ПРЕСС-ЦЕНТР

Формфактор EPIC как средство доставки новых технологий в сектор PC/104

Электронные компоненты 12/2006

Леонид Акиншин

Будучи одним из ведущих игроков рынка ВКТ (встраиваемых компьютерных технологий), международный холдинг Kontron освоил множество адресованных этому рынку формфакторов. Настоящая статья посвящена конструктиву EPIC, в котором реализуются современные малогабаритные процессорные платы со слотами расширения PC/104.

Новый стандарт для рынка встраиваемых систем

Аббревиатура EPIC расшифровывается как Embedded Platform for Industrial Computing - "встраиваемая платформа для промышленных компьютеров". Соответствующий стандарт, разработанный в рамках международного консорциума EPIC (www.epic-sbc.org), курируется в настоящее время ассоциацией производителей оборудования PC/104 (www.pc104.org). Если исходить из размеров плат EPIC (114,3 x 165,1 мм или 4,5 x 6,5 дюймов), с одной стороны к ним примыкают 3,5-дюймовые конструктивы и PC/104, с другой - EBX и Mini-ITX (см. Рис.1). Однако интересен новый стандарт целью его разработки. Авторы спецификации EPIC хотели сблизить процесс сборки промышленного оборудования с тем, как сегодня собираются ПК. Это далеко не первая попытка, но создателям EPIC, похоже, удалось продвинуться по нему дальше остальных.


Рис.1. Габариты плат PC/104, EPIC и EBX.

Наиболее значимыми характеристиками ПК для специалистов по встраиваемым решениям являются, во-первых, стандартизованность и во-вторых - модульность. Главной структурной единицей этой модульной стандартизованной системы является материнская плата, которая устроена весьма сложно, имеет множество функциональных подсистем и узлов, однако с точки зрения пользователя представляет собой единое и неделимое целое. Пользователь волен устанавливать на материнскую плату различные модули памяти, платы расширения и даже процессоры, а также подключать к ней разнообразные накопители, что дает практически неограниченное число конечных конфигураций и обеспечивает охват широчайшего спектра прикладных задач.

К сожалению, о доступной сборщикам ПК свободе выбора разработчики встраиваемых систем пока могут только мечтать. В силу специфики и разнообразия задач стандартов на продукцию класса Embedded нужно не один и не два, а много. Когда же возможностей стандартов не хватает, в ход идут частнофирменные решения. Доля последних неуклонно уменьшается, но все еще достаточно велика. Дело в том, что между "областями притяжения" многих стандартов до сих пор остаются незаполненные (и зачастую довольно широкие) бреши. Возьмем для примера 3,5-дюймовые конструктивы и модули PC/104. Изделия, соответствующие этим стандартам, весьма компактны и допускают эксплуатацию в жестких условиях, но не позволяют использовать мощные процессоры нового поколения и другие современные компоненты, обладают не очень богатыми базовыми возможностями и (в случае 3,5") скромным потенциалом по части их расширения. Платы EBX и Mini-ITX свободны от вышеперечисленных недостатков, но нередко оказываются слишком громоздкими и для многих задач обладают избыточной функциональностью. Плюс к тому, "настоящие" материнские платы Mini-ITX являются слишком уж "настоящими": обеспечивая разработчику свободу действий на уровне сборщика ПК, они вместе с тем не отвечают требованиям многих приложений промышленного класса, поскольку модулями расширения для Mini-ITX служат обычные платы PCI.

Задавшись целью заполнить этот пробел, члены консорциума EPIC попытались разработать "сбалансированный" формфактор с хорошей расширяемостью. Результат их работы можно считать успехом, так как платы EPIC при достаточно малом размере не только позволяют использовать самые современные процессоры, но и огромное число плат расширения: роль слотов расширения играют гнезда PC/104, недостатка же в модулях PC/104 и PC/104-Plus в обозримом будущем не предвидится. В отличие от других традиционных технологий, PC/104 и PC/104-Plus имеют очень хорошие перспективы; аналитики прогнозируют даже некоторый рост доли этих модулей в секторе промышленных систем и в некоторых других сегментах к концу текущего десятилетия (см. Таблицу 1).

Таблица 1. Прогноз роста рынка PC/104 до 2010 года (по данным отчета Merchant Computer Boards For Embedded/Real-Time Applications 2005-2006, подготовленного аналитическим агентством Venture Development Corporation)

Годы

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Продажи модулей PC/104, млн. долл.

137,5

145,2

153,2

161,8

163,7

173,4

К одной плате EPIC можно на манер этажерки (или сэндвича) подключить до четырех модулей PC/104. Следует особо отметить, что при этом за счет исключения соединительных кабелей значительно уменьшается общая стоимость системы по сравнению с использованием только модулей PC/104 и PC/104-Plus (интерфейсных и процессорных).

Если исходить из габаритов, может показаться, что платы EPIC конкурируют с 3,5-дюймовыми изделиями, однако это ложное впечатление: сферы влияния 3,5" и EPIC не пересекаются. В отличие от 3,5" конструктива, предполагающего создание устройств с нуля, стандарт EPIC, допускающий использование плат расширения стандарта PC/104, прекрасно подходит для модернизации существующего оборудования. EPIC не подрывает основ и не совершает революций, а всего лишь вносит свежую струю на рынок PC/104, интересам которого он, собственно, и служит.

Решение для высокопроизводительных малогабаритных платформ с поддержкой PC/104 (продукт Kontron EPIC/PM)

Будучи одним из трех ведущих поставщиков материнских плат для встраиваемых систем, международный холдинг Kontron (www.kontron.com) является активным участником консорциума EPIC и играет весьма заметную роль в соответствующем секторе рынка. Kontron стал первым производителем, обеспечившим на своих платах EPIC поддержку модулей расширения двух типов: PC/104 (шина ISA) и PC/104-Plus (шина PCI). Это стало возможным благодаря применению моста PCI-ISA, разработанному специалистами Kontron. Продуктовое семейство Kontron EPIC имеет и еще одну сильную сторону: все его члены являются взаимозаменяемыми, поскольку имеют одинаковую разводку и единообразное расположение ключевых интерфейсов (разъемов PC/104 / PC/104-Plus, четырех портов USB, двух интерфейсов Ethernet, разъемов клавиатуры и мыши, параллельного порта, звуковых и видеоинтерфейсов, разъема CompactFlash и одного последовательного порта). Это обстоятельство позволяет клиентам Kontron использовать корпуса одной и той же конструкции в течение длительного времени и создавать новые конечные решения без дополнительных затрат на перепроектирование.

Флагманом продуктовой линейки Kontron EPIC является изделие EPIC/PM. (см. рис.2). Данная плата привлекательна, прежде всего, тем, что позволяет совместить высокую производительность процессора Intel Pentium M с проверенным временем методом организации ввода-вывода PC/104. Кроме того, все внешние интерфейсы EPIC/PM выведены на переднюю панель, благодаря чему подключать к нему периферию и иные устройства даже проще, чем к обычному ПК. Будучи старшей моделью семейства Kontron EPIC, плата EPIC/PM оснащается процессорами Intel Pentium M и Intel Celeron M с тактовыми частотами от 800 МГц до 1,8 ГГц, причем для процессоров с частотой менее 1 ГГц не требуется активное охлаждение, а два разъема DDR-RAM-SODIMM позволяют установить модули памяти суммарным объемом до 2 Гбайт. Используемый чипсет имеет встроенный графический контроллер Intel Extreme Graphics 2, позволяющий подключить 2 независимых дисплея, а фирменная технология JILI (JUMPtec Intelligent LVDS Interface) автоматически устанавливает параметры изображения в соответствии с типом подключенного монитора. Помимо поддерживаемых чипсетом 6 каналов USB2.0, плата имеет 2 интерфейса FastEthernet, 8 линий GPIO, четыре последовательных порта и 6-канальный аудиокодек. Кроме того, имеется интерфейс UDMA 133, порт IEEE1284, интерфейсы для подключения НГМД, клавиатуры и мыши.

Рис.2. Плата Kontron EPIC/PM, выполненная на базе микросхемного набора Intel 855GME/ICH4.

Тем, для кого основным критерием является минимальная стоимость, Kontron предлагает EPIC-плату EPIC/CE. Она выполнена на основе чипсета i815 и процессоров Celeron ULV с частотой 400 или 733 МГц и имеет практически тот же набор интерфейсов, что и EPIC/PM, при меньшем быстродействии процессора и встроенной графической подсистемы, а также ограничении объема ОЗУ до 512 Мбайт.

Для многих разработчиков может представлять интерес вариант поставки этой платы в комплекте со 128 Мбайт ОЗУ, ОС Windows CE 5.0 и полным комплектом средств разработки и документацией (комплект EPIC/CE Windows CE 5.0 Kit).

Место под солнцем

Подведем предварительные итоги. В первом, "габаритном" приближении рыночная ниша EPIC лежит между нишами PC/104 и EBX. Предпосылкой для появления EPIC стала ситуация, когда новейшие процессоры уже нельзя было устанавливать на модули PC/104, а 5,25-дюймовые решения типа EBX и Mini-ITX во многих случаях оказывались слишком большими. Однако авторы стандарта EPIC пошли дальше простой разработки "промежуточного" конструктива, позаботившись о совместимости своего детища с миром PC/104 и сделав тем самым отличный подарок всей индустрии встраиваемых систем. Формфактор EPIC неожиданно стал весьма перспективным кандидатом на роль моста между современными методами передачи и обработки данных (новые ЦП, шина PCIExpress) и традиционными технологиями ввода-вывода (PC/104 и PC/104-Plus). Стремительный рост продаж EPIC по всему миру служит наглядным подтверждением тому, что выгоды, которые сулит такой симбиоз старого и нового, уже осознаны многими производителями. Согласно последнему аналитическому отчету The Merchant Embedded Computing Market, в 2007 году сегмент EPIC удвоится, достигнув отметки 5,5 млн. долларов против $ 2,6 млн. в 2006 г., а по результатам 2010 г. плат EPIC будет продано уже на 31 млн. долларов.

Автоматическим следствием идеологии нового стандарта является совпадение рынка EPIC с рынком PC/104 & PC/104-Plus. Собственно, это и было одной из задач, которую стали перед собой его авторы, которую они успешно решили. С другой стороны, в силу своей двойственной природы EPIC встает в один ряд с другими форматами встраиваемых материнских плат, которые, согласно все тому же The Merchant Embedded Computing Market, удерживают лидерство в медицинском и занимают прочные позиции в промышленном сегменте. Если после всего вышесказанного у читателя и могли оставаться какие-либо сомнения относительно будущего EPIC, последнее обстоятельство должно окончательно их развеять.

EPIC просто обязан привлечь внимание тех разработчиков, которые используют модули PC/104 и PC/104-Plus в настоящее время. Это их шанс, который они не имеют права упустить.

Рис.3. Плата EPIC/CE, оснащающаяся процессором Intel ULV Celeron. Роль чипсета играет набор микросхем Intel 815/ICH4. Тактовая частота ЦП составляет 400 МГц или 733 МГц, поддерживаются дисплеи различных типов, слотом расширения служат разъемы PC/104-Plus. В наличии разъемом SDRAM-DIMM, шесть интерфейсов USB, звуковая подсистема, разъем CompactFlash, интерфейс IDE, два порта локальной сети и параллельный порт, а также 21 линия GPIO.