《工业电脑简介》PPT课件.ppt

工业电脑简介,xxx ENG Department,何谓工业计算机,计算机在最近的几十年中，极大地改变了我们的生活。在工业中，计算机也得到了相应的应用，这就是工业计算机。所谓工业计算机，简单的来说，就是把计算机应用在工业中，也正是因为应用在了工业中，工业计算机和普通的计算机有了不同的特点。 工业计算机，它主要用于工业控制、测试等方面。一个工业计算机的典型应用是通过标准的串行口（RS232/485等串口）获得外部的数据，通过计算机内部的微处理器的计算，最后通过显示屏或者通过串行口输出，这样，在工业计算机上，我们就实现了一个计算的过程。很明显，这和普通的计算机的娱乐、办公、编程方面的应用是完全不同的。,工业计算机的工作场合,工业环境和普通商用、家用环境不同，主要是存在大量电磁干扰，工作环境的温度、湿度等指标要求也远远大于普通商用和家用环境，所以对设备的设计、生产、元件选型等的要求要高很多。比如，在一些情况下需要比较宽的工作温度，不少工业计算机能够在零下20度到60度的温度范围内工作；另外一些情况下需要稳定性更好的器件，抗强干扰的器件。,工业计算机的特点,1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。 2、 采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并有带橡胶的压条锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。 3、 机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。 4、 配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。,5、 电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。 6、 具有自诊断功能。 7、 可视需要选配I/O模板。 8、 设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。 9、 开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。 10、可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。 11、 可采用无源母板（底板），方便系统升级。,1、IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。产品 2、 无源底板的插槽由ISA和PCI总线的多个插槽组成，ISA或PCI插槽的数量和位置根据需要有一定选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡，包括CPU卡、显示卡、控制卡、I/O卡等。 3、 工业电源为AT开关电源，平均无故障运行时间达到50000小时。,工业计算机的主要结构,4、IPC的CPU卡，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根据处理器可分为PIII,P4,迅弛,酷睿等主板，用户可视自己的需要任意选配。其主要特点是：工作温度-20-60；装有“看门狗”计时器； 5、 其他配件：IPC的其他配件基本上都与PC机兼容，主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。,工业计算机主板与普通主板的差异,1扩展槽的支持： 对于商业级主板，往往只能提供4根到最多5根的PCI插槽，其中受制于PCI规范，同时只能使用4根，而且基本对于PCI 4的话，驱动能力有相当大的衰减，因此大多数商用主板仅提供3根PCI槽。而工业级主板，由于其设计用料的工业性，其对PCI插槽的支持可以轻而易举的实现对5根 PCI的支持，同时不会造成PCI驱动能力的衰减。同时可以支持对高带宽的PCI-X设备。带有ISA插槽，可以实现对工业ISA低速采集卡，数据卡的良好支持。嵌入GPIO总线，可以实现GPI，GPO功能。,2使用的元器件： 商业级主板由于追求的产品的时效性，以及本身产品的市场定位，对元器件选择要求上一般只需满足的系统运行要求，和2到3年的使用寿命即可。工业级主板选料会选用经过长时间，高要求验证元器件，用以保证产品在恶劣条件下高可靠性要求。比如一些如在服务器，以及高端商业主板才出现的固态电容，封闭电感等，在研华工业级主板中就有大量的使用。,3生命周期： 由于商业主板市场更新换代的速度相当之快，所以一般的商业级主板只有半年到一年的生命周期。而在工业市场，以研华为例，由于Intel和研华是一个长期的战略伙伴关系，所以研华的工业级主板可以达到一个长达5年的生命周期。,4产品的可靠性： 由于普通商业级主板的市场定位，其产品一般只会做电子产品需要的CCC认证，长城认证，民用级的电磁兼容认证。工业级主板由于其针对的是工业市场，所以出于可靠度的需求，在每一款主板在上市前都会做CE EMC，FCC，QA realbility，CCC，震动，落下，等工业级要求测试认证。,5管理性： 普通商业主板只提供最简单的远程管理（通过连接网络，使用第3方的软件，如REAL VNC，PC ANYWHARE等实现）。而工业级主板除了可以提供类似的远程连接管理外，还可以实现远程无人值守的自动开关机功能。通过内嵌的IPMB，SMNP-1000模块，可以实现系统实时运行信息的管理、记录、发送功能。,6用户化： 普通的商业主板一但生产出来就无法再针对市场需求更改，完全无用户化的设计。但在工业领域，许多工业级主板可以灵活的满足一些客户后续的特殊需求。可以实现用户的定制化。更好，更完美配合客户的使用需求环境。 7保护功能： 此项功能，在普通的商业主板是没有提供的。工业级主板通过特殊设计，可以实现WATCH DOG功能，防浪涌冲击的功能。全力的保证系统在恶劣环境的高稳定性要求。,8工作温度： 普通的商用主板基本只能使用在5度38度之间的外环境之中，是相当之娇气的。工业级主板可以在0度60度之间稳定的工作。 从以上种种可以清晰了解到，工业级主板虽然也是使用常见的ATX架构，但是他从设计，用料，生产，制造都是针对工业时常而生，保证工业系统的正常，高可靠性。相信在工业领域与人们生活越来越相关时，工业PC也将越来越多代替商业PC的应用。,1.RS232接口 RS232接口是1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不断改进，现在DB25针很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）这三个。因此现在都把RS232接口叫做DB9。,名词解释,2.PCI插槽 PCI插槽是基于PCI局部总线（Pedpherd Component Interconnect，周边元件扩展接口）的扩展插槽，其颜色一般为乳白色，位于主板上AGP插槽的下方，ISA插槽的上方。其位宽为32位或64位，工作频率为33MHz，最大数据传输率为133MB/sec（32位）和266MB/sec（64位）。可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置ADSL Modem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。PCI插槽是主板的主要扩展插槽，通过插接不同的扩展卡可以获得目前电脑能实现的几乎所有外接功能。PCI-X,速度是PCI的2倍，用于插高速网卡或者声卡的，比较老的技术，被PCI-E 1X 2X所替代,3. PCI-Express 是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程，就象当初PCI取代ISA一样，都会有个过渡的过程。,4. ISA插槽 是基于ISA总线（Industrial Standard Architecture，工业标准结构总线）的扩展插槽，其颜色一般为黑色，比PCI接口插槽要长些，位于主板的最下端。其工作频率为8MHz左右，为16位插槽，最大传输率16MB/sec，可插接显卡，声卡，网卡已及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。其缺点是CPU资源占用太高，数据传输带宽太小，是已经被淘汰的插槽接口。目前还能在许多老主板上看到ISA插槽，现在新出品的主板上已经几乎看不到ISA插槽的身影了，但也有例外，某些品牌的845E主板甚至875P主板上都还带有ISA插槽，估计是为了满足某些特殊用户的需求。,5. AGP 是Accelerated Graphics Port(图形加速端口)的缩写，是显示卡的专用扩展插槽，它是在PCI图形接口的基础上发展而来的。AGP规范是英特尔公司解决电脑处理(主要是显示)3D图形能力差的问题而出台的。AGP并不是一种总线，而是一种接口方式。随着3D游戏做得越来越复杂，使用了大量的3D特效和纹理，使原来传输速率为133MB/sec的PCI总线越来越不堪重负，籍此原因Intel才推出了拥有高带宽的AGP接口。这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口，它完全独立于PCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起，使得3D图形数据省略了越过PCI总线的过程，从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶颈问题。可以说，AGP代替PCI成为新的图形端口是技术发展的必然。AGP标准分为AGP1.0(AGP 1X和AGP 2X),AGP2.0(AGP 4X),AGP3.0(AGP 8X)。,6. CNR插槽 为顺应宽带网络技术发展的需求，弥补AMR规范设计上的不足，英特尔适时推出了CNR（CommunicATIon Network Riser，通讯网络插卡）标准。与AMR规范相比，新的CNR标准应用范围更加广泛，它不仅可以连接专用的CNR Modem，还能使用专用的家庭电话网络（Home PNA），并符合PC 2000标准的即插即用功能。最重要的是，它增加了对10/100MB局域网功能的支持，以及提供对AC97兼容的AC-Link、SMBus接口和USB（1.X或2.0）接口的支持。另外，CNR标准支持ATX、Micro ATX和Flex ATX规格的主板，但不支持NLX形式的主板（AMR支持）。从外观上看，CNR插槽比AMR插槽比较相似（也呈棕色），但前者要略长一点，而且两者的针脚数也不相同，所以AMR插槽与CNR插槽无法兼容。CNR支持的插卡类型有Audio CNR、Modem CNR、USB Hub CNR、Home PNA CNR、LAN CNR等。但市场对CNR的支持度不够，相应的产品很少，所以大多数主板上的CNR插槽也成了无用的摆设。,7. AMR（Audio Modem Riser，声音和调制解调器插卡）规范，它是1998年英特尔公司发起并号召其它相关厂商共同制定的一套开放工业标准，旨在将数字信号与模拟信号的转换电路单独做在一块电路卡上。因为在此之前，当主板上的模拟信号和数字信号同处在一起时，会产生互相干扰的现象。而AMR规范就是将声卡和调制解调器功能集成在主板上，同时又把数字信号和模拟信号隔离开来，避免相互干扰。这样做既降低了成本，又解决了声卡与Modem子系统在功能上的一些限制。由于控制电路和数字电路能比较容易集成在芯片组中或主板上，而接口电路和模拟电路由于某些原因（如电磁干扰、电气接口不同）难以集成到主板上。因此，英特尔公司就专门开发出了AMR插槽，目的是将模拟电路和I/O接口电路转移到单独的AMR插卡中，其它部件则集成在主板上的芯片组中。AMR插槽的位置一般在主板上PCI插槽（白色）的附近，比较短（大约只有5厘米），外观呈棕色。可插接AMR声卡或AMR Modem卡，不过由于现在绝大多数整合型主板上都集成了AC97音效芯片，所以AMR插槽主要是与AMR Modem配合使用。但由于AMR Modem卡比一般的内置软Modem卡更占CPU资源，使用效果并不理想，而且价格上也不比内置Modem卡占多大优势，故此AMR插槽很快被CNR所取代。,8. ACR是Advanced CommunicATIon Riser（高级通讯插卡）的缩写，它是VIA（威盛）公司为了与英特尔的AMR相抗衡而联合AMD、3Com、Lucent（朗讯）、Motorola（摩托罗拉）、NVIDIA、Texas Instruments等世界著名厂商于2001年6月推出的一项开放性行业技术标准，其目的也上为了拓展AMR在网络通讯方面的功能。ACR不但能够与AMR规范完全兼容，而且定义了一个非常完善的网络与通讯的标准接口。ACR插卡可以提供诸如Modem、LAN（局域网）、Home PNA、宽带网（ADSL、Cable Modem）、无线网络和多声道音效处理等功能。ACR插槽大多都设计放在原来ISA插槽的地方。ACR插槽采用120针脚设计，兼容普通的PCI插槽，但方向正好与之相反，这样可以保证两种类型的插卡不会混淆。管ACR和CNR标准都包含了AMR标准的全部内容，但这两者并不兼容，甚至可以说是互相排斥（这也是市场竞争的恶果）。