nanoETXexpress: первые плоды

На протяжении всей истории существования концепции COM (компьютеров-на-модуле) разработчики таких устройств стремились к одновременному достижению нескольких целей — во-первых, к максимальной вычислительной мощности модуля, во-вторых, к предоставлению в распоряжение разработчика интерфейсов с максимальной скоростью и, в-третьих, к упаковке всего этого во все меньший объем при сохранении высочайшего уровня надежности. Очевидно, что эти цели во многом противоречивы. Например, повышение вычислительной мощности обычно вызывает и увеличение энергопотребления, что при малых габаритах существенно усложняет систему охлаждения. Кроме того, пока высокоскоростные последовательные шины в процессорных чипсетах не получили широкого распространения, скорость интерфейсов ограничивалась скоростью PCI.

Второе противоречие в значительной мере было устранено за счет разработки стандарта ETXexpress, когда помимо параллельных шин PCI и IDE в стандартном разъеме COM появились высокоскоростные последовательные интерфейсы — шинный PCI Express и интерфейс НЖМД SerialATA. Однако интерфейс PCI, сохранявшийся для обеспечения совместимости со старыми платами расширения, не позволял существенно уменьшить размеры самого модуля. Отказ от устаревших интерфейсов дал такую возможность, что и выразилось в разработке стандартов microPCIExpress и, наконец, nanoETXExpress.

Рис. 1. COM-модуль nanoETXexpress-VX8

Первые образцы модулей, соответствующих последнему стандарту, только начали появляться. Примером может служить изделие nanoETXexpress-VX8 (см. рис. 1), созданный специалистами холдинга Kontron. Интересно то, что он стал иллюстрацией альтернативы методу «грубой силы» в наращивании вычислительной мощности модулей. В нем использован процессор VIA Eden и чипсет VX800 со встроенным графическим ядром Chrome 9. В отличие от многих других производителей процессоров с архитектурой x86, VIA предпочла встроить в свой экономичный процессор дополнительные функции, востребованные рынком и чаще всего реализуемые программно. Примером является блок шифрования и защиты данных PadLock со встроенным аппаратным генератором случайных чисел.

Это позволяет обеспечить исключительно высокий уровень надежности защиты данных и гораздо более высокую скорость шифрации/дешифрации, чем при использовании комбинированных аппаратно-программных методов. В результате одна из самых ресурсоемких операций выполняется без участия центрального процессора, снижая тем самым требования к его вычислительной мощности. Энергопотребление при этом, естественно, становится ниже, а система охлаждения миниатюрного COM-модуля размерами всего 54х84 мм может быть полностью пассивной. Кроме того, графическое ядро Chrome 9 содержит блоки аппаратного ускорения декодирования видео, сжатого в соответствии со стандартами MPEG3, MPEG4, WM9, DivX и H.264, причем вывод изображения может осуществляться по двум независимым LVDS-интерфейсам с разрядностью видеоданных 18/24 бита. Коммуникационная подсистема Kontron nanoETXexpress-VX8 включает интерфейс Gigabit Ethernet, шину PCI Express, два порта Serial ATA II и шесть портов USB 2.0. В наличии интег­рированный контроллер многоканального звука HD Audio.

Помимо высокой степени интеграции, снижению энергопотребления способствует и развитая система управления энергопотреблением VIA PowerSaver, суть которой состоит в динамическом управлении тактовой частотой процессора, позволяющем снизить потребляемую мощность в рабочем режиме в среднем на 50%, а также наличие сторожевого таймера и функции WakeOnLAN.
При этом модуль сохраняет совместимость с существующими базовыми платами стандарта PICMG COM.0. Конечно, целесообразность использования новых миниатюрных модулей со старыми платами относительно невелика, однако облегчение теплового режима системы в целом может обеспечить определенную привлекательность и такому варианту.
Еще одним положительным свойством модуля является широкий спектр поддерживаемого им программного обеспечения и средств разработки, в том числе и BSP-пакеты для операционных систем Windows XP, Windows XP Embedded, Windows CE, Linux и ОС реального времени VxWorks.

Таким образом, уже первые реализации систем nanoETXExpress представляют собой мощные инструменты, существенно расширяющие возможности разработчиков встраиваемых систем как промышленного, так и специального назначения, а то, что спецификации microETXExpress и в дальнейшем nanoETXExpress, скорее всего, будут быстро стандартизованы и одной из самых авторитетных организаций в области промышленной автоматизации — PICMG, еще более увеличит их привлекательность. И в заключение стоит еще раз сказать спасибо разработчикам холдинга Kontron, благодаря усилиям которых устройства группы стандартов ETXExpress появились на свет и стали столь полезны и удобны в использовании.