用于小型设计的PC104的过去、现在和未来

PC104 已经存在了 30 多年。很长一段时间，即使对于嵌入式系统也是如此。尽管年代久远，它仍然是嵌入式系统可行且重要的架构。

PC104，或以前的 PC/104，已经以某种形式存在了 30 多年。即使对于嵌入式系统，那也是很长的时间。尽管年代久远，它仍然是嵌入式系统可行且重要的架构。该规范定义了一种可堆叠架构，即板实际上是相互堆叠以增加功能。

典型的堆栈可能包含一块 CPU 板、一块电源板和一个或多个用于特定用途的外围板。此类板可从许多供应商处获得。如果需要特殊功能，许多 OEM 都会设计自己的外围设备板。

该规范最初是通过PC/104 Consortium开发的，随着时间的推移不断发展，以跟上最新的可用技术。它定义了外形尺寸和使用的总线，以及引脚。符合此类别的产品适用于坚固的工业和军事应用。最初定义了两个版本，一个是 8 位的，一个是 16 位的。后者更受欢迎，包含 104 个引脚。因此，“104”的名称。它的尺寸为 3.550 x 3.775 英寸或 90 x 96 毫米，为寻求减小 SWaP（尺寸、重量和功率）的 OEM 提供了一个不错的选择。

最初，大多数可用的 CPU 板都是基于 X86 架构和 ISA 总线的。如今，许多供应商都提供了大量基于 Arm 的 CPU 板。过去通常运行基于 DOS 或 Windows 的操作系统 （OS）。今天，我们看到 PC104 系统运行所有版本的 Linux 和实时操作系统。后来的标准，如 EBX 和 EPIC，允许使用更大的 CPU 板，但包含一个 PC104 连接器，允许使用标准 I/O 板。

WINSYSTEMS 的PCM-C418 SBC专为 PC104 外形尺寸而设计。由于使用了 DM&P Vortex86DX3 SoC 处理器，它提供了低功耗规格。

ISA 实施至今仍受到广泛支持。出现了变化，部分是为了保持与现有电路板的向后兼容性，部分是为了允许使用当前技术。例如，WINSYSTEMS 的 PCM-C418 单板计算机（SBC） 适合 PC104 外形尺寸并配备最新一代 DM&P Vortex86DX3 SoC 处理器。SBC 结合了充足的内存（2 GB DDR3-LV 焊接和 1 MB 电池备份 SRAM）和小尺寸、低功耗、坚固的设计和扩展的工作温度范围，适用于工业控制、运输、Mil/COTS 和能源应用。

当需要 PC104 更高的性能时，PC104-Plus 架构应运而生。此版本增加了 32 位 PCI 连接，为 OEM 提供更高的速度，同时保持与现有主板的向后兼容性。紧随其后的是 PCI-104 规范，它本质上是没有 PC104 ISA 连接器的 PC104-Plus。符合 PCI-104 的产品仍然可用。但是，它们需要使用 PCIe 到 PCI 桥接器。

展望未来，PCIe/104 增加了 PCI Express 信号。该规范最初侧重于采用现在称为 PCIe/104 Type 1 规范的高性能 CPU。它允许三组高速连接器上的 x16 PCIe 通道。也可以包括一个 PCI-104 连接器。该规范的未来版本（类型 2）允许其他类型的 I/O，因此设计人员可以在 CPU 性能图表上上下移动。这可能是 PC104 上 PCI Express 最常用的标准。

即使使用 Type 2 引脚，许多 CPU 也无法使用完整的三组高速连接器。因此 PC104 联盟批准了 Type 3 （OneBank） 连接器选项。OneBank 在 Type 2 引脚上支持第一个 bank 的信号，并减少其余两个 bank 的填充，这些 bank 大部分是未使用的 I/O。这节省了 PCIe/104 CPU 的空间，允许增加功能或降低成本。

在WINSYSTEMS PX1-C415 SBC中可以看到 OneBank 架构的一个很好的例子。它利用了 Intel 的 Atom E3900 系列 SoC 处理器。由于 OneBank 的扩展，它可以作为独立的 SBC 运行（无需载板）。该规范的向后兼容性允许使用大量扩展模块，同时仍保持小巧、坚固的外形尺寸。如果需要，OEM 可以设计自己的模块。

审核编辑：郭婷