多年來第一次，高端嵌入式處理器可用于兩個計(jì)算機(jī)模塊外形尺寸選項(xiàng)，COM-HPC ?客戶端和 COM Express ? Type 6。第 11 代 Intel ? Core ?處理器的到來（代號為 Tiger Lake）為開發(fā)人員提供了決定哪種外形尺寸最符合其項(xiàng)目要求的機(jī)會。

（Caption 1： COM-HPC Client 接口與 COM Express Type 6 的不同主要在于 PCIe 通道、以太網(wǎng)接口和 USB 端口的數(shù)量和帶寬。除了接口差異之外，COM-HPC Client 與 COM Express Type 6 不同，具有擴(kuò)展的遠(yuǎn)程管理支持（尚未指定）。）

新問題

COM Express 在高端嵌入式計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，現(xiàn)在 COM-HPC 的到來為評估下一個高端嵌入式項(xiàng)目的任何人提出了新的問題。一個問題是 COM Express 和 COM-HPC 是否相互競爭。答案是否定的，因?yàn)樗鼈兊囊?guī)格旨在相互補(bǔ)充，這就是為什么這兩種外形尺寸都支持第 11 代智能英特爾酷睿處理器。

另一個問題是，既然這兩種外形尺寸都是可選的，那么是擴(kuò)大現(xiàn)有的 COM Express 投資還是切換到新的模塊標(biāo)準(zhǔn)，同時還需要設(shè)計(jì)新的載板。對于迄今為止依賴 COM Express 的開發(fā)人員來說，擴(kuò)展或切換決策尤為重要。他們可能還想知道：COM-HPC 的開始是否也預(yù)示著 COM Express 的結(jié)束？COM Express 將繼續(xù)可用多長時間？我現(xiàn)在必須切換到 COM-HPC，還是可以等待？另一個考慮因素是轉(zhuǎn)向 COM-HPC 將如何影響 OEM 和客戶的競爭地位。要回答這些問題，了解 COM-HPC 客戶端模塊必須提供什么以及它們與 COM Express Type 6 模塊有何不同非常重要。

Basic 和 Size A：只有邊際足跡差異

COM-HPC 客戶端與 COM Express Type 6 一樣，是 PICMG 計(jì)算機(jī)模塊規(guī)范。它是新 COM-HPC 標(biāo)準(zhǔn)的一部分。這也指定了 COM-HPC 服務(wù)器模塊，但這些不需要在本文中進(jìn)一步考慮，因?yàn)樗鼈兪敲嫦蚍?wù)器的且無頭的，而 COM-HPC 客戶端模塊，如 COM Express Type 6 模塊，支持圖形。COM-HPC 客戶端模塊有 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）三種尺寸。因此，最小的 COM-HPC 占用空間幾乎與 COM Express Basic 相同，為 125 mm x 95 mm。COM Express Compact 尺寸為 95 毫米 x 95 毫米，體積縮小了約 21%。由于 COM-HPC 尺寸 A 的外形尺寸僅比 COM Express Basic 小 4%，因此從 COM Express Basic 更改為 COM-HPC 尺寸 A 在占用空間方面沒有問題。

較大的 B 型和 C 型 COM-HPC 客戶端模塊的大小使得這些模塊通常位于 COM Express 類型 6 模塊之上，因此可以解決無法使用 COM Express 實(shí)現(xiàn)的高性能應(yīng)用程序

（說明 2：COM-HPC 客戶端定義了三種不同的封裝，就像 COM Express。由于最小的尺寸 A 比 COM Express Basic 更緊湊，開發(fā)人員可以輕松地從 COM Express Basic 切換到 COM-HPC 尺寸 A。）

使用 COM Express Basic 以集成比 COM Express Compact 更強(qiáng)大的處理器的開發(fā)人員可以選擇 COM-HPC Client Size A 外形尺寸。但是，COM Express Compact 尺寸布局沒有 COM-HPC 客戶端選項(xiàng)。這清楚地表明，這兩個規(guī)范是互補(bǔ)的選擇。

COM-HPC 指定更高的 TDP

與 COM Express 相比，它們提供更大尺寸的選項(xiàng)，COM-HPC 模塊通常也允許更高的功率預(yù)算。憑借高達(dá) 200 瓦的熱設(shè)計(jì)功率 （TDP），COM-HPC 客戶端模塊的當(dāng)前性能大約是最強(qiáng)大的 COM Express Type 6 的三倍。與 COM Express Basic 相比，在 TDP 的上限為 137 瓦時，COM -HPC 客戶端 TDP 高出 46%。對于現(xiàn)在或長期需要比 COM Express 更高的 TDP 和處理器能力的開發(fā)人員來說，COM-HPC 是必須的。

COM-HPC Size A 模塊，例如采用第 11 代英特爾酷睿處理器的新型 15 瓦 conga-HPC/cTLU，將更能與之前的 COM Express 模塊的性能范圍相媲美。此外，COM Express 設(shè)計(jì)人員會發(fā)現(xiàn) COM-HPC 具有比 COM Express Type 6 提供更多數(shù)據(jù)帶寬的優(yōu)勢，這從信號引腳的數(shù)量就可以看出。

（標(biāo)題 3：conga-HPC/cTLU COM-HPC Size A 模塊需要全新的載板。COM-HPC 評估板預(yù)計(jì)將于 2020 年 10 月上市）

幾乎翻倍的引腳數(shù)增加了帶寬

COM Express Basic Type 6 和 COM-HPC Client Size A 之間的另外兩個主要區(qū)別是連接器和將模塊連接到特定應(yīng)用載板的信號引腳數(shù)量。與 COM Express 一樣，COM-HPC 也是基于兩個連接器，但現(xiàn)在每個 COM HPC 連接器都有 400 個引腳。兩個 COM Express 連接器各有 220 個引腳。擴(kuò)展至 800 個信號引腳，可以連接大約 800 個信號引腳。接口增加 80%。

COM-HPC 連接器專為最新的高速接口而設(shè)計(jì)，還兼容 PCIe 5.0 和 25 Gb/s 以太網(wǎng)的高時鐘速率。COM Express 目前僅在兼容模式下擴(kuò)展到 PCIe Gen 3.0 和 PCIe 4.0，這使得連接器成為限制因素。然而，人們努力將 COM Express 連接器替換為機(jī)械完全兼容但電子功能更強(qiáng)大且與 PCIe 4.0 兼容的連接器。更換連接器對 COM Express 的未來來說是個好兆頭。

內(nèi)存容量取決于占用空間

COM-HPC 和 COM Express 都使用 SO-DIMM 或焊接內(nèi)存來提供 RAM 容量。如前所述，COM Express Basic 和 COM-HPC Client Size A 的占用空間僅略有不同。COM Express Basic 已顯示 RAM 容量目前最高為 128 GB，因此考慮到大小 A 與 COM Express Basic 的接近程度，大小 A 的 RAM 容量將相似。

設(shè)計(jì)需要更多 RAM 的開發(fā)人員必須使用更大的外形尺寸。盡管 COM Express 確實(shí)在基本外形尺寸之上指定了更大的模塊，但在實(shí)踐中這些幾乎沒有相關(guān)性。因此，期望更大的模塊將主要基于 COM-HPC 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)。這很可能很快就會發(fā)生，因?yàn)?COM-HPC 服務(wù)器模塊解決了中性能服務(wù)器級別的解決方案，這些解決方案永遠(yuǎn)不會有足夠的 RAM。它們可以托管 8 個成熟的 SO-DIMM 內(nèi)存模塊，因此目前可提供高達(dá) 1.0 TB 的 RAM。與新推出的 Tiger Lake UP3 COM Express Type 6 Compact 和 COM-HPC Client Size A 模塊相比，后者提供更多內(nèi)存。然而，這種更多內(nèi)存的潛力并沒有被利用。兩個模塊都提供兩個 SO-DIMM 插槽，用于 3200 MT/s 和 32 GB DDR4。所以，總共 64 GB RAM。這種未使用潛力的原因很簡單：Tiger Lake UP3 無法支持更多。在所有其他條件相同的情況下，由需要獲得更多 RAM 驅(qū)動的變化總是意味著選擇比 COM Express Basic 或 COM HPC Size A 更大的外形尺寸。但是，隨著內(nèi)存密度不斷增加，RAM 容量不太可能成為限制未來有針對性的多用途應(yīng)用的因素。

相同的圖形，新的音頻

兩種標(biāo)準(zhǔn)的圖形支持也相同。COM-HPC 客戶端和 COM Express Type 6 均通過三個數(shù)字顯示接口 （DDI） 和一個嵌入式 DisplayPort （eDP） 支持多達(dá)四個顯示器。對于多媒體接口，COM-HPC 用帶有 SoundWire 的 COM Express 取代了以前可用的 HDA 接口。SoundWire 是一種新的 MIPI 標(biāo)準(zhǔn)，僅需要兩條線路，并以高達(dá) 12.288 MHz 的速率運(yùn)行。這兩條線路上最多可以并聯(lián)四個音頻編解碼器，每個編解碼器都接收自己的 ID 以進(jìn)行評估，這對于聲音起著重要作用的應(yīng)用來說是一個優(yōu)勢。

（標(biāo)題 4：帶有 Intel Tiger Lake UP3 處理器的 conga-TC570 COM Express Compact 模塊可以即插即用安裝到現(xiàn)有的 COM Express 載板上——無論它們是為 COM Express Basic 還是 Compact 設(shè)計(jì)的。因此它們可以立即使用利用。）

PCIe 和 GbE 支持

COM Express Type 6 模塊最多有 24 個 PCIe 通道，而 COM-HPC 客戶端模塊有 49 個。一個 COM-HPC 客戶端 PCIe 通道保留用于與載板的板管理控制器 （BMC） 通信。

COM-HPC 客戶端模塊規(guī)范還提供兩個 25 GbE KR- 和最多兩個 10 GbE BaseT 以太網(wǎng)接口的直接連接。COM Express Type 6 最多支持 1x1 GbE，但額外的網(wǎng)絡(luò)接口可以通過 PCIe 連接并通過載板執(zhí)行。然而，今天的第 11 代英特爾酷睿處理器并未耗盡該規(guī)范的全部潛力。

這兩個模塊都提供了一個 PCIe x4 Gen 4 接口，用于與外圍設(shè)備的極高帶寬連接。此外，開發(fā)人員還可以將 8x PCIe Gen 3.0 x1 通道與這兩個模塊一起使用。因此，在這方面沒有與處理器相關(guān)的差異。但是，COM-HPC 模塊提供 2x 2.5 GbE 本地連接，而 COM Express 模塊僅支持 1x GbE 本地。因此，COM Express 設(shè)計(jì)人員必須承擔(dān)獲得載板組件的費(fèi)用，以產(chǎn)生與 COM-HPC 模塊相同的 GbE 功能。

這兩個模塊還支持時間敏感網(wǎng)絡(luò) （TSN），用于通過以太網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時通信。因此，除了 2.5 GbE 僅適用于 COM-HPC 模塊之外，目前關(guān)于 PCIe 和 GbE 的差異并不那么顯著。

高 USB 帶寬和原生相機(jī)支持

COM-HPC 客戶端專為更快的新 USB 標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，指定多達(dá) 4 個 USB 4.0 接口，并輔以 4 個 USB 2.0。另一方面，COM Express Type 6 模塊可以執(zhí)行多達(dá) 4 個 USB 3.2 和 8 個 USB 2.0。由于 USB 4.0 傳輸速率為 40 Gbps，COM-HPC 客戶端比 COM Express Type 6 模塊少了四個 USB 2.0 端口，但仍提供更大的帶寬。

COM-HPC 原生支持最多兩個 MIPI-CSI 接口。除了具有成本效益外，這兩個接口還可以輕松集成多種應(yīng)用類型的相機(jī)并實(shí)現(xiàn) 3D 視覺。具有兩個 MIPI-CSI 接口的模塊的潛在用例包括用戶識別、手勢控制和用于維護(hù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。其他可能性包括視頻監(jiān)控和光學(xué)質(zhì)量保證、自動駕駛汽車的態(tài)勢感知和協(xié)作機(jī)器人。MIPI-CSI 接口支持因此是一個明顯的 COM-HPC 優(yōu)勢。conga-HPC/cTLU 提供這兩個 MIPI-CSI 接口。更重要的是，conga-HPC/cTLU 包括 - 在 Tiger Lake UP3 中擴(kuò)展的 x86 指令集 - AI/DL 指令集，

COM-HPC 還提供 2x SATA 接口以連接傳統(tǒng) SSD 和 HDD，以及 2x UART 和 12x GPIO 等工業(yè)接口。2x I2C、SPI 和 eSPI 完善了功能集?？偠灾?，COM-HPC 客戶端功能與 COM Express Type 6 模塊的功能相當(dāng)，盡管后者提供了 CAN 總線支持選項(xiàng)。

經(jīng)驗(yàn)表明，不要急于轉(zhuǎn)換

上述 COM-HPC 客戶端和 COM Express 類型 6 的相似之處和不同之處表明，至少在未來 3-5 年內(nèi)，大多數(shù)設(shè)計(jì)都將得到 COM Express 的良好服務(wù)。該預(yù)測的另一個因素是 COM-HPC 客戶端沒有引入新的系統(tǒng)總線。這與以前從 ISA 到 PCI 以及從 PCI 到 PCI Express 的變化相比有所不同。這里絕對有必要定義一個新的引腳。還值得記住的是，直到 2012 年，COM Express 模塊才取代 ETX 模塊成為最暢銷的模塊——ETX 推出 11 年后——COM Express 推出 7 年后。ETX 模塊今天仍然可用。PCIe 代向后兼容，使 PCIe Gen 3.0 設(shè)計(jì)能夠長期存在，即使在 PCIe Gen 4 之后也是如此。0 在所有處理器級別上建立。如果設(shè)計(jì)的接口規(guī)格和帶寬足夠，則絕對不需要切換。

誰應(yīng)該選擇 COM-HPC？

所有需要模塊本機(jī)支持的以下一個或所有接口的用戶，都必須切換到 COM-HPC：全 USB 4.0 帶寬、2.5 GbE、SoundWire 和 MIPI-CSI。那些預(yù)計(jì)未來需要更多或更高性能的 PCIe 或高達(dá) 25 GbE 以太網(wǎng)接口的人也應(yīng)該優(yōu)先考慮 COM-HPC。使用一個標(biāo)準(zhǔn)——在 COM-HPC 中實(shí)現(xiàn)一切的論據(jù)。否則，座右銘是：“永遠(yuǎn)不要更改正在運(yùn)行的系統(tǒng)?！?至少因?yàn)?COM Express 可以通過全新的、符合 PCIe 4.0 的連接器提供。

邊緣服務(wù)器模塊的遠(yuǎn)程管理即將到來

作為 COM-HPC 發(fā)布的一部分，還計(jì)劃擴(kuò)展遠(yuǎn)程管理界面。該接口目前正在 PICMG 遠(yuǎn)程管理小組委員會中開發(fā)。目標(biāo)是使復(fù)雜智能平臺管理接口 （IPMI） 功能集的一部分可用于邊緣服務(wù)器模塊的遠(yuǎn)程管理。借助這一新功能集，OEM 和用戶將能夠輕松確保服務(wù)器級的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性 （RAMS）。在載板上實(shí)施的板管理控制器可以根據(jù)需要將遠(yuǎn)程管理功能擴(kuò)展到單個載板和進(jìn)一步的系統(tǒng)需求。這為 OEM 提供了一致的遠(yuǎn)程管理基礎(chǔ)，他們可以根據(jù)自己的要求進(jìn)行修改。

結(jié)論

COM Express 在現(xiàn)有的性能水平和不斷增長的數(shù)字化方面有著美好的未來。COM-HPC（高性能計(jì)算）可以滿足各種即將到來的計(jì)算密集型應(yīng)用，其中必須在緊湊的邊緣設(shè)備中處理帶寬密集型數(shù)據(jù)流。

審核編輯：郭婷