PC/104
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1. 개요
PC/104는 1987년 Ampro에 의해 처음 고안되고 1992년 PC/104 컨소시엄에 의해 표준화된 임베디드 시스템용 컴퓨터 폼 팩터 및 버스 구조이다. ISA, PCI, PCI Express 버스를 기반으로 다양한 규격이 존재하며, PC/104, PC/104-Plus, PCI-104, PCI/104-Express, PCIe/104 등의 폼 팩터가 있다. 이러한 규격은 보드 크기, 모양, 버스 구조를 정의하며, CPU 보드, 전원 공급 장치, 주변 장치 보드를 쌓아 시스템을 구성하는 스태킹 방식을 사용한다. PC/104 시스템은 x86 호환 CPU 보드를 기반으로 하여 상용 PC 소프트웨어를 사용할 수 있으며, 컴팩트 플래시 및 SSD와 같은 소형 비휘발성 저장 장치를 주로 사용한다.
PC/104 버스와 폼 팩터는 1987년 앰프로(Ampro)에 의해 고안되었고, 1992년 PC/104 컨소시엄에 의해 표준화되었다.[17] IEEE 표준(IEEE P996.1)으로 초안이 작성되기도 했지만 승인되지는 않았다.[18] 1997년에는 PCI 버스를, 2008년에는 PCI 익스프레스를 기반으로 한 표준이 도입되었다.[20]
2. 역사 및 표준화
PC/104 관련 사양은 PC/104 컨소시엄에서 관리하며, 현재 47개의 회원사가 있다.[10] 컨소시엄에서 발행하는 모든 사양은 무료로 이용 가능하며, PC/104 보드 설계 및 제조에 컨소시엄 가입이 필수는 아니다.사양 초기 출시 버스 통신 버전 PC/104 1992 ISA (AT 및 XT) 2.6 PC/104-Plus 1997 ISA 및 PCI 2.0 PCI-104 2003 PCI 1.1 PCI/104-Express 및 PCIe/104 2008 PCI 및 PCI Express 3.0[14]
2. 1. 개발 배경
PC/104 버스와 폼 팩터는 1987년 앰프로(Ampro)에서 CTO 릭 레바움(Rick Lehrbaum)의 주도로 고안되었으며,[16] 1992년에 PC/104 컨소시엄에 의해 표준화되었다.[17] PC/104에 대응하는 IEEE 표준이 IEEE P996.1로 초안화되었으나 승인되지는 않았다.[18] 1997년 PC/104 컨소시엄은 PCI 버스라는 더 새로운 표준을 도입했고,[19] 2008년에는 PCI 익스프레스 기반 표준이 도입되었다.[20]
2. 2. 표준화 과정
PC/104 버스와 폼 팩터는 1987년 Ampro(최고 기술 책임자(CTO) 릭 레바움 주도)에 의해 고안되었으며,[16] 1992년 PC/104 컨소시엄에 의해 표준화되었다.[17] PC/104 대응 IEEE 표준이 IEEE P996.1에 초안화되었으나 승인되지는 않았다.[18]
PC/104 관련 사양은 PC/104 컨소시엄에서 관리한다. 현재 컨소시엄에는 47개의 회원이 있다.[10] 컨소시엄에서 발행한 모든 사양은 무료로 이용 가능하다. PC/104 보드를 설계하고 제조하는 데 컨소시엄 가입은 필수 사항이 아니다.
사양 | 초기 출시 | 버스 통신 | 버전 |
---|---|---|---|
PC/104 | 1992 | ISA (AT 및 XT) | 2.6 |
2. 3. 새로운 표준의 도입
1997년, PC/104 컨소시엄은 PCI 버스를 기반으로 한 새로운 표준을 도입했다.[19] 2008년에는 PCI Express 기반 표준이 도입되었다.[20]
2. 4. 컨소시엄 관리
PC/104 관련 사양은 PC/104 컨소시엄에서 관리한다. 현재 컨소시엄에는 47개의 회원이 있다.[10] 컨소시엄에서 발행한 모든 사양은 무료로 이용 가능하다. PC/104 보드를 설계하고 제조하는 데 컨소시엄 가입은 필수 사항이 아니다.3. 버스 구조 및 폼 팩터
PC/104 컨소시엄은 여러 버스 구조와 폼 팩터를 정의한다. 버스 구조는 버스 커넥터의 위치와 핀 배치를 정의하고, 폼 팩터는 보드의 크기와 모양을 나타낸다. 여러 폼 팩터에서 PC/104 스택형 확장 버스 중 하나를 찾을 수 있다. 대부분의 상용 제품은 정해진 폼 팩터를 따르지만, 확장성을 위해 비표준 또는 독점 폼 팩터가 PC/104 버스 구조 중 하나를 통합할 수도 있다.
"PC/104"라는 용어는 때때로 버스 구조와 폼 팩터 모두를 지칭하는 데 사용될 수 있어 혼란을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 제품 데이터시트에서 PCI-104 확장 버스를 가지고 있음에도 불구하고 크기와 모양 때문에 보드를 "PC/104"라고 지칭할 수 있다.
3. 1. 버스 구조
PC/104 컨소시엄은 여러 버스 구조(ISA, PCI, PCIe)와 폼 팩터(104, EBX, EPIC)를 정의한다. 버스 구조는 버스 커넥터의 위치와 핀 배치를, 폼 팩터는 보드의 크기와 모양을 정의한다.폼 팩터 | 출시년도 | 버스 통신 | 현재 버전 |
---|---|---|---|
PC/104 | 1992년 | ISA (AT 및 XT) | 2.6 |
PC/104-Plus | 1997년 | ISA 및 PCI | 2.3 |
PCI-104 | 2003년 | PCI | 1.1 |
PCI/104-Express | 2008년 | PCI 및 PCIe | 1.1 |
PCIe/104 | 2008년 | PCIe | 1.1 |
1992년에 처음 발표된 PC/104 컴퓨터 버스는 104핀으로 구성되며, ISA 버스의 모든 신호와 접지 핀이 추가되어 버스 무결성을 보장한다. 신호 타이밍과 전압은 ISA 버스와 동일하며, 최소 전류 요구 사항도 같다.
'''PC/104-''Plus'''''는 PC/104의 ISA 버스에 PCI 버스를 추가한 폼 팩터이다. PC/104-''Plus'' 모듈은 PC/104 커넥터(ISA)와 PCI 커넥터를 모두 갖는다.
'''PCI-104'''는 ISA 커넥터를 제거하고 PCI 커넥터만 사용하여 보드 상의 빈 공간을 늘린 폼 팩터이다.
3. 2. 폼 팩터
PC/104 컨소시엄에서 발표한 규격은 여러 개의 버스 구조(ISA, PCI, PCI Express)와 폼 팩터(104, EBX, EPIC)를 정의한다. 버스 구조는 버스 커넥터의 위치와 핀 배치를 정의한다. 폼 팩터는 보드의 크기와 모양을 나타낸다. 여러 폼 팩터에서 PC/104 스택형 확장 버스 중 하나를 찾을 수 있다. 대부분의 상용 제품은 아래 나열된 폼 팩터를 준수하지만, 확장성을 위해 비표준 또는 독점 폼 팩터가 PC/104 버스 구조 중 하나를 통합할 수 있다."PC/104"라는 용어는 버스 구조 또는 폼 팩터를 모두 지칭하는 데 종종 사용된다는 점에 유의해야 한다. 이는 혼란을 야기할 수 있다. 예를 들어, 제품 데이터시트에서는 PCI-104 확장 버스를 가지고 있음에도 불구하고 크기와 모양 때문에 보드를 "PC/104"라고 지칭할 수 있다.
폼 팩터 | 출시년도 | 버스 통신 | 현재 버전 |
---|---|---|---|
PC/104 | 1992년 | ISA (AT 및 XT) | 2.6 |
PC/104-Plus | 1997년 | ISA 및 PCI | 2.3 |
PCI-104 | 2003년 | PCI | 1.1 |
PCI/104-Express | 2008년 | PCI 및 PCIe | 1.1 |
PCIe/104 | 2008년 | PCIe | 1.1 |
3. 3. 용어 사용 시 주의점
"PC/104"라는 용어는 버스 구조 또는 폼 팩터 모두를 지칭하는 데 종종 사용되어 혼란을 야기할 수 있다. 예를 들어, 제품 데이터시트에서 PCI-104 확장 버스를 가지고 있음에도 불구하고 크기와 모양 때문에 보드를 "PC/104"라고 지칭할 수 있다.4. 버스 구조 상세 설명
PC/104 컨소시엄은 데스크톱 PC에서 사용되는 ISA, PCI, PCIe 버스를 기반으로 다양한 컴퓨터 버스 규격을 정의한다.
- PC/104: 1992년에 처음 발표되었으며, 104핀으로 구성된 ISA 버스를 사용한다. ISA 버스와 신호는 동일하며, 안정성을 위해 접지 핀이 추가되었다.
- PC/104-''Plus'': 1997년에 발표되었으며, PC/104의 ISA 버스에 PCI 버스를 추가하였다. PC/104 커넥터(ISA)와 PCI 커넥터가 모두 모듈에 존재한다.
- PCI-104: 2003년에 발표되었으며, ISA 커넥터를 제거하고 PCI 커넥터만 사용한다. 기존 ISA 기반 PC/104와 호환되지 않지만, 보드 공간 활용성이 높다.
- PCI/104-Express: 2008년에 발표되었으며, PCI 버스와 PCIe 버스를 모두 지원한다. PCIe 신호용 156핀 커넥터를 사용하며, USB, SATA, LPC 등 추가적인 버스도 지원한다.
- PCIe/104: 2008년에 발표되었으며, PCI/104-Express에서 PCI 버스를 제거하고 PCIe 버스만 지원한다.
각 폼 팩터별 지원 버스와 출시 연도는 아래 표와 같다.
폼 팩터 | 출시 연도 | 버스 통신 | 현재 버전 |
---|---|---|---|
PC/104 | 1992년 | ISA (AT 및 XT) | 2.6 |
PC/104-Plus | 1997년 | ISA 및 PCI | 2.3 |
PCI-104 | 2003년 | PCI | 1.1 |
PCI/104-Express | 2008년 | PCI 및 PCIe | 1.1 |
PCIe/104 | 2008년 | PCIe | 1.1 |
4. 1. PC/104 (ISA 버스 기반)
PC/104 버스는 ISA 버스에서 파생되었다. ISA 버스에서 발견되는 모든 신호를 포함하며, 버스 무결성을 보장하기 위해 추가적인 접지 핀이 추가되었다. 신호 타이밍과 전압 레벨은 ISA 버스와 동일하며, 더 낮은 전류 요구 사항을 갖는다. PC/104 사양은 8비트 또는 16비트의 두 가지 버전의 버스를 정의한다. 8비트 버전은 IBM XT에 해당하며 64개의 핀으로 구성된다. 16비트 버전은 IBM AT에 해당하며 40개의 핀이 추가되어 총 104개(따라서 "PC/104"라는 이름이 붙었다)가 된다. J1/P1로 표시된 신호는 두 버전 모두에서 발견되며, J2/P2의 신호는 16비트 버전에서만 발견된다.PC/104는 ISA 버스를 기반으로 하기 때문에, 주변 보드를 설치할 때 기본 주소, IRQ, 그리고 DMA 채널을 설정해야 하는 경우가 많다. 이는 일반적으로 주변 보드에서 점퍼 또는 DIP 스위치를 사용하여 수행된다. 주변 장치를 올바르게 구성하지 못하면 리소스 충돌이 발생하여 불안정한 동작을 유발할 수 있다.
4. 2. PC/104-Plus (ISA 및 PCI 버스)
PC/104-''Plus'' 표준은 PC/104 표준의 ISA 버스 외에 PCI 버스에 대한 지원을 추가한 것이다. 이름은 그 기원에서 유래되었는데, PC/104-''Plus'' 모듈은 PC/104 커넥터(ISA)와 PCI 커넥터를 ''플러스''로 갖추고 있기 때문이다. 이 표준은 PC/104 커넥터 반대편에 위치한 PCI 버스용 120핀 커넥터를 정의한다.PC/104-''Plus'' CPU 보드는 두 버스 모두에서 활성 통신을 제공하며, ISA 및 PCI 주변 장치 카드와 모두 통신할 수 있다. PC/104-''Plus'' 주변 장치 모듈에서 PC/104 커넥터는 단순히 스택 가능성을 위한 수동 커넥터이다. 모듈은 PCI 버스에서만 활발하게 통신한다. 따라서 PC/104-''Plus'' 주변 장치 모듈은 PC/104 CPU 보드와 함께 사용할 수 없다. 그러나 PC/104-''Plus'' CPU 보드는 PC/104 주변 장치 모듈과 함께 사용할 수 있다.
PC/104-''Plus''는 PCI를 기반으로 하므로 주변 장치 보드에서 기본 주소, IRQ 또는 DMA 채널을 설정할 필요가 없다. 그러나 주변 장치 보드를 설치할 때 주변 장치 보드의 PCI 슬롯 번호를 지정해야 한다. 이는 일반적으로 주변 장치 보드의 로터리 스위치, DIP 스위치 또는 점퍼로 설정된다. 시스템의 각 PCI 주변 장치 보드는 PCI 슬롯 번호를 고유한 값으로 설정해야 한다. 그렇게 하지 않으면 시스템 동작이 불안정해질 수 있다. CPU에 가장 가까운 주변 장치는 첫 번째 슬롯으로, 다음 보드는 두 번째 슬롯 등으로 설정해야 한다.
4. 3. PCI-104 (PCI 버스)
PCI-104 폼 팩터는 사용 가능한 보드 공간을 늘리기 위해 PC/104 커넥터는 제외하고 PCI 커넥터만 포함한다. PCI 커넥터는 104핀 대신 120핀을 가지고 있지만, 기존의 이름이 유지되었다. PCI 커넥터의 위치와 핀 배열은 PC/104-''Plus''와 동일하다.ISA 버스가 생략되었기 때문에 PCI-104 보드는 PC/104 주변 모듈과 호환되지 않는다. 그러나 PCI-104와 PC/104-''Plus''는 PCI 버스를 사용하기 때문에 호환된다. 대부분의 PC/104-''Plus'' 보드는 PC/104 커넥터를 장착하지 않음으로써 PCI-104로 제조될 수 있다.
PCI-104는 PC/104-''Plus''와 동일한 PCI 슬롯 번호 선택 방식을 사용한다. 각 장치는 고유한 슬롯 번호에 할당되어야 한다.
4. 4. PCI/104-Express (PCI 및 PCIe 버스)
PCI/104-Express 규격은 이전 세대의 PCI 버스에 PCIe 버스를 통합한 것이다. 이 규격은 PCI Express 신호를 위한 156핀 표면 실장 커넥터를 정의한다. 새 커넥터는 기존 PC/104 ISA 커넥터와 같은 보드 위치를 차지한다. PCI Express 외에도, 이 규격은 USB, SATA, LPC와 같은 추가적인 현대 컴퓨터 버스를 위한 커넥터 핀을 정의한다.[12]PCI/104-Express 규격은 현재 PCIe 커넥터에 대해 두 가지 가능한 핀아웃(pinout)을 정의한다.[12]
유형 | 구성 |
---|---|
Type 1 | 4개의 x1 PCI Express 링크, 2개의 USB 2.0 포트, 1개의 x16 PCIe 링크 제공 |
Type 2 | 4개의 x1 PCI Express 링크, 2개의 USB 2.0 포트, 2개의 PCIe x4 링크, 2개의 USB 3.0 포트, 2개의 SATA 포트, LPC 제공 |
CPU 보드 및 주변 장치는 Type 1, Type 2 또는 범용(두 유형 간의 공통 신호 하위 집합, PCIe x1 및/또는 USB 2.0만 사용)으로 설계될 수 있다. Type 2 핀아웃은 2011년에 출시된 규격 버전 2.0까지 도입되지 않았다. 2011년 이전에 출시된 PCI/104-Express 제품은 Type 1 또는 범용일 것이며, 명시적으로 표시되지 않을 수 있다. Type 1 버스는 Type 2 주변 장치와 호환되지 않거나 그 반대이다. 규격은 유형 불일치가 발생할 경우 시스템이 리셋 상태를 유지하고 부팅되지 않도록 요구한다(물리적 손상은 발생하지 않음). 범용 주변 장치 보드는 Type 1 또는 Type 2 핀아웃과 함께 사용할 수 있다.
PCIe 버스 커넥터는 스루홀이 아닌 표면 실장이므로, 보드의 상단과 하단에서 다른 버스 핀아웃을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, CPU 보드는 Type 1 하단 PCIe 커넥터와 Type 2 상단 PCIe 커넥터를 가질 수 있다. 이러한 CPU 보드는 하단에서 Type 1 및/또는 범용 주변 장치와 호환되며, 상단에서 Type 2 및/또는 범용 주변 장치와 호환된다.
PC/104-''Plus''와 유사하게, PCI/104-Express CPU 보드는 PCI 및 PCIe 버스 모두에서 활성 통신을 제공한다. PCI/104-Express CPU 보드는 PCI-104 및 PC/104-''Plus'' 주변 장치 모듈과 함께 사용될 수 있다. 그러나 PCI/104-Express 주변 장치 모듈은 PCIe 버스에서만 통신한다. PCI 커넥터는 단순히 쌓을 수 있도록 하는 통과 커넥터이다. PC/104-Express 주변 장치 모듈은 PCI-104 또는 PC/104-''Plus'' CPU 보드와 함께 사용할 수 없다(ISA 브리지 장치가 사용되는 경우 제외).
PCI/104-Express는 링크 시프팅을 통합하여 PCI-104 및 PC/104-''Plus'' 주변 장치에서 발견되는 PCI 슬롯 선택 스위치/점퍼가 필요하지 않게 한다. 일부 주변 장치 보드는 PCIe 링크를 다시 채워 CPU 보드에서 제공하는 초기 PCI Express 링크 세트를 넘어 스택에 추가적인 주변 장치 보드를 가질 수 있도록 한다. 링크 재구성은 규격의 요구 사항이 아니며, PCI Express 패킷 스위치를 사용하여 주변 장치 보드에서 구현되어야 한다.
4. 5. PCIe/104 (PCIe 버스)
PCIe/104는 PCI/104-Express 표준과 유사하지만, 보드 상의 사용 가능한 공간을 늘리기 위해 레거시 PCI 버스를 생략했다(PC/104-''Plus''와 PCI-104의 관계와 유사). PCI Express 커넥터의 위치와 핀 배열 옵션은 PCI/104-Express와 동일하다(Type 1 및 Type 2 모두). PCI 버스 커넥터가 생략되었기 때문에 PCIe/104 보드는 PC/104-''Plus'' 및 PCI-104 시스템과 호환되지 않는다(PCIe-to-PCI 브리지 장치가 사용되지 않는 한).[1]5. 폼 팩터 상세 설명
PC/104 컨소시엄 규격은 보드 크기와 모양을 정의하는 세 가지 폼 팩터를 다룬다. 각 폼 팩터는 위에 나열된 버스 구조 중 하나를 사용할 수 있다.
5. 1. 104 또는 PC/104
104 폼 팩터는 약 9.02cm x 약 9.59cm로 정의되며, 보드의 네 모서리에 모두 장착 구멍이 있다. 또한 사양에서는 I/O 커넥터를 위해 PCB 가장자리 너머의 약 1.27cm 영역을 허용한다. 일부 PC/104 제품은 I/O 커넥터 영역까지 확장된 대형 PCB를 가지고 있다. 확장된 PCB "윙"은 사양에서 다루지 않으며, 전체 PCB + I/O 커넥터 오버행이 최대 허용 치수인 약 11.56cm x 약 11.16cm 이내인 한 일반적으로 기계적 문제는 발생하지 않는다.치수는 원래 PC/104 사양에 정의되었으며, 그 결과 이 폼 팩터는 여전히 "PC/104"로 일반적으로 불린다. PCI/104-Express 및 PCIe/104 사양에서는 레거시 PC/104 버스와 폼 팩터를 구별하기 위해 "104"라는 이름을 도입했다.
5. 2. EBX 및 EBX Express
EBX(임베디드 보드 확장 가능)는 5.75x 크기의 단일 보드 컴퓨터 폼 팩터이다. EBX 폼 팩터는 CPU 보드에 적용되지만, 확장을 위해 PC/104 폼 팩터 주변 보드를 지원한다. 원래 EBX 사양은 PC/104, PC/104-''Plus'', PCI-104 버스를 허용했다. EBX Express는 PCI-104/Express 및 PCIe/104 버스를 추가한다.5. 3. EPIC 및 EPIC Express
EPIC(임베디드 플랫폼 포 인더스트리얼 컴퓨팅)은 EBX와 마찬가지로 PC/104 주변 보드를 지원하지만, 약 16.51cm × 약 11.43cm 크기로 EBX보다 작은 단일 보드 컴퓨터 폼 팩터이다. 이 폼 팩터는 핀 헤더 또는 PC 스타일("실제") 커넥터로 I/O 연결을 구현할 수 있게 해준다. 이 표준은 이더넷, 직렬 포트, 디지털 및 아날로그 I/O, 비디오, 무선 및 다양한 응용 분야별 인터페이스와 같은 기능을 구현하기 위한 특정 I/O 영역을 제공한다. EPIC 익스프레스는 PCI 익스프레스 확장성을 추가한다.6. 스태킹 제한
일반적으로 모든 PC/104 스택은 CPU 보드, 전원 공급 장치 보드, 하나 이상의 주변 장치 보드를 포함한다. 지원하는 최대 보드 수는 주변 장치 보드에서 어떤 버스를 사용하는지에 따라 달라진다.
대부분 스택은 같은 폼 팩터의 모듈을 사용하지만, PC/104-Plus 모듈 스택에 PC/104 모듈이 포함되는 경우도 드물지 않다. 각 스택에는 주변 기기 컨트롤러 역할을 하는 CPU나 마더보드가 최소 하나 포함되어야 하며, 이를 싱글 보드 컴퓨터(SBC)라고도 한다. 이 컨트롤러는 모든 확장 모듈에서 사용되는 신호 버스를 지원해야 한다. 주변 카드는 자체적으로 다른 마더보드 없이 독립적으로 기능할 수도 있다.
하나의 시스템에서 공존할 수 있는 PC/104 카드 수에는 엄격한 제한이 없지만, 모듈이 많아질수록 스택 높이가 커지고 신호 요구 사항을 유지하지 못할 수 있다.
6. 1. ISA 버스
하나의 시스템에서 공존할 수 있는 ISA 보드 수에는 엄격한 제한이 없다. 그러나 기본 주소, IRQ 및 DMA 채널의 수가 제한되어 제한 요인이 될 수 있다. ISA 보드는 CPU 보드의 양쪽에 스택할 수 있다.6. 2. PCI 버스
PC/104-''Plus'' 및 PCI-104 사양은 PCI "슬롯"을 4개 허용한다. 이는 시스템당 PCI 주변 장치 보드를 4개로 제한한다. 모든 PCI 주변 모듈은 PCI 버스의 신호 요구 사항 때문에 컨트롤러의 한쪽에 연속적으로 연결해야 한다. 시스템 내 PCI 장치는 PCI 규격에 따라 "4대까지" 가능하다(브리지 장치를 사용하면 더 늘릴 수 있다). PCI-104 스택에도 동일한 제한이 적용된다.PCI(버스) 커넥터를 사용하는 경우(PC/104-Plus 또는 PCI-104 모듈), 모든 PC/104-Plus 주변 모듈을 버스 신호 요구 사항에 맞춰 컨트롤러 한쪽에 연속적으로 연결해야 한다. 버스의 각 카드에는 컨트롤러를 기준으로 위치를 할당하는 메커니즘이 있어야 한다. 전통적인 백플레인 마더보드에서는 카드가 자신이 어떤 슬롯에 있는지 "알고" 있기 때문에 이러한 메커니즘이 필요 없다. PC/104-Plus 또는 PCI-104 시스템에 PC/104 카드를 포함하려면, CPU의 PC/104-Plus 카드가 있는 쪽과 반대쪽에 장착하여 버스를 분리하지 않도록 해야 한다.
6. 3. PCI Express
PCI Express 주변 장치 보드의 총수는 CPU 보드에서 제공하는 PCIe 링크 수에 따라 달라진다. 예를 들어, CPU 보드가 4개의 x1 PCIe 링크를 제공하는 경우 최대 4개의 x1 PCIe 주변 카드만 설치할 수 있다. 하나 이상의 주변 장치 보드가 PCIe 링크 재구성을 제공하는 경우 추가 모듈을 설치할 수 있다. CPU 보드 상단의 PCIe 링크는 하단의 링크와 독립적이다. CPU 보드 아래에 PCIe 주변 장치를 설치해도 상단 링크 중 하나가 소모되지 않는다. 사용 가능한 PCIe 링크의 수와 너비는 CPU 보드의 상단 및 하단 커넥터에 따라 다를 수 있다.6. 4. USB 및 SATA
PCI/104-Express 및 PCIe/104 사양은 스택의 주변 장치 보드에서 사용할 수 있는 USB 및 SATA 신호를 제공한다. USB 및 SATA를 사용하는 주변 장치는 CPU 보드에서 제공하는 링크 수로 제한된다. USB 주변 장치는 온보드 USB 허브를 통합하여 링크 재구성을 제공할 수 있다.6. 5. 기타 제한 요인
PC/104 스택의 최대 보드 수는 사용되는 버스 종류와 관계없이 대상 애플리케이션의 크기, 무게 및 전력 제한으로 인해 제한될 수 있다.7. 보드 간 기계적 간섭
PC/104 보드를 함께 스태킹(stacking)할 때 발생할 수 있는 기계적 간섭에는 버스 커넥터, 사양 외 부품 및 커넥터, 방열판과 관련된 문제가 있다. 이러한 문제는 보드 사이에 추가 공간을 제공하는 버스 스페이서를 사용하거나, 스택에서 보드를 재배치하거나, 문제가 되는 보드를 수정하여 해결할 수 있다. 그러나 버스 스페이서는 전체 스택 높이를 증가시키고, 보드 수정은 공급업체가 맞춤형 버전을 제공해야 할 수 있다.
7. 1. 버스 커넥터
PC/104 보드를 함께 쌓을 때, 인접한 보드 간의 기계적 간섭이 문제가 될 수 있다.- 버스 커넥터: 여러 개의 버스 구조로 구성된 시스템을 조립할 때, 버스 커넥터가 인접한 보드의 부품과 간섭할 수 있다. 예를 들어, PC/104-''Plus'' 보드가 PC/104 보드 위에 쌓이면, PCI 커넥터 하단의 핀이 하단 보드의 부품과 부딪힐 수 있다.
7. 2. 사양 외 부품 및 커넥터
PC/104 사양은 보드 양쪽에 배치할 수 있는 부품 및 커넥터의 높이를 제한한다. 제한된 높이 영역은 보드가 위 또는 아래에 쌓인 다른 인접 보드와 간섭하지 않도록 보장하기 위한 것이다. 그러나 이러한 제약을 위반하는 보드를 발견하는 것은 드문 일이 아니다.[1]7. 3. 방열판
PC/104 보드를 쌓을 때, 표준 간격은 15.24mm이다. CPU, GPU, FPGA와 같이 전력 소비가 큰 부품은 방열판이 커서 이 간격에 맞지 않는 경우가 많다. 그래서 방열판 때문에 위에 다른 보드를 쌓을 수 없는 PC/104 CPU 보드도 흔하게 볼 수 있다. 이를 해결하기 위해 PCI/104-Express 및 PCIe/104 규격의 후기 개정판에서는 기존 높이 커넥터와 호환되는 더 높은 22mm 커넥터를 선택적으로 도입했다.7. 4. 해결 방법
PC/104 보드를 함께 쌓을 때 발생하는 기계적 간섭 문제는 다음과 같은 방법으로 해결할 수 있다.- '''버스 스페이서 사용:''' 보드 사이에 추가 공간을 만들어 간섭을 줄인다. 하지만 전체 스택 높이가 증가하여 공간이 제한적인 경우 사용하기 어렵다.
- '''보드 재배치:''' 스택 내에서 보드의 위치를 변경하여 간섭을 피한다.
- '''보드 수정:''' 문제가 되는 보드의 커넥터를 제거하는 등 수정 작업을 통해 간섭을 해결한다. 이 경우 보드 공급업체가 맞춤형 보드를 제공해야 할 수 있다.
8. 잠재적 호환성 문제
이론적으로 PC/104 보드는 상호 운용이 가능하다. 기본적인 버스 구조 호환성 문제를 준수한다면, 여러 다른 공급업체의 보드를 사용하여 시스템을 조립할 수 있다. 그러나 때때로 호환성 문제가 발생하기도 한다.[1]
8. 1. PC/104 키 핀
PC/104 사양은 커넥터 정렬 불량을 방지하기 위해 두 개의 키 핀을 정의한다. 이 핀은 커넥터에 채워지지 않아야 한다. 그러나 일부 공급업체는 키가 있는 PC/104 커넥터를 사용하지 않는다. 이는 여러 공급업체의 보드를 사용할 때 문제를 일으킬 수 있다. 문제가 되는 핀을 잘라내어 키가 없는 보드를 수정하는 것이 종종 가능하다.[1]8. 2. 필수 전원 공급 전압
PC/104 버스는 여러 공급 전압(+5V, +3.3V, +12V 등)을 제공한다. 보드에서 실제로 어떤 전압을 사용하는지는 보드 제조업체의 재량에 달려있다. 따라서 스택의 보드에 필요한 모든 전압을 공급하는 데 주의를 기울여야 한다.[1]8. 3. 전원 공급 경합
일부 보드는 스택에 전원을 공급하는데(예: CPU 보드), 이는 스택의 전원 공급 장치와 충돌할 수 있다.[3]8. 4. PCI 신호 레벨
PCI 버스는 +3.3V 또는 +5V 신호 레벨에서 작동할 수 있다. 일부 보드는 한 전압을 예상할 수 있고, 다른 보드는 다른 전압을 예상할 수 있다.[1]8. 5. PCI VIO 라인
PC/104 버스의 VIO 신호는 CPU 보드에서 구동되어야 한다. 그러나 일부 주변 보드 및 전원 공급 장치는 이 신호를 구동하는데, 이는 PCI 사양 위반이다.[1]8. 6. 최신 칩셋의 ISA 버스
최신 칩셋에서는 레거시 ISA 버스가 생략되었다. ISA 버스를 제공하는 최신 CPU 보드는 종종 PCI-to-ISA 또는 LPC-to-ISA 브리지 칩을 사용한다. 그러나 경우에 따라 ISA 버스가 완전히 구현되지 않아 호환성 문제가 발생할 수 있다.[6]8. 7. 4개의 버스 마스터
PC/104-''Plus'' 및 PCI-104 사양은 원래 PCI 버스에서 4세트의 Grant/Request 쌍을 허용하지 않았다. 이는 사양의 최신 개정판에서 해결되었으나, 이전 보드는 세 번째 또는 네 번째 PCI 슬롯 위치에서 DMA을 사용할 때 문제가 있을 수 있다.[1]9. 소프트웨어 개발
PC/104 시스템의 소프트웨어 개발은 일반 데스크톱 PC와 유사하게 이루어진다. 대부분의 PC/104 CPU 보드는 x86 아키텍처를 기반으로 하므로, 상용 PC 소프트웨어를 큰 수정 없이 실행할 수 있다.
표준 PC I/O 인터페이스(시리얼 포트, USB, 이더넷, VGA 등)는 운영 체제에 내장된 기본 장치 드라이버를 통해 지원된다. 데이터 수집과 같은 특수한 주변 장치를 사용하는 경우에는 보드 제조업체에서 제공하는 드라이버가 필요할 수 있다.
x86 기반 PC/104 시스템은 표준 x86 컴파일러를 사용하여 소프트웨어를 개발할 수 있으며, 크로스 컴파일러나 보드 지원 패키지와 같은 특수한 개발 도구가 필요하지 않다. 이는 비 x86 임베디드 시스템 플랫폼과 차별화되는 장점이다.
ARM 아키텍처나 PowerPC 기반의 비 x86 PC/104 CPU 보드도 있지만, 이러한 보드는 상용 PC 소프트웨어를 실행할 수 없다. 대신 제조업체에서 제공하는 보드 지원 패키지를 사용해야 한다.
9. 1. x86 호환 CPU 보드
x86 호환이 가능한 대부분의 PC/104 CPU 보드는 상용 PC 소프트웨어를 수정 없이 실행할 수 있다. PC/104 시스템의 표준 PC I/O 인터페이스(시리얼 포트, USB, 이더넷, VGA 등)는 일반적으로 운영 체제에 내장된 기본 장치 드라이버를 통해 지원된다. 데이터 수집과 같은 특정 주변 장치 보드는 보드 제조업체의 특수 드라이버가 필요할 수 있다.소프트웨어 개발 측면에서 데스크톱 PC용 소프트웨어를 컴파일하는 것과 x86 PC/104 스택용 소프트웨어를 컴파일하는 것 사이에는 큰 차이가 없다. 소프트웨어는 표준 x86 컴파일러(예: PC/104 시스템이 Windows를 실행하는 경우 Visual Studio)를 사용하여 개발할 수 있다. 일반적으로 크로스 컴파일러, 보드 지원 패키지, 또는 JTAG 디버거와 같은 특수한 개발 도구가 필요하지 않다. 이는 보드 제조업체의 개발 도구 체인이 필요한 경우가 많은 비 x86 임베디드 시스템 플랫폼과 크게 다르다.
ARM 아키텍처 또는 PowerPC를 기반으로 하는 비 x86 PC/104 CPU 보드도 상용으로 판매되고 있다. 그러나 이러한 보드는 상용 PC 소프트웨어를 실행할 수 없다. 이러한 경우에는 일반적으로 지원되는 운영 체제에 대해 제조업체에서 보드 지원 패키지를 제공한다.
9. 2. 특수 주변 장치 보드
x86 호환이 가능한 대부분의 PC/104 CPU 보드는 상용 PC 소프트웨어를 별도의 수정 없이 실행할 수 있다. PC/104 시스템의 표준 PC I/O 인터페이스(시리얼 포트, USB, 이더넷, VGA 등)는 일반적으로 운영 체제에 내장된 기본 장치 드라이버를 통해 지원된다. 데이터 수집과 같은 특정 주변 장치 보드는 보드 제조업체의 특수 드라이버가 필요할 수 있다.9. 3. 개발 도구
대부분의 PC/104 CPU 보드는 x86 호환이 가능하여, 별도의 수정 없이 상용 PC 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는 표준 x86 컴파일러(예: PC/104 시스템이 Windows를 실행하는 경우 Visual Studio)를 사용하여 개발할 수 있다. 일반적으로 크로스 컴파일러, 보드 지원 패키지, 또는 JTAG 디버거와 같은 특수한 개발 도구가 필요하지 않다. 이는 보드 제조업체의 개발 도구 체인이 필요한 경우가 많은 비 x86 임베디드 시스템 플랫폼과 크게 다르다.[1]9. 4. 비 x86 CPU 보드
ARM 아키텍처 또는 PowerPC 기반의 비 x86 PC/104 CPU 보드도 상용으로 판매되고 있다. 그러나 이러한 보드는 상용 PC 소프트웨어를 실행할 수 없다. 이러한 경우, 일반적으로 제조업체에서 지원되는 운영 체제에 대한 보드 지원 패키지를 제공한다.10. 표기법 및 약어
"PC/104" 또는 그 변형을 인쇄할 때, 슬래시(/) 또는 대시(-)를 생략하는 경우가 일반적이다. PC/104는 PC104로, PCI-104는 PCI104 등으로 축약될 수 있다. 또한, PC/104-''Plus''는 더하기 기호(+)로 축약되는 경우가 많다(예: PC104+).[13] 이러한 약어는 PC/104 컨소시엄의 어떤 사양이나 문헌에서도 공식적으로 인정되지 않지만, 오랫동안 사용되어 왔다.
11. 저장 장치
PC/104 시스템은 컴팩트 플래시 및 솔리드 스테이트 디스크(SSD)와 같이 작고 비휘발성인 저장 장치를 주로 사용한다. 이는 기계식(회전형) 하드 드라이브보다 더 널리 쓰이는데, 플래시 기반 저장 장치는 회전 디스크에 비해 쓰기 수명은 제한적이지만 더 빠르고 전력 소모가 적기 때문이다. 또한 PC/104 애플리케이션의 특성상 크기가 작고 물리적 내구성이 좋아야 하는데, 자기 하드 드라이브는 부피가 크고 섬세한 부품이 많아 열악한 환경에서 고장 나기 쉽다.
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