لماذا يجب أن نهتم VPX الأحجام المجلس (حتى لو كنت لا عالم صواريخ)

تخيل محاولة تناسب الألعاب القوية الكمبيوتر في حقيبة تحمل على الظهر ، مع استكمال جميع الراقية بطاقات الرسومات و أنظمة التبريد. هذا هو أساسا نوع من التحدي المهندسين الوجه عند تصميم الكمبيوتر عالية الأداء نظم البيئات القاسية ، مثل تلك التي وجدت في المركبات العسكرية, الطائرة, أو الأتمتة الصناعية. هذه الأنظمة تحتاج إلى أن تكون قوية بشكل لا يصدق وموثوق بها قادرة على تحمل درجات الحرارة القصوى, صدمة, والاهتزاز. هذا هو المكان VPX لوحات تأتي في.

VPX هو مجموعة من المعايير من أجل بناء الوعرة, وحدات أنظمة الكمبيوتر التي يمكن التعامل مع هذه التطبيقات تطلبا. ولكن هنا الشيء: حجم هذه VPX لوحات ليست مجرد مسألة المناسب لهم داخل مربع. إنه عامل حاسم يؤثر تأثيرا مباشرا على أداء النظام, كيف تبرد ، وفي نهاية المطاف ، ما هو قادر على فعله. أعتقد أنه من مثل الحق في اختيار حجم محرك سيارتك صغيرة جدا, و لن يكون لديك ما يكفي من القوة إلى دمج على الطريق السريع; كبيرة جدا, و سوف تكون إضاعة الوقود و تحمل الوزن لا لزوم لها. في عالم VPX, الحق في اختيار حجم اللوحة هو التوازن الدقيق. هذه المادة سوف الخوض في العالم من VPX مجلس الأبعاد ، واستكشاف مختلف الأحجام المتاحة ، المقايضات ، والسبب في ذلك جميع المسائل, حتى لو كنت لست من المتشددين مهندس.

لبنات: لمحة تاريخية سريعة من VPX و معاييرها

قبل أن تقفز إلى أحجام مختلفة ، دعونا نلقي التفاف سريعة لفهم أين VPX جاء من. بدأ كل شيء مع تكنولوجيا قديمة تسمى VMEbus الذي كان معيار شعبية لبناء الصناعية والعسكرية أنظمة الكمبيوتر مرة في اليوم. ولكن التكنولوجيا المتقدمة ، VMEbus بدأت تظهر عصرها. لم تكن سريعة بما فيه الكفاية للتعامل مع الطلب المتزايد من التطبيقات الحديثة, وأنه لم يكن وعرة كما يجب أن يكون.

أعتقد أنه من مثل الانتقال من عالي الكعب القديمة مودم الطلب الهاتفي اليوم بسرعة البرق الألياف البصرية الإنترنت. قفزة هائلة إلى الأمام كانت هناك حاجة. حيث VPX جاء في. قدم في منتصف 2000s ، VPX صمم ليكون أكثر قوة وأسرع بكثير خلفا VMEbus. ويستخدم المتقدمة موصل تكنولوجيا عالية السرعة الاتصال التسلسلي لتقديم دفعة كبيرة في الأداء.

ولكن لماذا هي المعايير مثل VPX مهم جدا ؟ حسنا تخيل عالم حيث كل شاحن الهاتف كانت مختلفة ، أو كل المصباح فريدة مأخذ. الفوضى, صحيح ؟ معايير ضمان مكونات مختلفة من شركات مختلفة يمكن أن تعمل معا بسلاسة. إنشاء نظام بيئي صحي من المنتجات المتوافقة ، مما يجعلها أسهل وأكثر فعالية من حيث التكلفة لبناء الأنظمة المعقدة. في حالة VPX, فيتا 46.0 القياسية (و المعايير ذات الصلة) يحدد الميكانيكية و الكهربائية مواصفات VPX مجالس ضمان قابلية التشغيل البيني وتبسيط نظام التكامل. هذا التوحيد هو حجر الزاوية في VPX البيئي ، وتعزيز الابتكار والمنافسة بين الشركات المصنعة.

يجتمع اللاعبين الرئيسيين: 3U و 6U VPX مجالس شرح

الآن دعونا ندخل في صلب الموضوع: أحجام مختلفة من VPX المجالس. وهما الأكثر شيوعا هي العوامل 3U و 6U. "ش" يشير إلى "وحدة رف," معيار وحدة قياس رف-معدات محمولة.

3U: الاتفاق بطل

أعتقد من 3U VPX لوحات حسب الاتفاق ، رشيقة السيارات الرياضية من VPX العالم. فهي أصغر حجما وأخف وزنا ، مما يجعلها مثالية لتطبيقات حيث المساحة والوزن في قسط التأمين.

• الحجم و الأبعاد: أ 3U VPX المجلس هو ما يقرب من 100 مم (4 بوصة) ارتفاع 160 مم (حوالي 6.3 بوصة) العمق. تعطيك شعور أفضل من نطاق هذا بحجم صغير أحذية أو سميكة غلاف الكتاب. أنها عادة ما تأتي في 0.8 بوصة أو 1.0 بوصة فتحة الملاعب ، مما يشير إلى تباعد بين المجالس في النظام.
• موصل مناطق: هذه المجالس مجالات محددة مخصصة موصلات, التي تستخدم للربط بينها لوحات أخرى والمكونات داخل النظام. فأنت كثيرا ما نسمع مصطلحات مثل P0, P1 و P2. أفكر في هذه أنواع مختلفة من المنافذ على جهاز الكمبيوتر الخاص بك – وبعضها عن البيانات بسرعة عالية والبعض الآخر المهام المتخصصة. الترتيب قدرات هذه موصل مناطق حاسمة تصميم لوحة الكترونية معززة (العمود الفقري الذي يربط جميع المجالس).
• التبريد التحديات: هنا حيث الحصول على أشياء مثيرة للاهتمام. التعبئة الكثير من قوة المعالجة في مساحة صغيرة يولد الكثير من الحرارة. حفظ 3U لوحات بارد ضروري لعملية موثوق بها. بسبب حجمها الصغير ، طرق التبريد التقليدية يمكن أن يكون تحديا. المهندسين غالبا ما تعتمد على التوصيل التبريد ، حيث يتم نقل الحرارة من المجلس على الهيكل من خلال مكونات متخصصة مثل إسفين الأقفال. وهذه تعمل مثل الجسور الحرارية ، وإجراء الحرارة بعيدا عن المكونات الحساسة.
• حالات الاستخدام: 3U VPX لوحات كبيرة في التطبيقات حيث المساحة ضيقة و الوزن مصدر قلق. التفكير في أشياء مثل:
  • المركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار): طائرات بدون طيار حاجة قوية على متن أجهزة الكمبيوتر ملاحة, معالجة الصور, والاتصالات, ولكنها تحتاج أيضا أن تكون خفيفة الوزن و كفاءة في استخدام الطاقة.
  • المحمولة أنظمة الاتصالات: العسكرية وأجهزة الراديو المحمولة الأخرى أجهزة الاتصالات تتطلب وعرة المدمجة حلول الحوسبة.
  • صاروخ أنظمة التوجيه: هذه الأنظمة تحتاج إلى أن تكون صغيرة وخفيفة الوزن ، و قادرة على تحمل القصوى والتسارع الاهتزاز.

6U: بطل الوزن الثقيل

إذا 3U لوحات السيارات الرياضية ، 6U لوحات الشاحنات الثقيلة من VPX العالم. فهي أكبر وأكثر قوة ، كما توفر قدرا أكبر من المرونة في الأنظمة المعقدة.

• الحجم و الأبعاد: أ 6U VPX المجلس هو ما يقرب من ضعف ارتفاع 3U المجلس حول قياس 233.35 مم (9.2 بوصة) عالية مع الحفاظ على نفس 160mm (6.3 بوصة) العمق. هذا يمنحك أكثر بكثير من العقارات للعمل مع. كما أنها تأتي في 0.8 بوصة أو 1.0 بوصة فتحة الملاعب.
• مساحة أكبر وأكثر قوة: أن مساحة إضافية يترجم إلى مساحة أكبر مكونات معالجات أكثر قوة و أكثر الميزات المتقدمة. انها مثل وجود أكبر قماش الرسم على – لديك المزيد من الحرية لخلق عالم أكثر تعقيدا قادرة على النظام.
• المتقدمة موصل خيارات: 6U لوحات يفخر الإضافية موصل مناطق (P3, P4, P5, P6) أبعد من تلك التي وجدت على 3U المجالس. هذه مناطق إضافية توفر المزيد من المرونة لربط الأجهزة الطرفية المتخصصة I/O وحدات, عالية السرعة وصلات الاتصالات. وهذا يسمح لمزيد من التعقيد وحة الكترونية معززة طبولوجيا ، مما يتيح نظام متطور أبنية.
• تعزيز التبريد: في حين 6U مجالس مساحة أكبر ، كما أنها تميل إلى البيت أكثر قوة مكونات توليد المزيد من الحرارة. لحسن الحظ, أكبر حجم يسمح لمزيد من حلول التبريد المتقدمة. بالإضافة إلى التوصيل التبريد ، 6U نظم في كثير من الأحيان الاستفادة من تدفق الهواء من خلال التبريد ، حيث المشجعين ضربة الهواء مباشرة عبر لوحات لتبديد الحرارة. للتطبيقات الأكثر تطلبا, سائل التبريد يمكن استخدامها ، تعميم المبرد من خلال القنوات المتخصصة في مجلس لإزالة الحرارة بشكل أكثر فعالية.
• حالات الاستخدام: 6U VPX المجالس هي الشاقة من التطبيقات عالية الأداء مثل:
  • الرادار المعالجة: أنظمة الرادار تتطلب قوة المعالجة الهائلة لتحليل كميات هائلة من البيانات في الوقت الحقيقي. 6U لوحات اللازمة حصانا هذه المهام تطلبا.
  • الحرب الالكترونية (EW): أنظمة الحرب الإلكترونية تحتاج إلى أن تكون قادرة على كشف وتحليل ومواجهة متطورة التهديدات الالكترونية. تجهيز قدرات ومرونة 6U VPX ضرورية في هذا المجال.
  • إشارة الاستخبارات (SIGINT): هذه أنظمة اعتراض وتحليل إشارات الاتصالات, التي تتطلب سرعة عالية وتجهيز كميات كبيرة من الذاكرة ، 6U لوحات يمكن بسهولة توفير.
  • عالية الأداء والحوسبة المضمنة (HPEC): أي التطبيقات التي تتطلب أقصى قدر من قوة المعالجة ، مثل عمليات المحاكاة المعقدة أو تحليل البيانات في الوقت الحقيقي ، يمكن أن تستفيد من قدرات 6U VPX.

التفكير خارج الصندوق: عندما الأحجام القياسية لا قطع عليه

في حين 3U و 6U هي الأكثر شيوعا VPX الأحجام المجلس ، فهي ليست الخيارات الوحيدة. في بعض الأحيان المشروع ومتطلبات فريدة من نوعها التي تدعو إلى اتباع نهج مختلف.

نحيل على نصف الطول 3U

تخيل الحالة التي تكون فيها حتى القياسية 3U المجلس هو قليلا طويل جدا لتناسب المساحة المتاحة. حيث ان مكانة الحل من نصف الطول 3U VPX لوحات يأتي دور. وكما يوحي اسمها, هذه المجالس هي تقريبا نصف ارتفاع قياسي 3U المجلس ، مع الحفاظ على نفس العمق. هذا يسمح باستخدامها في صغير للغاية حيث نظم كل ملليمتر التهم. بيد أن هذا تقليل الحجم يأتي مع المفاضلة. لديك مساحة أقل على مكونات أقل موصل خيارات أكبر الإدارة الحرارية التحديات. نصف الطول 3U المجالس عادة محفوظة جدا من التطبيقات المتخصصة حيث ضيق المساحة هي الهدف الأسمى.

OpenVPX: اختيار الخاص بك بين الخاصة مغامرة الأحجام المجلس

OpenVPX (فيتا 65) يضيف طبقة أخرى من المرونة VPX البيئي. أعتقد أنها أكثر وحدات قابلة للتكيف نسخة من VPX. وهو يحدد مجموعة من "ملامح" أن تحديد تكوينات مختلفة على لوحات و لوحات الكترونية معززة. انها مثل وجود مجموعة من اللبنات التي يمكنك الجمع بطرق مختلفة لخلق نظام مثالي.

في حين OpenVPX لا تعريف جديد تماما الأحجام المجلس ، فإنه يسمح الاختلافات في كيفية الموصلات المستخدمة وكيف لوحات مترابطة. وهذا يتيح نظام المصممين إلى صقل العمارة لتلبية أداء محددة و I/O متطلبات. على سبيل المثال, نظام يمكن استخدام مزيج من 3U و 6U المجالس ، أو قد تستخدم لوحات مختلفة مع موصل تكوينات داخل كل نفس OpenVPX الإطار. هذه المرونة هي قيمة خاصة في الأنظمة المعقدة المتنوعة معالجة I/O الاحتياجات.

يذهب العرف: الخياطة VPX لتلبية الاحتياجات الخاصة بك

في بعض الأحيان, حتى مرونة OpenVPX لا يكفي. في تلك الحالات, المهندسين قد تختار مصمم خصيصا VPX المجلس. هذا هو مثل الحصول على مفصل بدلة مصممة تماما مع القياسات الخاصة بك والتفضيلات. مخصص VPX لوحات يمكن أن تكون مصممة لتناسب غير عادية مساحات تستوعب مكونات محددة ، أو فريدة من نوعها تلبي متطلبات الأداء.

ومع ذلك ، سوف مخصص يأتي مع مجموعتها الخاصة من التحديات. تصميم مخصص مجلس معقدة وتستغرق وقتا طويلا. فإنه يتطلب خبرة متخصصة يمكن أن يكون إلى حد كبير أكثر تكلفة من استخدام معيار المجالس. وهناك أيضا مشكلات التوافق المحتملة للنظر. مخصص المجلس قد لا تعمل بسلاسة مع الجاهزة VPX المكونات التي تحتاج إلى مزيد من التخصيص أو التخصص جهود التكامل.

وعلى الرغم من هذه التحديات ، مخصص VPX لوحات يمكن أن يكون الحل الأمثل لتطبيقات معينة. على سبيل المثال, مقاول الدفاع قد تحتاج إلى متخصص المجلس على مشروع سري فريدة من نوعها مع متطلبات الأمن. أو مؤسسة بحثية قد تحتاج مخصص المجلس إلى واجهة مع واحدة من نوع الأداة العلمية. في هذه الحالات, فوائد مخصص الحل يمكن أن تفوق التكاليف والتعقيدات.

موصلات, المكونات, و ضغط اللعب: كيف أن كل شيء يناسب

لقد تحدثنا كثيرا عن الأحجام المجلس ، ولكن من المهم أن نتذكر أن هذه المجالس هي معبأة مع مكونات كل من هذه المكونات تحتاج إلى أن تكون متصلا. هذا هو المكان الروابط و أنها تلعب دورا حاسما في تحديد الأبعاد الشاملة وإمكانيات VPX النظام.

VPX تستخدم المجالس المتخصصة عالية السرعة الموصلات التي تم تصميمها للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات مع الحد الأدنى من تدهور إشارة. قد تسمع عبارات مثل "MultiGig RT" طرح حولها. هذه الروابط هي روائع الهندسة التعبئة مئات من المسامير في مساحة صغيرة مع ضمان موثوقية الاتصالات حتى في البيئات القاسية. وهي مصممة لتحمل الصدمات والاهتزاز ، ودرجات الحرارة القصوى لضمان سلامة البيانات في ظل ظروف صعبة.

نوع وكثافة الموصلات المستخدمة في VPX المجلس يكون لها تأثير مباشر على حجم وقدرات. أكثر موصلات يعني المزيد من I/O القدرة ، لكنها أيضا تأخذ مساحة أكبر على متن الطائرة. المهندسين تحتاج إلى النظر بعناية في عدد و نوع من الموصلات اللازمة لتطبيق معين ، موازنة I/O متطلبات مع ضيق المساحة.

أبعد موصلات, وضع المكونات في المجلس أمر بالغ الأهمية أيضا. المهندسين استخدام برمجيات متطورة الأدوات لتحسين وضع عنصر ، والتقليل من مسار إشارة أطوال والحد من التداخل الكهرومغناطيسي. هذا هو مثل حل معقدة 3D اللغز ، حيث كل قطعة يجب أن تناسب تماما لضمان الأداء الأمثل. مثل تقنيات عالية الكثافة ربط (HDI) تستخدم في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى زيادة عنصر الكثافة ، مما يتيح المزيد من الوظائف إلى أن تكون معبأة على لوحة واحدة.

إبقائها باردة: لماذا حجم المسائل إدارة الحرارة

الحرارة هي العدو الالكترونيات. مكونات الحصول على أصغر حجما وأكثر قوة في توليد المزيد من الحرارة ، وإدارة تلك الحرارة يصبح تحديا حاسما. هذا صحيح لا سيما في عالم VPX, حيث في كثير من الأحيان لوحات معبأة بإحكام معا المغلقة في الهيكل.

حجم VPX المجلس له تأثير كبير على الإدارة الحرارية المتطلبات. أصغر المجالس ، مثل 3U, أقل مساحة تبديد الحرارة ، مما يجعلها أكثر تحديا لتبرد. لوحات أكبر ، مثل 6U ، لديهم مساحة أكبر خافضات حرارة وغيرها من آليات التبريد, ولكن كما أنها تميل إلى البيت أكثر قوة مكونات توليد المزيد من الحرارة.

هنا المتهدمة من المشترك التبريد التقنيات المستخدمة في VPX النظم:

• التوصيل التبريد: هذا هو أسلوب شائع في التبريد VPX المجالس ، خاصة في البيئات الوعرة. يتم نقل الحرارة من المجلس على الهيكل من خلال الاتصال المباشر ، وغالبا ما تستخدم مكونات متخصصة مثل إسفين الأقفال. هذه إسفين أقفال تخدم غرضا مزدوجا: فهي آمنة المجلس في الهيكل وتقديم الحرارية مسار الحرارة إلى الهروب. الحرارية واجهة المواد ، مثل الفجوة منصات أو معجون الحراري ، تستخدم لتحسين كفاءة نقل الحرارة بين المجلس الهيكل. هذه الطريقة فعالة ولكن يعتمد على هيكل السيارة نفسها قادرة على تبديد الحرارة بشكل فعال.
• تدفق الهواء من خلال التبريد: هذا الأسلوب يستخدم المشجعين ضربة الهواء مباشرة عبر VPX لوحات تحمل بعيدا الحرارة. انها أكثر نشاطا طريقة التبريد من التوصيل التبريد و يمكن أن يكون أكثر فعالية عالية في تطبيقات الطاقة. ومع ذلك ، فإنه يتطلب دراسة متأنية من تدفق الهواء مسارات يمكن أن تكون أكثر عرضة الغبار وغيرها من الملوثات. تدفق الهواء من خلال التبريد هو أكثر شيوعا مع 6U لوحات بسبب حجمها أكبر مما يسمح لتحسين تدفق الهواء.
• تدفق السائل من خلال التبريد: على الأكثر تطرفا الإدارة الحرارية احتياجات التبريد السائل يمكن استخدامها. وهذا ينطوي على تعميم المبرد ، مثل متخصصة عازل السوائل من خلال القنوات على VPX المجلس. المبرد يمتص الحرارة من المكونات يحمل بعيدا إلى مبادل حراري ، حيث تبدد. سائل تبريد فعالة للغاية ولكن يضيف التعقيد والتكلفة إلى النظام. انها عادة محفوظة التطبيقات الأكثر تطلبا ، مثل عالية الأداء الرادار أو أنظمة الحرب الإلكترونية.

اختيار طريقة التبريد يعتمد على مجموعة متنوعة من العوامل, بما في ذلك حجم المجلس استهلاك الطاقة من مكونات بيئة العمل و تصميم النظام العام. المهندسين غالبا ما تستخدم الحرارية محاكاة البرمجيات إلى نموذج تدفق الحرارة والتأكد من أن اختيار التبريد الحل سوف تكون فعالة.

المستقبل هو صغير (وسريعة): ما هي الخطوة التالية بالنسبة VPX?

عالم الحوسبة المضمنة في تطور مستمر ، VPX ليست استثناء. المهندسين دائما دفع حدود ، والسعي لجعل أنظمة أصغر وأسرع وأكثر قوة.

اتجاه واحد هو دفع نحو أصغر شكل من العوامل. فيتا 74, المعروف أيضا باسم VNX, هو أحدث معيار يحدد حتى أصغر عامل الشكل من 3U VPX. VNX لوحات مدمج بشكل لا يصدق ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات حيث المساحة محدودة للغاية ، مثل الطائرات بدون طيار صغيرة أو الإلكترونيات التي يمكن ارتداؤها. ولكن هذه الأحجام الصغيرة تأتي مع أكبر التحديات في مجال إدارة الحرارية و I/O الكثافة.

آخر الاتجاه الرئيسي هو زيادة استخدام البصرية الوصلات. بدلا من استخدام الإشارات الكهربائية لنقل البيانات بين لوحات بصرية تربط استخدام الضوء. هذا يسمح أعلى بكثير من عرض النطاق الترددي وزمن أقل ، مما يتيح نقل البيانات أسرع و تحسين أداء النظام. البصرية الوصلات لا تزال تكنولوجيا جديدة نسبيا في VPX العالم ، لكنها تبشر بمستقبل عالية الأداء النظم. اعتماد التكنولوجيا البصرية من المرجح أن تؤثر على مستقبل مجلس التصاميم يحتمل أن تؤدي إلى أنواع موصل لوحة الكترونية معززة أبنية.

صعود النظام على رقاقة (شركة نفط الجنوب) التكنولوجيا هي أيضا تؤثر VPX تصميم المجلس. SoCs دمج متعددة الوظائف ، مثل المعالجة والذاكرة ، I/O على شريحة واحدة. هذا يمكن أن تساعد في تقليل حجم وتعقيد VPX المجالس ، عدد أقل من المكونات المنفصلة اللازمة. SoCs يمكن أيضا تحسين الأداء وتقليل استهلاك الطاقة. ومع ذلك ، فإن إدماج SoCs في VPX النظم الإيكولوجية تحديات في مجال التوحيد القياسي وإمكانية التشغيل المتبادل.

هذه هي مجرد عدد قليل من الاتجاهات التي تعمل على تشكيل مستقبل VPX. كما تستمر التكنولوجيا في وقت مبكر ، يمكننا أن نتوقع أن نرى المزيد من الابتكار في VPX تصميم المجلس ، مما يؤدي إلى أصغر وأسرع وأكثر قدرة على النظم. التطوير المستمر جديدة فيتا المعايير سوف تلعب دورا حاسما في دفع هذه التطورات وضمان استمرار نجاح VPX البيئي.

يختتم: حجم الأداء ، VPX ميزة

لقد غطت الكثير من الأرض في هذا الاستكشاف من VPX مجلس الأبعاد. مفتاح الوجبات الجاهزة هو أن الحجم ليس فقط حول الأبعاد المادية ؛ هو عامل حاسم أن يؤثر على كل جانب من جوانب VPX نظام التصميم والقدرات. من عدد من المكونات التي يمكن أن تكون معبأة على متن إلى الأساليب المستخدمة في التبريد, حجم يلعب دورا حاسما.

الحق في اختيار VPX حجم مجلس الإدارة – سواء كان ذلك 3U ، 6U ، أو حتى نموذج مخصص عامل – يتطلب دراسة متأنية من تطبيق متطلبات محددة. المهندسين تحتاج إلى توازن الأداء مع احتياجات المساحة والوزن القيود الحرارية تحديات إدارة الكلية بنية النظام.

على VPX يوفر معيار قوي ومنصة مرنة لبناء عالية الأداء جزءا لا يتجزأ من أنظمة الحوسبة. لها تصميم وحدات ، إلى جانب مجموعة واسعة متاحة من مجلس الأحجام والتكوينات ، يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات ، من الفضاء والدفاع إلى الأتمتة الصناعية و البحث العلمي.

إذا كنت تبحث عن وعرة ، الحوسبة عالية الأداء الحل ، VPX عروض قوية وتنوعا منصة. لها التطور المستمر ، مدفوعا التقدم في التكنولوجيا الموصل الحراري وإدارة عنصر التكامل يضمن أنه سيبقى في طليعة جزءا لا يتجزأ من الحوسبة لسنوات قادمة. الاتصال بنا لمعرفة المزيد حول كيفية VPX يمكن تلبية الاحتياجات المحددة الخاصة بك تساعدك على بناء الجيل القادم من عالية الأداء النظم.