PCI-104工控机架构：从PICMG到PCI Express标准演变

本文主要探讨了工控机中的PCI-104结构，以及工控机总线的发展历程。首先，我们回顾了PC的基本架构和PC总线的历史变迁，从早期的PC/XT（4.77MHz，8位数据/20位地址）到ISA（8MHz，8/16位数据/24位地址），再到EISA（提供更高的数据位宽和地址宽度）和MicroChannel架构。 PCI-104总线是PC总线的一个重要分支，它专为工业环境设计，由PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG)制定，该组织聚集了超过450家会员公司，致力于为高性能电讯和工业计算机应用开发开放技术规范。PICMG提供了不同等级的会员资格，包括执行会员、理事会员和普通会员，其中研祥作为理事会员积极参与。 文章详细介绍了PICMG标准系列的发展，从最早的PICMG1.0（基于标准PCI和ISA卡的无源底板应用）到PICMG1.2（嵌入式PCI-X CPU卡和背板），再到PICMG1.3（支持PCI Express）和PICMG2.0（基于Eurocard的CompactPCI应用）。PICMG3.0则引入了以交换技术为基础的Advanced TCA，面向下一代电讯设备的系统架构。 除了PCI-104，文中还提及了其他标准，如ETX和PSA，它们扩展了工控机的多样性。在讨论了PC总线的作用后，文章强调了总线在部件、板级、设备和系统间的互连，以及它在功能扩充、成本降低、标准化兼容性和硬件/软件电气兼容性等方面的重要性。总线的发展不仅受CPU性能提升（如8088、286、386、486、Pentium 4）和显示器分辨率升级（如MDA、EGA、VGA、AGA、XGA）驱动，更推动了多媒体应用的扩展，如音频采集播放、视频播放和互联网应用。 然而，尽管PC总线在功能和性能上取得了显著进步，但其发展相对滞后于CPU和内存等其他领域，这在一定程度上影响了整体系统的效能。文章指出，PC总线的发展伴随着各种标准的更迭，旨在提高带宽和适应不断变化的应用需求，例如电信、互联网服务提供商(ISP)等。 本文深入剖析了PCI-104结构在工控机中的地位，以及PC总线在工控机领域中的发展历程，展现了其如何通过标准化和兼容性来推动工业计算技术的进步，满足不同应用领域的性能需求。