ЖУРНАЛ «СТА» №3/2007

ны быть хорошо просчитаны не только при отрицательных рабочих темпера- турах, но и при повышенных темпера- турах окружающей среды. Использование принудительного вентилятора охлаждения центрального процессора в таких системах не всегда приемлемо как по причине малых раз- меров всего конструктива и, соответст- венно, недостаточной эффективности воздушного охлаждения, так и ввиду низкой надёжности самих вентилято- ров. Среднее время наработки на отказ для вентиляторов не превышает 20 тысяч часов, в то время как сама пла- та компьютера имеет среднее расчётное время безотказной работы порядка 130 тысяч часов (пример — Fastwel CPC1600 или Fastwel CPC1700). Для решения задачи отвода избыточ- ного тепла многие производители про- цессорных плат используют централь- ные процессоры Pentium III с пони- женным энергопотреблением и часто- тами в диапазоне 300…600 МГц или процессоры AMD серии Geode. Одна- ко такие процессоры имеют достаточ- но низкую производительность, что может послужить ограничением ис- пользования их в современных прило- жениях. Кроме того, компания Intel в 2006 году объявила о прекращении производства ультранизковольтных процессоров Pentium III, поэтому при новых разработках рассчитывать на имеющиеся у поставщиков остатки и складские запасы этих процессоров рискованно и нецелесообразно. Более правильным подходом, на наш взгляд, является использование совре- менных процессоров Intel Pentium M с пониженным напряжением питания. Такие процессоры производятся по специальной технологии и имеют бо- лее чем двукратное преимущество в со- отношении скорость/тепловыделение по сравнению со своими стандартны- ми собратьями (см. табл. 1: пер- вая часть – стандартные процессоры Pen- tium M и Celeron M, вторая – LV и ULV, низковольт- ные модифика- ции, выпускаемые для встраиваемых при- ложений). Однако даже выбрав для своего решения цен- тральный процессор с пониженным тепловы- делением, разработчики всё равно должны решить вопросы от- вода тепла от центрального процессора и контроллера памяти/графической подсистемы (северного моста). Одним из наиболее высокотехноло- гичных классических решений, пожа- луй, можно считать процессорные пла- ты, производимые американской ком- панией RTD. В максимальной конфи- гурации такие одноплатные компьюте- ры комплектуются процессором Intel Pentium M 1,4 ГГц (Intel даёт тепловой пакет в 10 Вт на этот процессор) и сис- темой вентилируемого или контактно- го теплоотвода с металлическим радиа- торомтермосъёмником и тепловыми трубками, устанавливаемыми на про- цессор для отвода тепла на внешние стенки корпуса (рис. 1). В этой связи интересно решение, предлагаемое в линейке продукции РС/104Plus компании Fastwel (рис. 2). В отличие от общепринятой практики установки центрального процессора на той же стороне, где находятся разъёмы PCI и ISA, инженеры компании Fastwel расположили процессор с обратной стороны платы и предложили кондук- тивный метод отвода тепла от цен- трального процессора и от контроллера графики и памяти (северного моста). Таким образом, если использовать процессорную плату Fastwel как край- нюю в стеке (либо верхнюю, либо ниж- нюю), задача по отводу тепла сильно упрощается. Обеспечив хоро- ший тепловой контакт цен- трального про- цессора с кор- пусом, можно использовать сам корпус PC/104 как большой радиатор. Тем самым налицо экономия места, веса и более орга- ничный дизайн системы. Кроме того, данное ре- шение даёт возможность установки бо- лее производительных процессоров с частотами вплоть до 2 ГГц и системной шиной 533 МГц. Как известно, систем- ная шина в архитектуре Intel является наиболее узким местом, и повышение её частоты с 400 до 533 МГц приводит к 33% росту пропускной способности данных в системе, что на практике даёт существенный рост производительнос- ти. В ИБРАЦИЯ И УДАРЫ Используемые на транспорте и в промышленности системы часто под- вержены продолжительным вибраци- онным нагрузкам. За счёт надёжного крепления, малого размера плат и, со- ответственно, малого веса и инерции, а также благодаря надёжным разъёмам PCI и ISA, архитектура РС/104 подхо- дит для использования в данных при- ложениях даже в своём естественном виде. Однако для многих приложений повышенная надёжность не будет из- лишней. Самым тривиальным спосо- бом её повышения является запаива- ние тех компонентов, которые в стан- дартном случае подсоединяются через разъёмы. Здесь необходимо заметить, что запаивание центрального процес- сора выглядит как достаточно рутин- ная процедура, в то время как запаива- ние памяти DRAM требует существен- ного усложнения схемотехники плат и добавления нескольких дополнитель- ных токопроводящих слоев. Так, пло- щадь запаянных чипов DRAM объё- мом в 1 Гбайт составляет порядка 15% от всей полезной площади платы PC/104Plus. Несмотря на то что запаи- вание существенно усложняет произ- водство, одноплатные компьютеры Fastwel СРС1600 выдерживают вибра- цию вплоть до 5g в диапазоне частот 10…500 Гц, в то время как одноплатные компьютеры с памятью, подключён- ной через разъёмы SODIMM, способ- ны выдерживать вибрации до 2g. ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 13 СТА 3/2007 www.cta.ru Таблица 1 Сравнительные характеристики стандартных и низковольтных процессов Процессоры Максимальная частота, MГц Расчётная тепловая мощность, Вт Соотношение частота/тепловая мощность, MГц/Вт Pentium M 760 2000 27 74 Pentium M 745 1800 21 85 Pentium M 1.6 1600 24,5 65 Celeron M 370 1500 21 71 LV Pentium M 738 1400 10 140 LV Pentium M 1.1 1100 12 92 ULV Celeron M 373 1000 5,5 182 855 GM/ICH4 4,3 + 2,2 915 GM/ICH6 6 + 2.3 Рис. 1. Процессорная плата в конструктиве IDAN с пассивным охлаждением