COM-HPC 定义边缘计算的服务器级功能

新的 COM 规范将满足高端边缘计算应用程序日益增长的服务器级要求。

关于可用于嵌入式系统部署的计算能力，事情确实开始升温。例如，最近宣布的高性能计算模块计算机 （COM-HPC） 开放规范将为边缘计算带来服务器级功能。

System-in-package 和 system-on-module

让我们简要回顾一下我们是如何走到今天的。从 1970 年代中期开始，早在互联网和物联网 （IoT） 概念出现之前，嵌入式系统就有幸拥有简单的 8 位处理器。

随着时间的推移，16 位、32 位甚至 64 位微处理器和微控制器芯片出现在现场，这极大地提高了设计人员可用的计算能力，但也带来了自己的问题，包括与 DDR 等组件相关的问题内存和以太网物理层 （PHY）。即使您知道自己在做什么，您也将花费大量时间在 PCB 布局上以保证高速接口的信号完整性，同时努力遵守电磁兼容性 （EMC） 标准。

这种增加的复杂性直接影响了加快上市时间同时降低风险的要求。一种解决方案是系统级封装 （SiP） 和系统级模块 （SOM） 的组合，例如 Microchip Technology 提供的那些（请参阅“物联网、Linux 和系统级模块”）。

计算机模块

性能阶梯的下一步是模块计算机 （COM） 的概念。这里的想法是拥有一个具有定义接口的相对较小的 COM 板，该板插入一个更大的载板，该载板还包含任何其他组件和子系统。

第一个此类模块出现在 1990 年代初期，当时德国公司 JUMPtec 的所有者，至今仍参与 congatec AG 活动的 Hans Mühlbauer 推出了第一个基于 AT/ISA96 总线的 ModulAT 模块，这在那时。这些 COM 配备 9.54-MHz Intel 80C88 CPU 和 640 kB DRAM 内存，尺寸为 100 × 160-mm，并使用 120 针接口连接到载板。

2001 年，JUMPtec 和 Advantech 联手成立了 ETX 工业集团 （ETX-IG）。其他支持者包括 I-Base、IBR 和 PCISystems。今天仍在使用的 ETX 规范定义了一个 95 × 114 毫米的 COM，使用 400 针接口连接到载板，并支持 ISA、PCI 和图形总线。

所有这些都将我们引向了PICMG，这是一个由公司和组织组成的非营利性财团，共同为高性能工业、军事/航空航天、电信、测试/测量、医疗和通用嵌入式开发开放标准——计算应用。PICMG 开发的主要标准包括 CompactPCI、AdvancedTCA、MicroTCA、AdvancedMC、CompactPCI Serial、COM Express、SHB Express 和硬件平台管理 （HPM）。

自 2005 年 PICMG 的 COM Express 推出以来，该标准已被世界各地的公司采用。COM Express 满足当今大多数高性能应用程序的需求，并有望在未来十年发展壮大，但一些边缘计算应用程序开始要求更高的服务器级性能。

介绍 COM-HPC

为满足这些极端性能需求，PICMG 最近成立了 COM-HPC 技术小组委员会，负责开发新的 COM 规范以满足边缘计算应用日益增长的要求。

新的 COM-HPC 规范与现有的 COM Express 工作并行运行，COM-HPC 旨在补充而不是替代 COM Express。

新规范预计将支持两种不同的模块尺寸：一种用于高性能计算，另一种用于嵌入式计算。最初的计划包括整合一个新的高速连接器，该连接器能够支持现有和未来的接口，例如 PCI Express Gen 4/5，速度高达 100 Gigabit Ethernet （GbE）。该规范将针对中高性能服务器级处理器。

COM-HPC 的主要目标是支持 PCIe Gen 5.0 （32 Gb/s）、64 个 PCIe 通道、每个信号对至少 25 GbE 以支持 100 GbE，以及更新其他接口。

重要的是要了解 COM-HPC 不定义 COM-HPC 板的内容或核心功能。相反，它是一个涵盖机械和电气接口的规范，包括威廉希尔官方网站 板尺寸和连接器位置和引脚排列。此外，将定义连接器封装和机械/电气特性，并且此类连接器将可从多个供应商处获得。

这个想法是嵌入式系统开发人员可以创建包含所有差异化子系统的载板，而主要的计算和内存由从各种供应商购买的 COM-HPC 板提供。将来，随着更高性能处理器和更大内存模块的出现，嵌入式系统开发人员（可能还有最终用户）可以简单地将他们的 COM-HPC 板换成更高/更大的型号。

COM-HPC 的未来

COM-HPC 团队选举 congatec 的 Christian Eder 为委员会主席。控创的 Stefan Milnor 是技术编辑，Samtec 的 Dylan Lang 是秘书。

迄今为止，COM-HPC 倡议包括 20 家活跃的成员参与公司：凌华科技、研华、安费诺、比勒费尔德大学、康佳特、Elma、艾默生、ept、FASTWEL、HEITEC、英特尔、控创、MEN Mikro、MSC Technologies、NAT、Samtec、 SECO、TE Connectivity、Trenz Electronic 和 VersaLogic。

目标是在 2020 年初批准 COM-HPC 规范，这将非常及时，因为 IHS Markit 预测，到 2020 年，COM 将占嵌入式计算板、模块和系统总销售额的 38% 左右，根据多项研究报告，COM 市场正在迅速扩张，预计到 2022 年将超过 10 亿美元。