采用极小型嵌入式计算平台的新浪潮正在涌入工业、医疗、消费和其他重要的应用领域。除了有小型的尺寸以外，小型的现成计算部件为设计者提供了完整的处理性能和 I/O 特性，而且具有专有的和标准的两种形状因子。这些性能出色的小型计算模块使设计者可以跳过大多数嵌入式产品设计的最复杂阶段，而将精力集中在设计独特的定制电路上，从而缩短软、硬件开发周期。
随着系统体积的缩小和时钟速率的上升，产品设计者们面临着艰难的任务，即要开发一个可驱动定制嵌入式电路的高性能、先进的处理器部分，同时仍满足对占位面积的限制条件。为了跳过这个复杂的设计过程，将竞争产品快速推向市场，很多设计者都在转向新型、小形状因子、插入式模块，这种模块集成了 CPU 和标准外设部件。现成的处理器模块可以使设计者用稍高的重复成本换取节省大量的 NRE（非重复性工程）支出。
插入式处理器也叫 COM（模块化计算机）处理器或内核模块，它在嵌入式系统设计中很有意义，这种设计用单块印制电路板容纳所有电子部件，包括 CPU、处理器外设接口、海量存储器以及专用电路。单板机通常用于小型或便携式嵌入系统，如仪器、医疗产品、机顶盒、音乐台以
与传统的单板设计相比，可更换的处理器部分有多种技术优势和经济优势。例如，设计者可以为嵌入式系统提供更高级的处理器部分，以获得更先进的特性，如连网、图形显示、复杂软件和实时操作系统。在设计预算有限的情况下，这些功能可能是难以实现的。设计者可以放弃使用外设有限的 8位处理器设计，而选择各种处理器与外设模块建立具有先进I/O的16位或32位处理器。
对现成处理器部分的规定也会影响嵌入式系统设计团队的组成。根据处理器部分的复杂性，可以减少项目需要的设计者人数。软件设计团队成为主要的获益方，因为早在专用器件的硬件调试以前，CPU 部分就可以使用了。由于大多数嵌入式硬件调试问题都发生在比较复杂的 CPU 部分，所以模块化计算机可以跳过很多令人头疼的系统检验工作。
中间板倾向
插入式处理器并不是一个新概念，但是小形状因子产品设计者一直在努力从现有模块中获得所需功能。除了很多专有模块以外，现在的 PPMC（处理器 PCI 中间卡）和 PC/104 标准也提供支持插入式处理器设计的现成计算硬件。PPMC 是原来 PMC（PCI中间卡）概念的扩展，它为嵌入系统提供可更换的I/O模块。VITA（VMEBus国际贸易协会）负责维护 PPMC 规范，即 VITA32。PC/104 计算机板的连接器排列方法适用于没有卡槽或底板的堆叠板，它也可以作为嵌入式基板的中间处理器。这些模块还有其它优点，如果设计者用光了电路板空间，他们可以将其它I/O模块堆叠在处理器上。
为了增加带宽，降低连接器管脚数，并减少电路板总面积，模块化计算机制造商正在转向交换式结构技术，如以太网、PCI Express、Rapid I/O以及 InfiniBand。交换式结构消除了涉及并行总线和多分支总线方式的很多问题。数据路径可以动态变化，以支持多个同步的数据传输。每个连接也是一个直接的点对点数据路径，从而得到比总线结构更好的电气特性和更大的带宽。一个高级交换系统结构还可以路由有缺陷的路径或结点，从而增加系统的可用性。
很多模块标准中都包括PCI Express，这是因为它与驱动程序和操作系统软件具有兼容性。PCI Express 的开发者将其建立在 LVDS（低压差分信令）基础上，以获得最大的结点间带宽。基本的 PCI Express 链路包括两个信号路径，它们使用小的差分电压摆幅以及恒流线路驱动器，可实现每个方向上速度为 2.5 Gbps 的通信。设计者希望，随着硅制造技术的发展，这个数据速率可增加到每方向 10 Gbps。
低电压摆幅可以以低功耗提供低噪声信号。只要简单地增加信号对或“通道”（Lane），就可以方便地增加每个 PCI Express 链路的带宽，直至达到期望的性能水平。PCI Express 规范支持1、2、4、8、16 和 32 个通道宽度。
PFU、Kontron、Intel 和 RadiSys 最早发起 COM Express，这是一种用于小形状因子设计的 COM 的开放式 PICMG（PCI 行业计算机制造商组织）行业标准。该标准实现新技术的方式可以使设计者保持与既有电路的兼容性，或建立与既有电路无关的新产品。COM Express 包括替代 PCI 总线的 PCI Express，替代 AGP（加速图形端口）的 PCI Express
Graphics，以及替代并行 ATA 的串行 ATA（先进技术连接）。COM Express 与处理器架构无关，而只定义工业标准的系统 I/O 接口。对COM Express，PICMG定义了一种125mm×95mm的紧凑型基本形状因子，以及155mm×110mm的扩展形状因子。两种尺寸利用相同的连接器和管脚定义，可以互换，扩展的形状因子可以容纳两倍的内存和双通道内存结构。COM Express 的板至板连接器有两排管脚，每排 220 脚。要求的第一排中包括用于 PCI Express、串行 ATA、显示、系统与电源管理、连网，以及电源和接地接口的管脚。可选的第二排提供数字视频和既有 PCI 与 IDE 信号，另有附加的 PCI Express、连网，以及电源和接地信号。
采用极小型嵌入式计算平台的新浪潮正在涌入工业、医疗、消费和其他重要的应用领域。除了有小型的尺寸以外，小型的现成计算部件为设计者提供了完整的处理性能和 I/O 特性，而且具有专有的和标准的两种形状因子。这些性能出色的小型计算模块使设计者可以跳过大多数嵌入式产品设计的
随着系统体积的缩小和时钟速率的上升，产品设计者们面临着艰难的任务，即要开发一个可驱动定制嵌入式电路的高性能、先进的处理器部分，同时仍满足对占位面积的限制条件。为了跳过这个复杂的设计过程，将竞争产品快速推向市场，很多设计者都在转向新型、小形状因子、插入式模块，这种模块集成了 CPU 和标准外设部件。现成的处理器模块可以使设计者用稍高的重复成本换取节省大量的 NRE（非重复性工程）支出。
插入式处理器也叫 COM（模块化计算机）处理器或内核模块，它在嵌入式系统设计中很有意义，这种设计用单块印制电路板容纳所有电子部件，包括 CPU、处理器外设接口、海量存储器以及专用电路。单板机通常用于小型或便携式嵌入系统，如仪器、医疗产品、机顶盒、音乐台以及游戏机等。如果采用了兼容的基板设计，大部分系统的计算机与通用电子电路都可以购买到可更换的插入式模块，从而缩短设计周期，方便系统的调试、简化升级工作，并且减少系统生命周期的成本。
与传统的单板设计相比，可更换的处理器部分有多种技术优势和经济优势。例如，设计者可以为嵌入式系统提供更高级的处理器部分，以获得更先进的特性，如连网、图形显示、复杂软件和实时操作系统。在设计预算有限的情况下，这些功能可能是难以实现的。设计者可以放弃使用外设有限的 8位处理器设计，而选择各种处理器与外设模块建立具有先进I/O的16位或32位处理器。
对现成处理器部分的规定也会影响嵌入式系统设计团队的组成。根据处理器部分的复杂性，可以减少项目需要的设计者人数。软件设计团队成为主要的获益方，因为早在专用器件的硬件调试以前，CPU 部分就可以使用了。由于大多数嵌入式硬件调试问题都发生在比较复杂的 CPU 部分，所以模块化计算机可以跳过很多令人头疼的系统检验工作。
中间板倾向
插入式处理器并不是一个新概念，但是小形状因子产品设计者一直在努力从现有模块中获得所需功能。除了很多专有模块以外，现在的 PPMC（处理器 PCI 中间卡）和 PC/104 标准也提供支持插入式处理器设计的现成计算硬件。PPMC 是原来 PMC（PCI中间卡）概念的扩展，它为嵌入系统提供可更换的I/O模块。VITA（VMEBus国际贸易协会）负责维护 PPMC 规范，即 VITA32。PC/104 计算机板的连接器排列方法适用于没有卡槽或底板的堆叠板，它也可以作为嵌入式基板的中间处理器。这些模块还有其它优点，如果设计者用光了电路板空间，他们可以将其它I/O模块堆叠在处理器上。
为了增加带宽，降低连接器管脚数，并减少电路板总面积，模块化计算机制造商正在转向交换式结构技术，如以太网、PCI Express、Rapid I/O以及 InfiniBand。交换式结构消除了涉及并行总线和多分支总线方式的很多问题。数据路径可以动态变化，以支持多个同步的数据传输。每个连接也是一个直接的点对点数据路径，从而得到比总线结构更好的电气特性和更大的带宽。一个高级交换系统结构还可以路由有缺陷的路径或结点，从而增加系统的可用性。
很多模块标准中都包括PCI Express，这是因为它与驱动程序和操作系统软件具有兼容性。PCI Express 的开发者将其建立在 LVDS（低压差分信令）基础上，以获得最大的结点间带宽。基本的 PCI Express 链路包括两个信号路径，它们使用小的差分电压摆幅以及恒流线路驱动器，可实现每个方向上速度为 2.5 Gbps 的通信。设计者希望，随着硅制造技术的
发展，这个数据速率可增加到每方向 10 Gbps。低电压摆幅可以以低功耗提供低噪声信号。只要简单地增加信号对或“通道”（Lane），就可以方便地增加每个 PCI Express 链路的带宽，直至达到期望的性能水平。PCI Express 规范支持1、2、4、8、16 和 32 个通道宽度。
PFU、Kontron、Intel 和 RadiSys 最早发起 COM Express，这是一种用于小形状因子设计的 COM 的开放式 PICMG（PCI 行业计算机制造商组织）行业标准。该标准实现新技术的方式可以使设计者保持与既有电路的兼容性，或建立与既有电路无关的新产品。COM Express 包括替代 PCI 总线的 PCI Express，替代 AGP（加速图形端口）的 PCI Express Graphics，以及替代并行 ATA 的串行 ATA（先进技术连接）。COM Express 与处理器架构无关，而只定义工业标准的系统 I/O 接口。
对COM Express，PICMG定义了一种125mm×95mm的紧凑型基本形状因子，以及155
采用极小型嵌入式计算平台的新浪潮正在涌入工业、医疗、消费和其他重要的应用领域。除了有小型的尺寸以外，小型的现成计算部件为设计者提供了完整的处理性能和 I/O 特性，而且具有专有的和标准的两种形状因子。这些性能出色的小型计算模块使设计者可以跳过大多数嵌入式产品设计的最复杂阶段，而将精力集中在设计独特的定制电路上，从而缩短软、硬件开发周期。
随着系统体积的缩小和时钟速率的上升，产品设计者们面临着艰难的任务，即要开发一个可驱动定制嵌入式电路的高性能、先进的处理器部分，同时仍满足对占位面积的限制条件。为了跳过这个复杂的设计过程，将竞争产品快速推向市场，很多设计者都在转向新型、小形状因子、插入式模块，这种模块集成了 CPU 和标准外设部件。现成的处理器模块可以使设计者用稍高的重复成本换取节省大量的 NRE（非重复性工程）支出。
插入式处理器也叫 COM（模块化计算机）处理器或内核模块，它在嵌入式系统设计中很有意义，这种设计用单块印制电路板容纳所有电子部件，包括 CPU、处理器外设接口、海量存储器以及专用电路。单板机通常用于小型或便携式嵌入系统，如仪器、医疗产品、机顶盒、音乐台以及游戏机等。如果采用了兼容的基板设计，大部分系统的计算机与通用电子电路都可以购买到可更换的插入式模块，从而缩短设计周期，方便系统的调试、简化升级工作，并且减少系统生命周期的成本。
与传统的单板设计相比，可更换的处理器部分有多种技术优势和经济优势。例如，设计者可以为嵌入式系统提供更高级的处理器部分，以获得更先进的特性，如连网、图形显示、复杂软件和实时操作系统。在设计预算有限的情况下，这些功能可能是难以实现的。设计者可以放弃使用外设有限的 8位处理器设计，而选择各种处理器与外设模块建立具有先进I/O的16位或32位处理器。
对现成处理器部分的规定也会影响嵌入式系统设计团队的组成。根据处理器部分的复杂性，可以减少项目需要的设计者人数。软件设计团队成为主要的获益方，因为早在专用器件的硬件调试以前，CPU 部分就可以使用了。由于大多数嵌入式硬件调试问题都发生在比较复杂的 CPU 部分，所以模块化计算机可以跳过很多令人头疼的系统检验工作。
中间板倾向
插入式处理器并不是一个新概念，但是小形状因子产品设计者一直在努力从现有模块中获得所需功能。除了很多专有模块以外，现在的 PPMC（处理器 PCI 中间卡）和 PC/104 标准也提供支持插入式处理器设计的现成计算硬件。PPMC 是原来 PMC（PCI中间卡）概念的扩展，它为嵌入系统提供可更换的I/O模块。VITA（VMEBus国际贸易协会）负责维护 PPMC 规范，即 VITA32。PC/104 计算机板的连接器排列方法适用于没有卡槽或底板的堆叠板，它也可以作为嵌入式基板的中间处理器。这些模块还有其它优点，如果设计者用光了电路板空间，他们可以将其它I/O模块堆叠在处理器上。
为了增加带宽，降低连接器管脚数，并减少电路板总面积，模块化计算机制造商正在转向交换式结构技术，
如以太网、PCI Express、Rapid I/O以及 InfiniBand。交换式结构消除了涉及并行总线和多分支总线方式的很多问题。数据路径可以动态变化，以支持多个同步的数据传输。每个连接也是一个直接的点对点数据路径，从而得到比总线结构更好的电气特性和更大的带宽。一个高级交换系统结构还可以路由有缺陷的路径或结点，从而增加系统的可用性。 很多模块标准中都包括PCI Express，这是因为它与驱动程序和操作系统软件具有兼容性。PCI Express 的开发者将其建立在 LVDS（低压差分信令）基础上，以获得最大的结点间带宽。基本的 PCI Express 链路包括两个信号路径，它们使用小的差分电压摆幅以及恒流线路驱动器，可实现每个方向上速度为 2.5 Gbps 的通信。设计者希望，随着硅制造技术的发展，这个数据速率可增加到每方向 10 Gbps。
低电压摆幅可以以低功耗提供低噪声信号。只要简单地增加信号对或“通道”（Lane），就可以方便地增加每个 PCI Express 链路的带宽，直至达到期望的性能水平。PCI Express 规范支持1、2、4、8
PFU、Kontron、Intel 和 RadiSys 最早发起 COM Express，这是一种用于小形状因子设计的 COM 的开放式 PICMG（PCI 行业计算机制造商组织）行业标准。该标准实现新技术的方式可以使设计者保持与既有电路的兼容性，或建立与既有电路无关的新产品。COM Express 包括替代 PCI 总线的 PCI Express，替代 AGP（加速图形端口）的 PCI Express Graphics，以及替代并行 ATA 的串行 ATA（先进技术连接）。COM Express 与处理器架构无关，而只定义工业标准的系统 I/O 接口。
对COM Express，PICMG定义了一种125mm×95mm的紧凑型基本形状因子，以及155mm×110mm的扩展形状因子。两种尺寸利用相同的连接器和管脚定义，可以互换，扩展的形状因子可以容纳两倍的内存和双通道内存结构。COM Express 的板至板连接器有两排管脚，每排 220 脚。要求的第一排中包括用于 PCI Express、串行 ATA、显示、系统与电源管理、连网，以及电源和接地接口的管脚。可选的第二排提供数字视频和既有 PCI 与 IDE 信号，另有附加的 PCI Express、连网，以及电源和接地信号。
搭载快车
电路板制造商已经将 ETX（嵌入技术扩展）Express 形状因子适用于实现 PICMG COM Express 规范。例如，Kontron 把新型 ETXexpress-PM 模块立足于 Intel Pentium M 和 Celeron M 处理器，以及 Intel 的 915GM 芯片组上，该模块符合 COM Express（图 1）。PCI Express 为主数据路径，一个 32位的 PCI 2.1 接口支持既有的 PCI 总线应用。ETXexpress-PM 将支持四个 PCI Express 通道和 PCI Express 卡，以及已有的硬件，如 32 位 PCI 总线。对于需要实时视频功能的应用，ETXexpress-PM 同时支持 Inte Extreme Graphics 2 和 PCI Express 图形。该板也有 10/100BaseT 以太网端口连网功能以及用于外设的 USB 2.0。ETXexpress COM 模块也将为串行 ATA、并行 ATA、LVDS 多媒体端口，以及用于电源管理的 ACPI（先进配置与电源接口）提供可选接口。
PFU 系统公司还提供一系列符合 COM Express的模块，面向保健、游戏、娱乐、测试、工业自动化以及安保应用。该公司的 Plug-N-Run G4 模块带有 Intel Pentium M 和 Celeron M 处理器，具有多达 2 M 字节 L2 缓存，533MHz的前端总线，533MHz DDR2 内存控制器，以及一个集成的 Intel 图形媒体加速器（图 2）。该设备提供内置USB 2.0、AC 97/HD音频、实时3D图形渲染、MPEG-2解码，以及双独立显示器、高分辨率接口的灵活的人机界面。带内置PXE（预引导执行环境）的集成10/100BaseTX以太网可以实现无盘运行的网络引导，降低硬件成本。设计者可以实现用户、应用、操作系统以及 BIOS 级的认证等安全功能。该公司的Plug-N-Run G4B模块采用COM Express基本形状因子，可以有多达1G字节DDR2 内存扩展，而采用COM Express
Radisys推出了符合COM Express 标准的Procelerant CE系列产品，包括一个载板和用于极小形状因子计算系统的四个 COM。这些模块采用各种 Intel 处理器和多达 1G 字节 DDR2 DRAM，具有双显示接口和 AC97 音频接口、千兆以太网、PCI Express 和 PCI支持。Procelerant CR100 Flex ATX 开发平台载板使客户能够立即用 COM Express 模块开始设计，并将开发平台用作客户定制 COM Express 载板的基础（图 3）。CR100 载板将 COM Express 模块的重要特性直接带给了板上连接器。CR100 的扩展选项包括两个 32 位、33 MHz 3.3 V PCI 槽、一个 PCI Express 卡槽，以及两个 1 通道宽 PCI Express 槽。客户可以用这些插槽将自己的 I/O 从 PCI 转移至 PCI Express，而保持与原来相同的模块和载板。CR100 板还带有一个 LVDS 平板接口、带有模拟 VGA 的
电信处理
另一个基于结构的模块计算机标准是最近的AdvancedTCA（电信计算架构）发起的。电信设计者希望有一种能热插拔、可现场更换的中间模块，以降低维护成本和减少停机时间。为实现AdvancedTCA的高性能特点，这些新型中间模块也需要远程管理、交换结构技术，以及经过极大改善的功耗预算。在2005年初，PICMG 公布了第一个AdvancedMC（先进中间卡）规范，定义了形状因子、连接器、功耗与热特性、管理、时钟以及结构选项。AdvancedMC模块包括单宽度、双宽度、半高以及全高形状因子。基本的单宽度模块的外形约为74mm×183mm。在互连侧，AdvancedMC 支持高速串行互连，它最终将包括AdvancedTCA允许的所有交换结构。基本规范定义了一个结构接口，它有多至 21 个端口或 42 个差分线对，提供模块间或至基板的全双工、点对点连接。AdvancedMC 在每端口速率为 12.5 Gbps下，可以处理多通道协议，如以太网、PCI Express、Rapid I/O 和 InfiniBand。
你可以用一个AdvancedTCA或专有的载板上使用Artesyn技术公司的单宽度、全高KosaiPM Advanced-MC（图4）。据Artesyn硬件工程经理Michael Franco说，“AdvancedMC是第一种提供热插拔和集成系统管理的中间架构，设计者可以远程监管、控制以及现场更换单个模块。”KosaiPM 面向嵌入控制应用，它采用一个 1.6 GHz Pentium M 处理器，带有 400 MHz、3.2 Gbps的前端总线、1 M 字节 Level 2 缓存，以及用于密集计算应用的 SIMD（单指令多数据）扩展，如多媒体和包处理。KosaiPM 还采用一个服务器级的 E7501 北桥，使 Pentium 处理器可以高速访问多达 2 G 字节的本地ECC SDRAM。北桥也连接到一个64位PCI-X 桥，可高速访问两个千兆以太网通道、多达 128 M 字节闪存、USB接口、一个I2C系统管理接口、一个前面板10/100BaseT管理接口。KosaiPM 与载波卡之间通过两个千兆位以太网通道和基于 I2C 的 IPMI（智能平台管理接口）进行通信。KosaiPM 对操作系统的支持包括运营商级Linux。KosaiPM价格为1500美元（OEM 量）。
SBS技术公司最近推出了单宽度、全高的Telum ASLP10 Advanced-MC处理器板，它集成有低功耗的 Intel Pentium M处理器和双千兆位以太网通道（图 5）。该模块支持完全的热插拔功能，面向无线基站、互联网协议语音传输、测试与测量系统、媒体服务器、基站控制器以及刀片服务器等。Telum ASLP10 含有多达 2 G 字节的带有 ECC的 400 MHz DDR2 SDRAM，以及通过 AdvancedMC 连接器的八通道 PCI Express 数据端口。该电路板也包括一个用于上电序列、热插拔功能以及模块管理的管理控制器。SBS 技术公司通信部总经理 Rubin Dhillon 称：“Telum ASLP10 可以为系统集成商提供最新 Intel Pentium M 处理器的最高性
实现微型化
有了高性能、可热插拔、交换式结构和可管理特点的 AdvancedMC，设计者们建议将这些模块直接插入底板中，实现小型的独立系统。于是，MicroTCA在 2004 年10月成为PICMG草案系统架构规范。
MicroTCA提供一个带底板的独立机箱，它可以直接接受 AdvancedMC，因而无需 AdvancedTCA 载板。
较小的形状因子能够实现电信和各种嵌入系统项目中的低预算应用概念。虽然 PICMG 还未公布该规格，但所建议的机箱规格包括一个 4U 高 × 19英寸 宽的部件，它为多达 48 个半高、单宽度 AdvancedMC 模块提供
12V 承载功率、管理功能以及冷却功能。PICMG 也在考虑一种立方形设计，每边尺寸约 8英寸。设计者的努力目标是约 500 美元的机箱硬件成本，项目的公布日期为 2006 年中。
有了新型基于结构的小形状因子模块计算机，设计者就有机会购买紧凑或移动产品开发中最复杂的部分。高性能、现成处理器模块可以装入很多嵌入式设备中，使设计团队专注于专用的技术，包括电路、电源、操作者界面、封装和软件等。由于可以缩短设计周期，并提早介入兼容软件开发平台，最新一代插入式处理器有可能开创一个快速产品开发的新时代。
