近期发布的Intel?45纳米 Core? 2 Duo处理器展现了提供更小尺寸、更强性能嵌入式应用的可能。这些应用现在需要适当的嵌入式架构来实现良好的速度和成本效益。基于成熟标准COM Express?的嵌入式计算机模块为实现更快的产品面世时间和更好的投资安全性提供了清晰的发展路径。
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更小封装尺寸与更高的每瓦特性能
多核处理器为嵌入式计算应用带来巨大的性能优势。这使得具有成本效益和紧凑平台的SMP（对称多处理器）平台和运行不同操作系统的二合一混合平台的开发成为可能。现在，随着全新45纳米工艺的双核处理器的到来，预示着嵌入式计算解决方案向下一阶段演进。相比65纳米Intel? Core? 2 Duo 处理器，更低功耗的45纳米Intel? Core?2 Duo SP9300处理器可以提供更快的核心速度，二级缓存增加50%、前端总线频率提升25%。OEM制造商正在寻找合适的嵌入式计算架构以使他们在更小尺寸更具能源效率的系统设计中提供多核性能。这不仅包括更紧凑尺寸和节约空间的现存各种平台，而且也涵盖了一系列以往受限于功耗和尺寸而无法实现的新型设备。如，医用测试和测量用的嵌入式移动设备就需要优秀的图形处理性能且同时兼顾电池使用时间。功耗更低的45nm双核处理器，可以帮助这些应用满足严格的EMC（电磁兼容性）要求，使他们适应各自的市场。此外，改进的能源效率使得开发成全封闭设计而无需风扇成为可能，这将进一步降低成本并提高MTBF（平均无故障时间）。
以嵌入式计算机模块为基础的标准平台
为降低成本和简化流程，OEM厂商会寻找标准的嵌入式计算平台，使用标准的板卡。但是问题在于标准板具有标准的封装和外部接口且接口位置也都相同。这意味着类似标准板面对具有外部接口且位置不断变化的小尺寸设备时缺乏足够的灵活性。此外，很多基板需要90度垂直放置扩展卡，这是降低设备尺寸的最主要障碍。
自从外部接口的位置可以藉由特定应用载板决定之后，小尺寸设备市场因此更倾向使用嵌入式计算机模块。嵌入式计算机模块无需担忧高度问题，因为模块是平行于主板的。因此问题只剩一个，即选择哪种嵌入式计算机模块进行设计。
COM Express?嵌入式计算机模块
COM Express?（Computer-on-Module Express）标准是由PCI工业计算机制造商组（PICMG?）主导的厂商无关型（非某种厂商专有的）规格，因此对很多新的应用来说，COM Express?嵌入式计算机模块是一种理想选择。COM Express?标准最初由Intel和控创公司2004年发起，那时候命名为“ETXexpress?”。2006年在PICMG?的推动下，“ETXexpress?”演变成为嵌入式计算机模块标准——COM Express?并沿用至今。现在，COM Express?嵌入式计算机模块市场年复合增长率达20%。COM Express?模块在设计中的优势在于，该标准是第一个遵循真正独立产业规格的嵌入式计算机模块规格。设计人员将大大受益于可拥有多个供货商支持，而不必担心不同版本间的互操作性问题。
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图2.标准的COM Express?嵌入式计算机模块具备传统的载板提供投资安全性和更快的产品面世时间
从技术的观点来看，COM Express?定义了以PCI和PCI Express总线为基础的嵌入式计算机模块，提供最新的接口，如：PCI Express (Gen 2 capable), PCI, PCI Express图形 (PEG), SDVO (DVI), USB 2.0, SATA 和千兆以太网等等，这些接口是通过COM Express?规范的第一类和第二类定义（第二类定义提供两个连接器：第一组连接器具备与第一类定义相同的引脚分布，第二组连接器具备附加接口，如PCI、PEG（高端显卡接口））引脚插线和IDE提供。由于所有的COM Express?嵌入式计算机模块中固定了连接器的物理位置，不管模块尺寸多大， COM Express?提供了高度的投资安全保障，同时允许设计人员能够发挥现有的知识，包括规格，经过认证的设计指南和参考设计等。
COM Express?为小尺寸设计提供发展蓝图
当前的COM Express?标准版型分为基本型(95 x 125 mm)和扩展型 (155 x 110 mm)两种外型尺寸。这即将扩展出两种更小的标准架构——microETXexpress (95mm x 95mm)和仅有信用卡大小的nanoETXexpress (84 mm x 55 mm)，作为COM Express? 规格的延伸，这两种小尺寸规格已经被提交到PICMG? 讨论。因此，诸如PCIe、 USB 2.0、 SATA、 GbE 等等应用需求，既定的 PICMG?小尺寸规格已经有了清晰的发展路线图。而且，microETXexpress和nanoETXexpress尺寸的嵌入式计算机模块已经开始供货，例如：来自控创基于45nm低功耗Intel? Atom?处理器的microETXexpress-SP和nanoETXexpress-SP规格产品，。由于这些模块百分之百兼容COM Express ?的布局和引脚，设计师可以充分利用其现有的COM Express ?设计经验开始他们的设计，并立即将他们的产品推向市场。
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图3.从 ETXexpress? 规格到nanoETXexpress规格， COM Express?架构变得越来越小
首款以全新45nm Intel? Core? 2 Duo处理器和GS45芯片组为基础并采用ETXexpress?架构的控创 COM Express?嵌入式计算机模块。处理器范围从高性能的2.26GHz Intel? Core?2 Duo SP9300到1.2GHz超低电压版Core? 2 Duo SU9300，这些模块提供了增强的每瓦特性能以适应下一代嵌入式应用宽泛的需求。他们同样提供内置的Intel?动态管理技术（Intel?AMT）4.0版远程管理引擎。（Intel? AMT是Intel? vPro?技术的组件。）为方便系统维护、降低用户成本，这个引擎提供了增强的安全性和远程管理功能，更高的系统可靠性。
Intel? AMT 4.0允许系统管理员实现多种任务管理，比如远程安装新的操作系统或管理分散在各处的硬件系统。如果某一系统出现故障，管理员可在核心服务系统上通过网络进行：故障分析、安装升级补丁、重启系统等操作，过程仅需几分钟。通过Intel?可信任的执行技术(Intel? TXT)，主板内置可信任平台模块（TPM1.2）最新的软件和数据保护功能。这些特性使得COM Express ?模块非常适用于的分布式系统模块，可广泛应用在铁路，水电，交通灯，收费系统，自动售货机，票务和博彩游戏领域。
COM Express?的I/O灵活配置特性使得嵌入式计算机模块在多个领域得到广泛应用成为可能，包括5个 PCI Express? x1接口, 4个 SerialATA 接口, 1个 IDE接口和 8个 USB 2.0 接口， 还有千兆以太网。通过多级PEG引脚接出，SDVO和Display-Port为VGA和DVI显示器输出提供了额外的视频信号，SDTV和HDTV输出和TV调谐输入大大简化了系统图形设计。系统同样继续提供传统的非PCI-Express?组件支持，比如PCI2.1接口的板卡。
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图4. 控创 ETXexpress?架构的计算机是首款以Intel? 45nm Core? 2 Duo处理器为基础的COM Express?嵌入式计算机模块。
切换到嵌入式计算机模块
从标准板级平台切换到嵌入式计算机模块平台时，针对特定应用的设计人员可能发现，他们没有所需的BIOS、中间件、固件设计能力。当选择一个COM Express?供货商，OEM厂商还应检查这个供货商是否提供相应服务，从而减轻从全定制的内部设计切换到定制化的嵌入式计算机模块解决方案时遇到的各种挑战。这点对从COTS平台这点对转变到以嵌入式计算机模块为基础的半定制设计的无生产部门的公司来说尤为重要。
控创可提供一站式的完整服务和全定制的嵌入式计算机模块的解决方案， 可帮助OEM厂商实现不同的解决方案，并缩短产品上市时间。 控创的客户可受益于现成的核心技术，可轻松地实现全定制主板。大量专案项目所需的板卡中，每个单颗元件都会产生巨大的整体成本，但经由全定制设计成本可得以减少。更具成本效益的设计使得制造商获得因经营规模的扩大而得到的成本效益。在关键时刻，略低的价格将刺激巨大的销量增加。这个阶段正逐步逼近，尤其是当你考虑所有因素的时候，“每个孩子一台计算机”的理想已经指日可待。
作者：Gerhard Szczuka
控创公司产品营销经理
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