工控（工业）主板该如何选择？

2021-06-30 10:28

计算机板(“板”)可以被安装在工业PC上或直接安装在各装置上。然而,由于许多工业应用的复杂性之间的相互依存关系,既要保证最高的可用性和可靠性。即使是很小的错误和失败也可导致大且昂贵的损坏。工业主板对性能要求极高,因此,严格的质量标准是一个先决条件。

此外,获得更长的寿命周期和长期技术支持也被客户广泛请求,在选择标准中,应当比较不同主板的嵌入式解决方案、期望的寿命周期和可升级性能。必须区分一般的高质量标准和工业环境中恶劣和不断变化的条件所带来的特殊“嵌入式”挑战。可以通过复杂的设计和生产过程以及使用高质量的零部件来实现。

CPU（处理器及芯片组）性能

CPU负责执行计算机的计算任务。选择解决方案时,应考虑所需的处理能力。如果希望系统执行入门级工作负载,则可以选择低功耗,但是工业应用往往需要执行复杂的任务。影响CPU性能的三个方面:时钟频率、CPI、指令的条数。减少指令的条数可以使得CPU更加简洁、使用较少的寄存器,系统代码也会变得更加简洁。例如 RISC-V。底层的指令减少,上层例如操作系统、汇编程序需要编写的代码亦会变多。但是因为各种指令使用到的频率和周期内不同信息的访问次数,设计CPU是要考虑到优化指令的执行速度,优化高频访问的指令,分配更多的资源。例如X86。

所有产品最终都会有使用寿命,但是这应该是一个计划有序的过程,允许对其进行升级换代。选择处理器及其支持芯片组所依据的不仅仅只是单纯的原始性能参数。还必须考虑I/O和内存需求。

主板,I/O性能

对于工业应用来讲,I/O要求可能不仅仅是USB、存储设备以及显示设备连接。很多应用使用并行处理器或专用I/O扩展卡,这都需要PCI或PCIe连接以便实现最优性能。

选择系统,具有合适的插槽,这是最基本的要求。很多情况下,老的I/O板卡只提供PCI接口,这必须与新系统适应。
PCI/PCIe带宽由处理器和芯片组所支持的规格书版本号码来控制。目前最高的带宽由PCIe 3．0规格提供。带宽还受数据路径宽度的限制。最大的PCIe数据量为为16路,而最小则为1路。最常用的是X1、X4、X8、和X16。PCIe扩展槽的数量取决于PCH以及处理器所提供的端口数量。