概況

? ? ?以前的高性能嵌入式計(jì)算機(jī)大都以Motorola 的68000和powerPC處理器為主，采用是VME并行總線標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)在1982年提出，后來在高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。并成為了ANSI/IEEE 1014-1987的國際標(biāo)準(zhǔn)。

? ? 在PC 機(jī)發(fā)展過程中，出現(xiàn)了ISA和PCI 總線。將PCI總線技術(shù)移植到嵌入式計(jì)算機(jī)中， 1994年P(guān)ICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group, PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商聯(lián)盟）提出了Compact PCI（PICMG 2.0）技術(shù)，它定義了更加堅(jiān)固耐用的PCI版本。在電氣、邏輯和軟件方面，它與PCI標(biāo)準(zhǔn)完全兼容?？ò惭b在支架上，并使用標(biāo)準(zhǔn)的Eurocard外型。

? ?為了提高更高的傳輸速率，高性能計(jì)算機(jī)總線朝著高速，串行化的方向發(fā)展。PCI 發(fā)展了PCI Express 串行標(biāo)準(zhǔn)。

? ? ? VMEbus 協(xié)會（VITA）于2004年提出了VPX 總線標(biāo)準(zhǔn)（?VITA 46）。2007年成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/VITA 46.0-2007）。在工業(yè)控制、信號處理和國防領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

? ? VPX 計(jì)算機(jī)被列為商用貨架產(chǎn)品（COTS Commercial Off-The-Shelf），被美國國防部大量采購。過去， 美國國防采辦項(xiàng)目必須使用國防部頒布的軍用標(biāo)準(zhǔn) 與軍用規(guī)范。在冷戰(zhàn)結(jié)束和蘇聯(lián)解體后，美國國防 部改革了采辦政策，提出了 COTS 策略，即在設(shè)計(jì) 及采購人員允許的條件下，應(yīng)該盡可能地在軍事裝 備中采用成熟的通用技術(shù)和產(chǎn)品。

? ? ? ?同樣地，PICMG于2009年制定了CompactPCI plugIO（PICMG 2.30）標(biāo)準(zhǔn)，而后于2011年又制定了CompactPCI ?serial （PICMG??CPCI-S.0）標(biāo)準(zhǔn)。

?? 基于VPX和CompactPCI serial 總線的抗惡劣環(huán)境高性能計(jì)算機(jī)在軍事，航天，軌道交通，工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

VPX 總線

? ? ? VPX/Open VPX 系列標(biāo)準(zhǔn)是一群為美國國防部提供合同的公司制定的標(biāo)準(zhǔn)，它們的目標(biāo)任務(wù)是升級VME，發(fā)明適合模塊化嵌入式系統(tǒng)的新技術(shù)。原始的VPX標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/VITA 46.0-2007 VPX: Base specification）使用TE公司的MultiGig RT2接頭。傳輸速率達(dá)到6.25GHz。它允許3U 板 具有64對，6U板具有192對差分信號。目前在(ANSI/VITA 60.0-2012 VPX: Alternative connector for VPX標(biāo)準(zhǔn)中新的接頭可以達(dá)到10GHz。

? VPX 的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴?，F(xiàn)在市面上的VPX計(jì)算機(jī)都要在5萬人民幣以上，VPX 的接插件采用的是TE 公司的，要幾百元人民幣一個(gè)。

? ? ?研華的VPX計(jì)算機(jī)和交換機(jī)大約5萬多元一臺，而CompactPCI 的計(jì)算機(jī)和交換機(jī)大約在2萬多元。VPX計(jì)算機(jī)的價(jià)格幾乎是comapctPCI 總線計(jì)算機(jī)的一倍。

Amphenol 也能提供 VPX 接插件。

CompactPCI plugIO（PICMG 2.30） 總線

? ? ? CompactPCI 是1999年提出來的，它提供了32PCI 總線的信息交換能力，大約1Gbps 的傳輸速率。在后來的10年間，提出了2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，逐步從并行轉(zhuǎn)向了串行。在PICMG 2.16中增加了2 個(gè)以太網(wǎng)。在PICMG 2.3（plugio） 中增加了4x1 PCI-E和超過2 個(gè)以太網(wǎng)信號。

? CompactPCI plugIO 保留了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CompactPCI接頭，替換了一個(gè)3M 公司的高速接頭。

J1 ?ERNI 公司的354142，背板對應(yīng)的接頭是923190接頭。

J2? 使用3M 公司的UHM-S110B3 接插件。

CompactPCI Serial 總線

? ? ? 早期的CompactPCI的標(biāo)準(zhǔn)是為電信核心網(wǎng)設(shè)計(jì)的。但是到了1990年代，電信網(wǎng)發(fā)生了很大的變化，CompactPCI 提供的交換能力（1到2 Gbps）已經(jīng)夠了?，F(xiàn)在的電信核心網(wǎng)需要大約10到40Gbps）。

CompactPCI serial 使用FCI AirMax接插件。速率可以達(dá)到12.5Gbps。

? ? ? compactPCI 到CompactPCI serial 是逐步發(fā)展的過程。而且是向后兼容的，

使用串行總線的計(jì)算機(jī)

? ? ?使用VPX和ComapctPCI 總線的高性能計(jì)算機(jī)大多數(shù)采用Intel 酷睿 i7，志強(qiáng)處理器。最近幾年，也有廠商開發(fā)出基于多核64位ARM 處理器的產(chǎn)品。例如下面就是美國cornet公司的一臺基于VPX 的抗惡劣環(huán)境移動(dòng)嵌入式戰(zhàn)術(shù)計(jì)算機(jī)（?rugged, mobile, and tactical embedded computers），可以在惡劣環(huán)境海陸空車輛上使用，符合IP65 和MIL-STD-810F軍用標(biāo)準(zhǔn)。

?其中一塊是基于Intel i7 的處理器板，一塊Gige交換機(jī)卡，一塊GPS，GPIO卡。

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這樣的系統(tǒng)是一種基于內(nèi)部高速IP交換的多處理機(jī)系統(tǒng)。一般有一個(gè)千兆交換機(jī)和多個(gè)處理器板以及相關(guān)的接口板構(gòu)成。

基于Arm 的 CompactPCI serial 計(jì)算機(jī)

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? ? ?MEM 推出了基于Arm A72 的CompactPCI serial 單板計(jì)算機(jī)G40A，它搭載了NXP ARM Cortex A72 LS1046A CPU。它是一個(gè)4 核CPU，并且具有數(shù)據(jù)處理加速器?？焖貾CI express 3.0 和USB 3.0.SATA 3.0 接口，以太網(wǎng)接口和集成的以太網(wǎng)交換機(jī)。

內(nèi)部架構(gòu)

? ?相信隨著Arm 處理器越來越強(qiáng)大，基于Arm 處理器的抗惡劣環(huán)境計(jì)算機(jī)也會更多地研發(fā)出來。