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無源背板的結(jié)構(gòu)

Jeff Munch 2003/11/28

  基于x86結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)在工業(yè)和計(jì)算機(jī)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(chǔ)的計(jì)算機(jī)已經(jīng)對這些市場造成了一定程度的沖擊,但這種結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)(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(dāng)臨近基于PICMG無源底板計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)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(fù)時(shí)間和提供系統(tǒng)升級的便利途徑的愿望的驅(qū)動(dòng);谀赴宓南到y(tǒng)是不靈活的,為了修復(fù)或更新系統(tǒng)需要更換整個(gè)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(dǎo)致修復(fù)或更新時(shí)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間增加,在許多控制和CTI應(yīng)用中這是不能接受的。無源底板結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)更新和修復(fù)簡單而停機(jī)時(shí)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(gè)規(guī)范支持ISA和PCI的插卡。它是為可以向64位擴(kuò)充的33MHz 32位PCI設(shè)計(jì)的。該規(guī)范構(gòu)造的CPU和底板最多可支持20塊ISA卡和4塊PCI卡。在這個(gè)結(jié)構(gòu)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(zhǔn)許信號,支持4個(gè)PCI槽位的4個(gè)時(shí)鐘以及一個(gè)復(fù)位輸出。另外一個(gè)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(guān)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(guān)系才能夠獲得各CPU卡供應(yīng)者之間的兼容性。一個(gè)PICMG 1.0 單板機(jī)的例子所示如下。


圖1:ADLINK NuPro-842 PICMG 1.0 單板機(jī)

  工業(yè)和計(jì)算機(jī)電話集成市場從ISA的I/O卡向PCI進(jìn)展很慢。結(jié)果,PCI-ISA規(guī)范今天仍然在使用。在2002年,PICMG制定了一個(gè)PICMG 1.0 PCI-ISA規(guī)范的全PCI版本,它包括了PCI-X支持。這個(gè)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(gè)新名字,系統(tǒng)主板(SHB)。SHB為底板插槽提供時(shí)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(gè)PCI接口。一個(gè)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(shí)鐘的長度就成為關(guān)鍵了。規(guī)范的作者要定義應(yīng)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(gè)具有相等于底板上時(shí)鐘走線長度延時(shí)的反饋時(shí)鐘。這反饋時(shí)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(shí)鐘的長度為基礎(chǔ)的。在下面畫的圖中,從橋到三個(gè)目的地中任何一個(gè)的時(shí)鐘距離是相同長度的。


PICMG 1.2 的時(shí)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(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)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(bǔ)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(jī)加了一個(gè)ATX類型的電源連接器。無源底板結(jié)構(gòu)繼續(xù)會(huì)在最小化停機(jī)時(shí)間為重的應(yīng)用中受到歡迎。

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯



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