更高的性能，更多的接口

需要一個新的規(guī)范來補(bǔ)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(jì)算機(jī)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(kuò)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(qiáng)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(kuò)展連接的需求在新型無頭邊緣服務(wù)器中最為強(qiáng)烈，這些服務(wù)器越來越多地用作惡劣環(huán)境和擴(kuò)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(jì)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(jī)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(jì)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(qiáng)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(dú)立的機(jī)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(qiáng)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(shí)現(xiàn)高性能互聯(lián)網(wǎng)解決方案，包括對觸覺實(shí)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(yùn)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(shí)時的虛擬機(jī)（例如實(shí)時系統(tǒng)的 RTS 虛擬機(jī)管理程序）使用虛擬機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(yùn)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(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐呀?jīng)提供了能夠傳輸28 Gbs非歸零（NRZ）的組件。此外，還計(jì)劃通過 800 個引腳提供多達(dá) 2 個功能極其強(qiáng)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(jī) 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(qiáng)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(shí)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(kuò)展。需要相關(guān)的載板設(shè)計(jì)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(jì)靈活緊湊的異構(gòu)計(jì)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(xiàng)。這同樣適用于MXM3顯卡的替代品，因?yàn)樗鼈円仓挥?14個引腳。隨著 COM-HPC 支持極薄的模塊化設(shè)計(jì)，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(jī)架系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(kuò)展。

800 針而不是 440 針

除了這種為強(qiáng)大的嵌入式計(jì)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(xiàng)。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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的攝像機(jī)連接，以實(shí)現(xiàn)態(tài)勢感知和協(xié)作機(jī)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(qiáng)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(jì)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