可擴展性為不同的嵌入式應用程序帶來不同的優(yōu)勢。性能、互操作性、功耗、溫度閾值、圖形處理——所有這些都是確定是否需要可擴展平臺作為下一代應用程序遷移路徑的潛在因素。

在可擴展性方程中，優(yōu)先關注取決于設計目標及其嵌入式環(huán)境。嵌入式設計人員在選擇具有適當遷移路徑的平臺時，必須超越他們當前的設計，并進行戰(zhàn)略性思考，以提高使用壽命、功能集和性能。與此同時，設計人員必須將產品快速推向市場，從而通過經過驗證的、基于標準的嵌入式平臺以及可重復使用的設計布局來最大限度地縮短開發(fā)時間。

小尺寸 COTS 平臺穩(wěn)定地滿足了 OEM 的可擴展性和遷移路徑需求，支持各種 CPU 內核，在一系列應用程序和市場中提供不斷增加的計算能力和改進的性能。在過去的十年中，計算機模塊 （COM） 使設計過程變得更加容易，提供了具有廣泛供應商支持的基于標準的解決方案。

使用 COM，設計人員可以擁有廣泛的資源生態(tài)系統(tǒng)來管理遷移，以及通過定制載板添加新功能所需的設計靈活性。繼續(xù)為設計人員提供長期選擇的小尺寸示例是 COM Express，它始終如一地在性能、低功耗、卓越的圖形處理和擴展溫度操作方面提供技術進步。

將傳統(tǒng)設計遷移到 COM Express

由于許多小型設計源于 ETX 3.0 平臺，設計人員必須決定要么堅持使用 ETX，要么切換到 COM Express 以實現(xiàn)面向未來的設計并結合新的功能和性能。如果設計跳到 COM Express，如何在該標準內處理產品升級？

保留在傳統(tǒng) ETX 中是一種選擇，并且可以輕松更換使用相同引腳的模塊以提高性能。設計也可以在 COM 規(guī)范內升級，從傳統(tǒng)的 ETX 技術轉移到支持 COM Express 中的當前 I/O 和接口。這種類型的遷移不僅需要更換核心 CPU 模塊，還需要更換實施的 COM 技術和新的載板。這是因為與 ETX 相比，COM Express 以更少的連接器和更多的引腳實現(xiàn)了下一代性能。然而，模塊布局相似，使設計人員能夠利用現(xiàn)有的兼容軟件技術。

一旦設計遷移到 COM Express，內核也可以從一個 COM Express 模塊升級到另一個。復雜性取決于遷移的程度。驅動器是主要挑戰(zhàn)，盡管如果模塊從一個引腳調整到下一個引腳，例如從 2 型到 6 型或 1 型到 10 型，設計可能還需要對載板上的引腳進行調整。

遷移到 COM Express 適用于受益于 PCI Express （PCIe） 可用性的產品。COM Express 的雙連接器布局需要一個新的載板，由此產生的設計為先進的 I/O 接口和持續(xù)的性能增強做好了準備，例如對擴展溫度范圍的耐受性。盡管引腳分配是 COM Express 定義的標準，但載板設計或所選芯片組會影響可用 PCI 通道的數(shù)量。

定制在載板內進行管理，在擴展設計時提供了另一個顯著優(yōu)勢。一旦在初始設計中解決了定制問題，它就可以持續(xù)多代，即使交換了各種 CPU 內核以擴展功能和性能。因此，COM Express 不僅可以幫助擴展設備代代相傳，還可以在單??代內進行擴展。

這種適應性使設計人員能夠整合新技術和處理器進步的優(yōu)勢，同時保留定制投資、避免開發(fā)風險并加快上市時間。可擴展性可通過各種支持資源進行管理，在供應商之間保持一致的占用空間和引腳方案。

在模塊系列內擴展性能

下一代 COM Express 設計可以通過在同一系列中從一個模塊轉移到下一個模塊來簡化——升級到更快的 CPU 或備用 CPU 和芯片組平臺。例如，許多設計都是使用 Kontron ETXexpress-MC 開發(fā)的，這是一種兼容 COM Express 引腳輸出 Type 2 的模塊，通過兩個 533 MHz 或 667 MHZ DDR2 SODIMM 插槽支持高達 4 GB 的快速雙通道內存。ETXexpress-MC 圍繞 Intel Core 2 Duo 處理器（高達 2.2 GHz）構建，并使用 Intel 的 965GM Express 芯片組，它是 Intel 第四代迅馳筆記本平臺的一部分。盡管此模塊提供優(yōu)化的圖形和電源效率，但不斷發(fā)展的應用程序可能需要更多功能。

遵循相同的引腳排列和連接器，控創(chuàng) ETXexpress-AI可以作為升級實施。ETXexpress-AI 通過其英特爾 32 納米處理架構和英特爾酷睿 i7 功能提升性能和功能。設計人員可以集成 1x PCIe Gen 2 顯卡，也可配置為 2x PCIe x8、6x PCIe x1、4x SATA、1x PATA、8x USB 2.0、GbE、雙通道 LVDS、VGA 和 Intel 高清音頻。此外，設計人員可以通過集成的 PCI 2.3 接口整合傳統(tǒng)的非 PCIe 兼容組件。

縮放以改善功率和溫度特性

對耐用性和可靠性的日益增長的需求推動了對經過驗證可在擴展溫度環(huán)境中運行的系統(tǒng)的需求。最不費力的熱性能發(fā)生在 0 °C 至 +60 °C 的商業(yè)溫度范圍內。工業(yè)應用的溫度范圍通常為 -40 °C 至 +85 °C，一些組件提供 -25 °C 至 +75 °C 的子工業(yè)溫度范圍。完整系統(tǒng)和單個組件的測試可確保 OEM 的性能能夠承受特定的環(huán)境條件。

COM 可以加快這一過程，使設計人員能夠將內核從商業(yè)溫度要求升級到工業(yè)熱性能。對于熱縮放的示例，請考慮從商用溫度 microETXexpress-SP 升級到 microETXexpress-XL 的醫(yī)療診斷設備。該設備可能是固定的并且始終插電，因此它駐留在具有更大氣流的更大空間中，或者它被開發(fā)為在運行期間承受更大的熱量。或者它最初是便攜式的，但現(xiàn)在需要超便攜，以供應急人員使用。以更小、更便攜的設備版本引領市場，將推動 OEM 將設計資源用于降低功耗和溫度閾值。

實現(xiàn)復雜的圖形性能

最初由 COM Express 標準定義的五個引腳為設計人員提供了良好的信號分配和設計布局基礎。PICMG 最近在 COM Express 標準中增加了 Type 6 引腳，開辟了基于圖形的應用程序的新世界，具有顯著擴展的圖形處理和功能。引腳類型 6（基本上基于類型 2，迄今為止最廣泛采用的 COM Express 引腳類型）利用了新處理器系列支持的擴展圖形可能性。傳統(tǒng) PCI 引腳已重新分配以支持數(shù)字顯示接口并添加 PCI Express 通道。

隨著越來越多的工業(yè)環(huán)境依賴視頻和高分辨率成像，圖形性能是許多應用程序的優(yōu)先改進。設計人員可以使用相同的方法來增強這些功能，從模塊擴展到模塊以提高圖形性能。

使用 COM 進行前瞻性思考

最大限度地減少工程資源以及降低風險和開發(fā)時間是工業(yè)市場的關鍵設計驅動力，推動了對基于 COTS 的可擴展平臺的健康需求。COM 尤其是 COM Express 以在壽命和性能方面的獨特優(yōu)勢滿足了這些需求。COM 可針對功率、性能、溫度和圖形處理進行擴展，可提供當今所需的性能水平，并使 OEM 能夠為設備和應用程序的持續(xù)發(fā)展做好準備。

可擴展性建立在芯片支持的基礎上，利用板級一致性和便利性，例如驅動程序的現(xiàn)成可用性。設計可以遵循相同的引腳分配和連接器方案，同時通過每一代新的 COM 保持平穩(wěn)的路徑來提高性能。

審核編輯：郭婷