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

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

System-in-package 和 system-on-module

讓我們簡(jiǎn)要回顧一下我們是如何走到今天的。從 1970 年代中期開(kāi)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(jiǎn)單的 8 位處理器。

隨著時(shí)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(chǎng)，這極大地提高了設(shè)計(jì)人員可用的計(jì)算能力，但也帶來(lái)了自己的問(wèn)題，包括與 DDR 等組件相關(guān)的問(wèn)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(fèi)大量時(shí)間在 PCB 布局上以保證高速接口的信號(hào)完整性，同時(shí)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(shí)間同時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)的要求。一種解決方案是系統(tǒng)級(jí)封裝 （SiP） 和系統(tǒng)級(jí)模塊 （SOM） 的組合，例如 Microchip Technology 提供的那些（請(qǐng)參閱“物聯(lián)網(wǎng)、Linux 和系統(tǒng)級(jí)模塊”）。

計(jì)算機(jī)模塊

性能階梯的下一步是模塊計(jì)算機(jī) （COM） 的概念。這里的想法是擁有一個(gè)具有定義接口的相對(duì)較小的 COM 板，該板插入一個(gè)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(gè)此類(lèi)模塊出現(xiàn)在 1990 年代初期，當(dāng)時(shí)德國(guó)公司 JUMPtec 的所有者，至今仍參與 congatec AG 活動(dòng)的 Hans Mühlbauer 推出了第一個(gè)基于 AT/ISA96 總線的 ModulAT 模塊，這在那時(shí)。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(tuán) （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(gè) 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(gè)由公司和組織組成的非營(yíng)利性財(cái)團(tuán)，共同為高性能工業(yè)、軍事/航空航天、電信、測(cè)試/測(cè)量、醫(yī)療和通用嵌入式開(kāi)發(fā)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)——計(jì)算應(yīng)用。PICMG 開(kāi)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(tái)管理 （HPM）。

自 2005 年 PICMG 的 COM Express 推出以來(lái)，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(lái)十年發(fā)展壯大，但一些邊緣計(jì)算應(yīng)用程序開(kāi)始要求更高的服務(wù)器級(jí)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(huì)，負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)新的 COM 規(guī)范以滿足邊緣計(jì)算應(yīng)用日益增長(zhǎng)的要求。

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

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

COM-HPC 的主要目標(biāo)是支持 PCIe Gen 5.0 （32 Gb/s）、64 個(gè) PCIe 通道、每個(gè)信號(hào)對(duì)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(gè)涵蓋機(jī)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(jī)械/電氣特性，并且此類(lèi)連接器將可從多個(gè)供應(yīng)商處獲得。

這個(gè)想法是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)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(jì)算和內(nèi)存由從各種供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)的 COM-HPC 板提供。將來(lái)，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(kāi)發(fā)人員（可能還有最終用戶(hù)）可以簡(jiǎn)單地將他們的 COM-HPC 板換成更高/更大的型號(hào)。

COM-HPC 的未來(lái)

COM-HPC 團(tuán)隊(duì)選舉 congatec 的 Christian Eder 為委員會(huì)主席。控創(chuàng)的 Stefan Milnor 是技術(shù)編輯，Samtec 的 Dylan Lang 是秘書(shū)。

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(fèi)諾、比勒費(fèi)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(shí)，因?yàn)?IHS Markit 預(yù)測(cè)，到 2020 年，COM 將占嵌入式計(jì)算板、模塊和系統(tǒng)總銷(xiāo)售額的 38% 左右，根據(jù)多項(xiàng)研究報(bào)告，COM 市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)張，預(yù)計(jì)到 2022 年將超過(guò) 10 億美元?！　?/p>