Christine Van de Graaf 米Kontron社

　組み込みシステムの設計要件として、コストはもちろん重要である。しかし、開発期間、システムのサイズ、性能といった要素も考慮する必要がある。そうした意味で、PC/104やPC/104互換のシステムは、現在でも有効な選択肢になり得る。なぜなら、PC/104は、カスタマイズをほとんど必要としないハードウエアの設計に最適であるとともに、小さなフォームファクタで高い性能を提供することを目的として発展した安定なプラットフォームであるからだ。

　PC/104がプラットフォームとして安定していることから、組み込みシステムの設計者は、ボードメーカーの提供するPC/104に準拠した製品を数年前の製品と入れ替えるだけで、飛躍的に性能を向上させることが可能である。ボード上の同じ位置に部品が配置されているということが、おそらくこの業界標準の製品を使用する最も重要な利点の1つだ。そして、このことが、古いPC/104から新しいPC/104アーキテクチャへの設計の改良を簡素化してくれる要因にもなっている。

　また、一部のボードメーカーは、各モジュールの機能に一貫性を持たせているが、PC/104を利用したシステムを設計する上で、必要となる配線を追加しても、筐体の内部は複雑にならない。PC/104における信号の伝達は、プラグインコネクタではなくピンスルーを使用し、配線により外部へと送る形で行われる。この方法の代わりに、独自のプラグインコネクタを持つキャリアボードを使用する方法もある。

　一般的に、PC/104のスタックは、最大6枚のボードで構成される。CPUボードは、すべてのコネクタとともに、ベースボードの上に配置する。もし、CPUボードに設計者が求める機能が欠けている場合には、ほかのボードをその上に配置することになる。その上にグラフィックスのボード、その上に音声のボード、そしてまたその上にはイーサーネットやFirewireのボードを搭載するといった具合である。もちろん、より高度なボードを使用すれば、スタックの枚数を減らすことができる。各種I/O機能を内蔵したボードもあるので、その場合はグラフィックス、イーサーネット、音声用などに個別にボードを用意する必要はない。より機能的で適切なボード選択を行うことにより、スタック数を2枚程度にまで減らすことが可能である。

　PC/104は、例えば低予算である程度の性能を実現すればよいといったケースにも向いている。PC/104に準拠するボードを使ってシステムを設計する場合、設計者は同じ技術を使用し続ける傾向がある。予算が厳しく、システムのサイズを小さく抑えなければならない場合、一般的に同じプラットフォームを使用し続けるには何らかのトレードオフが必要となる。しかし、PC/104は、それをベースとした新規格の存在により、ポテンシャルを高めている。PC/104を利用したボードがすべて同じような製品というわけではなく、より高度なボードも存在するのである。

Steve Moore PLX Technology社

　多くのSFF（Small Form Factor）タイプの組み込みシステムでは、バックプレーンやカードケージなしでシステムやI/Oの拡張を可能とするために、スタック可能なアーキテクチャが採用されている。スタック可能なシステムの配線は、この16年間でISAからPCIへと移行してきた。さらに、現在はPCI/104-Expressという規格が登場したことにより、組み込みシステムの設計者はPCIe技術を利用しやすくなった。コストや消費電力をより低く、ボードを小さく、ケーブルやコネクタを少なく、データ転送速度を高く、遅延を小さくしつつ、既存のPCIソフトウエアとの互換性を維持することができるので、PCI/104-Expressへの移行は容易である。

　パソコン、サーバー、ワークステーションなどにPCIeが採用されるようになったことから、PCIeに対応する多種多様なチップが製造され、周辺機器の数も急増している。そのため、PCIeを利用するために必要なコストは著しく低下した。データ転送速度が250メガバイト/秒というPCIeの1レーンのリンクでは、送信ペアと受信ペアを1つずつ、合計4本しか信号線を使用しないため、消費電力も少ない。これに対して、32ビットのPCIバスは、100本以上のI/Oを必要とし、データ転送速度は最大125メガバイト/秒である。I/Oの数が非常に少ないことから、PCIeチップ上の端子数も少なくなる。これにより、ボード上の占有面積が小さくなり、コネクタの数も減る。

　2.5ギガトランスファ/秒で動作するPCIe Gen 1のスイッチと、5ギガトランスファ/秒で動作する同Gen 2のスイッチはすでに利用されており、入手も容易である。米PLX Technology社などが販売しているこれらのスイッチを利用することにより、PCI/104-Expressベースのシステムの内部において、さらに高性能な相互接続用ファブリックを構築することが可能である。

　PCI/104-Expressでは、1レーンのPCIe Gen 1のリンクを4本必要とする。それぞれのリンクが250メガバイト/秒で転送可能で、その帯域幅は、PCI/104が使用する32ビット/33MHzのPCIの2倍に相当する。PCIe Gen 2のスイッチは、自動的に同Gen 1へとダウンリンクする。そのため、PCIe Gen 2のスイッチを使用することもできる。これらにより、スタック可能なSFFシステムのI/Oの帯域幅は著しく増大し、より高速なファブリックを実現できる。さらに、PCI/104-Expressは最大4個の高速I/Oチャンネルを提供しているが、PCI-104とは異なり、チャンネルは単一のバスで帯域幅を共有する必要はない。また、PCI/104-Expressでは、16レーンのPCIeリンクも定義されており、PCI32/33規格の32倍以上ものデータ転送速度を実現することも可能である。

　USBやGbE（ギガビットイーサーネット）といったほかのI/Oを使った相互接続も存在するが、いずれもPCIeの高いデータ転送速度と低い遅延には匹敵しない。例えば、USB 2.0は、40メガバイト/秒までしかサポートしておらず、最も低速な1レーンのPCIe Gen 1リンクの250メガバイト/秒という速度と比較しても、劣っていることがわかる。また、GbEは、125メガバイト/秒で、遅延オーバーヘッドも大きい。これらに対して、最も高速な16レーンのPCIe Gen 2のリンクは、最大10ギガバイト/秒のデータ転送速度を持つ。