概要设计WBT系统结构

　　

　　基于网络的训练（WBT）是一种利用万维网技术进行远程教学的方法。基于网络的训练（WBT）能够以一种自我指导的、自定进度的学习方式呈现多媒体的“实况”内容，整个系统完全独立于计算机平台。基于网络的训练（WBT）是一种向个人传播训练课程的理想工具，不间、地点，只需支持 3D 虚拟现实、动画、交互功能、对话和会议和实时音频和视频等的网络浏览器。另外一种取而代之的电化教学方式就是基于计算机的训练（CBT），其典型的方式就是将课程的培训程序创建在光盘上，然后再安装到本地计算机上。

　　众所周知，IA产品非常注重价格（Price）、性能（Performance）和功耗（Power）的3P优化，WBT作为一种典型的IA产品，在这些方面的表现尤为突出，根据笔者的实际测试，有些产品的3P参数相当令人满意，在银行、金融、证券等特种行业发展之快，已大有取代无盘工作站之势。

　　WBT发展历程

　　从Intel在97年推出Pentium MMX（俗称430TX）并确立南、北桥概念起，主板芯片组因应低价PC的兴起，经过长期的发展，产生了整合型芯片组（Integrated Chipset）。

　　所谓整合型芯片组，以1999年到2000年的定义而言，传统的北桥芯片整合了2D/3D绘图显示芯片的功能，另外南桥芯片也整合了 Super I/O,AC97 等线路或规格，这种整合显示功能的芯片组，以威盛（VIA）的 Apollo MVP4,SiS（硅统）的620,630 （ SLOT1/Socket370），以及 Intel 810/815e 芯片组为着名。

　　除整合型芯片组外，还有一种被称为 SoC （System On Chip ） 的整合单芯片，它除了整合传统的北桥芯片、显示电路之外，甚至连 x86 结构的处理器都整合进去，整台计算机几乎只要一块芯片（或搭配少数 IC 芯片） 就可以搞定，着名的当数美国国家半导体（NS - National Semiconductor ） 的Geode 系列处理器。

　　Geode 系列处理器有三大市场定位：STB、WBT、WebPAD。本文主要介绍针对WBT的GX1系列处理器。

　　GX1系列处理器简介

　　Geode GX1是兼容Cyrix GX的32位X86芯片，拥有典型第六代CPU的特点，载入/存储单元可以对load/store操作进行重新排序，单周期和单指令解码能大幅提高CPU指令执行的效率。

    由于Geode GX1的为x86，因此PC上的各种音频、视频等多媒体应用也能顺利地工作在到新芯片上，并保持的兼容性。GX1拥有第六代处理器技术，整数方面包括单条五层执行管道、操作数前送、分支目标缓存、宽写缓冲、16KB回写式缓存，其中缓存可帮助GX1在获取操作数时动态快速排序，避免管道延迟

　　NS本来是一间的半导体厂商，本身并不生产CPU，为了进军IT产业，NS出巨资收购了当时声威显赫的三大CPU（PC）厂商之一的Cyrix公司，在得到所有的Cyrix CPU制造技术之后，便将当时利润日渐走低的传统PC业转手卖给VIA，只留下具有更大发展前途的整合型芯片技术，这就是为什么说GX1是兼容Cyrix X86芯片的由来。

　　概括说来，GX1具有以下一些基本特性：

　　- 352针BGA（Ball Grid Array，球状矩阵排列）或320针SPGA（Staggered Pin Grid Array、交错式针状矩阵封装），根据连接温度=CPU内核温度+（功耗+连接热阻）可得，BGA的热阻为1.1摄氏度/W，SPGA的热阻为1.7摄氏度/W

　　- 0.18微米四层金属CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）处理，完全静态设计

　　- 电压：2.0V、1.8V或1.6V，输入/输出外部电压：3.3V

　　- 功耗：0.8W 1.6V/200MHz，1.2W @ 2.0V/300MHz（速度）

　　- UMA（Unified Memory Architecture，统一内存架构），以主内存作为帖缓存和视频内存，减少PCB（printed circuit board，印刷电路板）需求和成本。

　　- 兼容NS的多种Geode 输入/输出伴侣设备

　　WBT设计概要

　　一、硬件系统设计说明：

　　1、 低功耗。

　　WBT之所以被称为绿色PC，就是因为其耗电量相当低；但是，由于各个公司的设计方法不同，其成品机在这方面的指标差异也是很大的，大约从5W~20W不等，其间竟相差4倍之多。

　　2、 小体积。

　　体积的逐步减小是现代PC发展的一个趋势，其明显的优点就是携带移动方便、成本也可以降低。由于GX1及其工作伴侣CS5530A均为BGA封装，加之Super I/O芯片PC97317封装也较大，所以，在机内不加散热风扇的话，要想减小体积就必须在外围电路上下足工夫，具体操作时可根据实际需要对外设进行适当的删减，目前这方面做得好的机型其体积均小于150X100X30mm。

　　3、 高性价比。

　　虽然性能与价格是矛盾的对立统一体，但是，针对WBT却有必要值得一提。按照常规设计思维，对性能和成本的取舍是很难把握的，而WBT由于必须借助服务器才能完成一定的任务操作，在这里就有了一个相互适应与影响的问题；一般而言，考虑到灵活性和方便性，整个应用网络的性能提高主要是靠提升服务器的性能来实现的，这就对WBT工作速度的性能要求相对要低一些，同时又可取得降低系统功耗和成本的目的，可谓是一举两得！

　　下面是一实际WBT产品的完整系统框图：

 

　  特别请注意以下几点：

　　1、 由于GX1系列处理器的频率调整是靠CPU的CLKMODE0、CLKMODE1、CLKMODE2三个管脚分别接不同的电平来实现的（具体调整方法见表一），故在PCB板设计时应将其设计为跳线组合式结构，以适应不同频率的CPU。

　　2、 在采用GX1 200MHz 处理器时，虽然在其DATASHEET上标明vcc2的工作电压为1.6V，但由于芯片本身制程的原因，在此电压下工作，有时画面会出现细微的波纹现象，将其调整为1.8V下工作。另外，在系统电源供电不足的情况下，也会出现波纹现象，值得注意的是此故障原因很难被发现！

　　3、网络部分的滤波变压器和RTC8139C、RJ-45插座的连线必须短而粗，否则，即使电路设计无误，网络也不能正确连接。

　　4、 为保证整个系统的稳定工作，在进行PCB板设计时，应在主要芯片下部预留散热孔，

　　以利芯片散热。

　　二、软件系统设计说明：

　　由于GX1系列处理器支持WinCE、Linux等诸多操作系统，在设计BIOS程序时，首先要考虑硬件驱动程序的兼容性。特别是在系统为减小体积和成本而取消CMOS信息保护电池时，各种硬件的默认参数值必须考虑周全。

　　WBT存储器结构一般有以下三种：

　　1、BIOS;

　　2、BIOS + DOC;

　　3、BIOS + DOM/FDM.

　　其中，以种成本，但程序编写难度也；第三种次之；第二种成本。现在市面上的机型主要为后两种。

　　由于软件编写的灵活性较大，读者可根据自己的具体情况自由发挥，但有一点，对WBT来说，短小精悍的程序一定可以左右整个系统的成本。

　　结束语

　　WBT的设计从本质上说类似于PC主板的设计，它采用的也是整合芯片组，只不过功耗和体积较小而已，而其外设接口，如串、并口；USB;键盘/鼠标等一应俱全。所以，熟悉和掌握WBT的设计方法，无疑会使我们进一步加深对PC体系结构的认知和了解！