从ISA到PCI到PCI Express的可堆叠PC

PC/104 联盟www.pc104.org是一个技术组织，它创建、维护和分发支持 PC/104 架构的规范，其中包括总线配置 PC/104、PC/104 - Plus、PCI-104、 PCI/104-Express 和 PCIe/104（参见图 1）。Consortium 还支持外形尺寸 104、EPIC 和 EBX（参见图 2）。这些规范体现了从 ISA 到 PCI 到 PCI Express 的可堆叠 PC。

图 1： PC/104 联盟总线配置

图 2： PC/104 Consortium 外形尺寸与 PCI/104-Express 总线一起显示

顾名思义，可堆叠 PC 提供了一种模块化、可堆叠的架构，该架构利用了丰富的组件、软件、开发工具以及桌面 PC 市场对嵌入式系统设计人员的普遍接受度。它从 PC/104 中的 ISA 总线、PC/104 - Plus中的 ISA 和 PCI 总线、PCI-104 中的单独 PCI 总线、PCI/104-Express 中的 PCI 和 PCI Express 和 PCI Express开始完全遵循台式 PC总线单独在 PCIe/104 中。

ISA 总线早已从台式 PC 中消失，但在嵌入式系统中仍然非常需要。许多联盟成员和组件供应商继续为这种流行的嵌入式标准制造设备和电路板。围绕 PCI-104 构建的 PCI 总线系统适用于世界各地要求苛刻的嵌入式应用。PCI Express 以其对PCI 总线的软件兼容性受到嵌入式市场的欢迎。Consortium 的 PCIe/104 Type 1 具有带有 USB 2.0 的 PCI Express x1 和 x16 链路，而 Type 2 具有带有 USB 3.0 和 SATA 的 PCI Express x1 和 x4 链路，以支持最新的外围设备。

PC/104 联盟于 2008 年推出了 PCI Express 版本的可堆叠 PC，其连接器已针对 x1 和 x16 链路进行了 PCI Express 2.5 Giga-Transfers/Second （GT/s） 速率测试。2011 年，Type 2 通过提供 PCI Express x4 链接、SATA 和 USB 3.0 代替 x16 链接来增强 PCIe/104。由于所有外设都支持上下堆叠，我们看到制造商构建的 CPU 仅具有一个连接器，甚至一些主机使用 Type 1 向下堆叠和 Type 2 堆叠。这是可能的，因为用于 PCIe/104 的连接器是表面安装的，不需要在 CPU 主机模块的顶部和底部具有相同的连接器配置。

PCI Express 以 5.0 GT/s 的速度从 Gen 1 发展到 Gen 2，以 8.0 GT/s 的速度发展到 Gen 3。这对于堆叠架构来说非常快，并且需要高质量的连接器。PC/104 架构已经过测试，在撰写本文时，PC/104 联盟成员正在对 PCIe/104 规范的新修订进行投票，该规范将 PCI Express Gen 2 和 3 纳入可堆叠 PC。该修订规范提供了指导方针，以确保嵌入式系统设计人员使用 PCIe/104 进行构建与使用 PCI-104 和 PC/104 进行构建一样简单、坚固和可靠。

审核编辑：郭婷