不管是 I P C 的系统组件如CPU、内存、 ISA/PCI/AGP 显示卡、主板、电源，还是如硬盘 / 软驱、键盘 / 鼠标、 COM/ 打印机等外围接口，都记录了芯片和通信技术发展的轨迹。而在自动化控制领域中， IPC、 PLC/DCS、智能仪表大有三分天下的趋势。其中现场总线贯穿着这三种控制形式， 使它们既有各自的特点，又互相融合并被该领域中的广大人士普遍认同。

刘卫列 德国倍福电气有限公司北京代表处销售工程师

芯片定律面临挑战

我们憧憬着这样一种未来，IPC、 PDA、移动电话或其他电子设备的每一块芯片均具备计算功能，同时又可与多个无线网络建立连接， 并在其间漫游。集成计算与通信功能的芯片技术将能够把摩尔定律延伸至新的领域，至少在未来十年继续不断为客户带来新的性能和优势。

摩尔定律是由英特尔公司联合创始人戈登·摩尔于 1965 年首次提出。摩尔先生当时预言， 芯片上集成电路原件的数量每 18 个月就要翻一番。的确， 近些年半导体市场经历了翻天覆地的变化，由英特尔带头的计算机微处理器芯片速度一直在持续稳定的增长，“摩尔定律” 始终是铁打不变的真理。近几十年来， 芯片生产商一直在卖“芯片速度” 这个概念。无论是兆还是千兆，无论是出自 IBM还是英特尔，新一代芯片的主频都是成级数增长，速度增长的稳定使人们开始把摩尔定律当作“公理”。

但是，芯片速度升级开始减慢，延续芯片性能升级的辉煌历史越来越困难。其主要原因是：速度高的芯片发热量也高。除了 IPC和笔记本电脑变得越来越热外，很多芯片在制造过程中就受损于高温，使得成品出产率大大下降。同时， 芯片内的原件增多，工艺流越来越复杂，质量保证就越来越困难。各芯片制造商花在开发周期后期的时间越来越长，导致生产周期变长。

总之，芯片制造不能继续延续摩尔定律，转而侧重于多内核或多处理器平台，或者走向更广泛的电子产品领域。

通信技术和计算机技术的整合

目前已经研制设计出可以像开关电源一样转换光的芯片，从而打破了计算机和通讯世界之间的界限，并提供了一种全新的数字未来世界理念：“从前，有两个世界——计算机世界和通信世界。

将来， 这两个世界将合而为一，我们将可以在全世界任何地方使用功能强大的计算机。”光电芯片技术的主要特点是先在芯片内部把电子信号转换为光信号，然后再进行数据的传输。如果用全新的光电芯片代替传统的电子芯片，那么电脑内部各组件间的数据传输将可以光速进行，而电脑的性能也将会有一个巨大的提升。

IPC 后期技术发展

信息技术的高速发展推动了计算模式不断更新。从单机时代的主机 / 终端模式、文件服务器时代的共享数据模式、客户机 / 服务器时代的 C/S计算模式， 到电子商务时代的 B/S网络计算模式， 计算模式已经发生了巨大变化。

1.传统局域网的客户机/服务器模式20 世纪 90 年代，计算技术最引人注目的进展就是从集中走向分布，其中，客户机/服务器(Client/Server)计算技术成为分布式计算的主流技术，并在企业计算环境中得到广泛应用。其中，系统集成是决定此类系统开发和应用能否成功的关键因素。

2. 面向电子商务的浏览器 / 服务器(Browse /Server)模式在今天和未来的电子商务时代，互联网的自由、开放已经将电子商务的市场范围扩展到了全球，企业的经营管理理念也发生了根本性的变化。全球化、协作化、个性化决定了 IPC计算必将采用全新的模式——基于Internet的Browser/Server 模式。通过它可以使企业实现全球化、高效率的协作和个性化的服务，并帮助企业建立一个能够真正面向未来、面向全球、完全开放的电子商务系统。

3. 实际存在的 Browser/Server、Client/Server 混合模式从 技 术 发 展 趋 势 上 看 ，Browser/Server 最终将取代 Client/Server模式。但同时，由于业已形成的网络现状，在今后的一段时间内， 网络模式很可能是B/S、 C/S同时并存。这种混合模式将逐渐推动IPC向两极化(高端和低端)以及专业化方向发展。

从单机时代的主机 / 终端模式、文件服务器时代的共享数据模式，到客户机/服务器时代的C/S模式，再到电子商务时代的 B/S 网络模式，模式每一次发生的巨大变化都伴随着计算技术的不断提升。

基于IA-32架构的各种技术在相当长的一段时间内还是 IPC 计算的主流技术。作为面向 Internet未来而设计的处理器， 奔腾4采用新的架构设计，大大加强了音频、视频和 3D 图形处理性能。新型的系统总线结构将取代PCI、 AGP等总线技术，使系统性能得到更好的提升。 Intel 提出了面向普通消费型 PC 的新型总线结构，其主要为计算机内部各种设备之间的数据传输服务。而NGIO ( InfiniBand)结构则是为服务器平台开发，最新的InfiniBand技术用于不同计算机系统之间的数据通信。 D D R 、Rumbas内存的发展，将提供更高的速度、 带宽和效率。作为下一代的硬盘传输总线， SerialATA 将使硬盘的传输速度从 ATA100M 提升至 1000M。

与此同时，随着 Intel Itanium处理器的出现，高端 IA 架构的服务器开始向 IA-64 架构方向发展。而基于铜技术的 CPU 将会出现，SIMD(单指令多数据)以及多媒体扩展指令集( Intel MMX/SSE/SSE2， AMD 3DNOW!)将得到飞速发展，双精度和扩展精度的浮点扩展将大大加快指令的执行速度。一般说来， IA-64 架构并不单指处理器芯片和硬件平台，它还包含与之适应的 64 位操作系统平台及在其之上运行的应用软件和具体的实施方案。

计算技术的飞跃还体现在网络技术的进一步发展上，目前看来，网络技术的发展体现在宽带网、无线接入和 P2P 技术等三方面。 在未来， 主干网上单对光纤实际传输可达 Tbps 级别;路由器的吞吐量已突破 60-80Gb，未来也将达到 Tbps 级别，全国将实现电信网、 有线电视网、 计算机网等三网合一。 其中在接入网方面，已经能够实现高带宽、 大容量、用户覆盖面广的光纤同轴混合网( HFC) 接入中的Cable Modem技术， 以电话线路为媒介、成本低、安装方便、稳定可靠的XDSL技术， 还有无线接入技术、 电力网接入技术、局域网接入技术等。 在不久的将来，光纤接入网将从网络核心走向用户，最终实现光纤到户。

目前可以实现的无线接入可分为蓝牙技术、 IEEE802.11 技术、家庭网络的HomeRF技术。 蓝牙技术( IEEE 802.15)是无线互联的一项最新标准，采用2.4GHz频段，提供 1MBps 传输速率，支持点对点 、 点 对 多 点 的 传 输 ， 比IEEE802.11 更具移动性的优势，价 格 便 宜 且 几 乎 无 外 围 电 路 。

IEEE802.11 技术可分为两个新标准： 802.11a 和 802.11b。其中802.11a工作在5G频带， 物理层速率可达 5 4 M b p s ，传输层可达25Mbps，传输距离在5-10 公里之间; 802.11b工作在 2.4G 频带，物理层支持 5.5Mbps 和 11Mbps 两个新速率，采用一种新的调制技术 - - C C K ，可因环境变化， 在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps和1Mbps之 间 切 换 。 面 向 家 庭 网 络 的HomeRF 技术主要是为家庭网络而设计， 是IEEE802.11与DECT的结合，旨在降低语音数据成本。

HomeRF也采用了扩频技术， 工作在 2.4GHz 频带、能同步支持 4 条高质量语音信道。但不足之处是，目前 HomeRF 的传输速率只有 1-2Mbps。

P 2 P 技术是一种对等联网技术。利用分布式计算技术将网络上的服务器、桌面机和笔记本电脑结成完全平等的“伙伴”，实现处理能力和硬盘存储等资源的共享。 P2P 技术将在加强网络上人的交流以及文件交换、分布计算等方面大有前途。

实时以太网协议目前共有 10种， 它们分别是 (排名不分先后)：

Ethernet / IP ( Rockwell )

PROFINET ( SIEMENS )

InterBus ( Phoenix Contact )

VNET / IP( YoKogawa )

TCnet ( Thoshiba )

EtherCAT( Beckhoff )

PowerLink ( B & R )

EPA( SUPCON )

ModbusTCP( Schneider Electric )

SERCOS III( Bosch Rexroth )

德国 Beckhoff 电气有限公司就是在适应市场不断发展的前提下，及时推出了 EtherCAT 实时以太网的新技术和新理念;不仅可以提供基于 EtherCAT 超高速实时以太网协议的总线产品;而且还可向 OEM 提供 EtherCAT 的实时以太网协议芯片，相信其卓越的实时能力和开放性，必定会得到市场的认可。

虚拟以太网协议和实时以太网协议在性能上的表现不可相提并论;前者可以作为实时性要求不高的场合 (监控系统、 慢速过程处理、管理层数据等)、而后者则可适应于实时性要求较高的场合(液压控制系统、 高速工艺过程、设备制造业、运动控制 NC、 CNC等)。

实时以太网产品的应用，拓展了 IPC 的应用领域，使基于 IPC平台的控制方案出现了新的增长点;并且使 IPC 可以很从容的进入以前所不能涉及的领域。综上所述，芯片技术和通信技术每一次革命性的变革，均会带来 IPC市场巨大的震撼。同样，目前市面上的实时以太网技术，也必将带来新一轮的现场总线技术观念上的震撼。