CTI中的下一代总线结构

马静红

　　PC机价格低廉、标准开放的优势，一直吸引着人们希望将其应用于电信及其它工业控制领域。但是，通常PC机中的PCI总线技术无法满足这类应用在系统强壮性和可靠性方面的苛刻要求。为了调和这一矛盾，产生了新的CompactPCI总线技术。

　　台式PC标准开放，价格低廉，软件众多，人们纷纷想利用这些优势去开发与电话系统有关的一些应用。但是，这一类应用系统在强壮性、可靠性和模块化方面的要求，比普通的台式PC机要更高一些。而基于PC的设备，散热性能往往较差，抗震抗抖动性能不能满足电话类应用的要求，提供业务时也不是那么得心应手。人们希望能够找到这样一种方法，它能够克服上述问题，同时充分利用PC芯片和标准的PCI局部总线结构。


　　 CompactPCI的特点

　　具有300个成员的“PCI工业计算机厂商组织”在1995年提出CompactPCI总线标准。CompactPCI的CPU及外设同标准PCI是相同的，并且CompactPCI系统使用与传统PCI系统相同的芯片、防火墙和相关软件。从根本上说，它们是一致的，因此操作系统、驱动和应用程序都感觉不到两者的区别，将一个标准PCI插卡转化成CompactPCI插卡几乎不需重新设计，只要物理上重新分布就行了。

　　但是，CompactPCI总线具有更好的机械特性，这一点很关键，它增强了PCI系统在电信或其它条件恶劣的工业环境中的可维护性和可靠性。


　　 相对于PCI的优点

　　改善PCI环境

　　CompactPCI汲取了PCI总线以及VME总线技术的大部分精华。在基于PCI总线PC机的典型系统结构中，外设是通用的，它们与CPU／高速缓存／存储器子系统的体系结构无关，它们之间由局部总线上的“桥”隔离开。传统PC系统的这种结构的主要魅力在于，它促进了低价格、高性能外设的开发。

　　在CompactPCI体系结构中，包含并扩展了现有的PCI环境，使它能够适应电信、工业和其他相关市场上更高的要求。最多七个CompactPCI插槽可相互桥接成一个PCI总线段，多个PCI总线段组成一个单一完整的背板，这与标准PCI总线技术支持的三插槽形成明显的对比。

　　提供更坚固的封装和连接

　　使用这些插槽的CompactPCI板遵从Eurocard封装标准，从而为PCI环境增加了工业级别的可靠性和可维护性。Eurocard特性包括大量可选的板卡特性（可有4096个组合），如前端面板封挡、减少电磁干扰的EMC保护特性等。不同的应用对这些特性可能有不同的要求，因此，特定的板通常只能插入到特定的槽内。

　　CompactPCI的连接器本身是高低不同的针和槽式连接器。与标准PCI插卡上的那种边缘连接器相比，这些针槽连接器可提供更快的传播速度，减少总线／连接器接口上的反射，降低噪音，可更好地匹配阻抗，并且提高了机械可靠性。

　　这些针槽连接器、封挡机制等综合在一起，为每一块板与系统间的连接提供更好的支持和耐久性，维护、修理和升级等也都得到明显的简化。

　　被动式背板

　　CompactPCI插卡是从系统的正面插拔的。在典型工业PC中，PCI插卡（或者ISA，或者其它类型插卡）是从主板的上面插拔的，插卡只能通过顶角固定。对那些对震动和抖动很敏感的电信及其它工业环境来说，这种方式相对脆弱，不够稳固。

　　CompactPCI实现方式使用的是一种被动式背板配置，如我们所看到的，CompactPCI系统控制器只是8槽位CompactPCI系统中的一个槽位，当需要修复或升级系统时，可以很方便地插拔替换。

　　整个系统中的每一块板都是这样便于维护。当移动CompactPCI板时，电信环境中常用的后端I／O连接不会受到损害，相邻板也不受影响。同样，在替换一块板之前，也没有CompactPCI外围板之间的内部电缆连接需要先一步拆除。

　　减少热压力

　　Eurocard封装的另一个主要优点是系统中均匀的气流。主动式母板系统中不稳定的元件会引起不均匀冷却，由此造成的热堆积是系统瘫痪的一个主要原因。而工业PC所使用的传统桌面底盘，不仅没有缓和不均匀冷却问题，反而使问题更加恶化。它将所有的I／O电缆都安装在底盘后端，使得该方向上的空气很不容易流通。

　　Eurocard系统避免了这些气流通路上的阻碍，因此每一块板表面都能得到均匀的气流。通常需要在架底安装二个或二个以上的风扇，以保证气流能向上流经所有的板。

摘自《中国计算机报》1999年7月