt wird, wird in den Adressbits ''A1'' bis ''A3'' übertragen.

== Arbeitsweise ==
[[Interrupt]]- und Bussteuerung machen einen [[Arbiter]] erforderlich, der die Interrupt- und Bus-Anforderungen regelt. Er ist in der Regel im ersten [[Steckplatz]] angeordnet.

=== Interrupts ===
Der VMEbus hat sieben [[Interrupt Request|IRQ]]-Leitungen mit unterschiedlichen [[Priorität]]en. Jeder Interrupt kann aber von beliebig vielen [[Leiterplatte|Platinen]] genutzt werden, da der [[Interruptvektor]] ''nicht'' durch die IRQ-Leitung bestimmt wird, sondern die anfordernde Platine gibt den Interruptvektor selbst an.

Im Einzelnen erfolgt eine Interruptanforderung so:
# die anfordernde Einheit setzt den '''Interrupt Request''' (einen von '''IRQ1''' bis '''IRQ7''') auf '''L'''.
# Die Einheit, die für die Interruptbehandlung zuständig ist, holt sich mit höchster Priorität den Zugriff auf den Bus, falls sie diesen nicht ohnehin hat.
# Die Einheit aus 2.) sendet die Nummer des Interrupt Requests, der bearbeitet werden soll, auf Leitung '''A01''' bis '''A03''' und ein '''L''' auf der Leitung '''/IACK'''.
# Das Signal wird über '''/IACKIN''' und '''/IACKOUT''' von links nach rechts von einem Einschub zum nächsten weitergeleitet.
# Die erste Einheit, welche die Anforderung gestellt hat, sendet auf dem Datenbus auf '''D00''' bis '''D07''' den eigentlichen Interruptvektor zurück (00h bis FFh).
# Der Interruptvektor wird abgearbeitet.

Der große Vorteil dieses Verfahrens, das erst einmal unnötig kompliziert anmutet, liegt darin, dass sich viele Einheiten die IRQ-Leitungen teilen können, ohne dadurch Interrupt-Konflikte zu provozieren, so wie es im [[Industry Standard Architecture|ISA]]-, [[VESA Local Bus|VLB]]- und auch im [[Peripheral Component Interconnect|PCI]]-Bus immer wieder passiert. Dabei ist zu beachten, dass der VMEbus historisch vor den eben genannten Bussystemen entwickelt und im Markt eingeführt wurde.

=== Bussteuerung ===
Der VMEbus ist ein Multimaster-Bus, d. h. mehrere [[Busmaster]] können den Bus belegen. Auch hier wird wieder mit Prioritäten gearbeitet: vier BRQ-Leitungen stehen zur Verfügung, sie:
* sind entweder streng prioritär belegt, dies ist das üblichere Verfahren, oder
* arbeiten im [[Round Robin (Informatik)|Round-Robin]]-Verfahren mit rotierenden Prioritäten. Damit wird ein [[Fairness #Informatik|Fairness]]-Verfahren betrieben, d. h. länger wartende Einheiten werden bevorzugt.

Der Arbiter zur Buszuteilung sitzt in der Regel auf der ersten Einschubposition, weil es keine gemeinsame '''BGx'''-Leitung gibt. Ein Arbiter, der an anderer Stelle sitzt, kann nur noch die Einheiten steuern, die rechts von ihm eingebaut sind; damit wären die Steckplätze links davon verloren.

== VMSbus und VMXbus ==
* Der VMXBus ('''''VM'''E E'''x'''tended '''bus''''') spezifiziert die Anbindung eines [[Speichern (Informatik)|Speichers]]. Der [[Datenpfad]] zu diesem ist 32 Bit breit, eine [[Speicheradresse|Adresse]] umfasst 24 Bit, die im [[Multiplexer|Multiplex]] als zwei 12 Bit breite [[Datenwort|Worte]] übertragen werden. Ein [[Flachbandkabel]] realisiert die Verbindung zwischen zwei [[Steckkarte|Karten]].
* Über den VMSbus ('''''VM'''E '''S'''erial '''bus''''') werden [[Datenpaket|Nachrichten]] mit 200 bis 400 [[MByte]]/s übermittelt.<ref>Thomas Flik: ''Mikroprozessortechnik.'' 2001, ISBN 3-540-42042-8.</ref>

== Anwendungen ==
* [[Optoluchs]]

== Weblinks ==
* [https://www.vita.com/ VITA] (englisch)
* [http://www.dialogdata.com/org/museum/index.html Virtuelles Unternehmensmuseum] (u. a. VMEbus-Maschinen gewidmet)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4129691-6}}

[[Kategorie:Peripheriebus (intern)]]

VMEbus - Versionsgeschichte

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