《工控机的发展》PPT课件.ppt

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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 ManufacturersGroup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:Embedded PCI-X

2、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 PCI网卡 ISA声卡,设备互连 Centronics

3、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PC总线影响广泛(与内存,CPU等比较),PC总线的发展(1),PC/XT(4

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,32/64位)PCI Express(2.5Gb/s,串行双向传输),PC总线的发展(2),PCI 总线概述

5、(2),PCI总线速度,最高133MBytes/s,32-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12W/模块,PC/104结构(2),PC/104模块的安装(3),PCI-104总线,与PC/104

6、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-232,19.2K

7、bps 非平衡式,20米,点对点,325V,9/25线电,单端,缆,I2C10Base-T,3.4Mb10Mbps,非平衡式平衡式,2线3类线,多点多点,TTLECL,印刷电路STP或UTP,100Base-T 100Mbps 平衡式,5类线,多点,+/-1.0V,STP或UTP,1394aFireWire1394bFireWire,400Mbps 差分800Mbps 差分,类似USB类似USB,点对点点对点,0.60.8V0.60.8V,2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,USB 1.1,12Mbps,差分,电

8、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-3ATA-4ATA-5ATA-6ATA-7,16Mbps33Mbps66Mbps100Mbps133Mbps,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UltraATA/66硬盘/CDROM,链接UltraATA/100硬盘/CDROM,链接UltraATA/133,TTLTTLTTLTTLTTL,40线电缆40线电缆80线电缆80线电缆80线电缆,PCI变种,P

9、MC-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,总线,数据位宽 工作频率 最高速度,说明,PCI,326464,33MHz33MHz66MHz,133MB/s266MB/s533MB/s,PCI 1.0PCI 2.2,PCI 2.3,PCI 3.0仅支持3V插卡 64位用于服务器,PCI-X1.0,64646

10、4,66MHz100MHz133MHz,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-X2.0PCIExpress,6464X1X2X4X8X16x32,266MHz533MHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz2.5GHz,2.1GB/s4.3GB/s312MB/s625MB/s1.25GB/s2.5GB/s5GB/s10GB/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

11、-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 DDR2-533Serial ATA 接口,8个高速USB 2.0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

12、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,GMCH4 PCI Express*x1 通道,单/双通道DDR-333,DDR2-400 or DDR2-5332 Serial ATA 接口IDE插座PCI 插槽,PICMG 1.0 PCI

13、/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-XPCI-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)

14、,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,CompactPCI 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,