【導(dǎo)讀】工業(yè)計(jì)算機(jī)面向的客戶都是工業(yè)和軍事，所以要求計(jì)算機(jī)的性能更高，需要有長(zhǎng)期的技術(shù)支持和更長(zhǎng)的壽命周期，這就要求計(jì)算機(jī)的主板性能極佳。那么工業(yè)計(jì)算機(jī)的主板該如何選型？有哪些竅門(mén)？本文就來(lái)一一解析。
基于ATX型式、iX86主板的服務(wù)器或工作站，其工業(yè)和軍事用戶，對(duì)性能要求極高，而且需要獲得更長(zhǎng)的壽命周期和長(zhǎng)期技術(shù)支持，因此選擇合適的主板，不僅僅是選擇一個(gè)具有長(zhǎng)壽命周期的產(chǎn)品。為了在系統(tǒng)的整個(gè)壽命周期內(nèi)獲得最好的性能和可升級(jí)性能，需要選擇合適的芯片組和處理器。在選擇標(biāo)準(zhǔn)中，應(yīng)當(dāng)比較不同主板的嵌入式解決方案、期望的壽命周期和可升級(jí)性能。
主板，I/O性能
對(duì)于工業(yè)和軍事應(yīng)用來(lái)講，I/O要求可能不僅僅是USB、存儲(chǔ)設(shè)備以及顯示設(shè)備連接。很多應(yīng)用使用并行處理器或?qū)Ｓ肐/O擴(kuò)展卡，這都需要PCI或PCIe連接以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能。選擇系統(tǒng)，具有合適的插槽，這是最基本的要求。很多情況下，老的I/O板卡只提供PCI接口，這必須與新系統(tǒng)適應(yīng)。
PCI/PCIe帶寬由處理器和芯片組所支持的規(guī)格書(shū)版本號(hào)碼來(lái)控制。目前最高的帶寬由PCIe3.0規(guī)格提供。帶寬還受數(shù)據(jù)路徑寬度的限制。最大的PCIe數(shù)據(jù)量為16路，而最小則為1路。最常用的是X1、X4、X8、和X16。PCIe擴(kuò)展槽的數(shù)量取決于PCH以及處理器所提供的端口數(shù)量。英特爾酷睿和英特爾至強(qiáng)處理器所提供的PCIe控制器在控制器內(nèi)部。和處理器以及內(nèi)存緊密耦合在一起，這些基于處理器的PCIe控制器能夠比基于PCH的控制器提供更高的帶寬。
系統(tǒng)收集大量數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)經(jīng)常需要以實(shí)時(shí)處理和顯示給操作員。多個(gè)圖片處理器（GPU），比如特斯拉板，能夠提供所需要的動(dòng)力，但仍需要較高帶寬以便實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)板卡之間高效率的接口。處理石油勘探地震數(shù)據(jù)，則是另外一個(gè)從多個(gè)GPU板卡獲益的數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用。
圖1英特爾酷睿和至強(qiáng)處理器的PCIe配置。
圖1顯示的系統(tǒng)是至強(qiáng)雙核工業(yè)計(jì)算機(jī)，帶有4個(gè)X16PCIe3.0擴(kuò)展槽，這樣雙倍空間，可以容許安裝多達(dá)4個(gè)GPU加速處理器卡件，在機(jī)架式安裝的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)可與大型機(jī)媲美的強(qiáng)大計(jì)算性能，而計(jì)算機(jī)可以安裝在世界上任何位置。
安裝機(jī)架式鍵盤(pán)、顯示器以及不間斷電源（UPS），組成一個(gè)完整的計(jì)算站。由于部件經(jīng)過(guò)精心選擇，可以長(zhǎng)期供應(yīng)，這樣可以確保在很多年都能保持系統(tǒng)與現(xiàn)有軟件的匹配。
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處理器和芯片組性能
商業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基于現(xiàn)有的iX86架構(gòu)技術(shù)，其更新?lián)Q代的周期大概在6個(gè)月。計(jì)劃使用同樣架構(gòu)技術(shù)的工業(yè)或軍事用戶，則期望的周期為2年或者更長(zhǎng)，這樣其所有部件都可以獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的供應(yīng)，從而可以確保產(chǎn)品的穩(wěn)定供應(yīng)。所有產(chǎn)品最終都會(huì)有使用壽命，但是這應(yīng)該是一個(gè)計(jì)劃有序的過(guò)程，允許對(duì)其進(jìn)行升級(jí)換代。對(duì)軍事系統(tǒng)而言，更是圍繞著一系列硬件來(lái)定義和編制文檔的。變更文檔以及重新選擇滿足質(zhì)量要求的硬件來(lái)代替處于壽期末的主板，可能會(huì)花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)美元。
選擇處理器及其支持芯片組所依據(jù)的不僅僅只是單純的原始性能參數(shù)。還必須考慮I/O和內(nèi)存需求。如果一個(gè)設(shè)計(jì)只需要有限的I/O或最低的I/O性能，選擇英特爾的奔騰處理器就可以了。但是，如果需要多個(gè)x16PCIe通道，那最佳的選擇就是英特爾至強(qiáng)處理器，如果還需要更強(qiáng)的性能，那就選擇雙核至強(qiáng)處理器。
圖2用于奔騰處理器的英特爾芯片組的生命周期。
最初，英特爾為奔騰系列應(yīng)用提供了具有三個(gè)芯片的方案：一個(gè)處理器、北橋和南橋。北橋提供內(nèi)存接口和PCI接口，南橋提高低層級(jí)的I/O功能。英特爾在2008年發(fā)布了其最新結(jié)構(gòu)的“酷睿”處理器，可以在處理器內(nèi)實(shí)施內(nèi)存控制，從而可以提高性能。南橋被重新命名，并發(fā)布了一個(gè)新的、能提供I/O功能的芯片：平臺(tái)控制器集線器（PCH）。PCH包括顯示控制器和I/O功能。
在2010年，隨著Q57系列PCH芯片的發(fā)布，英特爾公司開(kāi)始為PCH部件提供長(zhǎng)期支持。圖1展示的是目前現(xiàn)有PCH系列芯片的大事時(shí)間表。英特爾公司為嵌入式應(yīng)用所提供的產(chǎn)品清單上所列的每個(gè)PCH部件，都有5到7年的壽命周期。英特爾公司會(huì)在產(chǎn)品壽期末真正到來(lái)之前的18個(gè)月，發(fā)布產(chǎn)品的壽期末及最后采購(gòu)日期。
每個(gè)主板供應(yīng)商和系統(tǒng)提供商將會(huì)和英特爾公司合作，確定主板或系統(tǒng)的壽期末。英特爾公司發(fā)布的嵌入式產(chǎn)品路線圖，可以提供期望的產(chǎn)品壽期時(shí)間軸。也許你聽(tīng)說(shuō)過(guò)某處理器在“在嵌入式產(chǎn)品路線圖上”，那就表明這個(gè)產(chǎn)品還可以使用多年。一般每個(gè)處理器都會(huì)有不同的處理器速度規(guī)格，但是某個(gè)特定處理器只會(huì)有一個(gè)或兩個(gè)處理器速度規(guī)格會(huì)出現(xiàn)在嵌入式路線圖上。
隨著新I/O規(guī)范的發(fā)布，英特爾公司發(fā)布了新PCH部件來(lái)實(shí)現(xiàn)更快的I/O能力。Q77增加對(duì)了USB3.0功能的支持，Q87則增加了對(duì)PCIe3.0的支持。每個(gè)PCH版本都會(huì)與某個(gè)英特爾奔騰處理器的發(fā)布相對(duì)應(yīng)。
考慮使用Q57作為其第一代產(chǎn)品的酷睿處理器，表格列出了每個(gè)PCH家族所使用的處理器技術(shù)。難點(diǎn)在于如何為特定應(yīng)用選擇恰當(dāng)?shù)奶幚砥骱虸/O性能組合。Q57系列PCH目前仍在供應(yīng)，但是沒(méi)有USB3.0、PCIe3.0以及最新的顯示技術(shù)，該部件不會(huì)推薦給新設(shè)計(jì)使用。Q57仍然會(huì)供應(yīng)大概2年的時(shí)間，因此它仍然被用于現(xiàn)有應(yīng)用的升價(jià)換代產(chǎn)品。
表格顯示的是英特爾奔騰處理和PCH家族譜系。
