计算机技术和信息化技术的飞速发展,极大地促进了传统产业的升级与改造、高科技工业的增长,同时也带动了军工行业的迅速发展。随着现在军事环境的变化,信息化战争对计算机产品的要求越来越严格,传统的PCI总线结构的产品已不能满足高环境适应性、可热插拔等应用需求,研发具有高稳定性、高可靠性、可热插拔的总线结构的计算平台来应对军方武器装备、指挥自动化等系统的应用需求势在必行。
一、CPCI总线技术简介
1994年PICMG (PCI工业计算机制造商联盟)发布了第一个ComPACtPCI(紧凑型PCI总线,简称CPCI)技术标准PICMG 2.0。CPCI标准是一种新的开放式工业计算机标准,由三项领先技术综合而成:
1.PCI局部总线的电气特性(PCI Local Bus Specification,PCISIG)
这使得CPCI标准与传统的PCI系统完全兼容,支持用在桌面PC上的完全一样的接口芯片,使得在桌面PC上开发的整个应用,无需任何改变就能将其移到目标环境。
2.工业级欧洲卡封装结构和规格(符合IEC297/ IEEE1101.1结构标准)
CPCI标准采用经过20年实践检验了的高可靠欧规卡结构,欧规卡采用垂直安装、前抽取结构,改善了散热条件、提高了抗振性和易维护性,符合电磁兼容性要求。
3.IEC 2mm高密度针孔连接器(符合IEC-1076国际标)
CPCI标准抛弃PCI总线的金手指式互连方式,改用2mm密度的针孔连接器,具有连接可靠、完全气密的特点,板卡的抗振性和抗腐蚀性大大提高,并增加了负载能力。
CPCI总线技术中最突出、最具吸引力的特点是热插拔(Hot Swap),就是在运行系统不断电条件下,拔出或插入功能模板,而不破坏系统的正常工作的一种技术。
二、浪潮基于CPCI总线的加固工业控制计算机
浪潮CPCI总线加固工业控制计算机融合了浪潮超越多年积累的计算机加固技术和CPCI总线技术。和传统商用PC和工业控制计算机相比,浪潮基于CPCI总线的加固工业控制计算机具有如下优点:
1、支持板卡带电插拔
CPCI的背板使用长中短插针结构,其中Power和Ground针脚最长,可以保证板卡安全的带电插入拔出。此外,板选信号IDSEL,BD_SEL#针脚最短,系统借由此信号可以得知板卡是在插入过程或是拔出过程。另外,CPCI制定了热插拔的硬件过程和软件管理接口,保证了卡片热插拔过程的有效性。
2.可维修性好
CPCI总线加固工业控制计算机可以从前面板直接插拔板卡,更换CPCI板卡非常简单,无需拆下机箱盖。维修时间从小时级(传统加固计算机)缩减为分钟级,从而缩短了MTTR平均维修时间。
3.抗振性强
在CPCI总线加固工业控制计算机中板卡牢牢地固定在机箱上,顶端和底部均有导轨支持。卡与槽的连接部分通过针孔连接器紧密地连接。因此即使在剧烈的冲击和震动场合,也能保证持久连接而不会接触不良。
4.通风性好,有利于热设计
CPCI总线加固工业控制计算机为系统中所有发热板卡提供了顺畅的散热路径。集成在板卡底部的风扇系统也加速了散热进程。
三、浪潮基于CPCI总线的加固工业控制计算机的创新点
1.军用计算机的加固技术
浪潮CPCI总线加固工业控制计算机采用了一系列军用计算机加固技术,包括低温工作技术、减震抗振技术、三防(防尘、防水、防盐雾)技术、电磁兼容技术等。这些加固技术有效保证了浪潮CPCI总线工控机加固性能的先进性,使其满足国军标GJB322A-1998和GJB151A-1997的要求。
2.基于ETX CPU模块的设计技术
浪潮CPCI总线加固工业控制计算机的计算机主板基于ETX标准的CPU模块,采用CPU模块+扩展底板的结构方式,具有如下特点:① 易于升级与扩展;② 采用成熟的CPU模块;③ 从板级着手考虑电磁泄漏和电磁辐射。