ناقل إدارة النظام

إن ناقل إدارة النظام (مختصر إلي SMBus أو SMB) هو ناقل بسيط مزدوج السلك ذو طرف مفرد لغرض الاتصالات الخفيفة، ويكون أكثر شيوعا في لوحات الحاسوب الرئيسية للاتصال مع مصدر الطاقة لتعليمات التشغيل/ الإغلاق.

يشتق هذا الناقل من الدائرة المتكاملة البينية I²C للاتصال مع أجهزة عرض النطاق الترددي المنخفض في لوحة أم، وخصوصا الشرائح المرتبطة بالطاقة مثل النظام الفرعي لبطارية الكمبيوتر المحمول القابلة لإعادة الشحن (انظر بيانات البطارية الذكية). قد تشتمل أجهزة أخرى علي درجة الحرارة، مروحة أو أجهزة استشعار الجهد، ومفاتيح غطاء وشرائح عداد زمني. قد تتصل بطاقات منفذ الملحقات الاضافية مع جزء من ناقل إدارة النظام.
يمكن للجهاز توفير المعلومات عن المُصنع، والإشارة إلي الموديل/ رقم الجهاز، والحفاظ علي حالته لحدث التوقف، والإبلاغ عن أنواع مختلفة من الخطأ، وقبول معاملات التحكم وحالة العودة. يعد ناقل إدارة النظام غير قابل للتهيئة أو سهولة الوصول إليه عموما بالنسبة للمستخدم. على الرغم من أن أجهزة ناقل إدارة النظام عادة لا يمكنها تحديد وظائفها، فإن الاندماج الجديد لـ ناقل إدارة الطاقة قام بتوسيع ناقل إدارة النظام ليتضمن الاتفاقات التي تسمح بذلك.

تم تعريف ناقل إدارة النظام من قبل إنتل في عام 1995، وهو يحمل عداد زمني، وبيانات، وتعليمات، كما يستند إلي بروتوكول الناقل التسلسلي لـ الدائرة المتكاملة البينية في فيليبس. يتراوح مدي تردد عداده الزمني من 10 إلى 100 كيلو هرتز، (يطيله ناقل إدارة الطاقة إلى 400 كيلو هرتز). يتم تحديد مستويات جهد وتوقيتات ناقل إدارة النظام بدقة أكثر منها في الدائرة المتكاملة البينية، لكن غالبا ما تكون الأجهزة التابعة للنظامين مدمجة بنجاح على نفس الناقل.

التشغيل التبادلي بين ناقل إدارة النظام/ الدائرة المتكاملة البينية 
بينما يشتق ناقل إدارة النظام من الدائرة المتكاملة البينية، توجد عدة اختلافات رئيسية بين مواصفات كلا الناقلين في مجالات الكهرباء، والتوقيت، والبروتوكولات، وطرق التشغيل.

الكهربية

جهد الدخل (VIL وVIH) 
تقوم خاصية الدائرة المتكاملة البينية عند دمج الأجهزة بتحديد VDD ليكون 5.0 V ±10%، ومستويات الدخل الثابتة لتكون 1.5 و3.0 V. يحدد ناقل إدارة النظام تثبيت مستويات الدخل للناقل عند 0.8 و2.1 V بدلا من ربطها بـ VDD. تسمح هذه الخاصية في ناقل إدارة النظام لتطبيقات الناقل مع VDD أن تتراوح من 3 إلي 5 فولت.

التيار المنساب (IOL) 
يوجد إصدار «عالي الطاقة» 2.0 من ناقل إدارة النظام، ويضم تيار منساب 4 مللي أمبير لا يمكن تسييره من قبل شرائح الدائرة المتكاملة البينية ما لم تكن مقاومة الشد لها حجم مناسب لمستويات ناقل الدائرة المتكاملة البينية.
يكون لأجهزة NXP مجموعة من الخصائص الكهربية ذات قوة أعلى عن ناقل إدارة النظام 1.0، ويكون الفرق الرئيسي هو قدرة تيار منساب مع VOL = 0.4 V.
 ناقل إدارة النظام ذو الطاقة المنخفضة = 350 μA
 ناقل إدارة النظام ذو الطاقة العالية = 4 mA
 ناقل الدائرة المتكاملة البينية = 3 mA
تعمل أجهزة ناقل إدارة النظام ذو الطاقة العالية وناقل الدائرة المتكاملة البينية معا إذا كانت مقاومة الشد في حجم مناسب لـ 3 مللي أمبير.

التردد (FMAX وFMIN) 
يتم تحديد العداد الزمني الخاص بناقل إدارة النظام بين 10 - 100 كيلو هرتز، بينما يكون للدائرة المتكاملة البينية 0-100 كيلو هرتز، 0-400 كيلو هرتز، 0-1 ميغاهيرتز و0- 3.4 ميغاهيرتز؛ اعتمادا على الوضع. وهذا يعني أن أي ناقل دائرة متكاملة بينية يعمل عند أقل من 10 كيلو هرتز لن يتوافق مع ناقل إدارة النظام لأن أجهزته قد تتوقف، لكن العديد من أجهزة ناقل إدارة النظام تدعم ترددات أقل.
التوقيت
 يحدد ناقل إدارة النظام عداد زمني منخفض المهلة، زمن انتظار35 مللي ثانية، لكن لا تحدد الدائرة المتكاملة البينية أي حد لزمن الانتظار.
 يقوم ناقل إدارة النظام بتحديد زمن قصير TLOW: SEXT كساعة تراكمية قصيرة الوقت للجهاز التابع، لا توجد خاصية مماثلة في الدائرة المتكاملة البينية.
 يقوم ناقل إدارة النظام بتحديد زمن قصير TLOW : MEXT كساعة تراكمية قصيرة الوقت للجهاز الرئيسي، لا توجد خاصية مماثلة في الدائرة المتكاملة البينية.
 يحدد ناقل إدارة النظام أزمنة صعود وهبوط إشارات الناقل، بينما لا تقوم الدائرة المتكاملة البينية بذلك.
 لا تعمل مواصفات انتهاء الوقت في ناقل إدارة النظام علي منع أجهزة الدائرة المتكاملة البينية المتعاونة بشكل صحيح في ناقل إدارة النظام. ومن مسؤولية المصمم ضمان عدم مخالفة أجهزة الدائرة المتكاملة البينية لمعاملات التوقيت للناقل.

بروتوكولات

استخدام ACK وNACK 
توجد الاختلافات التالية في استخدام إشارة الناقل NACK : يسمح للمُستقبِل التابع في الدائرة المتكاملة البينية بعدم تعريف عنوان التابع، فإذا كان غير قادر على الاستقبال على سبيل المثال بسبب أداءه لبعض المهام الحقيقية، فناقل إدارة النظام يحتاج دائما لأجهزة تعريف بالعنوان، كآلية للكشف عن وجود جهاز قابل للإزالة على الناقل (بطارية، قاعدة تركيب، وما إلى ذلك). تنص الدائرة المتكاملة البينية على أن الجهاز التابع رغم أنه قد يتعرف علي عنوانه، إلا أنه قد يقرر لاحقا أثناء النقل عدم إمكانية استقباله لمزيد من بايتات البيانات. تحدد الدائرة المتكاملة البينية أن الجهاز قد يدل على ذلك عن طريق توليد ما ليس معرفا على البايت الأول للمتابعة، أكثر من الإشارة إلي وضع مشغول في الجهاز التابع. يستخدم ناقل إدارة النظام آلية NACK أيضا للإشارة إلي استقبال أمر أو بيانات غير صالحة. ولأن هذه الحالة قد تحدث في البايت الأخير أثناء النقل، يتطلب ذلك أن يكون لأجهزة ناقل إدارة النظام القدرة على توليد عدم التعريف بعد نقل كل بايت وقبل إتمام العملية. من المهم أن يحدث ذلك لأن ناقل إدارة النظام لا يعيد إرسال أي إشارة. هذا الاختلاف في الاستخدام لإشارة NACK له نتائج مترتبة على التنفيذ المحدد لمنفذ ناقل إدارة النظام، وخاصة في الأجهزة التي تتعامل مع بيانات نظام دقيقة مثل مضيف ناقل إدارة النظام ومكونات SBS.

بروتوكولات ناقل إدارة النظام 
كل عملية إرسال على ناقل إدارة النظام تتبع شكل واحد من البروتوكولات المحددة لناقل إدارة النظام، وهذه البروتوكولات هي مجموعة فرعية من صيغ نقل البيانات المحددة في مواصفات الدائرة المتكاملة البينية. إن أجهزة الدائرة المتكاملة البينية التي يمكن الوصول لها عبر أحد بروتوكولات ناقل إدارة النظام تتوافق مع مواصفات ناقل إدارة النظام، وأجهزة الدائرة المتكاملة البينية التي لا تلتزم بهذه البروتوكولات لا يمكن الوصول لها بالأساليب القياسية المحددة في مواصفات كلا من ناقل إدارة النظام والتهيئة المتقدمة وواجهة الطاقة ACPI.

بروتوكول تحليل العنوان 
يستخدم ناقل إدارة النظام أجهزة الدائرة المتكاملة البينية وعنونتها، ولكنه يضيف برنامج ذو مستوى ثاني لبناء أنظمة خاصة، ولا سيما التي تشتمل مواصفاتها علي بروتوكول تحليل العنوان الذي يوفرمواقع عناوين ديناميكية. تقوم إعادة التهيئة الديناميكية للأجهزة والبرمجيات بالسماح لأجهزة الناقل بالتوصيل والاستعمال الفوري دون إعادة تشغيل النظام. يتم التعرف على الأجهزة أوتوماتيكيا ً وتعيين عناوين وحيدة، وينتج عن هذه الميزة واجهة المستخدم للتوصيل والتشغيل. يوجد فارق مفيد جدا في كلا البروتوكولين بين مضيف النظام وجميع الأجهزة الأخرى في النظام التي يكون لديها أسماء ووظائف الأجهزة الرئيسية أو التابعة.

خاصية انقضاء الوقت 
يوجد في ناقل إدارة النظام خاصية انقضاء الوقت التي تعيد الأجهزة إلي الوضع الأصلي إذا استغرق الاتصال وقتا طويلا، وهذا ما يفسر تردد ساعة لا يقل عن 10 كيلوهرتز لمنع إغلاق الناقل. يمكن للدائرة المتكاملة البينية أن تكون ناقل «تيار مستمر»، وهذا يعني أن الجهاز التابع يطيل الساعة الرئيسية عند تنفيذ بعض المهام الروتينية بينما يحاول الجهاز الرئيسي الوصول لها، مما ينذر الجهاز الرئيسي أن الجهاز التابع مشغول ولكنه لا يريد قطع الاتصال، فيسمح الجهاز التابع بالمواصلة بعد اكتمال مهمته. لا يوجد حدود في بروتوكول ناقل الدائرة المتكاملة البينية كتحديد مدة التأخير علي عكس مثيله في نظام ناقل إدارة النظام التي تقتصر على 35 مللي ثانية. يفترض بروتوكول ناقل إدارة النظام فقط أنه إذا كان هناك شيء يستغرق وقتا طويلا، فذلك يعني أن هناك مشكلة في الناقل، وأنه يجب إعادة كافة الأجهزة إلي الوضع الأصلي لمسح هذا الوضع، وعند ذلك لا يسمح للأجهزة التابعة بالعمل لفترة زمنية لمدة طويلة.

التحقق من أخطاء الحزم 
تسمح نواقل إدارة النظام 2.0 و1.1 بإمكانية التحقق من أخطاء الحزم (PEC). في هذا الوضع يتم إلحاق بايت (كود خطأ الحزمة) في نهاية كل إجراء، ويتم حساب البايت كـ تدقيق مجموع اختبار التكرارالدوري -8 محسوبة على الرسالة بأكملها بما في ذلك العنوان وبت القراءة/ الكتابة. يكون متعدد الحدود المستخدم هو x8+x2+x+1 (اختبار التكرارالدوري -8 – نظام عد أسلوب النقل اللاتزامني تصحيح خطأ رأس الصفحة، بداية حتي الصفر).

تنبيه ناقل إدارة النظام# 
تتوفر إشارة مقاطعة إضافية مشتركة اختيارية يطلق عليها تنبيه ناقل إدارة النظام#، والتي يمكن استخدامها من قبل الأجهزة التابعة لجعل الجهاز المضيف يسألها عن الأحداث الهامة. يقوم ناقل إدارة النظام أيضا بتحديد «بروتوكول إخطار المضيف» أقل شيوعا، وتوفير إخطارات مماثلة ولكن مع تمرير المزيد من البيانات والبناء على وضع الدائرة المتكاملة البينية متعددة الأجهزة الرئيسية.

دعم ناقل إدارة النظام 
يتم دعم أجهزة ناقل إدارة النظام بواسطة فري بي إس دي، أوبن بي إس دي، نت بي إس دي، دراجون فلاي بي إس دي، لينكس، ويندوز 2000، الإصدارات الأحدث لمزود الخدمة، ويندوز إكس بي، والإصدارات الأحدث لسطح المكتب.

انظر أيضا 
(I2C)
(PMBus)
(ACPI)

وصلات خارجية 
 موقع ويب SMBus
 منتدى SBS
 ناقل إدارة النظام SMBus في موقع tech-faq.com
استند هذا المقال في الأصل على مواد من قاموس الحوسبة المجاني علي الانترنت، وهو مرخص من قِبل رخصة جنو للوثائق الحرة.

مراجع 

استحداثات متعلقة بالحواسيب في 1995
شحن البطاريات
معايير عتاد الحاسوب
معمارية الحاسوب
منتجات إنتل
نواقل تسلسلية
نواقل حاسوبية