COM-HPC：无限的高速可扩展性

更高的性能，更多的接口

需要一个新的规范来补充COM Express很容易解释。由于数字化转型，对提供高速性能的嵌入式计算机的需求正在增长。为了服务于新型嵌入式边缘服务器，可扩展性必须是无限的。凭借其440引脚，COM Express没有足够的接口来容纳强大的边缘服务器。COM Express 连接器的性能也在慢慢接近其极限。虽然COM Express可以轻松处理PCIe Gen 3的8.0 GHz时钟速度和8 Gbit/s吞吐量，但连接器是否满足某些技术进步（如PCIe Gen 4）仍然悬而未决。

无头嵌入式服务器性能

对超高嵌入式边缘性能和扩展连接的需求在新型无头边缘服务器中最为强烈，这些服务器越来越多地用作恶劣环境和扩展温度范围的工业应用中的分布式系统。为了说明这种对高边缘性能的需求，例如，使用视觉和人工智能逻辑建立态势感知的自动驾驶汽车，当事情变得棘手时，它根本无法等待在云中计算算法。它必须能够立即做出反应。这同样适用于协作机器人。这要求系统提供至少 10 GbE 的连接，以及使用大量并行计算单元的能力，例如，预处理成像传感器数据或执行复杂的深度学习算法。如今，GPGPU 越来越多地用于执行这种灵活和多功能的任务。它们通常取代 FPGA 和 DSP，需要与中央 CPU 内核建立高速连接。这种需求随着任务的复杂性而增加。凭借其许多 PCIe 通道，COM-HPC 系统可以容纳比 COM Express 更多的加速卡，从而进一步提高性能。

海量并行数据处理

在医学成像中，还需要结合强大的CPU和大规模并行数据处理能力的设置，其中人工智能的使用正在增加，以支持基于现有发现的医学诊断。同样的性能要求适用于工业检测系统中使用的无数视觉系统，以及公共视频监控系统。随着越来越多的以前独立的机器和系统联网，整个工业4.0应用领域也需要更强大的连接。所有这些都推动了嵌入式系统中对高速接口的需求，以实现高性能互联网解决方案，包括对触觉实时行为的TSN支持。此外，越来越多的工作负载需要整合到单个系统中。除了视觉系统和深度学习中的数据预处理之外，还包括用于入侵检测的防火墙和嗅探系统，它们必须并行处理与正在运行的应用程序几乎相同的负载。这使需求翻倍，并且需要对支持实时的虚拟机（例如实时系统的 RTS 虚拟机管理程序）使用虚拟机管理程序技术。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集卡和用于 5G 的测量技术，以及通过 PCIe 连接的具有快速 NVMe 存储器的工业存储系统。工业服务器机架中 5G 无线电塔和模块化刀片的边缘逻辑也可以从高性能计算机模块中受益。

高达 1 TB 的内存

.COM-HPC 将通过高达 100 GbE、高达 32 Gb/s 的 PCIe 第 4 代和第 5 代，以及多达 8 个 DIMM 插槽和功率超过 200 瓦的高速处理器来满足这些高速性能要求。新标准区分了两个基本变体：无头 COM？HPC 服务器模块（也可以称为模块上的服务器）和 COM？HPC 客户端模块，遵循 COM Express 类型 6 计算机模块的概念。

.COM-HPC模块服务器将能够通过其8个DIMM插槽托管1.0TB的大量RAM。它们还将运行高达 8 个 25 GbE，并支持多达 64 个 PCIe 第 4 代或第 5 代通道（即高达 256 GB/s 的 I/O 性能）。这种超快速连接属于嵌入式边缘服务器类别，新的 PCIe 通道通过 PCIe Gen 5 提供超过 32 Gbit/s 的传输速率。这种性能是必需的，并且可以通过高性能接口直接实现，因为已经提供了能够传输28 Gbs非归零（NRZ）的组件。此外，还计划通过 800 个引脚提供多达 2 个功能极其强大的 USB 4 接口。这些接口基于 Thunderbolt 3.0，提供每秒 40 千兆位 （Gbps）。这相当于每秒约 5 千兆字节 （GB），大约是 USB 3.2 的两倍，最高可达 20 Gbps，最高支持 2 倍。另外 4 个 USB 2.0 接口完成了 COM 上的 USB 选择？HPC 服务器模块。除了 2 个本机 SATA 之外，还提供对 eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2xUART 和 12 个 GPIO 的支持，以集成简单的外设和标准通信接口，例如用于服务目的。

显示器、高达 100 瓦的功率以及 PCIe、USB、DisplayPort 和 Thunderbolt 协议。

服务器级主板管理

COM-HPC的另一个新功能是集成的系统管理界面。该软件接口目前由PICMG小组委员会定义，旨在将强大而复杂的IPMI定义的一小部分包含在COM-HPC规范中，以便轻松实现完整的服务器功能。借助此接口，COM-HPC将提供真正的边缘服务器功能，这些功能可以通过在载板上集成合适的服务器级板管理控制器（BMC）来广泛扩展。需要相关的载板设计指南来帮助新来者入门。该规范将进一步提供为图形处理器或FPGA开发COM-HPC设备模块的可能性。为此，该规范定义了 PCIe 时钟输入，以便 COM-HPC 模块也可以用作客户端。这使得设计灵活紧凑的异构计算解决方案成为可能，而无需复杂的提升卡，而传统上，显卡是为以 90 度角安装在主板上的 PCIe 插槽开发的。它们还提供更少的连接选项。这同样适用于MXM3显卡的替代品，因为它们也只有314个引脚。随着 COM-HPC 支持极薄的模块化设计，也适用于 GPGPU，因此可以为提供 COM-HPC 服务器模块和基于 GPGPU、FPGA 或 DSP 的加速器模块的机架系统设计薄插槽卡。 所有三种加速器模块变体的匹配解决方案已经在开发中，因此 COM-HPC 不再只是嵌入式边缘服务器处理器的标准， 但也可用于GPGPU，FPGA和DSP扩展。

800 针而不是 440 针

除了这种为强大的嵌入式计算设定全新标准的超高性能嵌入式边缘服务器类之外，第二类 COM-HPC 客户端模块将自己定位在 COM Express Type 6 规范之上。由于较小的尺寸最多只能容纳四个SO-DIMM插槽，因此主要在于引脚数量：800个引脚显然提供了比COM Express的440个引脚更多的接口选项。但是，只要COM Express也可以处理PCIe Gen 4（至少在向下兼容性方面可以假设），COM Express系统的开发人员就不必切换到COM-HPC客户端模块。除了 49 个 PCIe 通道（COM Express Type 6 仅提供 24 个）之外，现在首次有两个 25 GbE KR 接口和最多两个 10 Gb BaseT 接口，这明显超过目前的单个 GbE LAN。另一个吸引人的功能是多达两个MIPI-CSI接口，可实现经济高效的摄像机连接，以实现态势感知和协作机器人。许多开发人员还会喜欢除了 4 个 USB 2.0 之外提供的方便、多功能和极其强大的 USB 4.0 接口。其中最多将有四个，以连接高达40 Gbps的超快速内存，或最多两个4K显示器，包括电源和通过单根USB-C电缆集成的10GbE网络连接。图形也已整理。现在支持包括 3 个专用 DDI 接口。DisplayPort、DVI-I/VGA 和 DVI-I、HDMI 或 DVI 到 LVDS 转换器的特定设计现在在载板上执行。其他接口包括 2 个 SoundWire 和 I2S 以及 2 个 SATA;eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2x UART 和 12 个 GPIO 完善了功能集。

SoundWire已作为新接口添加到规范中，将取代当前使用的HDA接口。SoundWire 是一种 MIPI 标准，只需要两条时钟和数据线，时钟速率高达 2.288 MHz，即可并行连接多达四个音频编解码器。每个编解码器都会接收自己的 ID，该 ID 经过评估。

审核编辑：郭婷