VPX，CompactPCI serial 总线

概况

     以前的高性能嵌入式计算机大都以Motorola 的68000和powerPC处理器为主，采用是VME并行总线标准，该标准在1982年提出，后来在高性能计算机系统中得到广泛的应用。并成为了ANSI/IEEE 1014-1987的国际标准。

    在PC 机发展过程中，出现了ISA和PCI 总线。将PCI总线技术移植到嵌入式计算机中， 1994年PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group, PCI工业计算机制造商联盟）提出了Compact PCI（PICMG 2.0）技术，它定义了更加坚固耐用的PCI版本。在电气、逻辑和软件方面，它与PCI标准完全兼容。卡安装在支架上，并使用标准的Eurocard外型。

   为了提高更高的传输速率，高性能计算机总线朝着高速，串行化的方向发展。PCI 发展了PCI Express 串行标准。

      VMEbus 协会（VITA）于2004年提出了VPX 总线标准（ VITA 46）。2007年成为美国国家标准（ANSI/VITA 46.0-2007）。在工业控制、信号处理和国防领域中得到了广泛应用。

    VPX 计算机被列为商用货架产品（COTS Commercial Off-The-Shelf），被美国国防部大量采购。过去， 美国国防采办项目必须使用国防部颁布的军用标准 与军用规范。在冷战结束和苏联解体后，美国国防 部改革了采办政策，提出了 COTS 策略，即在设计 及采购人员允许的条件下，应该尽可能地在军事装 备中采用成熟的通用技术和产品。

       同样地，PICMG于2009年制定了CompactPCI plugIO（PICMG 2.30）标准，而后于2011年又制定了CompactPCI  serial （PICMG® CPCI-S.0）标准。

   基于VPX和CompactPCI serial 总线的抗恶劣环境高性能计算机在军事，航天，轨道交通，工业控制领域得到广泛应用。

VPX 总线

      VPX/Open VPX 系列标准是一群为美国国防部提供合同的公司制定的标准，它们的目标任务是升级VME，发明适合模块化嵌入式系统的新技术。原始的VPX标准（ANSI/VITA 46.0-2007 VPX: Base specification）使用TE公司的MultiGig RT2接头。传输速率达到6.25GHz。它允许3U 板 具有64对，6U板具有192对差分信号。目前在(ANSI/VITA 60.0-2012 VPX: Alternative connector for VPX标准中新的接头可以达到10GHz。

  VPX 的缺点是价格昂贵。现在市面上的VPX计算机都要在5万人民币以上，VPX 的接插件采用的是TE 公司的，要几百元人民币一个。

     研华的VPX计算机和交换机大约5万多元一台，而CompactPCI 的计算机和交换机大约在2万多元。VPX计算机的价格几乎是comapctPCI 总线计算机的一倍。

Amphenol 也能提供 VPX 接插件。

CompactPCI plugIO（PICMG 2.30） 总线

      CompactPCI 是1999年提出来的，它提供了32PCI 总线的信息交换能力，大约1Gbps 的传输速率。在后来的10年间，提出了2个标准，逐步从并行转向了串行。在PICMG 2.16中增加了2 个以太网。在PICMG 2.3（plugio） 中增加了4x1 PCI-E和超过2 个以太网信号。

  CompactPCI plugIO 保留了一个标准的CompactPCI接头，替换了一个3M 公司的高速接头。

J1  ERNI 公司的354142，背板对应的接头是923190接头。

J2  使用3M 公司的UHM-S110B3 接插件。

CompactPCI Serial 总线

      早期的CompactPCI的标准是为电信核心网设计的。但是到了1990年代，电信网发生了很大的变化，CompactPCI 提供的交换能力（1到2 Gbps）已经够了。现在的电信核心网需要大约10到40Gbps）。

CompactPCI serial 使用FCI AirMax接插件。速率可以达到12.5Gbps。

      compactPCI 到CompactPCI serial 是逐步发展的过程。而且是向后兼容的，

使用串行总线的计算机

     使用VPX和ComapctPCI 总线的高性能计算机大多数采用Intel 酷睿 i7，志强处理器。最近几年，也有厂商开发出基于多核64位ARM 处理器的产品。例如下面就是美国cornet公司的一台基于VPX 的抗恶劣环境移动嵌入式战术计算机（ rugged, mobile, and tactical embedded computers），可以在恶劣环境海陆空车辆上使用，符合IP65 和MIL-STD-810F军用标准。

 其中一块是基于Intel i7 的处理器板，一块Gige交换机卡，一块GPS，GPIO卡。

 

这样的系统是一种基于内部高速IP交换的多处理机系统。一般有一个千兆交换机和多个处理器板以及相关的接口板构成。

基于Arm 的 CompactPCI serial 计算机

 

     MEM 推出了基于Arm A72 的CompactPCI serial 单板计算机G40A，它搭载了NXP ARM Cortex A72 LS1046A CPU。它是一个4 核CPU，并且具有数据处理加速器。快速PCI express 3.0 和USB 3.0.SATA 3.0 接口，以太网接口和集成的以太网交换机。

内部架构

   相信随着Arm 处理器越来越强大，基于Arm 处理器的抗恶劣环境计算机也会更多地研发出来。