可堆叠式架构分歧

虽然标准组织在使用更新技术代替过时的ISA总线技术方面存在分歧，但经典PC / 104对嵌入式系统设计者仍具吸引力。

　　要点

* PC/104模块大小适度，配置稳健，功耗低，成本低，可用性强，是高效的嵌入式系统开发平台。
* 虽然开发者是在衰退的行业标准架构（ISA）总线上开发了PC/104架构，且已使用长达20年之久，但该架构仍比包括PC/104-Plus和PCI-104在内的更高速扩展产品卖得好。
* 最近关于PC/104升级版的规范提议已经包括PCIe或 USB通信，以便保持与基于PCI的软件的兼容。
* 新的PC/104外型更新舍弃了直接与传统产品兼容，以提高计算和通信性能，并且维持板的空间。

随着官方规范的增加，以及要求开发更多性能的多个定制变体的出现，像PC/104这样的架构仍然是坚固且受空间限制的嵌入设计的主要选择。然而，这些架构将来可能面临麻烦。PC/104灵活多样，自其问世以来，一直是嵌入系统行业的宠儿，使设计者可以从数百个现成可用的处理器和扩展卡中进行选择，并有大量可用的桌面软件，以简化系统集成。遗憾的是，用户不断要求提高某些应用的数据速率，而行业协会尚未就下一代板到板通信策略达成一致。此外，由于最新的处理器芯片组不再支持传统PC/104架构，用户对于目前可用数据率的满意程度也面临问题。

　　1987年，安普电脑（Ampro Computers）提出了最初的PC/104概念，以便将低成本台式机芯片和软件用于嵌入式系统。其名称取自PC以及16位业界标准架构（ISA）总线的接口脚数。该公司在 1992 年公布了PC/104的第一个正式规范，目前PC/104 Embedded Consortium仍保留该规范。PC/104卡使用堆叠嵌入连接器，无需主板、背板或插件框架。即使在恶劣的环境中，这些引脚和插槽总线连接器也能提供可靠的信号路径。PC/104卡有四个角落安装孔来支撑板，用于抵制撞击和振动。每个卡大小为 3.6英寸×3.8英寸，堆叠式卡间隔为0.6英寸。

　　虽然ISA总线已经不在台式机中使用，但对于嵌入系统来说，它仍然具有优势。许多嵌入系统的设计者，对上一代处理器和停止使用的ISA总线很满意。外设卡简单、成本低、易于设计，这些都是嵌入产品的基本要求。ISA总线速度相对较低，这也使噪声和电磁干扰（EMI）防护方案更为简单。然而，ISA总线一直受欢迎的主要原因在于，大量的现成产品采用该架构，给了设计者很大的选择空间。多家制造商现在生产数百种独有的低成本现成PC/104产品（见附文1《PC/104新论》）。

　　改变总线？

　　自PC/104问世以来，设计人员为它集成了多种增强功能，以扩展其性能。外围设备互连（PCI）总线实际上已经取代了ISA在台式机中的地位，因而系统架构师把它增加到PC/104中。 PCI总线为高性能外设和应用特定硬件带来高得多的数据速率。PC/104 Embedded Consortium在 1997 年发布了PCI扩展规范，即PC/104-Plus。PC/104-Plus规范使板的设计人员可以选择单独使用ISA总线、同时使用PCI和ISA总线或单独使用PCI总线。PC/104-Plus需要新的连接器，即J3/P3，来容纳PCI总线脚。由于板空间损失是PCI升级版的劣势之一，因而PC/104 Embedded Consortimun创建了PCI-104变体，它无需使用ISA总线。原始版的PC/104仍然比PC/104和PCI-104 更新版都卖得好。

　　为了跟上技术的发展，并跟上不断优化的桌面软件的节拍，业界组织已经为开发下一代PC/104至少提出了三种标准。这些更新采用由PCI SIG（Special Interest Group）定义的最新PCIe （PCI Express）规范，以及用于提高数据速率和改进板到板通信的USB（通用串行总线）2.0 技术（见附文2《PCI Express：可堆叠式系统的理想结构》）。虽然每种新标准均显著地改进了可堆叠架构的性能，但最终产品不能交互操作，并且各产品与传统PC/104产品的兼容程度也不尽相同。

　　PC/104 Embedded Consortiun于2008年初就PCI / 104-Express规范达成一致协议，以便定义在嵌入式系统应用中使用高速 PCIe总线的标准方法。基本的PCIe链接包括两条信号通道，该通道使用低压差分信令(LVDS)摆动和恒流线路驱动器，能以5GT/s的速率在每个方向通信。可以通过增加信号对（或通道）来增加每个PCI Express链接的带宽，直到达到所需性能水平为止。虽然PCIe规范定义了1道、2道、4道、8道、16道和32道带宽，但PCI / 104-Express 规范只支持4个1道链接和1个16道链接。

瑞士数字逻辑（Digital-Logic）公司提供多种PCI/104-Express卡，包括MicroSpace MSM200 系列单板计算机（图1）。模块采用英特尔Atom处理器，运行速度为1.6 GHz，还提供多种板载RAM选项。模块的目标应用是电池供电的移动计算机、视频信息终端、具有音乐输出的游戏系统、测量仪器和电信设备。除了具有高速中央处理器 （CPU）之外，MSM200为上述应用提供所有标准的PC接口，包括以太网接口、一个音频控制器、四个 RS-232 接口和两个串行及一个平行磁盘接口。 MSM200 的起价为每单位（100）364 欧元（约520 美元）。