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X86嵌入式工控主板

信息来源:gkong.biz  时间:2009-05-15  浏览次数:93

  关键字:ATOM 工控主板 X86 Intel 945GSE+ICH7M 嵌入式
  一、嵌入式系统发展脉络及趋势
  嵌入式系统诞生于微型机时代,并经历了从裁剪到应用延伸的发展过程。
  70年代末,工业控制领域引入了智能控制,体积、功耗、价格过大的微型机被裁剪成只有某一特定用途的单片机,此时的嵌入式系统使用8位的CPU芯片来执行一些单线程的程序,系统并没有操作系统,只能通过汇编语言对其进行直接控制,运行结束后再清除内存,具有监测、伺服、设备指示等功能,通常应用于各类工业控制和飞机、导弹等武器装备中。
  发展到80年代,简单的操作系统被移植到系统中,IC制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口以及RAM、ROM等部件统统集成到一片VLSI中,制造出面向I/O设计的微控制器。此时系统内核的精巧性、兼容性、扩展性都得到大大的改进。
  20世纪90年代,智能家用电器等消费类电子产品发展迅速,由于这类产品直接关系到终端消费者的利益,因此智能家电嵌入式系统被前所未有的关注起来。除此之外,在分布控制、柔性制造、数字化通信方面,嵌入式系统也取得了飞速的发展。此时的嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面(GUI)等功能,应用已经得到了很大的延伸。
  如今,互联网的发展给嵌入式系统注入了新的生机,网络实现了控制后台与应用终端的高速对接与通信,这有利于两大模块的明确分工和智能管理。而数据存储的任务则由独立的存储模块承担起来。在控制后台和存储模块的支持下,嵌入式应用终端可以实现更加灵活的应用延伸和更加强悍的环境适应能力,真正实现无处不在的嵌入式。
  嵌入式市场的发展趋势给扩展灵活、功能移植能力强的X86结构产品提供了发展契机,然而目前ARM结构的主板仍然以其强势的姿态占据着嵌入式市场的绝大多数份额。
  二、X86与ARM的对比
  X86与ARM产品的优劣势比较是很明显的,ARM的优势在于它是RISC体系,可以提供更高的抗干扰和更低的成本。其低至1W的功耗能使主板保持常温,可以常年累月地开机在线工作而基本上不需要维护。由于功能单一,ARM主板的开机速度非常快,一般只要几秒就可以了。另外ARM主板的购买成本也比X86结构的主板要低。
  X86结构相较于ARM结构的主板优势在于功能的多样性和扩展的灵活性,X86对特种需求的适用性之外的延伸性也比ARM结构的主板更强。
  随着终端应用的需求越来越花样百出,在一些嵌入式领域如媒体终端机、移动设备、网络设备、POS机等与最终用户直接接触的领域,多重触摸、3D播放等等各种新的需求已经在呼唤着适合嵌入式领域应用X86结构CPU。而在工业控制等传统领域,更加人性化的交互界面和更强的扩展能力发展需求也需要X86结构CPU的支持。
  在这样的背景下,X86结构产品要解决的问题是如何在保持性能与降低功耗之前取得平衡。ATOM等一系列低功耗X86结构的产品的出现,无疑是一很大的突破,笔者相信,技术的进步只会给ATOM之类的产品在保持甚至提升性能的同时,带来更低的功耗和适应能力,X86结构产品在嵌入式市场的崛起指日可待。同时我们也应看到目前ARM有X86结构所无法取代的优势,如成本更低、功耗更低等,在一些功能长期固定而购买成本比较敏感的领域,ARM主板相对于X86主板是拥有绝对优势的。
  三、低功耗处理器的三国演义——Intel、AMD、VIA
  嵌入式市场对X86结构产品的召唤,使Intle、AMD、VIA三大X86结构厂商不断努力探求出路。Intel2003年的Pentium M,2004年AMD Athlon处理器Geode NX的嵌入式版本,都是对这一领域的有力尝试。其中表现良好的AMD的LX800,和VIA的C7系列都曾在嵌入式市场取得了良好的成绩,但这些产品一直无法实现普遍的运用,前者是通过降低性能来适应低功耗需求的, LX800虽然只有1W,但仅有500M的主频,400MHZ的前端总线,128KB的二级缓存的性能很难适应现在终端丰富多彩的应用,例如LX800播放普通电影CPU占用率就会达到90%多。后者则是用较高的性能和较高的功耗在对功耗不那么敏感的设备市场上取得一定份额。C7是基于90nm工艺的处理器1.8GHZ/800MHZ/128KB,但是功耗高达20W。这些尝试的结果表明,嵌入式市场需要X86的性能和功能,却对功耗问题心有余悸。
  随后,Intel于2008年推出ATOM平台产品, VIA紧随其后,推出了低功耗平台NANO处理器。AMD也推出了BOBcat低功耗处理器发展计划。三家都在宣扬自己是低功耗时代保持高性能的佼佼者。
  VIA——nano
  VIA nano是基于VIA Isaiah架构、隶属于C7家族的处理器的一款单核心处理器,nano是VIA针对X86桌面平台推出的首款64bit处理器,它采用nano BGA2封装,封装面积为21mm×

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