CC BY
36Первый модуль серии Kontron nanoETXexpress: мал да удал
Леонид АКИНШИН
leonidus a@mail.ru
В КиТ № 11 '2007 мы уже рассказывали о новом конструктиве nanoETXexpress, который позволит разработчикам использовать шину PCI Express в условиях острой нехватки свободного пространства на стандартизованной основе. На момент написания вышеназванной статьи технические параметры реальных изделий nanoETXexpress еще не были известны. Этот материал посвящен изделию Kontron nanoETXexpress-VX8 (рис. 1), которому предстоит дать начало продуктовой линейке Kontron nanoETXexpress и открыть новую главу в истории стандартизованных модулей типа COM.
Концепция COM
и спецификация nanoETXexpress
Напомним читателям основные положения концепции COM (Computer-On-Module — компьютер на модуле). Классический COM представляет собой одноплатный компьютер, лишенный физических интерфейсов и снабженный стандартизованными разъемами для подключения к базовой (материнской) плате. COM несет на себе процессор, чипсет, память и ключевые средства ввода/вывода. Фактически, COM представляет собой готовое вычислительное ядро компьютерной системы, периферия же этой системы (физические интерфейсы, порты, дополнительная функциональность и т. п.) реализуется на базовой плате, которую пользователь COM может разработать самостоятельно или заказать сторонней фирме. Физические и функциональные параметры базовой платы не стандартизова-ны1. Это дает разработчику свободу действий: она необходима для эффективного учета конкретной прикладной специфики. Можно сказать, что идея COM состоит в разделе-
нии конечной системы на стандартизованную (COM) и узкоспециализированную (базовая плата) части. Приобретая готовое изделие типа COM, разработчик избавляется от необходимости осуществлять интеграцию процессора, памяти и чипсета и может все свое время посвятить оптимизации конечной системы под требования конкретных задач.
История индустрии COM тесно связана с именем Kontron. Самый известный и популярный COM-стандарт, называющийся ETX (Embedded Technology eXtended), представляет собой ни что иное, как внутреннюю спецификацию холдинга Kontron, которая была открыта для всеобщего использования. Аналогичное происхождение имеют стандарты ETX 3.0, ETXexpress/COM Express и microETXexpress/Compact COM Express: соответствующие спецификации, первоначально разработанные инженерами Kontron для собственных нужд, были впоследствии опубликованы на официальном сайте холдинга (www.kontron-emea.com), что превратило их в общедоступные стандарты. Популярность спецификаций серии ETX в отрасли привела к тому, что на них обратила
внимание такая авторитетная международная организация, как PICMG (www.picmg.org), ратифицировав стандарт ETXexpress/COM Express под кодовым обозначением COM.02.
Подобно своим «предшественницам» (ETXexpress/COM Express и microETXexpress/ Compact COM Express), спецификация nanoETXexpress призвана помогать разработчикам, желающим использовать шину PCI Express в новых встраиваемых системах. Главным отличием nanoETXexpress от других ETX-стандартов является его миниатюрность: габариты модуля nanoETXexpress составляют всего 55x84 мм.
Что же может уместиться на печатной плате таких размеров? Представление об этом позволяет получить продукт Kontron nanoETXexpress-VX8.
Характеристики модуля nanoETXexpress-VX8
Изделие Kontron nanoETXexpress-VX8 выполнено на базе экономичного низковольтного процессора VIA Eden (предполагается, что в модельном ряду Kontron nanoETXexpress будут представлены различные процессорные архитектуры и чипсеты).
Габариты, производительность, функциональность и скорость системного интерфейса ставят продукт Kontron nanoETXexpress-VX8 в промежуточное положение по отношению к изделиям microETXexpress и COM-модулям X-Board/DIMM-PC. Имея почти вдвое меньшую площадь, чем microETXexpress (рис. 2), по своим физическим размерам Kontron nanoETXexpress-VX8 ближе к X-Board
1 Исключение составляют разъемы, при помощи которых COM подключается к базовой плате.
2 Ратификации PICMG ожидает также стандарт microETXexpress/Compact COM Express. Стандарты ETX и ETX 3.0 курирует организация ETX Industrial Group (www.etx-ig.com), а стандарт ETXexpress/COM Express — организация COM Industrial Group (www.com-ig.org).
и DIMM-PC, однако обладает гораздо более высокой производительностью и поддерживает шину PCI Express, что роднит это изделие с microETXexpress и является беспрецедентным для модулей подобных габаритов. Площадь nanoETXexpress составляет, таким образом, 39% от площади ETXexpress и 51% от площади microETXexpress.
Своей высочайшей производительностью модуль Kontron nanoETXexpress-VX8 обязан низковольтному процессору VIA Eden, работающему на частотах до 1,5 ГГц. Возможности данного ЦП в полной мере раскрывает чипсет VIA VX800, поддерживающий 400-мегагерцевую шину FSB. Комбинация из процессора VIA Eden ULV и микросхемного набора VIA VX800 характеризуется высокой степенью интеграции, радикально сниженным энергопотреблением и позиционируется компанией VIA как платформа для портативной электронной техники, в том числе для ультрамобильных персональных компьютеров нового поколения (Ultra Mobile PC).
Встроенное графическое ядро Chrome 9 HC3 Integrated Graphics, ускоряющее декодирование видео MPEG2, MPEG4, WM9, DivX и H.264, обслуживает два 18/24-разрядных канала LVDS, что означает поддержку современных плоских панелей в высоких разрешениях. Все это вкупе с наличием шины PCI Express и поддержкой памяти DDR2 объемом до 1 Гбайт позволяет охарактеризовать nanoETXexpress-VX8 как полнофункциональный компьютер настольного класса размером с визитную карточку.
Коммуникационная подсистема Kontron nanoETXexpress-VX8 включает интерфейс Gigabit Ethernet, шину PCI Express, два порта Serial ATA II и шесть портов USB 2.0. В нали-
чии интегрированный контроллер многоканального звука HD Audio. Рассматриваемый модуль, таким образом, хорошо подготовлен для решения различных задач как сейчас, так и в будущем. Гибкость Kontron nanoETXexpress-VX8 и ориентацию этого продукта на долгосрочные проекты подчеркивает тот факт, что, несмотря на наличие двух интерфейсов Serial ATA II, его системный разъем продолжает сохранять полную совместимость с разъемом COM.0 Type 1, определенным в стандарте PICMG COM Express (спецификация COM.0): контактные выводы одинакового назначения остались на прежних местах.
Программная поддержка продукта Kontron nanoETXexpress-VX8 также на уровне: покупателям будут доступны BSP-пакеты для операционных систем Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE, Linux и ОС реального времени VxWorks. В результате модуль nanoETXexpress-VX8 можно будет применять
в приложениях с различными требованиями к надежности, функциональности и временным характеристикам системного ПО. В числе других интересных особенностей Kontron nanoETXexpress-VX8 следует упомянуть наличие сторожевого таймера плюс поддержку функций Wake On LAN, JIDA32, VIA PadLock, VIA PowerSaver. В контексте мобильных и портативных приложений энергосберегающую технологию VIA PowerSaver следует отметить особо. Ее «принцип действия» состоит в динамическом регулировании рабочей частоты процессора в зависимости от нагрузки, что может снизить выделяющуюся на ЦП мощность до 50%. Модуль nanoETXexpress-VX8 является полностью безвентиляторным, способен работать при температурах 0...60 °C и относительной влажности воздуха от 10% до 90%.
Так как модуль Kontron nanoETXexpress-VX8 сохраняет обратную совместимость со стандартом COM.0, его можно устанавливать на те же базовые платы, что и изделия ETXexpress и microETXexpress, однако с учетом исключительно малых размеров данного продукта это будет не самым оптимальным способом его использования. Модуль nanoETXexpress-VX8 предназначен для новых мобильных систем, требующих максимума возможностей, скорости и производительности в минимальном пространстве. Сегодня nanoETXexpress-VX8 востребован в таких приложениях, как медицинская аппаратура, игровые автоматы, различная портативная и мобильная техника, а также информационные терминалы и кассовые аппараты. Кроме того, вполне вероятно, что модули класса Kontron nanoETXexpress-VX8 с их беспрецедентной плотностью функциональности, производительности и пропускной способности на квадратный сантиметр поверхности будут способствовать появлению систем совершенно новых типов, не имеющих аналогов в прошлом3.
3 В эту категорию попадают все системы, созданию которых препятствовало отсутствие на рынке готовых стандартизованных модулей, сочетающих в себе сверхмалые размеры с большими вычислительными возможностями и адекватной поддержкой современных последовательных интерфейсов.
О технологии шифрования VIA PadLock
Блок шифрования PadLock входит в состав новых процессоров серии VIA C7. Работа PadLock основана на принципе исключительно аппаратной генерации случайных чисел.
Помимо собственно шифрования блок VIA PadLock Security Engine реализует аппаратную защиту от распространения повреждений и компьютерных червей.
Сдвоенные генераторы PadLock выдают до 12 млн случайных чисел в секунду и используют передовые алгоритмы, обеспечивающие непредсказуемость генерации и повышающие устойчивость шифрования ко взлому. Генерация осуществляется без какого-либо участия операционной системы, памяти или программных ресурсов, что дает дополнительную защиту по сравнению с комбинированными аппаратнопрограммными решениями. К числу преимуществ технологии VIA PadLock следует отнести также высочайшую скорость ее работы, принципиально недостижимую при использовании комбинированных методов (специалисты VIA шутят, что шифрование средствами PadLock осуществляется быстрее, чем в реальном времени), а также отсутствие дополнительной вычислительной нагрузки на центральное процессорное ядро («тяжелое» шифрование и воспроизведение видео высокого разрешения могут идти параллельно, ничуть не мешая друг другу).
Новая инициатива комитета PICMG COM Express: разрабатывать базовые платы станет еще проще
В октябре 2007 года члены комитета PICMG COM Express объявили о намерении выпустить «Руководство разработчика базовой платы COM Express» (COM Express Base Board Design Guide). Цель данной инициативы состоит в том, чтобы повысить степень совместимости и взаимозаменяемости изделий COM Express от разных поставщиков. Ориентировочные сроки публикации «Руководства» — конец февраля 2008 года.
Основой для «Руководства разработчика базовой платы COM Express» послужит спецификация COM Express Extension Design Guide, созданная силами членов COM Industrial Group (www.com-ig.org). Данная спецификация, в свою очередь, является результатом деятельности компаний-членов COM Industrial Group в рамках реализации программы COM Express Extension, призванной способствовать более быстрому освоению технологии COM Express производителями и конечными пользователями и гарантировать взаимозаменяемость аппаратных средств.
Консорциум PICMG и организация COM Industrial Group намерены продолжать свое сотрудничество, развивая и расширяя семейство международных стандартов серии COM Express. Все это должно обернуться дополнительными удобствами для пользователей, которые получат широкий выбор полностью совместимых между собой высококачественных компьютеров-на-модуле вкупе с профессиональной помощью по их применению в реальных проектах.
В списках членов комитета PICMG COM Express фигурируют такие известные на рынке встраиваемых систем имена, как Kontron, Aaeon, Adlink, Advantech, rangatec, Continuous Computing, Curtiss Wright, Diversified Technology, Foxconn, IEI, NMS, Nokia Siemens Networks, RadiSys, Trenton Technology и VIA Tech.
Заключение
Изделия наподобие Kontron nanoETXexpress-VX8 являются лучшим аргументом в пользу стандартов. Концепция стандартизованных COM привлекательна сама по себе, поскольку обеспечивает рациональное разделение труда между поставщиком COM и разработчиком базовой платы. По причине отсутствия памяти, процессора и чипсета базовая плата не обязана быть многослойной, что может сделать ее весьма недорогой в проектировании и производстве. Сэкономив в результате применения COM время и деньги, компания может потратить их на реализацию своих конкурентных преимуществ, развитие дополнительных сервисов и функций. Когда же все эти соображения подкрепляются реальными продуктами со столь впечатляющими параметрами, как у Kontron nanoETXexpress-VX8, психологическое и экономическое преимущество стандартизованных решений становится подавляющим. Модуль Kontron nanoETXexpress-VX8 — это действительно отличный продукт, который будет оптимальным выбором для самых современных встраиваемых систем, требующих применения высокопроизводительных малогабаритных комплектующих с пропу-
скной способностью уровня PCI Express. Целевой аудиторией данного продукта являются проектировщики медицинской аппаратуры, разработчики портативной и мобильной электронной техники, а также вообще все специалисты по встраиваемым
системам, чей круг интересов включает высокую производительность, поддержку самых передовых коммуникационных технологий, модульность, гибкость, короткие циклы разработки и ориентацию на долгосрочную перспективу. ■
