工业计算机的主板选型技巧

2015年10月12日

　　基于ATX型式、iX86主板的服务器或工作站，其工业和军事用户，对性能要求极高，而且需要获得更长的寿命周期和长期技术支持，因此选择合适的主板，不仅仅是选择一个具有长寿命周期的产品。为了在系统的整个寿命周期内获得最好的性能和可升级性能，需要选择合适的芯片组和处理器。在选择标准中，应当比较不同主板的嵌入式解决方案、期望的寿命周期和可升级性能。

　　处理器和芯片组性能

　　商业计算机系统基于现有的iX86架构技术，其更新换代的周期大概在6个月。计划使用同样架构技术的工业或军事用户，则期望的周期为2年或者更长，这样其所有部件都可以获得长期稳定的供应，从而可以确保产品的稳定供应。所有产品最终都会有使用寿命，但是这应该是一个计划有序的过程，允许对其进行升级换代。对军事系统而言，更是围绕着一系列硬件来定义和编制文档的。变更文档以及重新选择满足质量要求的硬件来代替处于寿期末的主板，可能会花费数十万美元。

　　选择处理器及其支持芯片组所依据的不仅仅只是单纯的原始性能参数。还必须考虑I/O和内存需求。如果一个设计只需要有限的I/O或最低的I/O性能，选择英特尔的奔腾处理器就可以了。但是，如果需要多个x16PCIe通道，那最佳的选择就是英特尔至强处理器，如果还需要更强的性能，那就选择双核至强处理器。

　　图1用于奔腾处理器的英特尔芯片组的生命周期

　　最初，英特尔为奔腾系列应用提供了具有三个芯片的方案：一个处理器、北桥和南桥。北桥提供内存接口和PCI接口，南桥提高低层级的I/O功能。英特尔在2008年发布了其最新结构的“酷睿”处理器，可以在处理器内实施内存控制，从而可以提高性能。南桥被重新命名，并发布了一个新的、能提供I/O功能的芯片：平台控制器集线器(PCH)。PCH包括显示控制器和I/O功能。

　　在2010年，随着Q57系列PCH芯片的发布，英特尔公司开始为PCH部件提供长期支持。图1展示的是目前现有PCH系列芯片的大事时间表。英特尔公司为嵌入式应用所提供的产品清单上所列的每个PCH部件，都有5到7年的寿命周期。英特尔公司会在产品寿期末真正到来之前的18个月，发布产品的寿期末及最后采购日期。

　　每个主板供应商和系统提供商将会和英特尔公司合作，确定主板或系统的寿期末。英特尔公司发布的嵌入式产品路线图，可以提供期望的产品寿期时间轴。也许你听说过某处理器在“在嵌入式产品路线图上”，那就表明这个产品还可以使用多年。一般每个处理器都会有不同的处理器速度规格，但是某个特定处理器只会有一个或两个处理器速度规格会出现在嵌入式路线图上。

　　随着新I/O规范的发布，英特尔公司发布了新PCH部件来实现更快的I/O能力。Q77增加对了USB3.0功能的支持，Q87则增加了对PCIe3.0的支持。每个PCH版本都会与某个英特尔奔腾处理器的发布相对应。

　　考虑使用Q57作为其第一代产品的酷睿处理器，表格列出了每个PCH家族所使用的处理器技术。难点在于如何为特定应用选择恰当的处理器和I/O性能组合。Q57系列PCH目前仍在供应，但是没有USB3.0、PCIe3.0以及最新的显示技术，该部件不会推荐给新设计使用。Q57仍然会供应大概2年的时间，因此它仍然被用于现有应用的升价换代产品。

　　表格显示的是英特尔奔腾处理和PCH家族谱系

　　主板，I/O性能

　　对于工业和军事应用来讲，I/O要求可能不仅仅是USB、存储设备以及显示设备连接。很多应用使用并行处理器或专用I/O扩展卡，这都需要PCI或PCIe连接以便实现最优性能。选择系统，具有合适的插槽，这是最基本的要求。很多情况下，老的I/O板卡只提供PCI接口，这必须与新系统适应。

　　PCI/PCIe带宽由处理器和芯片组所支持的规格书版本号码来控制。目前最高的带宽由PCIe3.0规格提供。带宽还受数据路径宽度的限制。最大的PCIe数据量为16路，而最小则为1路。最常用的是X1、X4、X8、和X16。PCIe扩展槽的数量取决于PCH以及处理器所提供的端口数量。英特尔酷睿和英特尔至强处理器所提供的PCIe控制器在控制器内部。和处理器以及内存紧密耦合在一起，这些基于处理器的PCIe控制器能够比基于PCH的控制器提供更高的带宽。

　　系统收集大量数据，而这些数据经常需要以实时处理和显示给操作员。多个图片处理器(GPU)，比如特斯拉板，能够提供所需要的动力，但仍需要较高带宽以便实现与系统板卡之间高效率的接口。处理石油勘探地震数据，则是另外一个从多个GPU板卡获益的数据密集型的应用。