更高的性能，更多的接口

需要一個新的規(guī)范來補充COM Express很容易解釋。由于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，對提供高速性能的嵌入式計算機的需求正在增長。為了服務(wù)于新型嵌入式邊緣服務(wù)器，可擴展性必須是無限的。憑借其440引腳，COM Express沒有足夠的接口來容納強大的邊緣服務(wù)器。COM Express 連接器的性能也在慢慢接近其極限。雖然COM Express可以輕松處理PCIe Gen 3的8.0 GHz時鐘速度和8 Gbit/s吞吐量，但連接器是否滿足某些技術(shù)進(jìn)步（如PCIe Gen 4）仍然懸而未決。

無頭嵌入式服務(wù)器性能

對超高嵌入式邊緣性能和擴展連接的需求在新型無頭邊緣服務(wù)器中最為強烈，這些服務(wù)器越來越多地用作惡劣環(huán)境和擴展溫度范圍的工業(yè)應(yīng)用中的分布式系統(tǒng)。為了說明這種對高邊緣性能的需求，例如，使用視覺和人工智能邏輯建立態(tài)勢感知的自動駕駛汽車，當(dāng)事情變得棘手時，它根本無法等待在云中計算算法。它必須能夠立即做出反應(yīng)。這同樣適用于協(xié)作機器人。這要求系統(tǒng)提供至少 10 GbE 的連接，以及使用大量并行計算單元的能力，例如，預(yù)處理成像傳感器數(shù)據(jù)或執(zhí)行復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)算法。如今，GPGPU 越來越多地用于執(zhí)行這種靈活和多功能的任務(wù)。它們通常取代 FPGA 和 DSP，需要與中央 CPU 內(nèi)核建立高速連接。這種需求隨著任務(wù)的復(fù)雜性而增加。憑借其許多 PCIe 通道，COM-HPC 系統(tǒng)可以容納比 COM Express 更多的加速卡，從而進(jìn)一步提高性能。

海量并行數(shù)據(jù)處理

在醫(yī)學(xué)成像中，還需要結(jié)合強大的CPU和大規(guī)模并行數(shù)據(jù)處理能力的設(shè)置，其中人工智能的使用正在增加，以支持基于現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)的醫(yī)學(xué)診斷。同樣的性能要求適用于工業(yè)檢測系統(tǒng)中使用的無數(shù)視覺系統(tǒng)，以及公共視頻監(jiān)控系統(tǒng)。隨著越來越多的以前獨立的機器和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，整個工業(yè)4.0應(yīng)用領(lǐng)域也需要更強大的連接。所有這些都推動了嵌入式系統(tǒng)中對高速接口的需求，以實現(xiàn)高性能互聯(lián)網(wǎng)解決方案，包括對觸覺實時行為的TSN支持。此外，越來越多的工作負(fù)載需要整合到單個系統(tǒng)中。除了視覺系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)預(yù)處理之外，還包括用于入侵檢測的防火墻和嗅探系統(tǒng)，它們必須并行處理與正在運行的應(yīng)用程序幾乎相同的負(fù)載。這使需求翻倍，并且需要對支持實時的虛擬機（例如實時系統(tǒng)的 RTS 虛擬機管理程序）使用虛擬機管理程序技術(shù)。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集卡和用于 5G 的測量技術(shù)，以及通過 PCIe 連接的具有快速 NVMe 存儲器的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中 5G 無線電塔和模塊化刀片的邊緣邏輯也可以從高性能計算機模塊中受益。

高達(dá) 1 TB 的內(nèi)存

.COM-HPC 將通過高達(dá) 100 GbE、高達(dá) 32 Gb/s 的 PCIe 第 4 代和第 5 代，以及多達(dá) 8 個 DIMM 插槽和功率超過 200 瓦的高速處理器來滿足這些高速性能要求。新標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分了兩個基本變體：無頭 COM？HPC 服務(wù)器模塊（也可以稱為模塊上的服務(wù)器）和 COM？HPC 客戶端模塊，遵循 COM Express 類型 6 計算機模塊的概念。

.COM-HPC模塊服務(wù)器將能夠通過其8個DIMM插槽托管1.0TB的大量RAM。它們還將運行高達(dá) 8 個 25 GbE，并支持多達(dá) 64 個 PCIe 第 4 代或第 5 代通道（即高達(dá) 256 GB/s 的 I/O 性能）。這種超快速連接屬于嵌入式邊緣服務(wù)器類別，新的 PCIe 通道通過 PCIe Gen 5 提供超過 32 Gbit/s 的傳輸速率。這種性能是必需的，并且可以通過高性能接口直接實現(xiàn)，因為已經(jīng)提供了能夠傳輸28 Gbs非歸零（NRZ）的組件。此外，還計劃通過 800 個引腳提供多達(dá) 2 個功能極其強大的 USB 4 接口。這些接口基于 Thunderbolt 3.0，提供每秒 40 千兆位 （Gbps）。這相當(dāng)于每秒約 5 千兆字節(jié) （GB），大約是 USB 3.2 的兩倍，最高可達(dá) 20 Gbps，最高支持 2 倍。另外 4 個 USB 2.0 接口完成了 COM 上的 USB 選擇？HPC 服務(wù)器模塊。除了 2 個本機 SATA 之外，還提供對 eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2xUART 和 12 個 GPIO 的支持，以集成簡單的外設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)通信接口，例如用于服務(wù)目的。

顯示器、高達(dá) 100 瓦的功率以及 PCIe、USB、DisplayPort 和 Thunderbolt 協(xié)議。

服務(wù)器級主板管理

COM-HPC的另一個新功能是集成的系統(tǒng)管理界面。該軟件接口目前由PICMG小組委員會定義，旨在將強大而復(fù)雜的IPMI定義的一小部分包含在COM-HPC規(guī)范中，以便輕松實現(xiàn)完整的服務(wù)器功能。借助此接口，COM-HPC將提供真正的邊緣服務(wù)器功能，這些功能可以通過在載板上集成合適的服務(wù)器級板管理控制器（BMC）來廣泛擴展。需要相關(guān)的載板設(shè)計指南來幫助新來者入門。該規(guī)范將進(jìn)一步提供為圖形處理器或FPGA開發(fā)COM-HPC設(shè)備模塊的可能性。為此，該規(guī)范定義了 PCIe 時鐘輸入，以便 COM-HPC 模塊也可以用作客戶端。這使得設(shè)計靈活緊湊的異構(gòu)計算解決方案成為可能，而無需復(fù)雜的提升卡，而傳統(tǒng)上，顯卡是為以 90 度角安裝在主板上的 PCIe 插槽開發(fā)的。它們還提供更少的連接選項。這同樣適用于MXM3顯卡的替代品，因為它們也只有314個引腳。隨著 COM-HPC 支持極薄的模塊化設(shè)計，也適用于 GPGPU，因此可以為提供 COM-HPC 服務(wù)器模塊和基于 GPGPU、FPGA 或 DSP 的加速器模塊的機架系統(tǒng)設(shè)計薄插槽卡。 所有三種加速器模塊變體的匹配解決方案已經(jīng)在開發(fā)中，因此 COM-HPC 不再只是嵌入式邊緣服務(wù)器處理器的標(biāo)準(zhǔn)， 但也可用于GPGPU，F(xiàn)PGA和DSP擴展。

800 針而不是 440 針

除了這種為強大的嵌入式計算設(shè)定全新標(biāo)準(zhǔn)的超高性能嵌入式邊緣服務(wù)器類之外，第二類 COM-HPC 客戶端模塊將自己定位在 COM Express Type 6 規(guī)范之上。由于較小的尺寸最多只能容納四個SO-DIMM插槽，因此主要在于引腳數(shù)量：800個引腳顯然提供了比COM Express的440個引腳更多的接口選項。但是，只要COM Express也可以處理PCIe Gen 4（至少在向下兼容性方面可以假設(shè)），COM Express系統(tǒng)的開發(fā)人員就不必切換到COM-HPC客戶端模塊。除了 49 個 PCIe 通道（COM Express Type 6 僅提供 24 個）之外，現(xiàn)在首次有兩個 25 GbE KR 接口和最多兩個 10 Gb BaseT 接口，這明顯超過目前的單個 GbE LAN。另一個吸引人的功能是多達(dá)兩個MIPI-CSI接口，可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的攝像機連接，以實現(xiàn)態(tài)勢感知和協(xié)作機器人。許多開發(fā)人員還會喜歡除了 4 個 USB 2.0 之外提供的方便、多功能和極其強大的 USB 4.0 接口。其中最多將有四個，以連接高達(dá)40 Gbps的超快速內(nèi)存，或最多兩個4K顯示器，包括電源和通過單根USB-C電纜集成的10GbE網(wǎng)絡(luò)連接。圖形也已整理?，F(xiàn)在支持包括 3 個專用 DDI 接口。DisplayPort、DVI-I/VGA 和 DVI-I、HDMI 或 DVI 到 LVDS 轉(zhuǎn)換器的特定設(shè)計現(xiàn)在在載板上執(zhí)行。其他接口包括 2 個 SoundWire 和 I2S 以及 2 個 SATA;eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2x UART 和 12 個 GPIO 完善了功能集。

SoundWire已作為新接口添加到規(guī)范中，將取代當(dāng)前使用的HDA接口。SoundWire 是一種 MIPI 標(biāo)準(zhǔn)，只需要兩條時鐘和數(shù)據(jù)線，時鐘速率高達(dá) 2.288 MHz，即可并行連接多達(dá)四個音頻編解碼器。每個編解碼器都會接收自己的 ID，該 ID 經(jīng)過評估。

審核編輯：郭婷