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1、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 PCI Industrial Computer Manufacturers Group 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PICMG,PICMG标准系列,PICMG制定的技术规范,PICMG 1.0: 基于标准PCI卡和ISA卡的无源底 板应用,PICMG 1.2:
2、 Embedded PCI-X CPU卡和背板 PICMG 1.3: PCI Express CPU卡和背板,PICMG 2.0 基于Eurocard的CompactPCI应用 PICMG 3.0 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 LAN RS-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 LAN RS-232,PC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 P
3、CI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 8088 286 386 486 Pentium 4 高分辨率显示器 MDA CGA EGA VGA XGA 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,Internet Intranet 电讯 ISP PC总线发展特点 PC总线的发展相对滞后
4、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) Micro Channel(16/32位,仅用于IBM PS/2),VL Bus(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-X 1.0 (33/66/133MHz,32/64位) PCI-X 2.0 (266/533/1066MHz,3
5、2/64位) PCI Express (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/s,32-位,5.0V,33MHz总线时钟,最高266MBytes/s 64-位,33MHz总线时钟,理论上最高532MBytes/s 64-位,3.3V,66MHz总线时钟 可提高到1066MBytes/s PCI-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
6、架,元器件少 功耗降低至12W/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/10
7、4-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-232,19.2Kbps 非平衡式,20米,点对点,325V,9/25线电,单端,缆,I2C 10Base-T,3.4Mb 10Mbps,非平衡式 平衡式,2线 3类线,多点 多点,TTL ECL,印刷电路 STP或 UTP,100Base-T 100Mbps 平衡式,5类线,多点,+/-1.0V,STP或 UTP,1394a FireWire 1394b FireWire,400Mbps 差分 800Mbps 差分,类似 USB 类似 USB,点对点 点对点,0.60.8V 0
8、.60.8V,2对STP 2电源线 2对STP 2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,USB 1.1,12Mbps,差分,电缆,星形,0.33.6V,屏蔽双绞,线(STP),USB 2.0,480Mbps,差分,电缆,星形,0.33.6V,屏蔽双绞,线(STP),ATA-3 ATA-4 ATA-5 ATA-6 ATA-7,16Mbps 33Mbps 66Mbps 100Mbps 133Mbps,16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
9、 UltraATA/66 硬盘/CDROM, 链接 UltraATA/100 硬盘/CDROM, 链接 UltraATA/133,TTL TTL TTL TTL TTL,40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,8x,PCI-X-向后兼容PCI,最高带宽1GB/sec,PCI,PCI-X与PCI Express,总
10、线,数据位宽 工作频率 最高速度,说明,PCI,32 64 64,33MHz 33MHz 66MHz,133MB/s 266MB/s 533MB/s,PCI 1.0 PCI 2.2, PCI 2.3, PCI 3.0仅支 持3V插卡 64位用于服务器,PCI-X 1.0,64 64 64,66MHz 100MHz 133MHz,533MB/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-X 2.0 PCI Express,64 64 X1 X2 X4 X8 X16 x32,266MHz 533MHz 2.5GHz 2.5GHz
11、2.5GHz 2.5GHz 2.5GHz 2.5GHz,2.1GB/s 4.3GB/s 312MB/s 625MB/s 1.25GB/s 2.5GB/s 5GB/s 10GB/s,向后兼容 用于10 Gb以太网, 10Gb光纤, Infiniband等应用 PCI Express与PCI硬件不兼容 但软件兼容 速度与PCI-X 533相当 速度与PCI-X 1066相当,带PCI总线的PC系统结构 533/800MHz 前端总线,AGP图形接口 AC97音频接口,GMCH,单/双通道 DDR-333, DDR2-400 or DDR2-533 Serial ATA 接口,8个高速USB 2.0
12、接口,PCI总线 PCI 总线插槽,IDE插座,PCI Express连接器,PCI Express-共享交换机 PCI 总 线 PCI Express链路,PCI Express共享交换机,PCI 共享总线,PCI Express优点,高性能 PCIe x1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,
13、物理层,提高传输速度,软件兼容性,保护软件投资,带PCI Express总线的PC系统结构 533/800MHz 前端总线,PCI Express x16 图形接口 高保真音频接口 8个高速USB 2.0接口,GMCH 4 PCI Express* x1 通道,单/双通道 DDR-333, DDR2-400 or DDR2-533 2 Serial ATA 接口 IDE插座 PCI 插槽,PICMG 1.0 PCI/ISA总线,1994年10月发表PICMG 1.0标,准,由ISA和PCI两种总线组成,PCI总线: 兼容PCI 2.2 可直,接支持4个PCI插槽,使用PCI-PCI桥 可支持更
14、多,PCI插槽,PICMG 1.2 Embedded PCI-X总线,2002年1月发表PICMG 1.2标准 与PICMG 1.0尺寸一样,原PICMG 1.0的ISA总线由PCI-X,总线取代,可支持两条总线 PCI和PCI-X PCI-X只能支持12个插槽 5个,负载,PICMG 1.3 CPU卡,FSC-1811V2NA主板支持PICMG 1.3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,Co
15、mpactPCI Hot-swap,CompactPCI Hot-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,