X86 SBC

1、VL/ISA

从总线标准的发展过程来看,个人计算机先后采用了XT总线、ISA总线、EISA总线、VL总线和PCI总线等。


XT总线---8位微机总线,如早期的IBM-PC/XT机器;
ISA总线---16位体系结构的微机总线;
EISA总线---是扩充的ISA总线;
VL ---是一种局部总线,不是一种单独的总线体系结构,它是对ISA、EISA等总线的补充,形成ISA/VL或EISA/VL共存的总线体系结构;
PCI ---是一种32位局部总线;

PCIE ---支持显卡的局部总线;

2、南北桥芯片

        南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。 
  北桥芯片(North Bridge)是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分,也称为主桥(Host Bridge)。一般来说,芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的,例如英特尔 845E芯片组的北桥芯片是82845E,875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输,提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型(SDRAM、DDR、SDRAM、RDRAM以及DDRII等)和最大容量、ISA(这个早已淘汰了)/PCI/AGP/PCIE插槽、ECC纠错等支持,整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片,这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切,为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大,发热量也越来越大,所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热,有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存,而内存标准与处理器一样变化比较频繁,所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的,当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样,而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。

3、VIA芯片组

指是由中国台湾威盛公司生产的芯片组,也就是主板上的北桥和南桥芯片。

(芯片组的生产厂家主要有威盛(VIA),AMD,INTEL,SIS几个.VIA芯片组指是由中国台湾威盛公司生产的芯片组 ).
主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中CPU的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的;而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如USB2.0/1.1,IEEE1394,串口,并口,笔记本的VGA输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示(集成显示芯片)、AC’97声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。

单板计算机(Single Board Computer, SBC)是一种将计算机的所有组件(如处理器、内存、输入/输出接口等)集成在单一电路板上的微型计算机系统。选择适合的芯片方案对于构建高效、稳定的 SBC 至关重要。以下是一些主流的芯片选型方案推荐,适用于不同应用场景的 SBC 设计。 ### 3.1 应用处理器(Application Processors) 对于需要运行完整操作系统(如 Linux、Android)的高性能 SBC,通常会选择应用处理器。这些处理器通常基于 ARM 或 x86 架构,具备较强的计算能力和丰富的外设接口。 - **Rockchip RK3399**:这是一款高性能 ARM64 架构的应用处理器,适用于嵌入式系统和 SBC。它集成了双核 Cortex-A72 和四核 Cortex-A53 CPU,支持 Mali-T864 GPU,具备双通道 DDR3/DDR4 内存控制器,适合多媒体和图形密集型应用[^1]。 - **Allwinner A64**:这是一款成本效益较高的 64 位 ARM 处理器,适用于入门级 SBC。虽然性能不如 RK3399,但其较低的成本使其成为教育和 DIY 项目的理想选择[^2]。 - **NXP i.MX8 系列**:i.MX8 是 NXP 推出的高性能多核应用处理器,支持 Cortex-A53 和 Cortex-M4 核心,适用于工业控制、汽车电子和高性能嵌入式系统[^3]。 - **Intel Atom x6000E 系列**:对于需要 x86 架构支持的 SBC,Intel Atom x6000E 系列提供了良好的兼容性和性能平衡,适合需要运行 Windows 或传统 x86 软件的工业应用[^4]。 ### 3.2 FPGA 与 SoC 结合方案 对于需要高度定制化硬件加速的 SBC,可以选择 FPGA 与 SoC 结合的方案。例如: - **Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC**:该系列将四核 ARM Cortex-A53 与可编程逻辑相结合,适合需要实时处理、硬件加速和高可靠性的应用,如工业自动化、通信设备和高端嵌入式系统[^5]。 - **Intel Cyclone V SoC**:集成了双核 ARM Cortex-A9 与 FPGA 架构,适合需要灵活硬件加速的应用,如视频处理、控制系统和网络设备[^6]。 ### 3.3 微控制器(MCU)方案 对于低功耗、低成本的 SBC,可以选择高性能微控制器作为主控芯片: - **STM32H7 系列**:STMicroelectronics 的 STM32H7 系列 MCU 基于 ARM Cortex-M7 内核,主频高达 480 MHz,支持外部 SDRAM 和 LCD 控制器,适合用于小型 SBC 或 HMI(人机界面)设备[^7]。 - **ESP32-S3**:Espressif 推出的 ESP32-S3 是一款带有 AI 加速功能的 Wi-Fi/蓝牙双模 MCU,适合用于物联网边缘计算设备和低功耗 SBC[^8]。 ### 3.4 推荐选型策略 - **高性能需求**:选择 Rockchip RK3399 或 NXP i.MX8 系列。 - **x86 兼容需求**:考虑 Intel Atom x6000E 或 AMD G 系列处理器。 - **低成本与低功耗**:Allwinner A64 或 STM32H7。 - **可编程性与硬件加速**:Xilinx Zynq 或 Intel Cyclone V SoC。 ### 3.5 示例代码:基于 Rockchip RK3399 的 Linux 启动脚本 ```bash #!/bin/sh # 设置启动参数 setenv bootargs 'console=ttyS2,115200n8 earlyprintk root=/dev/mmcblk1p2 rootfstype=ext4 rootwait' # 加载内核和设备树 load mmc 1:2 $kernel_addr_r Image load mmc 1:2 $fdt_addr_r rk3399-sapphire.dtb # 启动内核 booti $kernel_addr_r - $fdt_addr_r ``` ---
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