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新一代工业计算机平台规范PICMG13

发布时间:2020-07-21 17:29:56 阅读: 来源:笔筒厂家

2004年11月A版 PICMG1.2发布不到二年,PICMG(PIC工业计算机制造商协会)己开始制定更新的规范─PICMG1.3,目的是要把一些新的I/O接口规范,如PCIExpress、USB2.0、SerialATA、Gigabit以太网引入工业计算机平台以提升系统频宽。除了提升平台的运算速度与频宽,在系统管理与维护的便利性上,也做了一些改进,如增加IPMB与热插拔的支持、减少排线的使用等。本文将介绍PICMG1.3的主要规范。 PICMG1.3 PICMG1.3总线接口是由两个x16与两个x8的PCIExpress连接器所构成,符合PICMG1.3的CPU板卡(系统主板,SHB)或背板可支持的总线种类(如表1所列)。 表中可以看出PICMG1.3主要提供PCIExpress的支持,对PCI或PCI-X也同样支持,但这是次要的,而且SHB只支持32-bit宽度的PCI,只有背板才有可能支持到64-bitPCI。SHB又分长卡与短卡两种,短卡仅支持连接器A、B,长卡最多可支持到连接器D。 提升I/O频宽 从PICMG1.0发布至今,总线从ISA演进到PCI、PCI-X,一直到现在的PCIExpress,每一次更新的目的都是为了提升系统I/O的频宽,表2是上述各种总线频宽的比较。 表3是PICMG1.0到PICMG1.3所支持的总线种类与频宽。表中可以看出每次的规格更新,频宽均提升了一倍以上。 更多的电源供应 为了支持新一代的CPU与内存,在电源供应上,PICMG1.3增加了更多的电源引脚,表4是PICMG1.0到PICMG1.3的电源供应比较表。 表4显示,PICMG1.3大幅度增加+12V电源的供应,也减少+5V的供应。因为在Pentium-III时代,CPU的耗电量通常不超过30W,CPU电源大多由+5V转换而得,但是新一代的Pentium4CPU的耗电量高达100W以上,若从+5V转换,转换效率变差,而高达20A以上的电流,使电源转换电路容易产生高热而减少寿命。现今大多的设计都己改用+12V转换,这就是PICMG1.3增加+12V电源供应的主因。

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结构考虑 如同PICMG1.2,PICMG1.3的制定原则也希望延用原有的外围设备,如机箱、电源系统,以降低系统开发成本。在结构上,SHB的零件面与PCI卡或PCIExpress卡相反,这一点与PICMG1.2不同。这样的转变主要源于两个考虑,一是为了使CPU、北桥、与内存接口之间的高速信号线在PCB布线时更为顺畅。如图1所示,如果零件面与PCIExpress卡相同,则CPU与内存接口之间的信号线将互相缠绕而不利走线;二是机箱的设计不用更改。如图2所示,CPU板卡的零件面与PCIExpress卡相反时,板卡的边缘刚好对准沟槽的导轨。 PCIExpress的介入损耗问题 PCIExpress的差动信号,其最高传输率达2.5Gbps,信号从SHB经过连接器到达背板的途中,会经过PCIExpress连接器,造成阻抗不连续,使信号产生反射或衰减。为确保信号质量符合PCIExpress规范的要求,对于信号的介入损耗有严格规定,SHB或是背板的设计均必须符合要求,以确保信号的眼图符合规范。 图3是信号的连接方式示意图,可看出SHB在分析介入损耗时是把PCIExpress连接器视为阻抗的一个不连续点。表5则是信号对介入损耗的要求。 其它新增功能 除了PCIExpress与PCI,PICMG1.3还加入了4对USB2.0口、4对SerialATA口、与1个GbE口的支持。这些信号都被引到PICMG1.3的接口规格中,让这些高速的差动信号经由印制电路板到达背板,信号质量会更稳定,亦可减少电缆的使用,进而提升系统维护的便利性。 为了更方便管理系统,PICMG1.3加入了IPMB的支持,管理人员能够用IPMB来监控系统内的各种组件的健康状态,如CPU或系统温度、电压、风扇转速等,并且能够从远程控制SHB,或是重置系统等管理工作。 PICMG1.3的PCIExpress接口支持热插拔功能,系统可以在不断电的情况下更换PCIExpress卡,提高系统的可用性。 背板上的SHB插槽设有钥匙可用来防止SHB误插到I/O电压位置不兼容的背板上,所以PICMG1.3定义VIO信号,让SHB可以判断背板所支持的I/O电压位置。 PICMG1.3将+3.3Vaux、PSON#、PWRBT#、PWRGD等信号引入硬件接口以支持ATX电源系统的电源管理功能,但需留意的是这些支持都只是选项。若系统不支持ATX电源系统,系统开发商也必须确保SHB与背板在搭配旧有的电源系统时仍能正常工作。PICMG1.3还预留了SM总线以满足未来在系统管理上的需求。

背板设计应注意的事项 背板有高速的PCIExpress信号经过,为确保信号质量,印制电路板的阻抗要求极为严格,一般信号线的特性阻抗为57W

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