The development of the Special Computer research report
《特种计算机发展研究报告》
摘 要

随着个人PC逐步走向家电化、垄断化，计算机产业发展已经悄然发生了一些新的变化，那就是为满足不同客户和不同行业对计算机特殊功能、特殊工艺、特定使用环境需求，充分满足客制化需求而研制、开发的特种计算机正在加速大量涌入市场。特种计算机凭借着计算机市场不断细分的大趋势，已经悄然成为计算机产业一股势不可挡的重要发展趋势之一，本文作者凭借着多年从事工控机和特种计算机的经营销售和研制开发工作经验，试图向读者介绍特种计算机发展现状和新的发展趋势。

一、什么是特种计算机
所谓特种计算机指要根据某个特定行业、特定客户群体的特殊需求,将PC电脑的软硬件的基本功能加以增减、电源本着够用就好、附加以特型机箱结构和特殊工艺设计改进、符合某个特殊行业标准或时尚生活需求且将一些新的计算机技术、半导体存储技术、外部设备产品、I/O接口、3G技术、嵌入式操作系统和应用软件加以综合运用，充分满足客制化要求的计算机称为特种计算机。
根据上述定义“各类工业控制计算机、嵌入式计算机（包括：microATX、ITX、PC/104等单板计算机附加以特殊结构等组成的特种机整机）、符合某行业标准或特定用户群体的专用计算机、瘦客户机、MiniPC机、低功耗绿色电脑等非普通PC机均属于特种计算机范畴。”
* 特种计算机已经突破了传统意义的工控机范畴，已经或正在参透到各行各业域人们的生活之中，如行业专用计算机，以及现代人生活的衣、食、住、行之中，如 MiniPC-庭第二PC概念机等。
* 特种计算机的瘦客户机，实际就是一种满足某些特定功能与需求的简单 PC，如上网笔记本等。
* 特种计算机，特别microATX、ITX主板的流行，将为广大中小计算机企业、高科技电脑爱好者及机箱改造厂商，提供一个崭新的发展机遇和创新平台。
* 特种计算机产业的崛起必将促进节约型社会与循环经济的兴起。

二、特种计算机的产业特点
1、基于PC的特种计算机具有小批量、多品种、制造成本高、设计周期短、所涉及的技术和工艺、结构跨越IT技术行业等诸多的特征。
特别值得一提的是由于特种计算机完全是根据客户或某个行业客户群体的需求量体裁衣加以设计、改造和创新，省去了很多不必要的富裕功能和配置,在电源功率设计选型时也本着够用即可，所以特种计算机的设计理念本身,就贯穿着节约型社会与节能减排的理念。
2、按照我们对特种计算机的定义，特种计算机的市场是较为分散的，也就是说很难形成批量很大的市场，往往面向行业的客制化特种计算机一年有几十台或上百台的使用数量就算是大客户了，所以在特种机市场对于大型IT企业来说是不愿意介入的，比如联想成立了一个部门希望借助计算机主板开发的实力搞工控机，结果做了几年就做不下去了。在特种计算机市场影响相对较大的厂商包括：
2.1以工控机起家的台湾研华科技，特别是研华与华硕合资成立的研硕，使研华从工控机领域进一步向其它行业拓展业务。
2.2嵌入主板与迷你PC的供应商：
a.威盛（VIA) ：以芯片设计起家，后来也向设计生产计算机主板、嵌入式主板、嵌入电脑和绿色节能电脑拓展业务，也是四种ITX嵌入主板规格标准的制定者。
b.青云（ALBATRON）：由技嘉的一位高层另立门户而创建，故又被称为“小技嘉”，近期也在开发工业嵌入式ITX主板。
c.以主板和迷你电脑起家的台湾建基（AOPEN） －隶属于宏基集团，是迷你电脑 和数字引擎的先行者，主要发展思路是将移动计算技术，应用于迷你PC和数字引擎产品中，其产品价格的市场定位于普通PC与工业之间。
从上述分析可以得出，从事特种计算机的知名厂家，一类是从工控机专业厂商演化而来，另一类是处于二线位置的电脑厂家，基于寻求新市场演化而来的。

三、特种计算机的未来发展趋势
1、客制化趋势：
针对某个行业、某个客户群体特定需求与功能而专门设计制造的专用计算机。
2、微型化趋势：
体积小,省空间、省电、静音、移动便捷、易于嵌入的迷你PC。
3、绿色节能化趋势：
无有害金属，可回收、低功耗、低辐射、低噪声、低排放的绿色节能计算机。
4、模块化趋势：
微小型主板的标准化和模块化，也必将引发机箱的标准化、模块化和模块化。这种模块化的计算机早已在工业控制计算机市场中出现，相信模块化的计算机也会出现在民用和办公用电脑市场中。
5、个性化趋势：
有个性功能与艺术造型的新型迷你PC，将成为家庭第二PC而面世。
6、综合化趋势：
融合3G技术、多媒体技术、监控技术的特种机。
7、高可靠、适应恶劣环境趋势：
抗电磁干扰、适宜各种恶劣环境（高湿度、高低温度、有害气体腐蚀、防水防尘、防雷击、抗盐雾等）、抗击打与磕碰、防爆以及平均无故障时间不断加长（MTBF大于15年以上）的加强工业PC（IPC）、军用机等特种计算机。
8、市场呼唤CPU革命
就目前而言，工业PC使用的PC架构或英特尔架构的CPU,本质上都不属于工业级或军事级的CPU芯片，也是工业PC的MTBF无法突破的短板，也就是说基于PC架构的工控机无论怎样改进，目前还需要使用个人电脑的CPU,所以作为特种计算机的先行者－工业PC的平均无故障时间已经难以取得突破性进展，遇到了难以逾越的瓶颈，由此可判断传统工控机的市场需求已经进入平稳发展期，突破性地提升高工控机平均无故障时间，需要半导体芯片，特别是CPU芯片制造的一次革命，我们期待着这次革命带来的商业机会。

四. 特种计算机分类
1、工业控制机：简称工业PC或IPC（Industry Personal Computer）
1.1上架式IPC：
上架式IPC是目前工控机市场占有率最高的主流品种,其宽度通常符合19英寸标准机柜安装尺寸,高度分别有1U、2U、4U、5U、6U 、7U. 注:1U=44.54mm
一般来说,在1U或2U的结构设计上,由于机箱体积有限，但CPU的功耗日益加大（最新的P4CPU功耗已超过100W），因此内部散热风流设计变成了厂商面临的最大问题。而机构散热设计的功力在很大程度上反映了一个厂商的技术实力。
对于4U、5U、6U 、7U的机构设计，由于机箱的体积变大，在狭小机箱中面临散热因素已不是主要考虑因素。因此如何合理的利用机箱空间在有限的空间内提供更多的驱动器托架、如何提供多个扩展卡槽位、如何支持双CPU卡、如何支持冗余热插拔硬盘、如何支持冗余电源等附加高端功能以及如何抗振动、如何易于维护等因素,成为机构设计的主要考虑因素了。
1.2 壁挂式IPC：
此外，由于某些设备制造商需要把控制中心（IPC）放置在其设备之中。传统的上架式19英寸机箱体积太大,因此针对此类客户需求，又推出了壁挂式的机箱。也有人称之为BOX-IPC。
1.3 IPC一体机：
一体机是将主板、显示器、键盘或触摸屏、电源和其他输入/输出接口全部做在一起,不预留扩展插槽的工控机.一体机往往在结构尺寸上以非标准的居多。
1.4 IPC一体化工作站：
一体化工作站是将CPU卡、工业底板、一体专用键盘、显示器(可选择触摸屏)、电源和其他输入/输出接口做在一起,并且预留数量不等的总线扩展插槽.一体化工作站要比一体机功能和配置更高级,相对通用性更强，同时兼具防尘、抗震甚至防暴等功能，结构上往往采用19英寸标准上架机箱结构。
1.5 平板PC或平板电脑：
平板PC是将主板、显示器、触摸屏、电源及通讯接口集成在一起的低功耗电脑（如采用笔记本CPU 、ITX标准小主板结构)，通常平板PC不含扩展I/O插槽、结构做的较薄，是面向某个行业本着够用就好，不需要太高的计算和处理能力的专用电脑，结构上都留有2种标准支架的安装孔位，以便与悬挂或转动。平板电脑带有明显瘦客户机的概念，往往允许使用嵌入式操作系统。由于采用低功耗往往结构上不再设有风扇。

1.6 嵌入式工业电脑：
*嵌入式工业电脑又称微型IPC,往往采用低功耗CPU，其功能的针对性很强。
*采用彻底的无风扇设计（无CPU风扇、无系统风扇、无电源风扇或硬盘风扇）。
*采用无接线设计：一般盒式PC利用线缆作为连接器和主板之间的配线，而嵌入式工业电脑是直接将连接器焊接到印制板上，所以增加了可靠性。
*低功耗的特征十分显著，支持嵌入式操作系统，如Windows@2000, Windows@xpEmbedded, Windows@CE和Embedded li