COM Express Type 6和COM-HPC客户端

多年来第一次，高端嵌入式处理器可用于两个计算机模块外形尺寸选项，COM-HPC ®客户端和 COM Express ® Type 6。第 11 代 Intel ® Core ®处理器的到来（代号为 Tiger Lake）为开发人员提供了决定哪种外形尺寸最符合其项目要求的机会。

（Caption 1： COM-HPC Client 接口与 COM Express Type 6 的不同主要在于 PCIe 通道、以太网接口和 USB 端口的数量和带宽。除了接口差异之外，COM-HPC Client 与 COM Express Type 6 不同，具有扩展的远程管理支持（尚未指定）。）

新问题

COM Express 在高端嵌入式计算领域占据主导地位。但是，现在 COM-HPC 的到来为评估下一个高端嵌入式项目的任何人提出了新的问题。一个问题是 COM Express 和 COM-HPC 是否相互竞争。答案是否定的，因为它们的规格旨在相互补充，这就是为什么这两种外形尺寸都支持第 11 代智能英特尔酷睿处理器。

另一个问题是，既然这两种外形尺寸都是可选的，那么是扩大现有的 COM Express 投资还是切换到新的模块标准，同时还需要设计新的载板。对于迄今为止依赖 COM Express 的开发人员来说，扩展或切换决策尤为重要。他们可能还想知道：COM-HPC 的开始是否也预示着 COM Express 的结束？COM Express 将继续可用多长时间？我现在必须切换到 COM-HPC，还是可以等待？另一个考虑因素是转向 COM-HPC 将如何影响 OEM 和客户的竞争地位。要回答这些问题，了解 COM-HPC 客户端模块必须提供什么以及它们与 COM Express Type 6 模块有何不同非常重要。

Basic 和 Size A：只有边际足迹差异

COM-HPC 客户端与 COM Express Type 6 一样，是 PICMG 计算机模块规范。它是新 COM-HPC 标准的一部分。这也指定了 COM-HPC 服务器模块，但这些不需要在本文中进一步考虑，因为它们是面向服务器的且无头的，而 COM-HPC 客户端模块，如 COM Express Type 6 模块，支持图形。COM-HPC 客户端模块有 120 毫米 x 160 毫米（C 型）、120 毫米 x 120 毫米（B 型）和 120 毫米 x 95 毫米（A 型）三种尺寸。因此，最小的 COM-HPC 占用空间几乎与 COM Express Basic 相同，为 125 mm x 95 mm。COM Express Compact 尺寸为 95 毫米 x 95 毫米，体积缩小了约 21%。由于 COM-HPC 尺寸 A 的外形尺寸仅比 COM Express Basic 小 4%，因此从 COM Express Basic 更改为 COM-HPC 尺寸 A 在占用空间方面没有问题。

较大的 B 型和 C 型 COM-HPC 客户端模块的大小使得这些模块通常位于 COM Express 类型 6 模块之上，因此可以解决无法使用 COM Express 实现的高性能应用程序

（说明 2：COM-HPC 客户端定义了三种不同的封装，就像 COM Express。由于最小的尺寸 A 比 COM Express Basic 更紧凑，开发人员可以轻松地从 COM Express Basic 切换到 COM-HPC 尺寸 A。）

使用 COM Express Basic 以集成比 COM Express Compact 更强大的处理器的开发人员可以选择 COM-HPC Client Size A 外形尺寸。但是，COM Express Compact 尺寸布局没有 COM-HPC 客户端选项。这清楚地表明，这两个规范是互补的选择。

COM-HPC 指定更高的 TDP

与 COM Express 相比，它们提供更大尺寸的选项，COM-HPC 模块通常也允许更高的功率预算。凭借高达 200 瓦的热设计功率 （TDP），COM-HPC 客户端模块的当前性能大约是最强大的 COM Express Type 6 的三倍。与 COM Express Basic 相比，在 TDP 的上限为 137 瓦时，COM -HPC 客户端 TDP 高出 46%。对于现在或长期需要比 COM Express 更高的 TDP 和处理器能力的开发人员来说，COM-HPC 是必须的。

COM-HPC Size A 模块，例如采用第 11 代英特尔酷睿处理器的新型 15 瓦 conga-HPC/cTLU，将更能与之前的 COM Express 模块的性能范围相媲美。此外，COM Express 设计人员会发现 COM-HPC 具有比 COM Express Type 6 提供更多数据带宽的优势，这从信号引脚的数量就可以看出。

（标题 3：conga-HPC/cTLU COM-HPC Size A 模块需要全新的载板。COM-HPC 评估板预计将于 2020 年 10 月上市）

几乎翻倍的引脚数增加了带宽

COM Express Basic Type 6 和 COM-HPC Client Size A 之间的另外两个主要区别是连接器和将模块连接到特定应用载板的信号引脚数量。与 COM Express 一样，COM-HPC 也是基于两个连接器，但现在每个 COM HPC 连接器都有 400 个引脚。两个 COM Express 连接器各有 220 个引脚。扩展至 800 个信号引脚，可以连接大约 800 个信号引脚。接口增加 80%。

COM-HPC 连接器专为最新的高速接口而设计，还兼容 PCIe 5.0 和 25 Gb/s 以太网的高时钟速率。COM Express 目前仅在兼容模式下扩展到 PCIe Gen 3.0 和 PCIe 4.0，这使得连接器成为限制因素。然而，人们努力将 COM Express 连接器替换为机械完全兼容但电子功能更强大且与 PCIe 4.0 兼容的连接器。更换连接器对 COM Express 的未来来说是个好兆头。

内存容量取决于占用空间

COM-HPC 和 COM Express 都使用 SO-DIMM 或焊接内存来提供 RAM 容量。如前所述，COM Express Basic 和 COM-HPC Client Size A 的占用空间仅略有不同。COM Express Basic 已显示 RAM 容量目前最高为 128 GB，因此考虑到大小 A 与 COM Express Basic 的接近程度，大小 A 的 RAM 容量将相似。

设计需要更多 RAM 的开发人员必须使用更大的外形尺寸。尽管 COM Express 确实在基本外形尺寸之上指定了更大的模块，但在实践中这些几乎没有相关性。因此，期望更大的模块将主要基于 COM-HPC 标准开发。这很可能很快就会发生，因为 COM-HPC 服务器模块解决了中性能服务器级别的解决方案，这些解决方案永远不会有足够的 RAM。它们可以托管 8 个成熟的 SO-DIMM 内存模块，因此目前可提供高达 1.0 TB 的 RAM。与新推出的 Tiger Lake UP3 COM Express Type 6 Compact 和 COM-HPC Client Size A 模块相比，后者提供更多内存。然而，这种更多内存的潜力并没有被利用。两个模块都提供两个 SO-DIMM 插槽，用于 3200 MT/s 和 32 GB DDR4。所以，总共 64 GB RAM。这种未使用潜力的原因很简单：Tiger Lake UP3 无法支持更多。在所有其他条件相同的情况下，由需要获得更多 RAM 驱动的变化总是意味着选择比 COM Express Basic 或 COM HPC Size A 更大的外形尺寸。但是，随着内存密度不断增加，RAM 容量不太可能成为限制未来有针对性的多用途应用的因素。

相同的图形，新的音频

两种标准的图形支持也相同。COM-HPC 客户端和 COM Express Type 6 均通过三个数字显示接口 （DDI） 和一个嵌入式 DisplayPort （eDP） 支持多达四个显示器。对于多媒体接口，COM-HPC 用带有 SoundWire 的 COM Express 取代了以前可用的 HDA 接口。SoundWire 是一种新的 MIPI 标准，仅需要两条线路，并以高达 12.288 MHz 的速率运行。这两条线路上最多可以并联四个音频编解码器，每个编解码器都接收自己的 ID 以进行评估，这对于声音起着重要作用的应用来说是一个优势。

（标题 4：带有 Intel Tiger Lake UP3 处理器的 conga-TC570 COM Express Compact 模块可以即插即用安装到现有的 COM Express 载板上——无论它们是为 COM Express Basic 还是 Compact 设计的。因此它们可以立即使用利用。）

PCIe 和 GbE 支持

COM Express Type 6 模块最多有 24 个 PCIe 通道，而 COM-HPC 客户端模块有 49 个。一个 COM-HPC 客户端 PCIe 通道保留用于与载板的板管理控制器 （BMC） 通信。

COM-HPC 客户端模块规范还提供两个 25 GbE KR- 和最多两个 10 GbE BaseT 以太网接口的直接连接。COM Express Type 6 最多支持 1x1 GbE，但额外的网络接口可以通过 PCIe 连接并通过载板执行。然而，今天的第 11 代英特尔酷睿处理器并未耗尽该规范的全部潜力。

这两个模块都提供了一个 PCIe x4 Gen 4 接口，用于与外围设备的极高带宽连接。此外，开发人员还可以将 8x PCIe Gen 3.0 x1 通道与这两个模块一起使用。因此，在这方面没有与处理器相关的差异。但是，COM-HPC 模块提供 2x 2.5 GbE 本地连接，而 COM Express 模块仅支持 1x GbE 本地。因此，COM Express 设计人员必须承担获得载板组件的费用，以产生与 COM-HPC 模块相同的 GbE 功能。

这两个模块还支持时间敏感网络 （TSN），用于通过以太网进行实时通信。因此，除了 2.5 GbE 仅适用于 COM-HPC 模块之外，目前关于 PCIe 和 GbE 的差异并不那么显着。

高 USB 带宽和原生相机支持

COM-HPC 客户端专为更快的新 USB 标准而设计，指定多达 4 个 USB 4.0 接口，并辅以 4 个 USB 2.0。另一方面，COM Express Type 6 模块可以执行多达 4 个 USB 3.2 和 8 个 USB 2.0。由于 USB 4.0 传输速率为 40 Gbps，COM-HPC 客户端比 COM Express Type 6 模块少了四个 USB 2.0 端口，但仍提供更大的带宽。

COM-HPC 原生支持最多两个 MIPI-CSI 接口。除了具有成本效益外，这两个接口还可以轻松集成多种应用类型的相机并实现 3D 视觉。具有两个 MIPI-CSI 接口的模块的潜在用例包括用户识别、手势控制和用于维护的增强现实。其他可能性包括视频监控和光学质量保证、自动驾驶汽车的态势感知和协作机器人。MIPI-CSI 接口支持因此是一个明显的 COM-HPC 优势。conga-HPC/cTLU 提供这两个 MIPI-CSI 接口。更重要的是，conga-HPC/cTLU 包括 - 在 Tiger Lake UP3 中扩展的 x86 指令集 - AI/DL 指令集，

COM-HPC 还提供 2x SATA 接口以连接传统 SSD 和 HDD，以及 2x UART 和 12x GPIO 等工业接口。2x I2C、SPI 和 eSPI 完善了功能集。总而言之，COM-HPC 客户端功能与 COM Express Type 6 模块的功能相当，尽管后者提供了 CAN 总线支持选项。

经验表明，不要急于转换

上述 COM-HPC 客户端和 COM Express 类型 6 的相似之处和不同之处表明，至少在未来 3-5 年内，大多数设计都将得到 COM Express 的良好服务。该预测的另一个因素是 COM-HPC 客户端没有引入新的系统总线。这与以前从 ISA 到 PCI 以及从 PCI 到 PCI Express 的变化相比有所不同。这里绝对有必要定义一个新的引脚。还值得记住的是，直到 2012 年，COM Express 模块才取代 ETX 模块成为最畅销的模块——ETX 推出 11 年后——COM Express 推出 7 年后。ETX 模块今天仍然可用。PCIe 代向后兼容，使 PCIe Gen 3.0 设计能够长期存在，即使在 PCIe Gen 4 之后也是如此。0 在所有处理器级别上建立。如果设计的接口规格和带宽足够，则绝对不需要切换。

谁应该选择 COM-HPC？

所有需要模块本机支持的以下一个或所有接口的用户，都必须切换到 COM-HPC：全 USB 4.0 带宽、2.5 GbE、SoundWire 和 MIPI-CSI。那些预计未来需要更多或更高性能的 PCIe 或高达 25 GbE 以太网接口的人也应该优先考虑 COM-HPC。使用一个标准——在 COM-HPC 中实现一切的论据。否则，座右铭是：“永远不要更改正在运行的系统。” 至少因为 COM Express 可以通过全新的、符合 PCIe 4.0 的连接器提供。

边缘服务器模块的远程管理即将到来

作为 COM-HPC 发布的一部分，还计划扩展远程管理界面。该接口目前正在 PICMG 远程管理小组委员会中开发。目标是使复杂智能平台管理接口 （IPMI） 功能集的一部分可用于边缘服务器模块的远程管理。借助这一新功能集，OEM 和用户将能够轻松确保服务器级的可靠性、可用性、可维护性和安全性 （RAMS）。在载板上实施的板管理控制器可以根据需要将远程管理功能扩展到单个载板和进一步的系统需求。这为 OEM 提供了一致的远程管理基础，他们可以根据自己的要求进行修改。

结论

COM Express 在现有的性能水平和不断增长的数字化方面有着美好的未来。COM-HPC（高性能计算）可以满足各种即将到来的计算密集型应用，其中必须在紧凑的边缘设备中处理带宽密集型数据流。

审核编辑：郭婷