工控机的发展

工控机的发展内容提要PC的基本架构及PC总线的发展历史总线介绍ISA,PC/104总线介绍PICMG标准族介绍问题解答PICMG简介PICMG:PCI工业计算机制造厂商联盟PCIIndustrialComputerManufacturersGroup现有超过450家公司参加共同为高性能电讯和工业计算机应用制定开放技术规范PICMG有三种会员资格执行会员理事会员普通会员研祥做的产品研祥为理事会员PICMG和非PICMGPICMG标准系列PICMG制定的技术规范PICMG1.0:基于标准PCI卡和ISA卡的无源底板应用PICMG1.2:EmbeddedPCI-XCPU卡和背板PICMG1.3:PCIExpressCPU卡和背板PICMG2.0基于Eurocard的CompactPCI应用PICMG3.0以交换技术为基础的AdvancedTCA为下一代电讯设备应用的全新系统架构其他,如ETX,PISA……PICMG与其他标准组织的关系PC总线输出处理显示器打印机LANRS-232中央处理器存储内部存储器内存条闪存外部存储器硬盘,CDROM,U盘输入键盘/鼠标扫描仪LANRS-232PC总线的作用互连部件级互连:如内存条南北桥的连接板级互连PCI网卡ISA声卡设备互连Centronics接口打印机系统级互连Ethernet通讯共享功能扩充的需要内置/扩充功能的选择降低使用成本(购买时)保护设备投资(购买后)标准化兼容性制造和使用成本连接器---机械兼容性芯片---电气兼容性(硬件/软件)是PC总线发展的推动力CPU的发展8088286386486……Pentium4高分辨率显示器MDACGAEGAVGAXGA……多媒体音频采集播放视频播放游戏动画最终目的提高带宽应用InternetIntranet电讯ISP……PC总线发展特点PC总线的发展相对滞后PC总线影响广泛(与内存CPU等比较)PC总线的发展(1)PC/XT(4.77MHz,8位数据20位地址)ISA(8MHz,8/16位数据,24位地址)EISA(8MHz@,8/16/32位,32位地址,兼容ISA)MicroChannel(16/32位,仅用于IBMPS/2)VLBus(33MHz,16/32位数据,30位地址,与ISA兼容)PCI(33/66MHz,32/64位)AGP(66/133/266/512MHz,32位)PCI-X1.0(33/66/133MHz,32/64位)PCI-X2.0(266/533/1066MHz,32/64位)PCIExpress(2.5Gb/s,串行双向传输)PC总线的发展(2)PCI总线概述(2)PCI总线速度最高133MBytes/s32-位,5.0V,33MHz总线时钟最高266MBytes/s64-位,33MHz总线时钟理论上最高532MBytes/s64-位,3.3V,66MHz总线时钟可提高到1066MBytes/sPCI-X,64-位,133MHz总线时钟PC/104特点(1)PC/104名称的由来ISA标准连接器98个接点PC/104:增加6个接地点主要特点所有信号与标准ISA信号一样针座连接脊背式叠放无需背板无需机架元器件少功耗降低至1~2W/模块PC/104结构(2)PC/104模块的安装(3)PCI-104总线与PC/104的不同去掉AT(16位)和XT(8位)两个连接器元器件高度限制正面由11.05mm降位8.76mm;背面由2.54mm提高至4.83mm增加控制逻辑处理高速总线要求与PC/104-Plus的不同去掉AT(16位)和XT(8位)两个连接器与120针PCI总线标准的不同采用4x30脚间距2mm的长引脚连接器而不是原来的124针边沿连接器不支持64位扩充不支持JTAG,PRSNT,CLKRUN等信号PCI-104结构PC/104,PC/104-Plus,PCI-104电缆和背板PC总线标准(1)总线数据速率类型说明拓扑结构电压电缆RS-23219.2Kbps非平衡式20米点对点3~25V9/25线电单端缆I2C10Base-T3.4Mb10Mbps非平衡式平衡式2线3类线多点多点TTLECL印刷电路STP或UTP100Base-T100Mbps平衡式5类线多点+/-1.0VSTP或UTP1394aFireWire1394bFireWire400Mbps差分800Mbps差分类似USB类似USB点对点点对点0.6~0.8V0.6~0.8V2对STP2电源线2对STP2电源线电缆和背板PC总线标准(2)总线数据速率类型说明拓扑结构电压电缆USB1.112Mbps差分电缆星形0.3~3.6V屏蔽双绞线(STP)USB2.0480Mbps差分电缆星形0.3~3.6V屏蔽双绞线(STP)ATA-3ATA-4ATA-5ATA-6ATA-716Mbps33Mbps66Mbps100Mbps133Mbps16位16位16位16位16位硬盘/CDROM,链接EIDE硬盘/CDROM,链接UltraATA/33硬盘/CDROM,链接UltraATA/66硬盘/CDROM,链接UltraATA/100硬盘/CDROM,链接UltraATA/133TTLTTLTTLTTLTTL40线电缆40线电缆80线电缆80线电缆80线电缆PCI变种PMC---扣板结构装载在主板上CompactPCI---Eurocard结构无源底板MiniPCI---便携系统新标准有I,II,III类三种连接器CarBus---便携系统点到点连接PCMCIA结构形式AGP---AGP1x,2x,4x,8xPCI-X---向后兼容PCI,最高带宽1GB/secPCI,PCI-X与PCIExpress总线数据位宽工作频率最高速度说明PCI32646433MHz33MHz66MHz133MB/s266MB/s533MB/sPCI1.0PCI2.2,PCI2.3,PCI3.0仅支持3V插卡64位用于服务器PCI-X1.064646466MHz100MHz133MHz533MB/s向后兼容主要用于服务器等800MB/s高端产品,如SCSI卡Gb以1.06MB/s太网PCI-X2.0PCIExpress6464X1X2X4X8X16x32266MHz533MHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.1GB/s4.3GB/s312MB/s625MB/s1.25GB/s2.5GB/s5GB/s10GB/s向后兼容用于10Gb以太网,10Gb光纤,Infiniband等应用PCIExpress与PCI硬件不兼容但软件兼容速度与PCI-X533相当速度与PCI-X1066相当带PCI总线的PC系统结构533/800MHz前端总线AGP图形接口AC’97音频接口GMCH单/双通道DDR-333,DDR2-400orDDR2-533SerialATA接口8个高速USB2.0接口PCI总线PCI总线插槽IDE插座PCIExpress连接器PCIExpress-共享交换机PCI总线PCIExpress链路PCIExpress共享交换机PCI共享总线PCIExpress优点高性能PCIex1的带宽比PCI高1倍多下一十年的总线同步数据传输PCIe带宽与信道数量呈正比可用带宽是双向的I/O简单QoS能保证数据采集用需求容易使用多媒体应信号少IC管脚少支持热插拔传输距离长分层架构PCIe设备多种多样例如:SIOM(服务器I/O模块ExpressCard(类似笔记本电脑的PCMCIA)等物理层提高传输速度软件兼容性保护软件投资带PCIExpress总线的PC系统结构533/800MHz前端总线PCIExpressx16图形接口高保真音频接口8个高速USB2.0接口GMCH4PCIExpress*x1通道单/双通道DDR-333,DDR2-400orDDR2-5332SerialATA接口IDE插座PCI插槽PICMG1.0PCI/ISA总线1994年10月发表PICMG1.0标准由ISA和PCI两种总线组成PCI总线:兼容PCI2.2可直接支持4个PCI插槽使用PCI-PCI桥可支持更多PCI插槽PICMG1.2EmbeddedPCI-X总线2002年1月发表PICMG1.2标准与PICMG1.0尺寸一样原PICMG1.0的ISA总线由PCI-X总线取代可支持两条总线PCI和PCI-XPCI-X只能支持1~2个插槽5个负载PICMG1.3CPU卡FSC-1811V2NA主板支持PICMG1.3标准CompactPCI机箱(1)CompactPCI机箱(2)CompactPCI系统单板CompactPCI背板CompactPCI连接器(2)CompactPCI连接器(3)长短不同的针用来控制电源和信号的接通顺序CompactPCIHot-swapCompactPCIHot-swap级基本完全高可用性CompactPCI与工业PC比较(1)无源背板针-孔式连接嵌入式CompactPCI板由上下导轨前面板拉手条背板共同固定非常坚固牢靠用拉手条拔插不影响后I/O连接也不影响相邻插卡CompactPCI与工业PC比较(2)IPC采用有源或无源背板边沿连接单边固定不牢靠需要打开机箱盖拔插PCI/ISA卡与传统PC相似拔插卡影响I/O接线---内外I/O接线CompactPCI与工业PC比较(3)嵌入式CompactPCI风道规则且无阻挡均匀风速CompactPCI与工业PC比较(4)IPC风道不规则不流畅风速不均匀问答谢谢大家