Что такое модуль в компьютере
Перейти к содержимому

Что такое модуль в компьютере

  • автор:

Системный модуль, компьютер модуль

Технология компьютерных ядер мезонинов Компьтер-Модуль — лидирующее направление развития встраиваемых компьютерных технологий. Компьютер-Модули (системные модули, компьютерные модули) предназначены для конструкторов компьютеризированных инструментальных, технологических, коммуникационных и других систем. Концепция КМ предоставляет разработчику готовое вычислительное ядро вместе с развитой периферийной подсистемой в компактном исполнении низкопрофильного мезонина. Электрические и логические соединения модуля с базовой платой решены на уровне оконечных устройств и стандартных системных периферийных шин, что упрощает интеграцию ядра в электронно-логический монтаж целевой платы разработчика.

От традиционных встраиваемых одноплатных компьютеров Компьютер-Модуль (системный модуль, компьютерный модуль) отличается отсутствием малонадежных кабельных межсоединений и разделением плоскостей монтажа элементов и электрического стыка. Таким образом достигается высокая технологичность сборки, заключающаяся в простом и быстром монтаже/демонтаже КМ, надежности опорного разъемного соединения, фиксируемого основными монтажными элементами, а также наилучшее решение тепловой стабилизации КМ, как контактным, так и конвективным путем, одним универсальным монтажным элементом, отвечающим за теплообмен и фиксацию КМ и разъемного стыка.

Применение модулей компьютерных возможно практически в любой области, где используются компьютерные технологии. Благодаря ним обеспечивается экономия средств, гибкость масштабирования и возможностей интеграции, сокращение времени разборки системы, использование стандартных форм-факторов дает возможность совершенствования систем автоматизации, использующих встраиваемые компьютеры.

Q7 Компьютер-Модули QSeven

Q7 Компьютер-Модули QSeven

Q-Seven (Q7) один из самых компактных модуль-компьютеров размером 70 х 70 мм. В Q7 применена схема коаевого (edge) интерфейсного разъема, что делает эти модули быстро-съемными «лезвиями» (blade), качество высоко ценимое разработчиками и создателями систем высокой готовности и предельной функциональной плотности.

Компьютер-модули мезонинного исполнения ETX

Компьютер-модули мезонинного исполнения ETX

Модули ETX (114 x 95мм) являются очень компактными и высокоинтегрированными SBC, которые объединяют базовый ЦП и функциональность памяти. Имеют периферийные функции, такие как графика, USB, последовательные и параллельные порты, клавиатура/мышь, Ethernet, IDE, PCI, и шины ISA. У всех модулей ETX есть стандартизированный форм-фактор и стандартизированное расположение соединителя.

Компьютер-Модули мезонинного исполнения COM Express

Компьютер-Модули мезонинного исполнения COM Express

Технлогия COM Express одобренная PICMG представляет из себя развитие популярных концепций ЕТХ и PMC на современном полупроводниковом и логическом базисе. Компьютеры COM Express (125 x 95 mm) отвечают современному состоянию средств ВТ располагая как традиционными паралельными, так и новыми последовательными интерфейсами PCIe, SATA, USB v2.0, LVDS, TMDS

Компьютер-модули мезонинного исполнения XTX

Компьютер-модули мезонинного исполнения XTX

Технология XTX (extended technology for etx) представляет собой развитие самой популярной мезонинной технологии ETX реализующее наиболее современные возможности вычислительной техники мощные последовательные интерфейсы и многоядерные процессоры. Типоразмер идентичен ЕТХ как и функциональность трех из четырех базовых (опорных разъемов).

Компьютер-модули мезонинного исполнения STX

Компьютер-модули мезонинного исполнения STX

Плата SoM STX (96 x 90мм), с подходящей основной платой, является оптимизированным решением для встраиваемых приложений с различными специализированными требованиями, какой стандартный одноплатный компьютер (SBC) не может удовлетворить и также обладает низким TCO (Общая стоимость Владения). Настраиваемая основная плата является большой для того, чтобы уменьшить затраты и улучшить Время выхода на рынок по сравнению с существующими стандартными одноплатными компьютерами.

ООО «ТЕ Флекс»
142784, Москва, Киевское шоссе 22-й километр (пос. Московский) Владение 4, Строение 2 К.Г, Офис 821. Бизнес Парк и станция метро «Румянцево»

Телефон бесплатная линия 8 (800) 100-2868

телефон: + 7(495)781-4291, тел./факс: +7(495) 781-42-91,

Компьютеры на модуле

Описаны основные преимущества перспективной концепции встраиваемых систем – Computer On Module (компьютер на модуле). Рассмотрены стандарты COM: COM Express™, ЕТХ™, XTX™, Qseven™. Приведены примеры COM-систем, выпускаемых компанией Congatec AG (Германия).

ООО «ОСАТЕК», г. Москва

Развитие современных встраиваемых систем идет по пути неуклонного сокращения потребляемой мощности, уменьшения размеров и веса. Все чаще разработчики встраиваемых систем ищут решения, сочетающие высокую производительность, малое энергопотребление и компактные габаритные размеры. Это и понятно – чем меньше компоненты системы, тем более они универсальны с точки зрения размещения оборудования в ограниченном пространстве мобильных комплексов. При этом низкая потребляемая мощность значительно упрощает борьбу не только с отводом тепла, но и решает вопросы автономного энергообеспечения мобильных приложений.

Совсем недавно мы говорили о компьютере как об отдельном громоздком устройстве, занимающем, как правило, значительное место. Сегодня на российском рынке появляются новые технологии, позволяющие создавать компактные и высокопроизводительные компьютерные модули.

Концепция COM – это новое направление развития встраиваемых систем – Computer On Module (компьютер на модуле). По сути, это новая концепция, позволяющая говорить о компьютере как об отдельном, взаимозаменяемом компоненте для любых приложений. Система COM представляет собой компактный модуль, содержащий все необходимые компьютеру интерфейсы, упакованные в стандартизованный форм-фактор. Средства расширения и настройки системы реализуются в каждом решении на несущей плате, специфической для конкретной задачи. Модуль COM и несущая плата в совокупности обеспечивают функциональность «компьютера на одной плате». Таким образом, традиционный одноплатный компьютер разделяется на две части: специальный носитель, который разработчик может реализовывать своими силами (этот носитель может быть любой формы – круглой, фигурной или любой другой – и нести на себе только необходимые заказчику интерфейсы) и универсальный СОМ-модуль, который он приобретает у компании-поставщика.

Преимущества СОМ

Компактные и надежные решения COM идеально отвечают требованиям широкого диапазона встроенных приложений при условии механического, функционального и экономического соответствия. Разработчикам встраиваемых систем технология COM обеспечивает преимущества сокращения срока выхода на рынок, повышенный контроль над механическими характеристиками, снижение затрат за счет перехода на модульный принцип построения системы.

Благодаря единому стандарту СОМ и широкому выбору функциональных характеристик процессорных модулей последующая модернизация системы будет быстрая и малозатратная – достаточно заменить СОМ-модуль на новый, не прибегая к перепроектированию всей системы для каждого нового поколения процессоров.

Стандарты концепции Computer Оn Module

COM Express ™ (рис. 1) – это стандарт PICMG, который описывает Computer On Module, оформленный как отдельный компонент для построения гибких вычислительных систем. Процессорные модули оснащены современными скоростными последовательно-паралельными интерфейсами, такими, как PCI Express, Serial ATA, Gigabit Ethernet, CRT, LVDS, SDVO, HDA Audio, TV-Out и др.

Ris.1.jpg



Рис. 1. Три варианта исполнения модуля Com Express
с изображением разъемов и перечнем наплатных интерфейсов

Модули Com Express имеют три различных исполнения: Compact (95×95 мм), Basic (95×125 мм), Extended (155×110 мм). Эти форм-факторы механически совместимы между собой и взаимозаменяемы, что позволяет при необходимости менять модули Basic на Extended и обратно. Модуль в исполнении Extended – самый большой и может поддерживать более энергоемкие и производительные процессоры и микросхемы с большими площадями основания. Предельная высота компонентов и максимальное энергопотребление прописаны в стандарте и служат дополнительной гарантией совместимости и взаимозаменяемости изделий COM Express от разных производителей. Использование модулей COM позволяет не только радикально ускорить и удешевить разработку, но и легко модернизировать системы в будущем.

Пример модуля в стандарте Com Express: модуль фирмы Congatec conga-BM45 выполнен в форм-факторе Com Express Basic и оснащен процессором Intel® Core™ 2 Duo 2,53 ГГц с 6 Мб L2 кэш, мощным чипсетом Mobile Intel® GM45 Express с интегрированным Mobile Intel® Graphics Media Accelerator 4500MHD (Intel® GMA 4500MHD) и 8ГБ DDR3.

ЕТХ ™ (рис. 2) – стандарт, описанный впервые в 1998 г. компанией JUMPtec как открытый стандарт. Это один из самых первых стандартов концепции СОМ. На модулях этого стандарта наряду с современными интерфейсами используется низкоскоростная шина ISA. Модули имеют габаритные размеры 95х114 мм.

Ris.2.png



Рис. 2. Расположение разъемов на плате стандарта ЕТХ
и перечень наплатных интерфейсов

Пример: модуль фирмы Congatec conga-E855 выполнен в форм-факторе ETX и оснащается процессорами от Intel® Celeron® M 600 МГц до Intel® Pentium® M 1,6 ГГц, оперативная память до 1 ГБ DDR333. Графика и память: контролер Intel® 855 GME, ввод/вывод: Winbond 83627HG, Ethernet PHY: Intel® 82562.

XTX ™ – это продолжение и расширение принятого стандарта ЕТХ ™. Имея одинаковые габаритные и установочные размеры с ЕТХ, ХТХ (рис. 3) предлагает широкий ассортимент новейших технологий ввода/вывода в этом конструктиве. По сравнению с предшественником вместо устаревшей шины ISA появились современные интерфейсы: PCI Express, Serial ATA, ExpressCard, High Definition Audio, LPC bus и т.д.

Ris.3.png



Рис. 3. Расположение разъемов на плате стандарта ХТХ
и перечень наплатных интерфейсов

Переход на новую технологию последовательного обмена данными PCI Express позволяет существенно увеличить скорость передачи данных и сократить число сигнальных линий. PCI Express – это перспективный интерфейс с малым числом выводов при максимальной полосе пропускания до 2,5 Гбит/с, способный обеспечивать такие скорости обмена, которые недостижимы для существующих параллельных шин.

Специалисты сходятся во мнении, что PCI Express – это надолго, поскольку данная архитектура полностью отвечает требованиям PC-индустрии и пока не имеет альтернатив даже в перспективе. Настоящая реальность убеждает нас в справедливости этого вывода: мы видим, как в серверно-настольном секторе различные версии параллельного интерфейса PCI медленно, но верно вытесняются шиной PCI Express.

Пример: модуль фирмы Congatec conga-Х965 выполнен в форм-факторе ХTX и оснащается процессорами от Intel® Celeron® M 550, 2,0 ГГц до Intel® Core™ 2 Duo U7500 1,06 ГГц, оперативная память ­SO-DIMM DDR2 667/PC 5300 до 2 ГБ. Графика и память: Intel® GME965, контроллер ввода/вывода: Winbond 83627HG, Ethernet PHY: Intel® 82562.

Qseven ™ (рис. 4) – это новейший стандарт, не похожий на предыдущие СОМ, который представляет собой отдельную ветвь развития технологий ввода/вывода в самом малом форм-факторе 70х70 мм. Стандарт предназначен для самых компактных и мобильных решений.

Ris.4.png



Рис. 4. Расположение разъема на плате стандарта Qseven
и перечень наплатных интерфейсов

Qseven заключает только последовательные высокоскоростные шины: PCI Express, USB 2.0, ExpressCard, High Definition Digital Audio, Serial ATA, LPC interface, SDIO, Gigabit Ethernet, DisplayPort, TMDS, SDVO и HDMI, LVDS.

Применение новейших 45 нм чипсетов обеспечивает высокую производительность и низкую потребляемую мощность: ≤ 5 Вт. Это дает дополнительную возможность использования Qseven в условиях расширенного температурного диапазона.

По сравнению с предыдущими модулями СОМ в Qseven уменьшена площадь печатной платы до 70х70 мм, при сохранении стандартной толщины 1,2 мм. Благодаря этому удалось увеличить жесткость СОМ модуля, что положительно сказалось на увеличении устойчивости к вибрациям и ударам. Доступ ко всем интерфейсам ввода/вывода реализуется как и у всех модулей СОМ посредством модуля-носителя, на который он устанавливается. Подключение Qseven к носителю осуществляется с помощью единственного разъема Mobile PCI Express Module (MXM).

Разъем MXM обеспечивает не только надежный контакт, но и необходимую жесткость соединения. Поэтому разъемы МХМ широко используется в современных ноутбуках для подключения графических карт PCI Express.

Таким образом, с помощью нового стандарта, используя все преимущества СОМ, разработчики смогут не только экономить время и средства на создание и модернизацию своих систем, но и разрабатывать ультра компактные и производительные приложения для жестких условий эксплуатации.

В создании нового стандарта Qseven™ принимали непосредственное участие компании Congatec AG (Германия), Seco s.r.l. (Италия), MSC Vertriebs GmbH (Германия).

Пример: модуль фирмы Congatec Qseven-QA, выполненный в форм-факторе Qseven, оснащается процессорами Intel® Atom™ Z5xx 1,1 … 1,6 ГГц, оперативной памятью DDR2 1 ГБ, чипсетом Intel® SCH US15W, 8x USB 2.0, 1x SATA, 1x SDIO, 1x PCI Express, I2C Bus, Intel® HD Audio, Gigabit Ethernet Realtek RTL8111. Графическая плата: Intel® GMA 500 до 256 МБ. Поддерживаемые ОС: Windows® XP/XP embedded/CE 6.0, LINUX, QNX.

Концепция СОМ призвана об­легчить и ускорить разработку решений, относящихся к некоторым из самых динамичных сегментов рынка.

Автоматизированные системы управления: мобильные и подвижные комплексы, беспилотные летательные аппараты, автомобильная техника, системы для использования в промышленных условиях и жестких условиях эксплуатации и др.

Розничная торговля и реклама: электронные рекламные щиты, интерактивные киоски и тележки для магазинов самообслуживания.

Медицина: устройства для визуализации в реальном времени и аппараты для трех- и четырехмерной ультразвуковой диагностики. Тестирование и выполнение измерений: анализаторы шин, протоколов и оборудование для автоматизированного тестирования. Игры и развлечения: мультимедийные игровые платформы с высоким разрешением экрана.

Так, фирма Congatec разработала специальный модуль-носитель СОМ conga-IVI, который предназначен для установки в корпус стандарта DIN, размером с автомобильную магнитолу. Такой компьютер оснащен всеми необходимыми интерфейсами, в том числе популярными в автомобилестроении CAN-bus и MOST-bus. Высоконадежные разъемы обеспечивают устойчивость к вибрациям и ударам. Таким образом, пользователь получает не только современную аудио- и видеомультимедийную станцию с сенсорным LCD-экраном, Bluetooth, USB, SDIO, но и инструмент управления и мониторинга бортовых систем автомобиля.

Что такое доверенный платформенный модуль (TPM)?

Доверенный платформенный модуль (TPM) используется для повышения безопасности компьютера. Он используется такими службами, как шифрование диска BitLocker, Windows Hello и другие, для безопасного создания и хранения криптографических ключей, а также для подтверждения того, что операционная система и встроенное ПО на вашем устройстве соответствуют указанным сведениям и не были изменены.

Как правило, это отдельная микросхема на системной плате, хотя стандарт TPM 2.0 позволяет изготовителям, например Intel или AMD, встраивать возможности доверенного платформенного модуля в набор микросхем.

Изображение компьютерных микросхем

Доверенный платформенный модуль используется уже более 20 лет и входит в состав компьютеров с 2005 г. В 2016 г. версия TPM 2.0 (текущая версия на момент написания этой статьи) стала стандартом для новых компьютеров.

Что такое криптографический ключ?

Когда вы шифруете данные, чтобы защитить их от посторонних глаз, программа для шифрования берет фрагмент данных, который нужно зашифровать, и объединяет его с длинной случайной строкой символов, чтобы создать новый (зашифрованный) фрагмент данных. Длинная случайная строка символов, используемая программой для шифрования, является криптографическим ключом.

Примечание: Незашифрованные данные называются «открытым текстом». Зашифрованная версия этих данных называется «зашифрованным текстом».

Расшифровать такой текст и прочитать исходный фрагмент данных может только пользователь, у кого есть правильный криптографический ключ.

Имеется ли на моем компьютере доверенный платформенный модуль?

Существует высокая вероятность того, что на вашем компьютере уже есть доверенный платформенный модуль и, если ему менее 5 лет, это версия TPM 2.0.

Чтобы узнать, есть ли доверенный платформенный модуль на вашем компьютере с Windows 10, выберите Пуск > Параметры > Обновление и безопасность > Безопасность Windows > Безопасность устройства. Если он у вас есть, на экране будет отрезок Процессор безопасности.

Ссылка на сведения об обработчике безопасности

Совет: Если вы не видите раздел Процессор безопасности, возможно, на вашем устройстве есть TPM, но она отключена. Чтобы узнать, как включить его, см. статью Включение TPM 2.0 на компьютере.

Далее нужно узнать, какая версия доверенного платформенного модуля есть на вашем компьютере. Выберите Сведения об обработчике безопасности и на появившемся экране найдите версию спецификации. Должна быть указана версия 1.2 или 2.0.

Важно: Для Windows 11 требуется TPM 2.0. Дополнительные сведения см. в статье Требования к системе для Windows 11.

Хотите узнать больше о доверенном платформенном модуле? См. статью Обзор технологии доверенного платформенного модуля.

Компьютерные модули: стандарты, спецификации и основные принципы использования. Часть 1

Статья знакомит разработчиков встраиваемых компьютерных систем с основами применения компьютерных модулей (КМ). Обзор наиболее популярных стандартов и спецификаций КМ дополнен конкретными предложениями различных компаний. Обсуждаются основополагающие принципы использования КМ как с технической, так и с организационной стороны. Обзор проиллюстрирован конкретными примерами реализации систем.

Практически все промышленные компьютерные системы используют модульный принцип своего построения как основополагающий. Модульность архитектуры позволяет создавать готовые приложения быстро, используя технически сложные компоненты, производимые сторонними поставщиками, являющимися экспертами в своих областях, тем самым предоставляя разработчику системы возможность сконцентрироваться на ключевых собственных задачах и на реализации требований своего заказчика.

Для встраиваемых компьютеров существует множество замечательных стандартов и форм-факторов, позволяющих быстро и эффективно создавать решения для тех или иных приложений практически во всех отраслях промышленности, телекоммуникаций, систем безопасности, транспорта, медицины и др. Так, ряд стандартов консорциума PC/104 позволяет создавать модульные компьютерные системы, отличающиеся высокой стойкостью к воздействиям агрессивной окружающей среды. Стандарты 6U СompactPCI и VME широко используются для построения производительных и высоконадёжных систем с при-менением технологии резервирования. Производители модульных промышленных компьютеров часто используют решения на базе стандартов Compact-PCI 3U, PICMG 1.0 и PICMG 1.3.

Компьютерные модули (называемые также «компьютер на модуле» — Compu-ter-on-Module, COM — и «система на модуле» — System-on-Module, SOM) стали в последнее время очень популярны при решении многих задач, в которых требуется быстро и недорого реализовать контрольный уровень приложения, используя встроенный компьютер с необходимыми компонентами периферии.

Компьютерный модуль (КМ) представляет собой плату, на которой установлены

  • центральный процессор;
  • чипсет;
  • BIOS;
  • память;
  • некоторый набор дополнительных контроллеров (зависит от типа КМ);
  • разъёмы, через которые КМ подключается к другой плате, называемой платой-носителем, или иногда платой приложения.

В свою очередь, на плате-носителе реализуются:

  • дополнительная функциональность, требуемая системой, например линейка процессоров DSP, преобразователи АЦП/ЦАП, преобразователи нестандартных сигналов, цепи гальванической развязки или оптоэлектронные преобразователи, необходимое количество портов стандартных промышленных интерфейсов, таких как RS-232, RS-485, CAN и др.;
  • первичные цепи питания всей системы (как КМ, так и периферии, установленной на носителе);
  • оконечные каскады интерфейсов КМ, такие как трансформаторы сетей Ethernet, те или иные реализации интерфейсов с мониторами;
  • индикаторы, кнопки управления, специфические разъёмы и прочие конструктивные элементы, подобранные для каждого конкретного исполнения системы, и др.

Для многих задач использование КМ даёт существенные преимущества. Однако применение КМ также требует определённых инженерных ресурсов.

В данном обзоре мы обсудим оба этих аспекта и дадим рекомендации, как построить успешную бизнес-модель.

Практически все преимущества использования КМ лежат в экономической плоскости. Самое главное преимущество — это снижение стоимости и сроков разработки. Так, создание «с нуля» одноплатного встраиваемого компьютера со всем необходимым набором функциональности потребует, как минимум, года работы команды опытных разработчиков, инвестиций в размере не менее 100 тыс. долларов и огромного набора аппаратных и программных инструментальных средств для отладки системы. В то же время, при использовании готового КМ разработка несложной платы-носителя может быть проведена в течение 2–3 ме-сяцев с меньшим, как минимум в 10 раз, бюджетом. Другими словами, использование КМ позволяет реализовать проекты по созданию таких встраиваемых компьютерных систем, за которые ранее разработчики просто не брались. Практически каждый производитель встраиваемых компьютеров занимается заказными разработками, а готовый КМ — это около 70–80% уже сделанной работы по выпуску заказной платы встраиваемого компьютера.

Кроме того, разводка ядра встраи-ваемого компьютера требует дорогой 9–12-слойной печатной платы. Если используется модульный принцип построения с КМ, то мы можем воспользоваться относительно недорогой в производстве и легкодоступной 4–6-слойной платой-носителем.

К другим экономическим преимуществам использования КМ относятся возможность построения линейки продукции на базе КМ различной производительности, выбора производителя КМ с наилучшим соотношением цена/качество и другие возможности, актуальные для мелкосерийных производств и узкоспециализированных рынков.

Исторически идея разработки нового компьютерного форм-фактора в виде мезонина на плате-носителе появилась на основе использования для этих целей модулей PC/104. Имея компактный размер и малое тепловыделение, будучи доступными и широко представленными на рынке в предложениях от многих производителей, компьютеры на основе стандарта PC/104 часто используются как мезонины, подсоединяемые к клиентской плате-носителю через разъёмы PCI и ISA. Эта модель построения системы до сих пор имеет ряд сторонников среди тех разработчиков, которым достаточно шин PCI и ISA для связи компьютера с периферийными устройствами, не требуется высокая производительность центрального процессора, а нужно реализовать специфические требования по габаритам, диапазонам температур эксплуатации и др.

В настоящий момент рынок КМ развивается бурно не только вширь, но и вглубь — по типам и номенклатуре продукции, предлагаемой различными производителями КМ. По данным международных аналитических агентств мировой рынок КМ будет расти в течение следующих пяти лет со скоростью более 20% в год (рис. 1).

Что же на самом деле представляют собой КМ с технической стороны, и как правильно подойти к их выбору?

Стандарты и спецификации

В настоящее время на рынке представлено множество различных типов КМ.

В данной статье мы будем условно разделять КМ на те, которые производятся согласно нормативным доку-ментам международных консорциумов (далее будем называть их стандартами), и те КМ, которые производятся согласно техническим спецификациям отраслевых объединений или групп компаний (далее — спецификации). Как правило, первые — это результат совместной работы технических экспертов многих компаний, прошедший через формальные процедуры и учитывающий базовые принципы разработки стандарта, принятые в том или ином консорциуме. Например, в консорциуме PICMG, который объединяет бо-лее 450 компаний, есть чёткое правило не разрабатывать стандарты на основе технологий, подлежащих лицензированию. Таким образом, стандарты PICMG всегда базируются на полностью открытых технологиях, доступных, как правило, из нескольких источников. Вторые — это обычно результат совместной работы специалистов нескольких компаний, объединяющихся для решения той или иной конкретной задачи. Например, отраслевое объединение XTX было сформировано 9 компаниями (AAEON Tech-nology, Advantech, Ampro Computers, ARBOR Technology, Congatec, Embedded-Logic, Evalue Technology, FASTWEL и IBSmm) для продвижения спецификации XTXTM и решений на её основе, при этом практически вся работа по разработке технической спецификации была проведена специалистами одной компании — Congatec.

В данном обзоре мы остановимся только на тех КМ, которые используются как модули центральных процессов в системах с широким набором интерфейсов ввода-вывода, и исключим из нашего рассмотрения модули с микроконтроллерами, такие как DIMM-PC, ввиду их существенно меньшей функциональности и меньшей популярности на рынке.

Базовые параметры КМ, определяемые наиболее распространёнными стандартами и спецификациями по состоянию на конец 2008 года, приведены в таблицах данной статьи. В первой из них (табл. 1) представлены основные параметры модулей стандартов консорциума PICMG и ассоциации VITA.

Стандарты PICMG

Стандарты PICMG (PCI Industrial Manufacturing Group, www.picmg.org) описывают три типоразмера КМ, называемые Compact, Basic и Extended. Ратификация типоразмера Compact ожидается в начале 2009 года. Присоединение КМ COM Express™ к платам-носителям осуществляется через один или два высокоплотных низкопрофильных разъёма (рис. 2) с 5 различными типами распиновки, причём для каждого типа распиновки стандарт COM Express™ описывает набор обязательных интерфейсов (минимальный набор), и набор дополнительных интерфейсов (максимальный набор).

Тип 1 имеет наименьшее среди всех типов распиновки модулей COM Ex-press™ количество интерфейсов. Все они выводятся на один разъём с рядами контактов А и B. Данный тип распи-новки применяется только в КМ малых типоразмеров — COM Express™ Com-pact. Важно отметить, что распиновка КМ COM Express™ типа 1 имеет только современные последовательные интерфейсы для подсоединения к плате-носителю (рис. 3). Реализация параллельных шин, таких как PCI, осуще-ствляется с помощью мостов PCI Express/PCI непосредственно на плате-носителе.

КМ COM Express™ с распиновкой типа 2 (рис. 4) помимо всех интерфейсов распиновки типа 1 имеет один широкополосный канал x16 PCI Express для подсоединения графического сопроцессора, 32-разрядную шину PCI и интерфейс IDE для подключения устройств хранения информации.

Давая общую оценку, можно сказать, что КМ, производимые по спецификации COM Express™ с распиновкой типа 2, представляют собой ядро встраиваемого компьютера общего применения.

КМ COM Express™ с распиновкой типа 3 отличается от модуля с распиновкой типа 2 тем, что интерфейс IDE заменён на два дополнительных канала Gigabit Ethernet. Для типа 4 и типа 5 характерно то, что вместо шины PCI выведены 10 дополнительных каналов PCI Express, в совокупности это даёт 32 канала PCI Express. При таких высоких пропускных способностях подсистем ввода-вывода компьютерные модули COM Express™ с распиновками типов 3, 4 и 5 можно условно назвать ядрами встраиваемых серверов.

Для всех типоразмеров КМ стандарт COM Express™ предписывает унифи-цированное расположение разъёмов подключения к плате-носителю, что позволяет заказчикам устанавливать модули различного размера (при условии неизменности распиновки и совместимости) на единожды разработанную плату-носитель. Разработчику системы на базе КМ это даёт дополнительные возможности, связанные с гибкостью решения, так как позволяет в одних случаях предлагать линейку продукции, а в других — увеличивать производительность системы путём установки более мощного КМ или понижать теплорассеивание системы путём установки менее энергопотребляющего модуля.

Модули COM ExpressTM Basic, имеющие распиновку типа 2, являются сегодня наиболее популярным вариантом реализации стандарта PICMG COM ExpressTM и предлагаются практически каждым производителем КМ. Хорошо проработанная техническая спецификация стандартов PICMG COM Ex-pressTM с широким набором современных последовательных интерфейсов даёт возможность решения очень широкого круга задач.

При всех своих преимуществах стандарт COM ExpressTM имеет практически только один недостаток: он даёт возможность производить большое количество различных вариантов КМ на базе трёх типоразмеров, пяти типов распиновок и огромного количества вариаций при реализации тех или иных необязательных интерфейсов. На практике это приводит к трудностям при первоначальном выборе, так как КМ на базе одного и того же чипсета и одного типа распиновки могут иметь различную реализацию. Множественность вариантов реализации, заложенная в стандарте COM Express™, также может приводить к трудностям при попытке заменить КМ одного производителя на КМ другого без переделки платы-носителя. Однако если разработка платы-носителя осуществляется при участии или с хорошей поддержкой производителя КМ, то вопросы совместимости решаются производителем КМ и заказчик не испытывает каких-либо проблем.

В табл. 2 представлены некоторые наиболее интересные, по мнению автора, КМ стандарта COM Express™ c распиновкой типа 2, поставляемые компанией ПРОСОФТ. Как видно из таблицы, выбор модулей достаточно широк и по техническим характеристикам, и по географии производителей (Тайвань, Россия, Германия). В данном наборе можно найти КМ как с низкобюджетными процессорами Intel CeleronTM M 600 МГц и шиной обмена данными 400 МГц (КМ iBASE ET810), так и с высокопроизводительными двухъядерными процессорами CoreTM 2 Duo 2,2 ГГц и шиной 800 МГц (Advan-tech SOM-5786). Для всех этих КМ подразделение заказных разработок компании FASTWEL оказывает услуги по разработке плат-носителей на основе технического задания заказчика.

Стандарты VITA

VITA (VME Industrial Trade Associ-ation, www.vita.com) в данный момент разрабатывает стандарт, называемый ANSI-VITA 59. По размеру и типам выводимых интерфейсов КМ, производимые по данному стандарту, с первого взгляда похожи на COM ExpressTM тип 1. Однако есть два существенных отличия.

  1. По конструкции. Стандарт ANSI-VITA 59 требует, чтобы все компоненты, включая процессор и память, были напаяны на плату КМ. Сам компьютерный модуль должен быть помещён в защитный металлический корпус, закрывающий его с 6 сторон и крепящийся к плате-носителю (рис. 5).

    Данные конструктивные особенности введены для того, чтобы КМ, произведённые по стандарту ANSI-VITA 59, имели защиту от электромагнитного излучения, виброустойчивость/ударостойкость, характеризующиеся значениями, как минимум, 1g/15g, а также широкий диапазон рабочих температур вплоть до –55…+125°C.

  2. По электрическим интерфейсам. Стандарт ANSI-VITA 59 предполагает применение только последовательных интерфейсов и только тех из них, спецификации которых полностью открыты и поддерживаются разными производителями чипсетов и интерфейсных микросхем. Поэтому в стандарте ANSI-VITA 59 нет не только шины PCI и интерфейса IDE, но и шины LPC, столь распространённой в процессорах архитектуры х86. Соответственно КМ, производимые по стандарту ANSI-VITA 59, могут быть изготовлены на основе центральных процессоров как х86, так и PowerPC или SPARC-архитектуры.

Необходимо упомянуть, что стандарт ANSI-VITA 59 — единственный в ряду всех стандартов и спецификаций КМ, имеющий конкретные требования как по виброустойчивости и ударостойкости КМ, так и по диапазону рабочих температур. Все остальные стандарты и спецификации КМ не определяют эти параметры.

Так как стандарт ANSI-VITA 59 молод и не принят в окончательной редакции, реальных предложений КМ на рынке пока мало. В данный момент только компания MEN Mikro Electronik GmbH предлагает два КМ — один, базирующийся на процессорах Freescale PowerQUICC®, другой — на процессорах Intel AtomTM.

Во второй части данного обзора мы рассмотрим спецификации ETXTM, XTXTM, nanoETXexpressTM, QsevenTM, CoreExpressTM и некоторые другие, а также детально остановимся на особенностях разработки плат-носителей и программного обеспечения для КМ как с технической точки зрения, так и со стороны планирования всей совокупности работ по построению встраиваемой системы на базе КМ. В заключение второй части статьи мы также рассмотрим некоторые примеры реализации систем на основе КМ. ●

Автор — сотрудник фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *