嵌入式工控主板大比较

laner1318

嵌入式现在是一个很热门的话题，对于嵌入式工控主板的功能也是各有各的优势，对于刚接触嵌入式的的人来说这块往往不是特别清楚，昨天去达内嵌入式学院听了一场关于嵌入式方面的讲座，今天就

嵌入式工控主板功能给大家做一个比较全面的分析。
, F2 q* p& N1 `* s- y: Y: i+ j" W嵌入式工控主板功能分析区别分析X86与ARM产品的优劣势比较是很明显的，ARM的优势在于它是RISC体系，可以提供更高的抗干扰和更低的成本。其低至1W的功耗能使主板保持常温，可以常年累月地开机

  E4 @* d% N9 [4 x; N在线工作而基本上不需要维护。由于功能单一，ARM主板的开机速度非常快，一般只要几秒就可以了。另外ARM主板的购买成本也比X86结构的主板要低。
X86结构相较于ARM结构的主板优势在于功能的多样性和扩展的灵活性，X86对特种需求的适用性之外的延伸性也比ARM结构的主板更强。
, E" v# u. c, Y) A% P4 a随着终端应用的需求越来越花样百出，在一些嵌入式领域如媒体终端机、移动设备、网络设备、POS机等与最终用户直接接触的领域，多重触摸、3D播放等等各种新的需求已经在呼唤着适合
, F. t7 }2 r' d领域应用X86结构CPU。而在工业控制等传统领域，更加人性化的交互界面和更强的扩展能力发展需求也需要X86结构CPU的支持。
在这样的背景下，X86结构产品要解决的问题是如何在保持性能与降低功耗之前取得平衡。ATOM等一系列低功耗X86结构的产品的出现，无疑是一很大的突破，笔者相信，技术的进步只会给ATOM之类的产

品在保持甚至提升性能的同时，带来更低的功耗和适应能力，X86结构产品在嵌入式市场的崛起指日可待。同时我们也应看到目前ARM有X86结构所无法取代的优势，如成本更低、功耗更低等，在一些功能
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长期固定而购买成本比较敏感的领域，ARM主板相对于X86主板是拥有绝对优势的。
嵌入式市场对X86结构产品的召唤，使Intle、AMD、VIA三大X86结构厂商不断努力探求出路。Intel2003年的Pentium M，2004年AMD Athlon处理器Geode NX的嵌入式版本，都是对这一领域的有力尝试。其
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) W! o( |. R5 H中表现良好的AMD的LX800，和VIA的C7系列都曾在嵌入式市场取得了良好的成绩，但这些产品一直无法实现普遍的运用，前者是通过降低性能来适应低功耗需求的, LX800虽然只有1W，但仅有500M的主频
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- l, Q9 L9 p* P' d7 n5 f，400MHZ的前端总线，128KB的二级缓存的性能很难适应现在终端丰富多彩的应用，例如LX800播放普通电影CPU占用率就会达到90%多。后者则是用较高的性能和较高的功耗在对功耗不那么敏感的设备市
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# D, ~' s/ V$ R( j: y& c6 j" h" Q场上取得一定份额。C7是基于90nm工艺的处理器1.8GHZ/800MHZ/128KB，但是功耗高达20W。这些尝试的结果表明，嵌入式市场需要X86的性能和功能，却对功耗问题心有余悸。
# F& f9 V  B/ }; T- b# M随后，Intel于2008年推出ATOM平台产品， VIA紧随其后，推出了低功耗平台NANO处理器。AMD也推出了BOBcat低功耗处理器发展计划。三家都在宣扬自己是低功耗时代保持高性能的佼佼者。
* Q- E" C- r- _4 d2 q7 nVIA——nano
- o& `- T1 |4 a; o% gVIA nano是基于VIA Isaiah架构、隶属于C7家族的处理器的一款单核心处理器，nano是VIA针对X86桌面平台推出的首款64bit处理器，它采用nano BGA2封装，封装面积为21mm×21mm，处理器DIE size为

& M3 N$ ?5 y" Q; n0 H5 ?  u7.65mm×8.275mm＝63.3mm2。VIA Nano处理器现有五款型号，分为L系列和U系列，主频1.0-1.8GHz，前端总线800MHz，2×64KB一级缓存、1MB二级缓存。这款采用VIA Isaiah架构、隶属于C7家族的处理
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  a7 Q; O8 ^% X* i器均采用65nm工艺制程，但在频率和功耗上存在较大差异。最低频的U2300是唯一一款外频为133Mhz的VIA nano处理器，TDP（热设计功耗）也最低，仅为5W。其余几款VIA nano处理器均具备了200Mhz外

频，主频从1.2G至1.8G不等，其中L2100的TDP最高，达到了25W。（TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文为“热设计功耗”，是反应一颗处理器（CPU或GPU）热量释放的指标，它的含义是

2 r) J; X- y" z. _) b0 ]当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位为瓦（W）。
) Z9 t! P& i: v( \- VIntel——ATOM
: }. |0 w: V  D! ^7 D- x4 w+ JATOM是第一款采用45nm High-K CMOS工艺制造的处理器，无铅无卤封装，体积只有13×14×1.6（mm），DIE核心面积控制在25平方毫米（7.8×3.1）以下，其内部共集成4700万个晶体管，并配备512KB二

$ _. @! q1 U+ a级缓存，支持SSE3和SSSE3指令集，支持Intel Virtualization Technology（VT虚拟化技术）、Intel Advanced Thermal Manager（高级散热管理技术），此外还具备Execute Disable Bit（EDB防毒）
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) s" v0 D3 `4 E: c# q. A- {: w2 g1 ]技术。
Atom包括两种核心，代号分别是Diamondville与Silverthorne。Diamondville主要产品型号有Atom N230/N270/N330，Silverthorne产品型号有Z500（800MHz）、Z510（1.1GHz）、Z520（1.33GHz）、

Z530（1.6GHz）、Z540（1.86GHz）。
4 z# p% |" z% i& QATOM家族最小TDP为0.65W，最大功耗也仅为8W。
ATOM处理器家族一览
AMD——BobCAT
; G- o( ~8 e$ }8 \  {  s1 F. P低功耗市场巨大的吸引力也将AMD吸引过来，AMD的Bobcat计划从2007年开始公布，但由于AMD内部原因屡次推迟发布，现阶段仅知频率为1GHz，低于Atom及Nano。
# A6 B; @/ ]8 F; s综上所述，在性能方面，以目前三者的最高频率来比较（Nano L2100 1.8GHz/1MB L2/800MHZ,Atom N330 1.6GHz/1MB L2/533 MHZ，bobcat 1GHZ），目前Nano L（L系列，另有U系列）较Atom N为佳，而
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Bobcat又差于ATOM，在各测试项上几乎也都是Nano L略胜Atom N。然而在功耗控制方面，ATOM比nano相较优势十分明显，拿两者性能相差无多的型号：ATOM N270和L2200相比较，N270的TDP仅为2.5w，而
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L2200的TDP高达17W。由此我们可以看出，ATOM是将功耗与性能平衡处理得最为出色的处理器。
四、ATOM的典型嵌入式应用—— ATOM工控主板
自从ATOM推出以后，其在嵌入式市场上引起了广泛的关注，基于ATOM的工控主板出现，此板代表了ATOM典型的嵌入式应用，很好的利用了ATOM的优势。
嵌入式工控主板各有各的优势，对于一个从事嵌入式的人来说虽然应该对各个主板都应该多少有所了解，但是每一个企业都有一个专攻方向。所以建议每一个想从事嵌入式的初学者都要从基础做起，扎扎实实去研究其中一种工控主板，将来一定会有一个很好的前程。
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