新的 COM 規(guī)范將滿足高端邊緣計算應(yīng)用程序日益增長的服務(wù)器級要求。

關(guān)于可用于嵌入式系統(tǒng)部署的計算能力，事情確實開始升溫。例如，最近宣布的高性能計算模塊計算機 （COM-HPC） 開放規(guī)范將為邊緣計算帶來服務(wù)器級功能。

System-in-package 和 system-on-module

讓我們簡要回顧一下我們是如何走到今天的。從 1970 年代中期開始，早在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 概念出現(xiàn)之前，嵌入式系統(tǒng)就有幸擁有簡單的 8 位處理器。

隨著時間的推移，16 位、32 位甚至 64 位微處理器和微控制器芯片出現(xiàn)在現(xiàn)場，這極大地提高了設(shè)計人員可用的計算能力，但也帶來了自己的問題，包括與 DDR 等組件相關(guān)的問題內(nèi)存和以太網(wǎng)物理層 （PHY）。即使您知道自己在做什么，您也將花費大量時間在 PCB 布局上以保證高速接口的信號完整性，同時努力遵守電磁兼容性 （EMC） 標(biāo)準(zhǔn)。

這種增加的復(fù)雜性直接影響了加快上市時間同時降低風(fēng)險的要求。一種解決方案是系統(tǒng)級封裝 （SiP） 和系統(tǒng)級模塊 （SOM） 的組合，例如 Microchip Technology 提供的那些（請參閱“物聯(lián)網(wǎng)、Linux 和系統(tǒng)級模塊”）。

計算機模塊

性能階梯的下一步是模塊計算機 （COM） 的概念。這里的想法是擁有一個具有定義接口的相對較小的 COM 板，該板插入一個更大的載板，該載板還包含任何其他組件和子系統(tǒng)。

第一個此類模塊出現(xiàn)在 1990 年代初期，當(dāng)時德國公司 JUMPtec 的所有者，至今仍參與 congatec AG 活動的 Hans Mühlbauer 推出了第一個基于 AT/ISA96 總線的 ModulAT 模塊，這在那時。這些 COM 配備 9.54-MHz Intel 80C88 CPU 和 640 kB DRAM 內(nèi)存，尺寸為 100 × 160-mm，并使用 120 針接口連接到載板。

2001 年，JUMPtec 和 Advantech 聯(lián)手成立了 ETX 工業(yè)集團 （ETX-IG）。其他支持者包括 I-Base、IBR 和 PCISystems。今天仍在使用的 ETX 規(guī)范定義了一個 95 × 114 毫米的 COM，使用 400 針接口連接到載板，并支持 ISA、PCI 和圖形總線。

所有這些都將我們引向了PICMG，這是一個由公司和組織組成的非營利性財團，共同為高性能工業(yè)、軍事/航空航天、電信、測試/測量、醫(yī)療和通用嵌入式開發(fā)開放標(biāo)準(zhǔn)——計算應(yīng)用。PICMG 開發(fā)的主要標(biāo)準(zhǔn)包括 CompactPCI、AdvancedTCA、MicroTCA、AdvancedMC、CompactPCI Serial、COM Express、SHB Express 和硬件平臺管理 （HPM）。

自 2005 年 PICMG 的 COM Express 推出以來，該標(biāo)準(zhǔn)已被世界各地的公司采用。COM Express 滿足當(dāng)今大多數(shù)高性能應(yīng)用程序的需求，并有望在未來十年發(fā)展壯大，但一些邊緣計算應(yīng)用程序開始要求更高的服務(wù)器級性能。

介紹 COM-HPC

為滿足這些極端性能需求，PICMG 最近成立了 COM-HPC 技術(shù)小組委員會，負責(zé)開發(fā)新的 COM 規(guī)范以滿足邊緣計算應(yīng)用日益增長的要求。

新的 COM-HPC 規(guī)范與現(xiàn)有的 COM Express 工作并行運行，COM-HPC 旨在補充而不是替代 COM Express。

新規(guī)范預(yù)計將支持兩種不同的模塊尺寸：一種用于高性能計算，另一種用于嵌入式計算。最初的計劃包括整合一個新的高速連接器，該連接器能夠支持現(xiàn)有和未來的接口，例如 PCI Express Gen 4/5，速度高達 100 Gigabit Ethernet （GbE）。該規(guī)范將針對中高性能服務(wù)器級處理器。

COM-HPC 的主要目標(biāo)是支持 PCIe Gen 5.0 （32 Gb/s）、64 個 PCIe 通道、每個信號對至少 25 GbE 以支持 100 GbE，以及更新其他接口。

重要的是要了解 COM-HPC 不定義 COM-HPC 板的內(nèi)容或核心功能。相反，它是一個涵蓋機械和電氣接口的規(guī)范，包括電路板尺寸和連接器位置和引腳排列。此外，將定義連接器封裝和機械/電氣特性，并且此類連接器將可從多個供應(yīng)商處獲得。

這個想法是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員可以創(chuàng)建包含所有差異化子系統(tǒng)的載板，而主要的計算和內(nèi)存由從各種供應(yīng)商購買的 COM-HPC 板提供。將來，隨著更高性能處理器和更大內(nèi)存模塊的出現(xiàn)，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員（可能還有最終用戶）可以簡單地將他們的 COM-HPC 板換成更高/更大的型號。

COM-HPC 的未來

COM-HPC 團隊選舉 congatec 的 Christian Eder 為委員會主席。控創(chuàng)的 Stefan Milnor 是技術(shù)編輯，Samtec 的 Dylan Lang 是秘書。

迄今為止，COM-HPC 倡議包括 20 家活躍的成員參與公司：凌華科技、研華、安費諾、比勒費爾德大學(xué)、康佳特、Elma、艾默生、ept、FASTWEL、HEITEC、英特爾、控創(chuàng)、MEN Mikro、MSC Technologies、NAT、Samtec、 SECO、TE Connectivity、Trenz Electronic 和 VersaLogic。

目標(biāo)是在 2020 年初批準(zhǔn) COM-HPC 規(guī)范，這將非常及時，因為 IHS Markit 預(yù)測，到 2020 年，COM 將占嵌入式計算板、模塊和系統(tǒng)總銷售額的 38% 左右，根據(jù)多項研究報告，COM 市場正在迅速擴張，預(yù)計到 2022 年將超過 10 億美元。