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   隨著軍事斗爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃W(wǎng)絡(luò)為中心的戰(zhàn)爭(zhēng)，對(duì)采用更強(qiáng)大的技術(shù)以支持寬帶通訊、高級(jí)數(shù)據(jù)處理和改進(jìn)圖形質(zhì)量的系統(tǒng)的需要越來(lái)越強(qiáng)烈。最新的軍事網(wǎng)絡(luò)看起來(lái)像一個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)，其中非常智能化的現(xiàn)場(chǎng)終端（例如無(wú)人操縱機(jī)器人和導(dǎo)航系統(tǒng)）與地面工作站及指揮中心共享實(shí)時(shí)信息。對(duì)面臨苛刻空間和功率限制的小型系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員而言，這種演進(jìn)尤其是一種挑戰(zhàn)。

   對(duì)提高若干方面（計(jì)算、I/O 和圖形）的性能的需要使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員用基于 PC/104-的電路板滿(mǎn)足這些需求變得更加困難。例如，PC/104-Express 標(biāo)準(zhǔn)，專(zhuān)為用于向高速 I/O 提供 PCI Express®支持而開(kāi)發(fā)，使用一個(gè)額外的連接器，該連接器占用寶貴的電路板空間并使用一種復(fù)雜的堆疊。因此，可用于部署更高性能的應(yīng)用所需的最新處理器及數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 的電路板空間變少了。

   COM EXPRESS是一種計(jì)算機(jī)模塊 (COM) 標(biāo)準(zhǔn)，擁有類(lèi)似的小體積優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)提供比 PC/104 更大的電路板空間效率和更多的 I/O 靈活性克服了這些限制。本白皮書(shū)討論 PC/104 和 COM Express 之間為空間受限的設(shè)計(jì)（例如戰(zhàn)場(chǎng)設(shè)備、無(wú)人駕駛車(chē)輛和其他機(jī)動(dòng)軍用資產(chǎn)）進(jìn)行的某些權(quán)衡。

小體積，大挑戰(zhàn)

   為了支持一支靈活的軍隊(duì)，設(shè)備制造商不斷地將越來(lái)越強(qiáng)大的計(jì)算能力裝入噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)、大卡車(chē)、拆彈機(jī)器人及指揮、控制與通信 (C3) 智能系統(tǒng)等使用的移動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)。小體積并不意味著低性能，實(shí)際上卻相反，作為最新的處理器，I/O 連接和圖形技術(shù)必須被擠壓到一個(gè)極小的設(shè)備中。

   移動(dòng)系統(tǒng)是如何演進(jìn)的？強(qiáng)大的多核 CPU 正在處理寬帶雷達(dá)數(shù)據(jù)流；高速 PCI Express 鏈接正在傳輸高清視頻圖像；一流的圖形處理器正在通過(guò) VGA、LVDS 和其他視頻接口在車(chē)載地圖上顯示詳細(xì)信息。當(dāng)前，基于標(biāo)準(zhǔn)的商用現(xiàn)貨 (COTS) 解決方案的主要選擇為 PC/104-Express 和 COM Express，如圖 1 所示。

圖1：商用現(xiàn)貨供應(yīng)商服務(wù)的軍事航空市場(chǎng)

新技術(shù)，低成本

   PC/104 協(xié)會(huì)1由十二家公司于 1992 年 2 月成立，這些公司對(duì)面向嵌入式應(yīng)用來(lái)改造臺(tái)式計(jì)算機(jī)技術(shù)有著共同的遠(yuǎn)見(jiàn)。不久之后，一個(gè)技術(shù)規(guī)格出臺(tái)，以一個(gè)特別適合小而硬的設(shè)備的尺寸提供 IBM 兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能和靈活性。PC/104 規(guī)格采用了隨著時(shí)間推移而出現(xiàn)的新技術(shù)，包括1997 年出現(xiàn)的 ISA 總線(xiàn)、2003 年出現(xiàn)的 PCI 總線(xiàn)和2008 年出現(xiàn)的 PCI Express 總線(xiàn)。

   基于 PC/104 的產(chǎn)品在推動(dòng)軍事應(yīng)用更好地認(rèn)可現(xiàn)貨解決方案中已發(fā)揮了作用，因?yàn)樗鼈兊哪K性顯著節(jié)約了研發(fā)成本和時(shí)間，同時(shí)為設(shè)備制造商和客戶(hù)減少了風(fēng)險(xiǎn)。但是，PC/104 產(chǎn)品的成本優(yōu)勢(shì)正開(kāi)始逐漸消失，因?yàn)榭啥询B架構(gòu)和關(guān)聯(lián)的連接器增加了成本并減少了電路板的空間效率。此外，出于堆疊目的，很多 PC/104 連接器是雙面的，這使它們的成本比 COM Express 所用的單面連接器的成本更高。從電路板空間的角度來(lái)看，雙面連接器比背面也可放置元器件的單面連接器貴兩倍。

   PC/104 是一種多堆疊架構(gòu)，而 COM Express 只有兩層，包含一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊和一個(gè)載板，可依據(jù)具體的應(yīng)用要求定制。載板可安裝 PC/104 堆疊的所有 I/O，因此減少了成本并允許制造商容納更多的外圍設(shè)備 I/O。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員擁有更多的靈活性，因?yàn)檩d板尺寸不是固定的，因此可以依據(jù)需要進(jìn)行放大以支持最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。此外，除了一份 VDC Research 調(diào)查在表 1 列出的其他優(yōu)點(diǎn)以外，COM Express 還提供與 PC/104 相同的基于標(biāo)準(zhǔn)的商用現(xiàn)貨優(yōu)勢(shì)。

比較 PC/104-EXPRESS 和 COM EXPRESS

   PC/104-Express 和 COM EXPRESS的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格定義了很多設(shè)計(jì)要求，例如電路板尺寸、連接器信號(hào)排列和堆疊。圖 2 說(shuō)明了電路板尺寸，顯示 PC/104-Express 的一種選項(xiàng)和 COM Express 的三種選項(xiàng)，包括在 COM.0 R2.0 中定義的新的 95 x 95mm 緊湊型版本，預(yù)計(jì)該版本將在 2010 年獲得批準(zhǔn)。

   如前文所述，PC/104 規(guī)格和 COM Express 之間的一個(gè)主要區(qū)別在于連接器的選擇和使用。最近幾年，處理器性能和功能已經(jīng)出現(xiàn)巨大的提升。集成圖形/視頻、PCI Express 和其他高性能接口的添加需要使用一個(gè)在比 PC/104 所用空間更小的空間內(nèi)具備更大帶寬和更多引腳的連接器。

   選擇在 COM Express 上使用的連接器要考慮以下幾個(gè)因素：

• 尺寸—連接器是小型表面安裝技術(shù) (SMT) 連接器，占用最少的電路板空間。
• 引腳數(shù)量—連接器支持需要的I/O 數(shù)量并且可供將來(lái)擴(kuò)展。
• 信號(hào)完整性—連接器提供高性能 I/O（例如 PCI Express、視頻、LVDS 和吉比特局域網(wǎng)）所需的信號(hào)完整性的等級(jí)。
  表 2 顯示 COM Express 和 PC/104 連接器的 I/O 功能的比較。

   如表 2 所示，PC/104 支持 PCI Express，但是它是通過(guò)向已經(jīng)很擁擠的電路板添加另一連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了添加功能，例如視頻、LAN 或 SATA，必須向 PC/104 電路板添加其他連接器，并且信號(hào)不能用于堆疊中的其他電路板。另一方面，COM Express 卻能夠?qū)⑺行盘?hào)向下傳輸?shù)捷d板，并且可以依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的需要在載板上添加連接器。例如，如大多數(shù)軍事用途所需，載板可用于連接軍用標(biāo)準(zhǔn)連接器。

   隨著軍事應(yīng)用復(fù)雜度的提升，COM Express 正得到廣泛利用以處理越來(lái)越苛刻的計(jì)算、I/O 帶寬和圖形要求。另一方面，提高 PC/104-Express 解決方案的能力通常意味著添加更多的堆疊電路板和連接器，并且可能最終形成一個(gè)笨重的系統(tǒng)，如圖 3 所示。因?yàn)?COM Express 只使用兩個(gè)電路板，它在系統(tǒng)成本、冷卻、高度、部件管理和信號(hào)完整性方面勝過(guò) PC/104，如表 3 所述。

集成 圖形處理器

   集成圖形引擎，嵌入到 Intel®Core™i7 和 Intel®Core™i5 處理器，提供增強(qiáng)的圖形功能和性能，同時(shí)降低整體平臺(tái)電源要求，減少占地面積。在進(jìn)行兩項(xiàng) 3DMark 測(cè)試時(shí)，基于 Intel®處理器的圖形引擎的性能是 Intel®GM45 Express 芯片組中的集成圖形芯片的 1.8 倍和 2.6 倍，如圖 4 所示。此外，使用能夠提升并行多線(xiàn)程應(yīng)用程序性能的集成 Intel®超線(xiàn)程技術(shù)，這些雙核處理器能夠同時(shí)處理多達(dá)四個(gè)軟件線(xiàn)程。

   為了利用此圖形性能，大多數(shù)軍用系統(tǒng)要求多個(gè)顯示器與輸入設(shè)備。通過(guò)在 COM Express 連接器上傳輸所有視頻信號(hào)，載板能夠提供系統(tǒng)需要的不同視頻和輸入接口。在 PC/104 電路板上，所有連接器都必須位于基板之上，這會(huì)進(jìn)一步減少可用電路板空間。