ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

ОБ ЗОР / АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А 8 плат определённого формата и харак теризуются низким тепловыделением. Использование COM и SOM позволяет сократить время разработки специали зированной встраиваемой системы и гибко подбирать требуемую функцио нальность её процессорной части. Внешний вид модулей COM трёх раз ных производителей данных изделий показан на рис. 1, 2, 3. Другой подход связан с созданием магистрально модульных систем из на боров типовых модулей в соответствии с определёнными международными стандартами (PCI/PXI, VME/VXI). Об щей особенностью таких систем явля ется архитектура на основе параллель ных шин сопряжения и связи с общей средой, которая становится узким ме стом и ограничивает дальнейшее разви тие пропускной способности системы. Компактные компьютерные модули выпускают разные фирмы и в разных форматах, исходя из развития возмож ностей СБИС: PC/104, PC/104+, ETX, AMC, cPCI, EBX, EPIC и др. Всё раз нообразие их размеров отражает табл. 2, где в качестве примера пред ставлены наиболее распространённые форматы модулей. Широкую популяр ность приобрёл формат модульных систем PC/104. Компьютерный модуль можно объединять с модулями ввода вывода в виде этажерки, используя прямые соединения. Развитием этого формата стал PC/104+, отличающийся шиной PCI 33 МГц и 120 контактным разъёмом. Компактные компьютерные модули EPIC ориентированы на про цессоры с малым потреблением энер гии типа Pentium M и Celeron M. Спе цификация ETX, призванная в своё время поддержать шины ISA и PCI, по лучила развитие в виде ETX Express на базе PCI Express (PCIe). Новые специ фикации EPIC Express и COM Express определяют переход на новые стандар ты последовательной связи систем и ориентированы на 32 разрядные про цессоры с малым энергопотреблением. EPIC Express поддерживает развитие стековых модульных систем, совмести мых с распространёнными модулями формата PC/104. Спецификация COM Express, применяемая в одноплатных компьютерных модулях COM, ориен тирована на последовательные интер фейсы PCIe и SATA. Разработки новых систем связаны с переходом на новые архитектуры с быстрым последовательным сопряже нием и коммутируемой связью модуль ных систем. Компактные встраиваемые модульные системы PC/104 Объёмы выпускаемых процессорных модулей и модулей ввода вывода фор мата PC/104 практически равны; из них 50% составляют изделия промышлен ного назначения, а 20% – оборонного. Общий объём данного сегмента рынка составляет 170 млн. долларов в год. Небольшого размера модули PС/104 удобны для создания компактных встраиваемых систем, но такие системы ограничены по плотности компоновки модулей ввода вывода и масштабируе мости систем. Ввиду малого размера плат и плотной установки 2 4 модулей с прямыми соединениями ухудшаются естественная вентиляция и теплообмен внутри общей конструкции, а примене ние вентилятора для принудительного охлаждения снижает надёжность сис тем из за его относительно низкого ре сурса, в несколько раз уступающего ре сурсу модулей. Поэтому рекомендуют устанавливать процессорный модуль крайним и процессором наружу, а также использовать для отвода тепла его кон такты с металлическим корпусом; кро ме того, иногда рекомендуют понизить рабочую частоту процессора. С другой стороны, модули неболь шого размера более устойчивы к вибра циям. Эффективным способом повы шения их надёжности является запаи вание микросхем процессора и памяти на плате модуля. Например, одноплат ные процессорные модули CPC1600 фирмы Fastwel с запаянными компо нентами выдерживают вибрации до 5g; кроме того, благодаря специальному покрытию эти модули устойчивы к коррозии, а также к попаданию влаги и соляного тумана. В табл. 3 приведены основные тех нические характеристики процессор ных модулей PC/104, выбранных в ка честве примера среди продукции ряда известных производителей. Первые модули PC/104 использовали 8 разрядный интерфейс ISA и имели 104 контакта. При переходе на PCI был утверждён новый стандарт PC/104+, со гласно которому появился разъём на 120 контактов для нового интерфейса и сопряжения с 32 разрядными процессо рами. Максимальное число объединяе мых модулей – 4 объясняется нагрузоч СТА 2/2008 www.cta.ru Рис. 1. Внешний вид модуля SOM 5782 компании Advantech (формат COM Express, процессор Intel Core 2 Duo) Рис. 2. Внешний вид одноплатного компьютерного модуля Toucan фирмы Lippert (формат COM Express, процессор Intel Core Duo) Рис. 3. Внешний вид одноплатного компьютерного модуля CPC2000 фирмы Fastwel (формат XTX, процессор Intel Core Duo) Таблица 2 Размеры модулей наиболее распространённых форматов Стандартный формат Размер модуля PC/104 90 × 96 мм ETX 95 × 114 мм ETX Express 95 × 125 мм PCIe 126,4 × 338,6 мм (полный) 126,4 × 167,6 мм (половинный) cPCI (3U) 100 × 160 мм EPIC 115 × 165 мм EBX 146 × 203 мм