嵌入式計算設(shè)計有機會分享有關(guān) COM-HPC 標準的引腳排列和封裝的更多細節(jié)，許多高速嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員肯定會在即將到來的英特爾和 AMD 處理器中使用這些標準，用于高端嵌入式/中級服務(wù)器。

更高的性能，更多的接口

很容易解釋對補充 COM Express 的新規(guī)范的需求。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 針 COM Express 沒有足夠的接口用于強大的邊緣服務(wù)器。COM Express 連接器的性能也在慢慢接近極限。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)進步（例如 PCIe Gen 4）仍有待定論。

COM-HPC 為嵌入式計算服務(wù)器和嵌入式計算客戶端指定了兩種不同的引腳排列。

無頭嵌入式服務(wù)器性能

在新型無頭邊緣服務(wù)器中，對超高嵌入式邊緣性能和擴展連接性的需求最大，這些服務(wù)器越來越多地用作工業(yè)應(yīng)用中的分布式系統(tǒng)，以應(yīng)對惡劣環(huán)境和擴展溫度范圍。為了說明這種對高性能邊緣的需求，例如，使用視覺和人工智能邏輯來建立態(tài)勢感知的自動駕駛汽車，當事情變得棘手時，它根本無法等待在云中計算出算法。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 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)雜的深度學習算法。今天，GPGPU 越來越多地用于執(zhí)行此類靈活和多功能的任務(wù)。它們經(jīng)常取代 FPGA 和 DSP，它們需要與中央 CPU 內(nèi)核的高速連接。這種需求隨著任務(wù)的復(fù)雜性而增加。憑借其眾多 PCIe 通道，COM-HPC 系統(tǒng)可以容納比 COM Express 更多的加速器卡，從而進一步提高性能。

COM-HPC 指定了五種不同的外形尺寸：兩種用于嵌入式計算服務(wù)器，與 COM Express Basic/Compact 和 Mini 類似，三種用于嵌入式計算客戶端。所有版本均提供 800 個引腳。COM Express 僅提供 440 個引腳，這幾乎是 COM Express 和 COM-HPC 之間唯一的顯著區(qū)別，而市場上還沒有 PCIe Gen 4 產(chǎn)品。COM-HPC 服務(wù)器模塊的第二個主要特點是多達 8 個 DIMM 插槽，目前可提供高達 1 TB 的 RAM。

海量并行數(shù)據(jù)處理

醫(yī)學成像也需要結(jié)合強大的 CPU 和海量并行數(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)學診斷。相同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)。隨著越來越多以前獨立的機器和系統(tǒng)正在聯(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性。所有這些都推動了對嵌入式系統(tǒng)中高速接口的需求，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，越來越多的工作負載需要整合到一個系統(tǒng)中。除了視覺系統(tǒng)和深度學習中的數(shù)據(jù)預(yù)處理之外，這還包括用于入侵檢測的防火墻和嗅探系統(tǒng)，它們必須與運行的應(yīng)用程序并行處理幾乎相同的負載。這使要求加倍，并且需要將管理程序技術(shù)用于具有實時能力的虛擬機，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和用于 5G 的測量技術(shù)以及具有通過 PCIe 連接的快速 NVMe 內(nèi)存的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中的 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。它必須與正在運行的應(yīng)用程序并行處理幾乎相同的負載。這使要求加倍，并且需要將管理程序技術(shù)用于具有實時能力的虛擬機，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和用于 5G 的測量技術(shù)以及具有通過 PCIe 連接的快速 NVMe 內(nèi)存的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中的 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。它必須與正在運行的應(yīng)用程序并行處理幾乎相同的負載。這使要求加倍，并且需要將管理程序技術(shù)用于具有實時能力的虛擬機，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和用于 5G 的測量技術(shù)以及具有通過 PCIe 連接的快速 NVMe 內(nèi)存的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中的 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。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和用于 5G 的測量技術(shù)以及具有通過 PCIe 連接的快速 NVMe 內(nèi)存的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中的 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。其他應(yīng)用包括用于汽車測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器和用于 5G 的測量技術(shù)以及具有通過 PCIe 連接的快速 NVMe 內(nèi)存的工業(yè)存儲系統(tǒng)。工業(yè)服務(wù)器機架中的 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。

COM-HPC 是計算機模塊市場發(fā)展的一致步驟。然而，COM-HPC 可能需要數(shù)年才能達到與 COM Express 相似的市場份額，因為 COM Express 也需要大約 5 年的時間才能在數(shù)量上超過 ETX。由于 ETX 模塊今天仍在銷售，現(xiàn)有的 COM Express 客戶也可以期望在未來很多年都能夠購買 COM Express 模塊。

高達 1 TB 的 RAM

COM？HPC 將通過高達 100 GbE、高達 32 Gb/s PCIe 第 4 代和第 5 代以及多達 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。力量。新標準區(qū)分了兩個基本變體：無頭 COM？HPC 服務(wù)器模塊，也可以稱為服務(wù)器模塊，以及 COM？HPC 客戶端模塊，它們遵循 COM Express Type 6 計算機模塊的概念。

COM？HPC 服務(wù)器模塊將能夠通過其 8 個 DIMM 插槽托管 1.0 TB 的巨大 RAM。它們還將運行高達 8x 25 GbE 并支持多達 64 個 PCIe Gen 4 或 Gen 5 通道（即，高達 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，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)，因為組件具有傳輸 28 Gbs 不歸零 （NRZ） 的能力已經(jīng)可用。此外，通過 800 個引腳計劃最多 2 個功能強大的 USB 4 接口。這些接口基于 Thunderbolt 3.0，提供 40 Gb/秒 （Gbps）。這相當于每秒大約 5 GB，速度大約是 USB 3 的兩倍。2，最大 20 Gbps，也支持高達 2x。額外的 4 個 USB 2.0 接口完善了 COM？HPC 服務(wù)器模塊上的 USB 選擇。除了 2x 本機 SATA，還提供對 eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2xUART 和 12 GPIO 的支持，以集成簡單的外圍設(shè)備和標準通信接口，例如用于服務(wù)目的。

COM-HPC 服務(wù)器和客戶端模塊上可用的 USB 4.0 接口集成了 Thunderbolt 3，它支持高達 40 Gbps、兩個 4K 顯示器、高達 100 瓦以及 PCIe、USB、DisplayPort 和 Thunderbolt 協(xié)議。

服務(wù)器級主板管理

COM-HPC 的另一個新特性是集成的系統(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。由于這個接口，COM-HPC 將提供真正的邊緣服務(wù)器功能，通過在載板上集成合適的服務(wù)器級板管理控制器 （BMC），可以廣泛擴展這些功能。將需要相關(guān)的載板設(shè)計指南來幫助標準的新手入門。該規(guī)范將進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)計靈活和緊湊的異構(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，顯卡是為在主板上以 90 度角安裝的 PCIe 插槽而開發(fā)的。它們還提供了更少的連接選項。這同樣適用于 MXM3 顯卡的替代品，因為它們也只有 314 個引腳。借助 COM-HPC 支持極薄的模塊化設(shè)計，也適用于 GPGPU，因此可以為機架系統(tǒng)設(shè)計薄插槽卡，這些卡既提供 COM-HPC 服務(wù)器模塊，又提供基于 GPGPU、FPGA 或 DSP 的加速器模塊。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)器處理器的標準，還可以用于 GPGPU，

與迄今為止通過 PCIe 3.0 支持的最大 8 Gb/s 相比，COM-HPC 將通過 PCIe 4.0 和 5.0 實現(xiàn)兩到四倍的吞吐量。

800 針而不是 440

除了為強大的嵌入式計算設(shè)定全新標準的超高性能嵌入式邊緣服務(wù)器類別之外，第二類 COM-HPC 客戶端模塊將自身定位在 COM Express Type 6 規(guī)范之上。由于較小的占位面積最多只能容納四個 SO-DIMM 插槽，因此主要區(qū)別在于引腳的數(shù)量：與 COM Express 的 440 引腳相比，800 引腳顯然提供了更多的接口選項。但只要 COM Express 還可以處理 PCIe Gen 4，至少可以假設(shè)向下兼容性，COM Express 系統(tǒng)的開發(fā)人員不必切換到 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，這大大超過了當前的單一 GbE LAN。另一個吸引人的功能是最多兩個 MIPI-CSI 接口，它們可以為態(tài)勢感知和協(xié)作機器人實現(xiàn)經(jīng)濟高效的攝像頭連接。許多開發(fā)人員還將欣賞除 4x USB 2.0 之外還提供的方便、多功能和極其強大的 USB 4.0 接口。最多有四個，用于連接速度高達 40 Gbps 的超高速內(nèi)存，或通過一根 USB-C 電纜連接最多兩個 4K 顯示器，包括電源和集成 10GbE 網(wǎng)絡(luò)連接。圖形也進行了整理?，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 2x SoundWire 和 I2S 以及 2x SATA；eSPI，

SoundWire 已作為新接口添加到規(guī)范中，將取代當前使用的 HDA 接口。SoundWire 是一種 MIPI 標準，只需要兩條時鐘和數(shù)據(jù)線，時鐘頻率高達 2.288 MHz，即可并行連接多達四個音頻編解碼器。每個編解碼器都會收到自己的 ID，該 ID 會被評估。

與新規(guī)范所涉及的公司之一有業(yè)務(wù)關(guān)系的 OEM 已經(jīng)可以開始合適的載板設(shè)計，只要他們遵守 NDA 并且不與第三方共享它們。新規(guī)范將僅在正式發(fā)布后作為開放標準提供。

審核編輯：郭婷