CompactPCI 的處理器卡板供貨商目前正遭遇到來(lái)自用戶的挑戰(zhàn)，期望能提供和桌上型產(chǎn)品相同的效能表現(xiàn)、長(zhǎng)壽命周期的支持、延伸更廣的操作溫度區(qū)間，以及能支持更豐富多樣的周邊裝置設(shè)備。在過去CompactPCI的歷史中，設(shè)計(jì)者總能在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的規(guī)范下所提供的功率與空間范疇內(nèi)，去達(dá)成產(chǎn)品使用者對(duì)效能表現(xiàn)的期望以及滿足周邊裝置的需求。隨著整個(gè)產(chǎn)業(yè)界開始準(zhǔn)備下一代的x86處理器與技術(shù)，這些挑戰(zhàn)也變得更加困難去克服。這些挑戰(zhàn)包括卡板的大小、可供應(yīng)的功率，以及散熱問題等。目前的單槽CompactPCI處理器卡板采用1.7GHz的Mobile Pentium 4微處理器，最典型的狀況是產(chǎn)生30Watts的功率消耗，這些卡板在大部分的CompactPCI系統(tǒng)中所能提供的每槽50Watss功率的條件下是沒有問題的，當(dāng)設(shè)計(jì)者開始將目標(biāo)放在3GHz Pentium 4微處理器，消耗80Watts的功率時(shí)，在散熱的處理上和空間限制上的挑戰(zhàn)就變得比較嚴(yán)重了。要解決這些挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)者所要了解的不僅是在PICMG2.0中所定義的CompactPCI詳細(xì)規(guī)范，還包括了底下的說明中所做的種種假設(shè)。對(duì)CompactPCI卡板的產(chǎn)品使用者而言，也必須對(duì)下一代x86處理器會(huì)對(duì)平臺(tái)的使用帶來(lái)何種關(guān)連性的影響要有一個(gè)系統(tǒng)性的概念。
空間的限制

　　雖然微處理器和周邊裝置在過去幾年中在某種程度上維持了一個(gè)算是比較固定的大小，但是有一個(gè)地方卻在占用的空間上非常快速的增加，那就是系統(tǒng)的內(nèi)存。低成本的DRAM和當(dāng)今的高效能處理器兩個(gè)條件結(jié)合在一起，使得CompactPCI處理器卡板在內(nèi)存的需求急遽地上升，大部分的供貨商在單槽的CompactPCI卡板上提供1 or 2 GB的內(nèi)存，這些內(nèi)存一般是透過直接附著在卡板上的DRAM，再加上SO-DIMM的擴(kuò)充槽來(lái)達(dá)成。下一代的設(shè)計(jì)將會(huì)用到4到8 GB的內(nèi)存，設(shè)計(jì)者使用典型密度約2GB的SDIMM，在CompactPCI的設(shè)計(jì)上需用DIMM底座來(lái)達(dá)到8GB的內(nèi)存。在下一代的卡板設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)者必須要找到方法在一塊卡板上放入38個(gè)或更多的DRAM，而且還能夠提供滿足客戶期望的豐富多樣周邊裝置，512MB和1GB密集度的內(nèi)存芯片將會(huì)是必需品�？ò宕笮∷�面臨的挑戰(zhàn)，將是在能完整發(fā)揮內(nèi)存運(yùn)作下，將內(nèi)存設(shè)備置入并做線路規(guī)劃，這個(gè)目標(biāo)是可以達(dá)成的，但是比較起以往的設(shè)計(jì)來(lái)說，會(huì)花上更長(zhǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)周期。

　　從圖上可以看出散熱片的散熱能力并不和風(fēng)速成一線性函數(shù)，在熱阻上一個(gè)非常顯著的改善，會(huì)在稍呈對(duì)流狀態(tài)的空氣與每分鐘500英尺的風(fēng)速情況下顯現(xiàn)出來(lái)，但是從每分鐘500英尺增加到每分鐘1000英尺的風(fēng)速時(shí)，熱阻的改善就沒那么顯著了。另一個(gè)用吹風(fēng)方式的限制因素是噪音，當(dāng)吹過卡板與散熱片的風(fēng)速增加時(shí)，所產(chǎn)生的噪音也會(huì)增加。從實(shí)務(wù)面來(lái)看，大部分的CompactPCI機(jī)箱提供每分鐘300英尺的風(fēng)速，如先前提到的，散熱片通常會(huì)被內(nèi)存以及PMC的空間給限制了大小，一個(gè)CompactPCI卡板若含有兩個(gè)PMC的設(shè)計(jì)，通常會(huì)有一個(gè)處理器散熱片的大小約為3 inch x 4.5 inch x 0.7 inch或9.45立方英吋, ，這樣通常約在每分鐘300英尺的風(fēng)速下有0.62°C/W的熱阻，大部分的處理器在最熱的例子下會(huì)到70°C，在一個(gè)嵌入式的應(yīng)用中，周邊的最高溫很容易就達(dá)到50°C，透過這些信息，當(dāng)遇到限制時(shí)，一顆微處理器所能產(chǎn)生出來(lái)的熱量可透過下列的公式計(jì)算而得：最高溫度=熱阻 x 功率 + 周邊溫度(最高溫度-周邊溫度)/ 熱阻= 功率 (70-50)/0.62= 32Watt。

　　一個(gè)32W的功率讓一顆Pentium 4的處理器可以跑到1.7GHz，要增加處理器的速度則讓我們必須增加散熱片的大小，或是降低最大操作溫度、增強(qiáng)吹風(fēng),或者是這些方法中的某種組合。下一代的設(shè)計(jì)目標(biāo)會(huì)是達(dá)到3GHz的P4處理器，那表示我們必須要能處理65W的熱能。下一代的卡板由于將具備更加多樣豐富的功能與規(guī)格，勢(shì)必難以在增加散熱片大小上做文章，多出來(lái)的33W將必須通過增加風(fēng)速和降低最大操作溫度來(lái)達(dá)成。每分鐘450英尺的風(fēng)速，散熱片熱阻0.45°C/W，周邊操作溫度可被降到40°C。如果給定這樣的條件，處理器最大的功率將是 (70-40)/0.45=66Watts，這樣剛好進(jìn)到足以處理的區(qū)間。這樣的計(jì)算顯示出通過增加風(fēng)速和改變溫度的規(guī)格，是有可能提升處理器的效能的。要注意的是，熱阻的大小將會(huì)隨散熱片附著方式的不同而有所變化。另外要考慮的一點(diǎn)是，處理器所產(chǎn)生的熱通常會(huì)在中間，而且并不會(huì)均勻地分布在散熱片上，如此也降低了散熱片的散熱效能，熱模擬在確認(rèn)熱處理解決方案時(shí)是必要的。下一代卡板的使用者，將需要確定所使用的機(jī)箱能提供的風(fēng)速足以確保處理器能在其規(guī)格的極限上運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語(yǔ)

　　下一代x86技術(shù)的使用者與設(shè)計(jì)者將必須對(duì)設(shè)計(jì)和整合上的錯(cuò)綜復(fù)雜付出更多的心力，很顯然，這些挑戰(zhàn)都是可以被克服的。設(shè)計(jì)者必須在一個(gè)固定大小的板子上塞進(jìn)更多的組件，熱工程師必須要設(shè)計(jì)更有效的散熱片，而使用者則必須花更多時(shí)間去注意卡板在裝到平臺(tái)上使用時(shí)，功率和冷卻方面不虞有問題�？雌饋�(lái)似乎下一代的x86技術(shù)將會(huì)把CompactPCI推到極限，似乎種種挑戰(zhàn)在來(lái)年很不容易克服。不過當(dāng)我們?cè)谝荒昵翱船F(xiàn)在時(shí)也是一樣的狀況，我們似乎在面對(duì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)時(shí)，總能找出創(chuàng)新的方法去克服它們。

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