無源背板的結構

2019-11-03 09:58:52

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供稿：網(wǎng)友

　　基于x86結構的計算機在工業(yè)和計算機電話集成（CTI）市場中的盛行引發(fā)了對基于無源底板的系統(tǒng)的需要。雖然以母板為基礎的計算機已經(jīng)對這些市場造成了一定程度的沖擊，但這種結構的局限性阻止了廣泛的采用。無源底板處理不是新的想法。PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）在1994年五月成立的目的就是定義PCI/ISA無源底板和CPU卡接口規(guī)范。當臨近基于PICMG無源底板計算機結構的十周年慶之際，我們發(fā)現(xiàn)為了滿足市場不斷變化的需要這個標準已經(jīng)進化了。

　　基于無源底板的系統(tǒng)的發(fā)展一直受到改善平均修復時間和提供系統(tǒng)升級的便利途徑的愿望的驅動。基于母板的系統(tǒng)是不靈活的，為了修復或更新系統(tǒng)需要更換整個母板。更換母板需要在母板拿走之前把所有的插卡和電纜都拔掉。這就導致修復或更新時系統(tǒng)停機時間增加，在許多控制和CTI應用中這是不能接受的。無源底板結構通過取消母板來解決這些問題。在無源底板系統(tǒng)中， CPU是一塊插卡。底板是由一些連接器和無源器件組成的。這種結構使得系統(tǒng)更新和修復簡單而停機時間又最少。

　　PICMG 1.0 PCI/ISA無源底板規(guī)范是面臨1994年的挑戰(zhàn)而制訂的。這個規(guī)范支持ISA和PCI的插卡。它是為可以向64位擴充的33MHz 32位PCI設計的。該規(guī)范構造的CPU和底板最多可支持20塊ISA卡和4塊PCI卡。在這個結構中，CPU卡能從ISA和PCI連接器的插腳來吸取功率。這避免了在PCI本地總線規(guī)范中規(guī)定的最大功率。在為無源底板定義的插腳引線中，CPU卡必須包括一些在PCI插卡上一般不用的信號。這些附加的信號包括用于總線仲裁的4對請求/準許信號，支持4個PCI槽位的4個時鐘以及一個復位輸出。另外一個挑戰(zhàn)是中斷和IDSEL分配。在母板的環(huán)境里由于插槽、IDSEL和中斷分配都是母板的部件，系統(tǒng)BIOS知道它們之間的映射關系。在無源底板的環(huán)境里IDSEL和中斷布線是底板布線的一部分。規(guī)范需要定義這些信號的關系才能夠獲得各CPU卡供應者之間的兼容性。一個PICMG 1.0 單板機的例子所示如下。

圖1：ADLINK NuPRo-842 PICMG 1.0 單板機

　　工業(yè)和計算機電話集成市場從ISA的I/O卡向PCI進展很慢。結果，PCI-ISA規(guī)范今天仍然在使用。在2002年，PICMG制定了一個PICMG 1.0 PCI-ISA規(guī)范的全PCI版本，它包括了PCI-X支持。這個新規(guī)范是PICMG 1.2嵌入式PCI-X規(guī)范。該規(guī)范保持了與PICMG PCI-ISA規(guī)范相同的物理尺寸，但用第二條PCI總線取代了ISA總線。另外，PICMG 1.2 增加了PCI-X協(xié)議的支持。板子支持ATX類型的電源連接器可向高性能的處理器供電。該規(guī)范還為CPU插卡定了個新名字，系統(tǒng)主板（SHB）。SHB為底板插槽提供時鐘和仲裁。SHB可以是全長的，也可以是半長的，并能支持一或二個PCI接口。一個ePCI-X SHB的例子如下所示。

圖2：ADLINK NuPro-900 PICMG 1.2 系統(tǒng)主板

　　由于加了PCI-X，底板上的時鐘的長度就成為關鍵了。規(guī)范的作者要定義應能與各種底板互操作的SHB。這挑戰(zhàn)是在SHB上的PCI-X接口需要一個具有相等于底板上時鐘走線長度延時的反饋時鐘。這反饋時鐘是在底板上并且它的長度是以從SHB插槽到PCI插板插槽的時鐘的長度為基礎的。在下面畫的圖中，從橋到三個目的地中任何一個的時鐘距離是相同長度的。

PICMG 1.2 的時鐘布線

　　無源底板同它確定的主流市場一起發(fā)展。PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會的建立定義了工業(yè)PCI/ISA PCI無源底板和CPU卡的接口規(guī)范。規(guī)范PICMG 1.0 在1994年發(fā)布的。PCI/ISA無源底板規(guī)范后來用PICMG 1.2 嵌入式PCI-X來補充了。PICMG 1.2規(guī)范去除了ISA連接，加入了第二組PCI連接以及為高性能處理機加了一個ATX類型的電源連接器。無源底板結構繼續(xù)會在最小化停機時間為重的應用中受到歡迎。

[作者簡介]

　　Jeff Munch先生目前為國際PICMG 3.0委員會的主席，同時也是凌華科技的CTO(首席技術執(zhí)行官)。Munch先生在硬件設計、軟件開發(fā)、與工程資源管理領域里有超過二十年的經(jīng)驗，在加入凌華的經(jīng)營團隊之前，Munch先生曾擔任美國Motorola計算機事業(yè)群工程總監(jiān)（Director of Engineering）5年及美國Pro-Log公司工程副總（Vice President of Engineering）9年。

由CHINA通信網(wǎng)組稿

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