PC104

Что такое PCI/104-Express и PC104?

Вступление

Спецификация PCIe/104 и PCI/104-Express устанавливает стандарт для использования высокоскоростной шины PCI Express® в наращиваемых модульных встраиваемых системах. Он был разработан Консорциумом PC104 и принят его членами, по итогам голосования, в марте 2008 года. Консорциум PC104 выбрал PCI Express из-за его полного принятия на рынке ПК, производительности, масштабируемости и растущей доступности кремниевых процессоров в мире. Он обеспечивает высокопроизводительный физический интерфейс, сохраняя совместимость программного обеспечения с существующей PCI инфраструктурой.

EPIC-Express и EBX-Express - это воплощения PCIe/104 в форм-факторах Консорциума PC/104 EPIC и EBX.

Интеграция PCI Express в проверенную отраслью архитектуру PC/104 дает много преимуществ для встраиваемых систем, включая быструю передачу данных, низкую стоимость за счет шасси PC104,поддерживающей подключение модулей друг к другу, высокую надежность благодаря жесткости и длительный срок службы и устойчивости.

История

Основной целью добавления PCI Express к архитектуре PC/104 было сохранение атрибутов, которые сделали PC/104 успешным во встроенных системах, а именно:

• Компактный: размер модуля (90 х 96 мм)
• Самостоятельная укладка: расширяется без объединительных плат или каркасов карт
• Прочные, надежные разъемы, работают в суровых условиях
• Четыре угловых монтажных отверстия: устойчивость к ударам и вибрации
• Полная совместимость с ПК: снижение затрат на разработку и сокращение времени разработки

Кроме того, было важно, чтобы наращиваемая форма PCI Express учитывала обратную совместимость с текущими спецификациями и форм-факторами Консорциума PC/104. Конструкция должна была поддерживать автоматическое обнаружение дополнительных компонентов сверху или снизу и иметь автоматическое переключение каналов, чтобы обеспечить универсальные конструкции дополнительных модулей.

Подход к проектированию PCI/104-Express обеспечивает согласованный и взаимозаменяемый путь для архитектуры стекируемых ПК с оригинальным размером 104 и более крупными форм-факторами, такими как EPIC и EBX.

Сопоставление размеров формата PC/104 с разъемами EBX и EPIC

Обзор спецификаций PCI/104-Express и PCIe/104

Существует две версии PCIe/104, которые дополняют друг друга. Основное отличие заключается в том, что тип 2 заменяет канал PCI Express x16 на SATA, USB 3.0, LPC и батарею RTC.

PCIe/104 Тип 1 и Тип 2 имеют общий набор функций и назначение контактов:

• Четыре x1 PCI Express Links
• Два USB 2.0
• ATX питание и сигналы управления: + 5 В режиме ожидания, питание включено, питание в норме
• Питание: + 3,3 В, + 5 В, + 12 В
• SMBus

Тип 1 имеет общий набор функций плюс:

• Один x16 PCI Express Link, который можно настроить как два x8 Link или два x4 PCI Express Link, в зависимости от хоста

Тип 2 имеет общий набор функций плюс:

• Два x4 PCI Express Links
• Два USB 3.0
• Два SATA
• LPC шина
• Батарея RTC

Объяснены правила стекирования типов 1 и 2:

• 1. Периферийные платы PCI Express x1, PCI Express x4 или USB 2.0 являются универсальными и могут подключаться к хостам типа 1 или 2
  1. Периферийные карты PCI Express x16 должны подключаться к хостам типа 1
  1. Периферийные платы SATA, USB 3.0 и LPC должны подключаться к хостам типа 2
  1. Все, что подключено не к той шине, удерживает систему в состоянии сброса и не вызывает повреждений или сбоев

PCI-104 Шинный разъем

• Шина PCI: 32-битная, 33 МГц, с поддержкой четырех шин (аналогично PC/104-Plus и PCI-104)
• Питание: + 3,3В, + 5В, + 12В, -12В, + 5В в режиме ожидания, блок питания включен и PME для блока питания ATX

Разъем PCI/104-Express

Разъем PCI Express был специально разработан для консорциума PC/104, чтобы соответствовать стандартной высоте стекирования 15,24 мм (0,600 дюйма) PC/104 и допустимым отклонениям. Затем он был протестирован на соответствие требованиям PC/104 по долговечности и требованиям целостности сигнала PCI Express. Также указана версия высотой 22,00 мм (0,866 дюйма)

Верхний разъем 0,600 ”(15,24 мм)

Нижний разъем

Верхний разъем 0,866 ”(22,00 мм)

Целостность сигнала в разъеме

Тестирование целостности сигнала обеспечивает надежность PCI Express в архитектуре PC/104.

PCIe поколения 1

PCIe поколения 1 PCIe поколения 2

PCIe поколения 3

Примеры смещения коннекторов в стэке

Переключение каналов позволяет создавать универсальные надстройки и автоматически назначать ссылки PCI Express.

Автоматическое смещение контактов Stack-Up Пример

Автоматическое смещение контактов Stack-Down Пример

Примеры конфигурации стека вверх или вниз

Гибкость, расширяемость шины и механическая компоновка позволяют использовать множество различных конфигураций стека для поддержки разнообразных требований проекта

Пример конфигурации Stack-DOWN

Пример конфигурации Stack-UP с платой с большего форм-фактора

Развитие PC104

Встраиваемые PC/104 ПК следуют за настольными ПК, используя аппаратную и программную поддержку, разработанную для этой платформы

В чем разница между PCIe/104 и PCI/104-Express?

PCIe/104 - это PCI104-Express без шины PCI.

Сравнение стека PCI/104-Express и стека PCIe/104 показывает, что оба легко поддерживают карты расширения PCI Express и PCI с добавлением простого моста PCI Express-PCI в стеке PCIe/104

PCI/104-Express ЦП модуль с PCIe/104 стек вверх и PCI стек вниз

PCIe/104 с PCIe/104 мосту PCI

Текущее состояние стандарта PCI/104-Express

Первоначальная спецификация была принята консорциумом PC/104 в марте 2008 года, а редакция 2.1 была утверждена голосованием в феврале 2013 года. В этой редакции представлены правила использования PCI Express второго и третьего поколения с PCIe/104.

Копии спецификации PCIe/104 выложены в общем доступе

Другие спецификации PC/104

Консорциум поддерживает спецификации PC/104, PC/104-Plus и PCI-104 для форм-фактора 104, а также спецификации для форм-факторов EPIC и EBX.

PC104 - оригинальная спецификация. Она определяет форм-фактор 104 размером 3,550 х 3,775 дюйма (90,17 х 95,89 мм) со стековой шиной ISA. Существуют 8-битные (XT) и 16-битные (AT) версии.

PC104-Plus добавил шину PCI к классическому PC/104 в форм-факторе 104. Скорость передачи 132 мегабайта в секунду сделала возможной высокоскоростную обработку данных в надежных встраиваемых системах, а шина ISA позволила использовать обширную инфраструктуру встроенных модулей.

PCI-104 фактически существовал в спецификации PC104-Plus, но у него не было названия. Вместо того, чтобы называть его «PC104-Plus PCI only», консорциум решил придать ему собственную спецификацию, и PCI-104 создан только с шиной PCI в форм-факторе 104.

EPIC и EPIC Express (встроенная платформа для промышленных вычислений) были введены первыми. При размере 4,528 x 6,496 дюйма (115,00 x 165,00 мм) он больше, чем форм-фактор 104, и предоставляет пространство для объемного охлаждения высокопроизводительных процессоров при одновременном наличии стандартных для ПК разъемов ввода/вывода.

EBX и EBX Express (Embedded Board, eXpandable) - это оригинальный 5-дюймовый форм-фактор многих одноплатных компьютеров. При размере 5,750 x 8 000 дюймов (146,05 x 203,20 мм) в нем есть место для полноценного компьютера со стандартными модулями ввода-вывода и памятью, но при этом имеется расширение PC104-Plus или PCI/104-Express для гибкости и расширяемости.

Где подходят PCI/104-Express и PCIe/104?

Спецификации PCI/104-Express и PCIe/104 продолжают следовать двум путям: настольного ПК, и основных производителей процессоров и чипсетов

• PC/104 поддерживает только ISA
• PC/104-Plus поддерживает PCI и ISA
• PCI-104 поддерживает только PCI

• А сейчас
  • PCI/104-Express поддерживает PCI Express и PCI
  • PCIe/104 поддерживает только PCI Express
  
  OneBank верхний коннектор ASP-129637-13 или эквивалентный показан с адаптером Pick-and-Place
  Нижний коннектор OneBank ASP-129646-22 или эквивалентный показан с адаптером Pick-and-Place