第三代高性能计算机模块(COM): COM-HPC

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第三代高性能计算机模块(COM): COM-HPC https://www./ruanjian/xitong/1178.html
  • 软件大小:1.08MB
  • 更新时间:2020-08-112011-03-04 10:35
  • 软件语言:简体中文
  • 软件授权:免费软件
  • 软件厂商:威盘网
  • 软件类别:其它工具
软件官网:官方网站
应用平台:Win2K,WinXP,Win2003,Vista,Win7
软件评分:8.9
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基本简介

继ETX/XTX和COM Express之后,嵌入式谋略机模块行业推出了一款创始全新机能级其余产品生命周期。这个全新的设计标准被称为COM-HPC,已经由过程康佳特等企业组成的PICMG认证。跟着5G收集的推展,极速的实时数据互换将成为主要利用领域。但今朝COM标准的用户不必担心自己的办理规划就此掉效,由于转型必要光阴,基于当前标准的产品在未来多年内并不会退出市场。

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ETX及其蜕变成的COM Express标准是两种嵌入式谋略机模块的技巧规范,跟着技巧的进步而在多个自力团体的努力下实现了标准化。而现在,第三种标准COM-HPC即将推出,以满意宽带、5G联网设备、机械和系统的高机能要求。

自嵌入式谋略机模块(Computer-On-Module,以下简称COM)的观点出生以来,模块化电脑已成为嵌入式谋略机系统中最为紧张的设计原则。IHS Markit的钻研注解,估计至2020年,嵌入式谋略机主板、模块和系统的举世贩卖额中将有38%来自COM。首个嵌入式谋略机模块于1990年代早期问世,由德国公司JUMPtec的所有者且至今仍生动于德国康佳特的Hans Mühlbauer,根据当时常见的AT/ISA96总线,推出了首个ModulAT模块,基于9.54 MHZ 英特尔CPU 80C88,DRAM内存可达640KB。其目标是让办公室电脑技巧更得当工业用途。这在嵌入式谋略机领域前所未有。当时,工业电脑主要应用19英寸机架系统,而应用100 x 160毫米主板的工业级电脑根本闻所未闻。该模块在CPU和元件的同一侧装有120个针脚,当时的处置惩罚器显然无需斟酌繁杂的散热治理。

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JUMPtec基于当时常见的AT/ISA96总线,推出了首个ModulAT模块,配备了9.54 MHz 英特尔 CPU 80C88,DRAM内存可达640KB。

首个模块的目标是避免将所有功能集中于一张卡上,以削减CPU快速更新换代所带来的冲击。在以前,英特尔(Intel)和AMD每六个月就能推出一款新CPU。因为不确定旧版CPU还能在市场上留存多久,是以必要应用模块化来确保其经久可用。当然,其拥有的可扩展性也带来了多种不合的机能变种。另一个重点则是削减I/O板设计的繁杂性。当I/O板需求的层数大年夜幅削减,这使得PCB设计的资源随之低落。在当时,若何用新型模块削减功耗和发烧量也已经成为了关注点。着末,客户老是想要最新格式的CPU,这一点时至今日也没有改变。而模块同样能保障这种上风。

模块还能办理缆线缠结

然而,与AT/ISA96总线比拟,ModulAT模块上市的光阴较晚,由于用于工业用途的嵌入式谋略机当时才刚刚起步。例如,x86和Windows还未在行业中崭露锋芒,与蓝屏问题的斗争依然汹涌澎拜。在这方面,模块更像是新兴行业的早期“盗版”产品,而不是既定模块标准中的独特产品世代。即便如斯,JUMPtec依然创始了举世模块营业,创立了标准规范。在如今看来,这是一大年夜成功。在1990年代中期,PC/104 单板(SBC)的规格为连接器留出的空间过少,使其难以安装在CPU和芯片组的同一侧,进一步证清楚明了模块的紧张性。跟着客户开始对连接能力提出更高的要求,连接器被定制安装在PCB的另一侧,用以连接更多外部设备。PC/104的设计原则还意味着缆线必须将I/O向导至机箱,这导致缆线的缠结问题更为严重,也导致系统更轻易掉足。在当时,优越的系统设计意味着干净整齐的缆线连接。经由过程应用专用载板,使外部I/O可以直接连接到机箱,无需应用缆线,模块观点能有效办理缆线缠结问题,这也成为一大年夜亮点。JUMPtec开拓的首个ETX模块成功推出,标志着嵌入式谋略机模块市场的重大年夜冲破。

最佳模块观点竞争猛烈

然而,虽然JUMPtec创始了标准规范,但这些以ISA/PCI为根基、具备400个针脚连接器的ETX设计却并非一帆风顺。许多企业和竞品模块观点开始要求原始设备制造商供给类似的办理规划,此中大年夜多半的名字如今只有逝世忠粉丝才能想起。虽然当时的嵌入式谋略机供应商规模与今日相距甚远,但照样展开了猛烈的竞争。JUMPtec和Advantech在2001年11月合营创立了ETX Industrial Group(ETX-IG),推出了首个开放的、自力于制造商的模块标准规范,此中一版规范如今依然有效。Mühlbauer在当时解释道:“举例来说,Advantech、I-Base、IBR和PCISystems都开拓了不合的ETX主板,并且很快就达到了市场成熟的水平。为了确保举世ETX标准的统一拟订,我们必要建立一个开放的ETX同盟。” 在几个月内,其他紧张的ETX支持者体会到了开放式标准带来的卓越效益,也纷繁加入了同盟。随后,ETX-IG经由过程吞并和收购而变得更加举足轻重,不合设计类型的模块也徐徐削减。终极,模块设计的不同险些彻底消掉。由此,鄙人一个技巧周期中,嵌入式谋略机模块行业顺利拟订出了新的标准规范,避免了过多的竞争和比武。

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Advantech和JUMPtec在纽伦堡SPS/IPC/Drives上创立了ETX-IG。

COM Express于2005年景为正式的PICMG标准规范

2004年,跟着新推出的PCI Express总线被广泛利用,新型处置惩罚器和芯片组也不再支持ISA,行业必要一种全新的设计观点:COM Express,这种规范虽然拟订起来相对轻松,但也并非易如反掌。主持标准规范的PICMG必要抗衡内部的各种障碍与迁延。终极,在2005年7月,嵌入式谋略机业界对PICMG的COM Express标准杀青了同等。该观点于2003年秋季与英特尔相助合营被提出,在18个月的光阴后才实现了标准化。从2010年的Rev2.0到2017年的Rev3.0,起草者Christian Eder不停引导着标准的拟订。他最初在Mühlbauer的JUMPtec事情,随后加入了Kontron,如今则为德国康佳特办事。

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首款COM Express模块于2005年开始批量临盆,应用了英特尔奔跑M处置惩罚器,是嵌入式谋略机处置惩罚器中真正的里程碑。

如今,在PICMG推出COM Express整整14年后,嵌入式谋略机模块市场成为了最大年夜、最主要的嵌入式谋略机子市场,所有嵌入式谋略机制造商都能供给多种COM Express模块。虽然如斯,ETX/XTX模块也并未鸣金收兵,这意味着首个谋略机模块(COM)周期还并未遣散。COM Express花了许多年的光阴追赶ETX/XTX,直至2012年才终于在数量上跨越了后者。看来 “好用就不做改变”,盛行这句谚语的可不光在嵌入式谋略机市场。

COM Express模块无可比肩

如今,对中高端机能的新式嵌入式载板而言,COM Express依然是无可辩说的标准规范。彷佛没有其他规范能与之对抗。这一规范颠最后多次低调的修订,于2017年5月宣布了如今的3.0版,这也是标准规范的好处。在相对较新的Type7规范中,COM Express专为嵌入式边缘办事器利用而打造,在极度前提下以致可以用作VITA规范的基准。其他模块标准,例如Qseven和SMARC 2.0,虽然两者都支持以ARM为根基的利用场置惩罚器,但仅限于低功耗或者小型设计。最新的COM-HPC模块标准规范罗致了过往的教训:从一开始,这一高机能嵌入式谋略机模块标准就由PICMG拟订,以尽可能避免模块之间的猛烈竞争。对第三代模块标准规范来说,自力于制造商的同盟是最抱负的生态体系。

图解5

至今为止机能最强大年夜的COM Express Type 7嵌入式办事器模块,搭载AMD EPYC处置惩罚器。

第三代高机能COM问世

自2018年10月起,由康佳特市场营销总监Christian Eder 担负主席的PICMG事情组就在钻研最新的COM-HPC模块标准规范。这一标准急需问世,由于所有全新的物联网/5G联网设备都必要高带宽、高频率的通讯总线,而COM Express板间连接器却无力供给支持。这意味着在举世构想、执行了数十年的嵌入式谋略机模块标准规范将由同一个德国COM同盟所拟订。今朝,这一同盟的主要推动力便是德国康佳特,该公司于2005年景立,为纯挚的谋略机模块供应商,以避免和自己的顾客在系统办理规划市场中竞争。该公司也是Qseven和SMARC 2.0的构思者。

宽带收集必要宽带电脑

跟着业界从ETX慢慢转换到COM Express,新总线技巧的推出自然会迎来新的标准。COM-HPC标准规范旨在为宽带收集中得当PCI Express第3代至第5代高频旌旗灯号的宽带谋略设定全新的嵌入式谋略机模块标准。然而,正如COM Express并未取代ETX,COM-HPC不应成为COM Express的替代品。如我此前所述,ETX/XTX模块如今依然可以应用,用户以致在20年后依然可以应用同样的设计原则。是以,在COM-HPC模块标准同样可以包管,以前有效的基础观点如今也依然有效。此外,新处置惩罚器的设计更为繁杂,是以更必要经由过程特定的载板将I/O从CPU模块导出。

但为什么不继承开拓COM Express就好呢?全新COM-HPC标准所需的并不光是新连接器,而是传统COM Express中的许多功能已经不再必要,必要被移除。这是由于全新的标准所瞄准的利用要领要求较高,远越过了当前顶级COM Express的机能支持。然而,其目的依然是使原始设备制造商经由过程大年夜型生态体系和PICMG及其标准规范的声望而得到效益,是以,分外强调应用者可以轻松地完成系统迁移。由ETX迁移至COM Express时的大年夜量履历应该能作为参考。

基于这些缘故原由,在高于COM Express Type7和Type6标准规范的机能, 将有两种全新的新一代机能级别。此中一种别主要面向边缘办事器技巧,其必要更多通信接口,而非强大年夜的集成显卡,且具备多核心用于事情负载整合。另一种别会扩展现有的高端嵌入式谋略机标准,增加COM Express无法容纳的新机能选项,其组成部分包括显卡,USB 3.2(20 Gbit/s)、USB 4.0(40 Gbit/s)、 配备了x2/x4端口设置设置设备摆设摆设和重准时器的第4代与第5代PCIe、每秒100/200 Gb的以太网、NVMe和其他选项。

双倍针脚,多达8个DIMM插槽

连接器是新标准规范中异常紧张的一部分。COM Express仅限于传输速率每秒8 Gb、时钟频率5.0 GHz的第三代PCIe。全新的连接器可支持的传输速率跨越了每秒32 Gb,等同于第5代PCIe。此外,支持多达65个PCI Express通路,足够连接许多强大年夜的GPGPU并进行机械进修。比拟之下,COM Express最大年夜仅能支持32个PCI Express。COM Express的机能体现今朝受限于每对旌旗灯号10 Gb以太网,这也将提升到每对旌旗灯号至少25 Gb以太网,使100 Gb以太网的支持成为可能。用于边缘谋略机的新一代处置惩罚器还必要更多互联,也必要更多DIMM插槽的空间。该新标准可支持多达8个DIMM插槽和800个针脚,而COM Express仅有440个针脚。

图解7-8

康佳特的COM-HPC模块拥有两种机能种别,与如今的COM Express Type6和Type7一样,分为客户端(Client)类与办事器(Server)类。从一开始,这两个类型的设计面积就意味着,大年夜型的高端COM-HPC模块能容纳多达8个DIMM插槽。图示还清晰展示出了不合尺寸的板际连接器的相同结构。

大概有人觉得,拟订新的标准规范易如反掌,但事实并非如戏。仅仅提升旌旗灯号频率就带来了诸多繁杂的问题。例如:为了支持高达300W的模块,康佳特和Samtec已经为COM-HPC连接器的要求与测试相助探究了两年。然而,PICMG事情组直到2018年10月才成立,这意味着许多根基事情此前已经被完成,由此加快了事情组的决策速率。

COM-HPC模块何时问世?

介入标准拟订的各大年夜公司今朝都翘首以待,盼望流程不要如COM Express一样平常,在PICMG中再度停滞。它的成功很大年夜程度上取决于企业能否联袂并进,而非零丁执行。是以,全部业界对宣布公开声明都相称审慎。英特尔等半导系统体例造商已经经由过程早期体验项目分享了最新的处置惩罚器技巧,开拓部门正在全力进行第一版设计的钻研。康佳特的首个COM-HPC模块可能于今年推出,到时,新 一代的嵌入式谋略机期间即未光降,这和昔时COM Express花的光阴差不多,是以很可能实现。

PICMG——强大年夜的团队

PCI工业谋略机制造商组织(PCI Industrial Computer Manufacturers Group),简称PICMG,是由跨越140家企业所组成的同盟,旨在合营开拓高机能电信与工业利用的免专利标准规范。同盟的成员多为技巧领域的前驱者,在各自的行业内拥有多年开拓履历。今朝,该组织正在开拓COM-HPC规范标准,为下一代嵌入式谋略机模块供给开放架构。介入拟订COM-HPC规范标准的企业包括事情组的提议方德国康佳特、凌华科技和控创,以及研华、Amphenol、比勒菲尔德大年夜学、Elma Electronic、Emerson Machine Automation Solutions、ept、Fastwell Group、Heitec、英特尔、MEN Mikro Elektronik、MSC Technologies、N.A.T.、Samtec、SECO、TE Connectivity、Trenz Electronic和VersaLogic等,其主席为康佳特的Christian Eder。

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