计算机集成和扩展的思考

随着技术的发展，芯片的集成度必然会越来越高，应用领域的延伸会越来越广，现在我们眼中的高端应用也会越来越普及。

曾几何时，个人电脑的普及让人多么欢欣鼓舞，电脑机箱内部的扩展槽，超频，DIY配置都为厂商带来了商机。第一代享受个人电脑的人群现在还记得有限的性能，超频的成功为自己带来的乐趣，虽然系统可能不稳定。可是这些实在是没什么技术含量的活动。

NIM，CAMAC，VME，VXI等工控测试，数据采集领域的总线标准，就是因为没有紧随PC机的发展，都已是昨日黄花，慢慢的被历史淘汰，变成了高档的垃圾。PXI标准因为跟随着PCI总线标准同步发展，慢慢的成就了像NI这样的大公司。安捷伦，Tek这样的公司所生产的仪器统领了科研，IT，电子，工业等所有的测试领域，做到这种程度是多少国内公司的梦想，可是依然遥遥无期。

所有高端生产线的仪器，科研，教育，同步辐射实验站所有的能谱，光电分析，国防，所有的最高速的控制和采集，太多太多，都是国外的东西占领，并且高昂的利润，我们落后的太多太多。

这些都需要一代或几代的领先的科技积累，我们领先了才会有更尖端的需求，我们国内的公司才能近水楼台，成就出那么多的领先企业。

未来离不开智能，电脑如果在内部保留扩展的话，只会造成浪费，还没有技术含量。发展的方向：内部的集成和外部的扩展。内部不管你怎么实现，只要能更好的性能，更紧凑的结构，但是对外的接口，软件等就要有个统一的标准。外部的扩展，就要有统一的标准。

个人PC必将朝那样高度浓缩发展，工控，测量等等在其外部有个统一的标准向各种应用延伸，而且也不会再像那么局限在某个方面，将向普通的应用延伸，我们DIY的部分就在这外部。比如PC和仪器的连接，早先通过慢速的串口，需要机箱内部插的GPIB卡等等，现在慢慢的通过USB，1394等直接就可连接仪器，更专业的地方，更恶劣的环境，通过线缆和PXI机箱相连，或者高度集成的内嵌式控制器直接插进机箱。

本人做测量控制的开发和系统维护，10年的经历里，对这方面还有些体会。硬件方面，10年的维护里，出现的几乎所有的问题都是风扇散热，灰尘短路，板卡连接等；软件方面，硬件过热，断电，硬盘故障等的崩溃，从开始一点点的重装系统和软件，到后来用ghost映像，烦恼，琐碎，每天对在线运行系统的担心，我想每一个和我工作性质类似的技术人员都深有体会。从工作最初的项目抢着干，到后来自己做出来的东西要自己来维护，积累的越来越多，担心和出问题的烦神也越来越频繁，后来几乎不愿再主动去找活干，等着上面分配任务，系统不出问题时每天浑浑噩噩，出问题时的随叫随到和紧张，这些也许伴随着每一个和我类似的人。

结合本人的体会，所以对风扇和散热以及多余的连接深恶痛绝，才有前几篇文章以及这篇里面对集成的推崇。PC去掉多余的扩展，越集成会越稳定，DIY和扩展完全可以从外部去做。USB，SATA越来越普遍，连接仪器和扩展硬盘容量也越来越方便，电脑完全可以做成龙芯盒子样。对于高速的PCIe接口也可以在机箱外部做个接口，就像连接PXI机箱那样桥式扩展，可以很方便的应用在工业采集和控制领域，也许以后会有更好的光纤连接的标准，将更加方便，而不需要那种多芯的还不能太长的捆线。也许散热还不是一时完全能解决的问题，但是需要散热的地方和不需要的完全可以在设计的时候就尽量分开，往往因为灰尘造成系统不稳定，或者一个芯片的烧毁，整个系统报废。

我们个人应用外围扩展的需要，以后完全能慢慢的向工控领域靠拢，这样就不会因为只局限在某个领域造成价格的高昂，让普通的消费者怯步。USB的数据采集，声音，振动，高端音响设备的连接，监控，家庭的智能化等等，这些普通的应用只会越来越多，发展的潜力越来越大；更高端的应用，外围PXI机箱扩展，FPGA在板卡上的集成，前端的处理，带宽的节省，也许以后会有更快的标准，光纤连接，更多的探测器和控制器，应用的范围太广，移动基站设备，医疗器械，工业控制，科研教育等，几乎所有的领域。扩展标准的统一，几乎所有的领域将不像现在仅限于少数的几个企业可以做，所有的都可以做，竞争的激烈，服务的提升，软件更加完善，所有这些对我们中国人都是一个契机，因为我们从来不怕挑战。



补充：这里面的PXI，FPGA等都只是以我目前的视角来看，也许有更快的标准，更方便的集成智能开发我所不知道的。总之计算机内部去掉一切不需要的插槽，软件和外部接口的标准开放统一，应该是以后发展的方向。不知这是否符合系统工程学原理，如果总是在一个盒子内部搞扩展的话，只会造成太多的不需要的地方的浪费。外端接口的开放，将不会再像以前一样，比如SUN，HP的高级工作站，一个简单的显示器接口都要和通用的标准做的不一样，而不得不买他们的外围设备。集成和扩展，两个方向高度的发展，从低端到高端都会极度的延伸，并且标准的统一和开放，如果哪个公司还像以前那样搞壁垒，只会是死路一条。

这样的方式，升级换代，将不必再考虑兼容问题。也许现在量子信息的光子操作，干细胞的各种功用的器官培植，神经细胞等等，这些都是以后的量子计算机和生物计算机的最原始的萌芽，这样的升级换代只要从小黑盒子内部更换就可以。外围的接口，网络，也许都会慢慢向光纤发展，外围扩展机箱的桥式连接完全不必考虑兼容的问题。只要速度更快，标准开放统一，就会有很多的公司在提供外围的支持。

技术应用的领域范围小，造成的成本和价格，以及利润太昂贵。比如简单的图像采集处理，通用的usb摄像头完成所有的功能，成本却非常的低廉，可是工控领域的一个图像采集卡，国外的大公司就动则上万元。软件接口和硬件接口的开放，更方便的二次开发，技术越来越普及，也许以后扩展机箱的板卡，普通的中学生都可以自己DIY。

当机箱内部的PCIe插槽等扩展槽通过高速的外部接口在外部扩展之后，主板可以做的非常的紧凑，现在的固态硬盘技术的发展，也许主板上直接集成一个，可以构成最基本的系统，容量扩展都通过接向外面的SATA等。这样紧凑的结构，没有损失任何的性能，随着cpu的发展，性能不断提升，应用领域太广了，如果用隔热防水的凝胶之类的东西完全包裹起来，国防，潜艇，太空等等等等都可以用得上。外部扩展的接口现在金属线缆还是主流，防水的插头不知道做得怎样了，如果以后接口发展成光纤，水下的插拔都可以了。

外部扩展方面，普通的应用，也许USB连着带FPGA等智能开发的小盒子，探头之类的就可以了，高端的PXI机箱里面PCIe桥式扩展，应用领域的广泛，工控到普通家用，量的扩大，价钱不会像现在工控领域那样高昂。那些骨灰级玩家，更高的图像效果和音响效果都可以通过扩展机箱的方便的可外部插拔的插卡完成。也许以后显示需要更高计算量的真实的3维效果，都可以通过插卡上的智能处理，等等等等。

希望本文能起到抛砖引玉的效果，一线的技术人员应该有更深的体会和憧憬。