PICMG 1.2發(fā)布不到二年，PICMG(PIC工業(yè)計算機制造商協(xié)會)己開始制定更新的規(guī)范─PICMG 1.3，目的是要把一些新的I/O接口規(guī)范，如PCI Express、USB 2.0、Serial ATA、Gigabit以太網(wǎng)引入工業(yè)計算機平臺以提升系統(tǒng)頻寬。除了提升平臺的運算速度與頻寬，在系統(tǒng)管理與維護的便利性上，也做了一些改進，如增加IPMB與熱插拔的支持、減少排線的使用等。本文將介紹PICMG 1.3的主要規(guī)范。

PICMG 1.3
    PICMG 1.3總線接口是由兩個x16與兩個x8的PCI Express連接器所構(gòu)成，符合PICMG 1.3的CPU板卡(系統(tǒng)主板，SHB)或背板可支持的總線種類(如表1所列)。
表中可以看出PICMG 1.3主要提供PCI Express的支持，對PCI或PCI-X也同樣支持，但這是次要的，而且SHB只支持32-bit寬度的PCI，只有背板才有可能支持到64-bit PCI。SHB又分長卡與短卡兩種，短卡僅支持連接器A、B，長卡最多可支持到連接器D。

提升I/O頻寬
    從PICMG 1.0發(fā)布至今，總線從ISA演進到PCI、PCI-X，一直到現(xiàn)在的PCI Express，每一次更新的目的都是為了提升系統(tǒng)I/O的頻寬，表2是上述各種總線頻寬的比較。
表3是PICMG 1.0到PICMG 1.3所支持的總線種類與頻寬。表中可以看出每次的規(guī)格更新，頻寬均提升了一倍以上。

更多的電源供應
    為了支持新一代的CPU與內(nèi)存，在電源供應上，PICMG 1.3增加了更多的電源引腳，表4是PICMG 1.0到PICMG 1.3的電源供應比較表。
表4顯示，PICMG 1.3大幅度增加+12V電源的供應，也減少+5V的供應。因為在Pentium-III時代，CPU的耗電量通常不超過30W，CPU電源大多由+5V轉(zhuǎn)換而得，但是新一代的Pentium 4 CPU的耗電量高達100W以上，若從+5V轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率變差，而高達20A以上的電流，使電源轉(zhuǎn)換電路容易產(chǎn)生高熱而減少壽命。現(xiàn)今大多的設(shè)計都己改用+12V轉(zhuǎn)換，這就是PICMG 1.3增加+12V電源供應的主因。

結(jié)構(gòu)考慮
    如同PICMG 1.2，PICMG 1.3的制定原則也希望延用原有的外圍設(shè)備，如機箱、電源系統(tǒng)，以降低系統(tǒng)開發(fā)成本。在結(jié)構(gòu)上，SHB的零件面與PCI卡或PCI Express卡相反，這一點與PICMG 1.2不同。這樣的轉(zhuǎn)變主要源于兩個考慮，一是為了使CPU、北橋、與內(nèi)存接口之間的高速信號線在PCB布線時更為順暢。如圖1所示，如果零件面與PCI Express卡相同，則CPU與內(nèi)存接口之間的信號線將互相纏繞而不利走線；二是機箱的設(shè)計不用更改。如圖2所示，CPU板卡的零件面與PCI Express卡相反時，板卡的邊緣剛好對準溝槽的導軌。

PCI Express的介入損耗問題
    PCI Express的差動信號，其最高傳輸率達2.5Gbps，信號從SHB經(jīng)過連接器到達背板的途中，會經(jīng)過PCI Express連接器，造成阻抗不連續(xù)，使信號產(chǎn)生反射或衰減。為確保信號質(zhì)量符合PCI Express規(guī)范的要求，對于信號的介入損耗有嚴格規(guī)定，SHB或是背板的設(shè)計均必須符合要求，以確保信號的眼圖符合規(guī)范。
圖3是信號的連接方式示意圖，可看出SHB在分析介入損耗時是把PCI Express連接器視為阻抗的一個不連續(xù)點。表5則是信號對介入損耗的要求。

其它新增功能
    除了PCI Express與PCI，PICMG 1.3還加入了4對USB 2.0口、4對Serial ATA口、與1個GbE口的支持。這些信號都被引到PICMG 1.3的接口規(guī)格中，讓這些高速的差動信號經(jīng)由印制電路板到達背板，信號質(zhì)量會更穩(wěn)定，亦可減少電纜的使用，進而提升系統(tǒng)維護的便利性。
    為了更方便管理系統(tǒng)，PICMG 1.3加入了IPMB的支持，管理人員能夠用IPMB來監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的各種組件的健康狀態(tài)，如CPU或系統(tǒng)溫度、電壓、風扇轉(zhuǎn)速等，并且能夠從遠程控制SHB，或是重置系統(tǒng)等管理工作。
    PICMG 1.3的PCI Express接口支持熱插拔功能，系統(tǒng)可以在不斷電的情況下更換PCI Express卡，提高系統(tǒng)的可用性。
    背板上的SHB插槽設(shè)有鑰匙可用來防止SHB誤插到I/O電壓位置不兼容的背板上，所以PICMG 1.3定義VIO信號，讓SHB可以判斷背板所支持的I/O電壓位置。
    PICMG 1.3將+3.3Vaux、PSON#、PWRBT#、PWRGD等信號引入硬件接口以支持ATX電源系統(tǒng)的電源管理功能，但需留意的是這些支持都只是選項。若系統(tǒng)不支持ATX電源系統(tǒng)，系統(tǒng)開發(fā)商也必須確保SHB與背板在搭配舊有的電源系統(tǒng)時仍能正常工作。PICMG 1.3還預留了SM總線以滿足未來在系統(tǒng)管理上的需求。

    背板設(shè)計應注意的事項
    背板有高速的PCI Express信號經(jīng)過，為確保信號質(zhì)量，印制電路板的阻抗要求極為嚴格，一般信號線的特性阻抗為57W±10%，差動信號的阻抗則為100W±10%。
如果要支持64-bit PCI總線，背板必須為AD[32..63]、C/BE#[4..7]、REQ64#、ACK64#、PAR64做上拉的動作。
    PCI總線的工作頻率最高可達133MHz，為克服同步問題，必須妥善處理回授時鐘。回授時鐘的設(shè)計細節(jié)與PICMG 1.2相同，不在此贅述。

    結(jié)語
    自從PICMG在1994年針對工業(yè)界制定第一個開放式架構(gòu)以來，工業(yè)計算機的規(guī)范給人的感覺總是落后于主流信息產(chǎn)品規(guī)范。但是從2000年以后，這個情形有了轉(zhuǎn)變。PCI-X出現(xiàn)兩年后，PICMG 1.2規(guī)范就將其應用在工業(yè)領(lǐng)域，PICMG 1.3也緊跟在PCI Express的腳步之后推出。
    PCI Express的相關(guān)應用預計在2005年會大量出現(xiàn)在市場上，PICMG 1.3是一個必要的技術(shù)更新，PICMG協(xié)會將在2004年底正式頒布第一版PICMG 1.3規(guī)范，目的就是要在2005年趕上PCI Express熱潮，這樣系統(tǒng)開發(fā)商就可以把主流桌上型計算機與服務器的各種適配卡直接應用到工業(yè)計算機領(lǐng)域，讓系統(tǒng)擴充更具彈性，亦可節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)成本。
圖2  SHB的零件面會影響與機箱的搭配圖1  SHB的零件面對信號布線的影響
圖3  PCI Express在SHB與背板之間的連接方式