可擴展性為不同的嵌入式應(yīng)用程序帶來不同的優(yōu)勢。性能、互操作性、功耗、溫度閾值、圖形處理——所有這些都是確定是否需要可擴展平臺作為下一代應(yīng)用程序遷移路徑的潛在因素。

在可擴展性方程中，優(yōu)先關(guān)注取決于設(shè)計目標及其嵌入式環(huán)境。嵌入式設(shè)計人員在選擇具有適當遷移路徑的平臺時，必須超越他們當前的設(shè)計，并進行戰(zhàn)略性思考，以提高使用壽命、功能集和性能。與此同時，設(shè)計人員必須將產(chǎn)品快速推向市場，從而通過經(jīng)過驗證的、基于標準的嵌入式平臺以及可重復(fù)使用的設(shè)計布局來最大限度地縮短開發(fā)時間。

小尺寸 COTS 平臺穩(wěn)定地滿足了 OEM 的可擴展性和遷移路徑需求，支持各種 CPU 內(nèi)核，在一系列應(yīng)用程序和市場中提供不斷增加的計算能力和改進的性能。在過去的十年中，計算機模塊 （COM） 使設(shè)計過程變得更加容易，提供了具有廣泛供應(yīng)商支持的基于標準的解決方案。

使用 COM，設(shè)計人員可以擁有廣泛的資源生態(tài)系統(tǒng)來管理遷移，以及通過定制載板添加新功能所需的設(shè)計靈活性。繼續(xù)為設(shè)計人員提供長期選擇的小尺寸示例是 COM Express，它始終如一地在性能、低功耗、卓越的圖形處理和擴展溫度操作方面提供技術(shù)進步。

將傳統(tǒng)設(shè)計遷移到 COM Express

由于許多小型設(shè)計源于 ETX 3.0 平臺，設(shè)計人員必須決定要么堅持使用 ETX，要么切換到 COM Express 以實現(xiàn)面向未來的設(shè)計并結(jié)合新的功能和性能。如果設(shè)計跳到 COM Express，如何在該標準內(nèi)處理產(chǎn)品升級？

保留在傳統(tǒng) ETX 中是一種選擇，并且可以輕松更換使用相同引腳的模塊以提高性能。設(shè)計也可以在 COM 規(guī)范內(nèi)升級，從傳統(tǒng)的 ETX 技術(shù)轉(zhuǎn)移到支持 COM Express 中的當前 I/O 和接口。這種類型的遷移不僅需要更換核心 CPU 模塊，還需要更換實施的 COM 技術(shù)和新的載板。這是因為與 ETX 相比，COM Express 以更少的連接器和更多的引腳實現(xiàn)了下一代性能。然而，模塊布局相似，使設(shè)計人員能夠利用現(xiàn)有的兼容軟件技術(shù)。

一旦設(shè)計遷移到 COM Express，內(nèi)核也可以從一個 COM Express 模塊升級到另一個。復(fù)雜性取決于遷移的程度。驅(qū)動器是主要挑戰(zhàn)，盡管如果模塊從一個引腳調(diào)整到下一個引腳，例如從 2 型到 6 型或 1 型到 10 型，設(shè)計可能還需要對載板上的引腳進行調(diào)整。

遷移到 COM Express 適用于受益于 PCI Express （PCIe） 可用性的產(chǎn)品。COM Express 的雙連接器布局需要一個新的載板，由此產(chǎn)生的設(shè)計為先進的 I/O 接口和持續(xù)的性能增強做好了準備，例如對擴展溫度范圍的耐受性。盡管引腳分配是 COM Express 定義的標準，但載板設(shè)計或所選芯片組會影響可用 PCI 通道的數(shù)量。

定制在載板內(nèi)進行管理，在擴展設(shè)計時提供了另一個顯著優(yōu)勢。一旦在初始設(shè)計中解決了定制問題，它就可以持續(xù)多代，即使交換了各種 CPU 內(nèi)核以擴展功能和性能。因此，COM Express 不僅可以幫助擴展設(shè)備代代相傳，還可以在單??代內(nèi)進行擴展。

這種適應(yīng)性使設(shè)計人員能夠整合新技術(shù)和處理器進步的優(yōu)勢，同時保留定制投資、避免開發(fā)風(fēng)險并加快上市時間。可擴展性可通過各種支持資源進行管理，在供應(yīng)商之間保持一致的占用空間和引腳方案。

在模塊系列內(nèi)擴展性能

下一代 COM Express 設(shè)計可以通過在同一系列中從一個模塊轉(zhuǎn)移到下一個模塊來簡化——升級到更快的 CPU 或備用 CPU 和芯片組平臺。例如，許多設(shè)計都是使用 Kontron ETXexpress-MC 開發(fā)的，這是一種兼容 COM Express 引腳輸出 Type 2 的模塊，通過兩個 533 MHz 或 667 MHZ DDR2 SODIMM 插槽支持高達 4 GB 的快速雙通道內(nèi)存。ETXexpress-MC 圍繞 Intel Core 2 Duo 處理器（高達 2.2 GHz）構(gòu)建，并使用 Intel 的 965GM Express 芯片組，它是 Intel 第四代迅馳筆記本平臺的一部分。盡管此模塊提供優(yōu)化的圖形和電源效率，但不斷發(fā)展的應(yīng)用程序可能需要更多功能。

遵循相同的引腳排列和連接器，控創(chuàng) ETXexpress-AI可以作為升級實施。ETXexpress-AI 通過其英特爾 32 納米處理架構(gòu)和英特爾酷睿 i7 功能提升性能和功能。設(shè)計人員可以集成 1x PCIe Gen 2 顯卡，也可配置為 2x PCIe x8、6x PCIe x1、4x SATA、1x PATA、8x USB 2.0、GbE、雙通道 LVDS、VGA 和 Intel 高清音頻。此外，設(shè)計人員可以通過集成的 PCI 2.3 接口整合傳統(tǒng)的非 PCIe 兼容組件。

縮放以改善功率和溫度特性

對耐用性和可靠性的日益增長的需求推動了對經(jīng)過驗證可在擴展溫度環(huán)境中運行的系統(tǒng)的需求。最不費力的熱性能發(fā)生在 0 °C 至 +60 °C 的商業(yè)溫度范圍內(nèi)。工業(yè)應(yīng)用的溫度范圍通常為 -40 °C 至 +85 °C，一些組件提供 -25 °C 至 +75 °C 的子工業(yè)溫度范圍。完整系統(tǒng)和單個組件的測試可確保 OEM 的性能能夠承受特定的環(huán)境條件。

COM 可以加快這一過程，使設(shè)計人員能夠?qū)?nèi)核從商業(yè)溫度要求升級到工業(yè)熱性能。對于熱縮放的示例，請考慮從商用溫度 microETXexpress-SP 升級到 microETXexpress-XL 的醫(yī)療診斷設(shè)備。該設(shè)備可能是固定的并且始終插電，因此它駐留在具有更大氣流的更大空間中，或者它被開發(fā)為在運行期間承受更大的熱量。或者它最初是便攜式的，但現(xiàn)在需要超便攜，以供應(yīng)急人員使用。以更小、更便攜的設(shè)備版本引領(lǐng)市場，將推動 OEM 將設(shè)計資源用于降低功耗和溫度閾值。

實現(xiàn)復(fù)雜的圖形性能

最初由 COM Express 標準定義的五個引腳為設(shè)計人員提供了良好的信號分配和設(shè)計布局基礎(chǔ)。PICMG 最近在 COM Express 標準中增加了 Type 6 引腳，開辟了基于圖形的應(yīng)用程序的新世界，具有顯著擴展的圖形處理和功能。引腳類型 6（基本上基于類型 2，迄今為止最廣泛采用的 COM Express 引腳類型）利用了新處理器系列支持的擴展圖形可能性。傳統(tǒng) PCI 引腳已重新分配以支持數(shù)字顯示接口并添加 PCI Express 通道。

隨著越來越多的工業(yè)環(huán)境依賴視頻和高分辨率成像，圖形性能是許多應(yīng)用程序的優(yōu)先改進。設(shè)計人員可以使用相同的方法來增強這些功能，從模塊擴展到模塊以提高圖形性能。

使用 COM 進行前瞻性思考

最大限度地減少工程資源以及降低風(fēng)險和開發(fā)時間是工業(yè)市場的關(guān)鍵設(shè)計驅(qū)動力，推動了對基于 COTS 的可擴展平臺的健康需求。COM 尤其是 COM Express 以在壽命和性能方面的獨特優(yōu)勢滿足了這些需求。COM 可針對功率、性能、溫度和圖形處理進行擴展，可提供當今所需的性能水平，并使 OEM 能夠為設(shè)備和應(yīng)用程序的持續(xù)發(fā)展做好準備。

可擴展性建立在芯片支持的基礎(chǔ)上，利用板級一致性和便利性，例如驅(qū)動程序的現(xiàn)成可用性。設(shè)計可以遵循相同的引腳分配和連接器方案，同時通過每一代新的 COM 保持平穩(wěn)的路徑來提高性能。

審核編輯：郭婷