1、2005年 11月 14日星期一 1PICMG规范简介李侃2005年 11月 14日星期一 2内容大纲9PC总线的演进9PICMG 1.x PCI/ISA/PIC-X无源背板规范9PICMG 2.x CompactPCI规范9CompactPCI Express& PXI Express2005年 11月 14日星期一 3工业计算机总线标准的发展趋势ISAVMEVXICompactPCI PXI测领域现场应用高可靠应用PICMG2005年 11月 14日星期一 4工业计算机总线标准的发展趋势PCI-ExpressPXI-ExpressCompactPCI-Express2005年 11月 14
2、日星期一 5ISA Bus (Industrial Standard Architecture) 机械结构 标准 ISA卡片 总线接头 两段金手指插槽 , 1段提供 8位总线，另一段提供 16位总线。 扩展性 受到电源驱动和总线驱动限制，通常可以驱动 8片卡，最多20片 带宽 - 16 bit 8MB/s OS支持： DOS,win9x,NT。开发工具众多2005年 11月 14日星期一 6VME Bus (VersaModule-Eurocard） 卡片尺寸 -3U 和 6U Eurocard(IEEE-1101) 连接头 - 96 针孔连接头 (DIN41612) 扩展性 最多21个槽位
3、总线性能 VME:40MB/s， VME64: 80MB/s, VME320: 320MB/s OS支持：UNIX 、VxWorks 、PSOS 。OS制造商提供专用的软件开发工具开发应用程序。 VME的组织 - VITA, VMEbus Intl. Trade Associationhttp:/2005年 11月 14日星期一 7VXI总线 VME总线在仪器仪表领域的扩展 1987年 VXI总线联合会成立，其目标是定义板级仪器标准 。 4种卡片规格：VXI A （3.9 in x 6.3）、 VXI B（in9.2 in x 6.3 in ）、VXI C（9.2 in x 13.4 in ）
4、，VXI D（14.4 in x 13.4 in ） OS支持：DOS ，windows ， Unix VXI总线工控机制造商希望兼容主流计算机市场提供的丰富而廉价的应用软件开发工具包、外设和驱动软件2005年 11月 14日星期一 8PCI Bus (Peripheral Component Interconnect) 连接头 金手指, 120 pins/32 bit,184 pins/64 bit 扩展性 最多10 个负载或 5个槽位 总线 32位或 64位 中断 4个中断，可以共享 带宽 - 132MB/s 33MHz/32bit, 512MB/s 66MHz/64bit, 1064MB
5、/s 133MHz/64bit PCI-X OS支持：DOS ，windows ，Linux, 开发工具众多 PCI组织 - PCI SIG, PCI Special Interest Grouphttp:/2005年 11月 14日星期一 9PCI Express Bus 串行总线 低电压差分信号 多种灵活的传输方式:x1 x4 x8 x32 2.5GHz 总线频率 (未来 5 GHz) 总线带宽最高可达16GB/sCPUI/O I/O I/OCPU CPU CPUSWITCHI/O I/O I/OTreeNetwork2005年 11月 14日星期一 10PCI Express Bus 每
6、个信道包含 2个频率为2.5GHz差分传输信号对-具有独立的发送和接受信号线-具有500MB/s 的传输速度 多个信道同时传输数据可以极大提高系统带宽- x1 500MB/s- x4 2GB/s- x8 4GB/s- x16 8GB/s 第二代 PCI-Express的总线频率将达到5GHz-总线带宽提高一倍-PCI-Express芯片自动判断是否运行 5GHz or2.5GHz- 20062007推出CPUI/OTXRXX 1 信道2005年 11月 14日星期一 11高可靠应用对总线的要求？ 总线是否适应现场应用要求（抗震，散热，易维护性) 卡片的尺寸（所能用卡片的大小、面积） 数据传输效
7、率（总线所支持的最大传输速率） 功率消耗（单个卡片的最大功率消耗）2005年 11月 14日星期一 12什么是PICMGPICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group)是一个由超过600家电信和工控厂家组成的联盟。PICMG致于制定适合于电信和工业控制领域应用的高性能计算机。PICMG已制定的规范包括PCI/ISA结构的无缘背板,CompactPCI，AdvancedTCA。2005年 11月 14日星期一 13传统ISA/PCI 大母板结构PCI SlotsHost toPCI bridge处理器PCI卡处理器不易维护不适合恶劣环境缺点：
8、2005年 11月 14日星期一 14PICMG 1.0规范：无源背板PCI Slots处理器Host to PCI bridge独立 PCI卡2005年 11月 14日星期一 15PICMG 1.0 PCI ISA 无源背板规范 PICMG 1.0 PCI ISA 无源背板规范 PICMG 的第一个规范 定义了卡片的尺寸和无源背板的规范 规范的简短介绍可见: http:/www.picmg.org/pdf/pcishort.pdfISA BusPCI Bus2005年 11月 14日星期一 16PICMG 1.0 规范比较 卡片尺寸 Size 340mm x 120mm = 61in2 数据
9、传输率 PCI = 64 bit x 66 MHz = 4Gb/sec 卡片的最大功率 50 Watts0 10203040506070809010Power (Watts)PICMG 1.002,00,0,0004,000,000,0006,000,000,0008,000,000,00010,000,000,00012,000,000,00014,000,000,000Data Transport (bits/second)PICMG 1.00 10203040506070809010Size (mm2)2005年 11月 14日星期一 17PICMG 1.2 PCI-X 无源背板规范 P
10、ICMG 1.2 e-PCI-x Passive Backplane Specification PICMG 1.0规范的扩展 1 或 2 PCI-X 总线 详细信息: http:/www.picmg.org/PCI-Only-e-PCI-X.stmPCI-X BusPCI-X Bus2005年 11月 14日星期一 18PICMG 1.2 规范比较 卡片尺寸 Size 340mm x 120mm = 61 in2 数据传输率 PCI-X = 64 bit x 133 MHz = 8 Gb/sec 卡片最大功率 50 WattsPICMG 1.20 10203040506070809010Po
11、wer (Watts)PICMG 1.0PICMG 1.202,00,0,0004,000,000,0006,000,000,0008,000,000,00010,000,000,00012,000,000,00014,000,000,000Data Transport (bits/second)PICMG 1.0PICMG 1.20 10203040506070809010Size (in2)2005年 11月 14日星期一 19NuPRO-900APCI-X BusPCI-X Bus2005年 11月 14日星期一 20PICMG 1.2背板PCI-X 总线133/100/66MHz 5V
12、 64bit33MHz PCI2005年 11月 14日星期一 21PICMG 1.3 SHB Express System Host Board PCI ExpressSpecification 定义了和PICMG 1.X 一致的全长卡和半长卡尺寸 定义了主板和背板之间的PCI Express 信号 多种外围I/O 信号( 例如 SATA, USB, Ethernet, IPMB, Geographic Addressing, SMBUS) 可直接与背板相连2005年 11月 14日星期一 22SHB Express 主板结构 SHB Express CPU卡示意图Edge Connecto
13、rs A & B定义了一个 x4 和两个 x8 PCI Express 信道, 定义了 5个 PCIe 的参考时钟Edge Connector C电源供应 ,I/O 信号线2005年 11月 14日星期一 23SHB Express 背板SHB槽PCI Express I/O 槽桥PCI Express 2005年 11月 14日星期一 24工业计算机架构的革命化演变 除了无源背板之外的需求 卡片结构不够牢固 卡片的总线接头不够可靠 接头挡板空间受限 工业应用需要更高级别的稳定性 答案? PICMG 2.0 CompactPCI2005年 11月 14日星期一 25PICMG 2.0 Comp
14、actPCI 规范 定义了 3U (100mm by 160 mm) 和6U (160mm by 233 mm) 卡片尺寸 标准欧规卡尺寸 (complies with IEEE 1101.1 mechanical standards) 高密度 2mm Pin-and-Socket Connectors (IEC 认证) 卡片垂直安装便于良好散热 牢固的卡片固定方式 非常好的抗震和抗冲击性 金属前面板 可以前后走线 标准机箱结构，众多机箱生产厂家 标准 PCI 控制芯片，生产量极大 支持热插拔功能 标准支持 8个槽位，可以通过 PCI桥接芯片扩展2005年 11月 14日星期一 26PICMG
15、 2.0 CompactPCI (6U) 6U Compact PCI (160mm by 233mm) 目标市场 : 电信领域应用 数据服务中心2005年 11月 14日星期一 27PICMG 2.0 CompactPCI (3U) 3U Compact PCI (100mm by 160 mm) 卡片尺寸小，非常适合于 : 工业控制 军工领域 嵌入式控制2005年 11月 14日星期一 28PICMG 2.0 规范比较 卡片尺寸 Size 6U x 180mm =57in2 数据传输率 64 bit x 133 MHz = 8Gb/sec 卡片最大功率消耗 50 WattsPICMG 1.
16、2PICMG 2.00 10203040506070809010Power (Watts)PICMG 1.0PICMG 1.2PICMG 2.002,00,0,0004,000,000,0006,000,000,0008,000,000,00010,000,000,00012,000,000,00014,000,000,000Data Transport (bits/second)PICMG 1.0PICMG 1.2PICMG 2.00 10203040506070809010Size (in2)2005年 11月 14日星期一 29CompactPCI核心规范Key5 排高密度针孔连接+ 2 排屏蔽32-bit PCI125 个信号64-bit PCI扩展信号55 Signals保留信号40 Signals3Uor 6UIEEE 1101.10欧规卡结构2mm metricconnector(IEC-1076-4)2005年 11月 14日星期一 30CompactPCI 面板结构3UcPCIJ1J26UcPCIJ5J4J3J2J164-bit PCI 32-bit PCIReservedReservedReserved64位PCI 总线/ 后走线32位PCI 总线32位PCI 总线64位PCI 总线用户保留用户保留用户保留附属总线用户I/O
