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嵌入系统标准避免追求高性能而产生的问题

发布时间:2020-06-30 20:07:08 阅读: 来源:塑料网厂家

嵌入系统标准:避免追求高性能而产生的问题电路板制造商正在升级自己的产品,为的是打入高性能嵌入系统市场。要点有了高速结构技术附件,共享总线体系结构并继续支持今天的高性能嵌入系统。大多数高性能嵌入系统都是专有的,或是基于PCI、VME、CompactPCI以及Advanced-TCA电路板标准的。COTS(商用现成)产品使设计师能用较高的续生费用来换取开发费用的节省和开发周期的缩短。可供选择的 COTS电路 板级规范的升级预示着可能会出现业界分裂问题和产品互操作问题。嵌入式系统设计师们发现自己身处无休止的激战之中,管理部门要求减少预算、缩短开发时间,而顾客则坚持增加功能。按照传统,设计师应对这场激战的办法是在产品中采用从嵌入式计算市场买来的COTS(商用现成)处理器和外设模块。然而,当高性能嵌入系统超越技术极限时,COTS 制造商必须对自己的规范与产品进行升级并使之精益求精,才能满足不断增长的先进设备的需求。 正是在医疗仪器、军用系统、通信设备以及过程自动化这几个领域中,快速提高的数据速率、业已增长的处理需求和设备复杂性均已加大了现成的电路板级技术的压力。中小型公司为 COTS 行业提供了大部分机箱、电源、底板和插件板。据Tek 微系统公司首席执行官 Andrew Reddig 说,“大约 70 家供应商竞争COTS电路板业务。在这70家供应商中,只有约 10 家的年销售额超过 2500 万美元。”虽然嵌入系统市场很小,但金融分析师们预计该市场在不久的将来会得到增长。CIBC公司的资深分析师 Jeff Berson 预言:“嵌入系统市场会继续发展,增加投资机会。尽管该市场很小,但在华尔街看来,却极具吸引力,投资者如能及早参与成长周期,都将会从中获益。”一个典型的嵌入系统项目可能包括一个现成的底板、处理器以及用户接口部分,并可能将定制设计工作减少到几乎没有硬件设计和专用软件。基于各种标准的设计可使用兼容的操作系统以及供应商提供的驱动程序和固件样品,从而也可减少软件开发工作。有了电路板级标准,也就不需要实现最佳冷却性能与机械对准所必需的反复试验反复设计。为了利用现成技术获得最大好处,许多制造商将他们高性能的嵌入系统建立在大众化的 COTS电路板体系结构上,如 PCI、VME、CompactPCI 和 AdvancedTCA 标准。这些开放标准概括了电路板和机箱的基本特性,以及可供选择的扩充功能,用以满足某些工业、医疗、电信、军用以及消费类应用系统的特定性能或可靠性需求。尽管在其基本配置中,这些规范大多使用具有固有带宽和升级限制的传统共享总线技术,但明智的升级与功能扩充却能提供先进的性能。对于高性能应用系统来说,各种标准现在都能提供某种形式的交换式体系结构,不存在与多点总线方案有关的种种问题。有了这种体系结构,电脑节点间的高速点对点路径就可以动态变化,支持多个并行的数据传输。一个先进的交换结构系统还可以使信号路由绕过故障路径或节点,从而提高系统的可用性。除了需要提高交换结构数据处理能力以外,高性能系统还需要在其它领域内进行规范扩充。电路板尺寸是一个良好的例子。尽管硅片设计师正在把更多功能塞到较小的空间内,但人们要求增加某些应用系统的复杂性和冗余度,这就要关注电路板面积。最流行的 VME 和 CompactPCI 电路板尺寸一直是 6U。但是,最新的电路板标准,即 AdvancedTCA, 具有 8U 的形状系数,元件面积增加一倍以上。元件密度增加和电路板尺寸加大也会造成冷却问题和配电问题。VME 与 CompactPCI 采用的 0.8 英寸电路板间距,使每块电路板的功耗上限在强制冷却情况下不可超过50W。但现在有些传导冷却和液冷方案扩大了这一功耗范围。AdvancedTCA 在风冷情况下的功耗为每个插槽 200W。在高性能系统的底板功耗有可能接近 3 kW的情况下,传统电源电压(如 5V 或 3.3V,而电流为600A ~ 1000A)的分配就不切实际了。AdvancedTCA 规定,双 -48V 直流电源直接为每个插槽馈电再由 DC/DC 转换器提供局部的逻辑电平电压。

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