多年來，高端嵌入式處理器首次提供兩種計算機模塊外形選項，即COM-HPCClient和COM ExpressType 6。第 11 代智能酷睿處理器（代號為 Tiger Lake）的到來為開發(fā)人員提供了決定哪種外形尺寸最符合其項目要求的機會。

新問題

COM Express在高端嵌入式計算領域占據(jù)主導地位。但是，現(xiàn)在COM-HPC的到來給任何評估下一個高端嵌入式項目的人提出了新的問題。一個問題是COM Express和COM-HPC是否相互競爭。答案是否定的，因為它們的規(guī)格旨在相互補充，這就是為什么兩種外形都支持第 11 代英特爾酷睿處理器的原因。

另一個問題是，既然兩種外形尺寸都是選項，是擴展現(xiàn)有的COM Express投資，還是切換到新的模塊標準，同時還需要設計新的載板。規(guī)?；蚯袚Q決策與迄今為止依賴COM Express的開發(fā)人員尤其相關。他們可能還會想：COM-HPC的開始是否也預示著COM Express的終結？COM Express 將持續(xù)提供多長時間？我是否必須立即切換到 COM-HPC，還是可以等待？另一個考慮因素是切換到 COM-HPC 將如何影響 OEM 和客戶的競爭地位。要回答這些問題，重要的是要知道 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。

基本型和尺寸 A：僅存在微小的占地面積差異

COM-HPC 客戶端與 COM Express Type 6 一樣，是 PICMG 計算機模塊規(guī)范。它是新的 COM-HPC 標準的一部分。這也指定了 COM-HPC 服務器模塊，但本文不需要進一步考慮這些模塊，因為它們是面向服務器的無頭的，而 COM-HPC 客戶端模塊（如 COM Express Type 6 模塊）支持圖形。COM-HPC 客戶端模塊具有三種封裝，分別是 120 mm x 160 mm（尺寸 C）、120 mm x 120 mm（尺寸 B）和 120 mm x 95 mm（尺寸 A）。因此，最小的 COM-HPC 占用空間幾乎與 COM Express Basic 的 125 mm x 95 mm 相同.COM 95 mm x 95 mm 的 Express Compact 的緊湊度提高了約 21%。由于 COM-HPC Size A 外形尺寸僅比 COM Express Basic 小 4%，因此從 COM Express Basic 更改為 COM-HPC Size A 在占用空間方面沒有問題。

較大的大小 B 和大小 C 的 com-hpc 客戶端模塊大小使得這些模塊通常位于 COM Express Type 6 模塊之上，因此可以解決無法使用 COM Express 實現(xiàn)的高性能應用程序。

使用 COM Express Basic 來集成比 COM Express Compact 上更強大的處理器的開發(fā)人員可以選擇 COM-HPC 客戶端大小 A 外形規(guī)格。但是，COM Express Compact 大小布局沒有 COM-HPC 客戶端選項。這清楚地表明，這兩個規(guī)格是互補的選擇。

COM-HPC 指定更高的 TDP

正如與COM Express相比，它們提供更大的占用空間選項一樣，COM-HPC模塊通常也允許更高的功率預算。憑借高達 200 瓦的熱設計功率 （TDP），COM-HPC 客戶端模塊的當前性能大約是最強大的 COM Express Type 6 的三倍。與COM Express Basic相比，在137瓦TDP的上限下，COM-HPC客戶端TDP高出46%。對于現(xiàn)在或長期需要比COM Express允許的更多的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全新 15 瓦 conga-HPC/cTLU，將與以前的 COM Express 模塊的性能范圍更具可比性。此外，COM Express 設計人員會發(fā)現(xiàn) COM-HPC 具有提供比 COM Express Type 6 更多的數(shù)據(jù)帶寬的優(yōu)勢，這從信號引腳的數(shù)量中可以明顯看出。

引腳數(shù)量幾乎翻倍，帶寬增加

COM Express Basic Type 6 和 COM-HPC 客戶端大小 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于應用的載板的信號引腳數(shù)量。與COM Express一樣，COM-HPC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。擴展到 800 個信號引腳，可以連接大約 80% 以上的接口。

COM-HPC 連接器專為最新的高速接口而設計，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展到 PCIe Gen 3.0 和 PCIe 4.0，這使得連接器成為限制因素。但是，正在努力將COM Express連接器替換為機械完全兼容但電子功能更強大且與PCIe 4.0兼容的連接器。這種連接器的更換預示著COM Express的未來。

內存容量取決于占用空間

COM-HPC和COM Express都使用SO-DIMM或焊接內存來獲取RAM容量。如前所述，COM Express Basic 和 COM-HPC 客戶端大小 A 的占用空間僅略有不同。COM Express Basic已經(jīng)表明，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。

設計需要更多 RAM 的開發(fā)人員必須使用更大的外形尺寸。盡管COM Express確實指定了高于基本外形尺寸的更大模塊，但實際上這些模塊實際上無關緊要。因此，預計更大的模塊將主要基于COM-HPC標準開發(fā)。這很可能很快就會發(fā)生，因為 COM-HPC 服務器模塊解決了最高至中等性能服務器類的解決方案，這些服務器類永遠沒有足夠的 RAM。它們可以容納八個成熟的 SO-DIMM 內存模塊，因此目前提供高達 1.0 TB 的 RAM。比較新推出的Tiger Lake UP3 COM Express Type 6 Compact和COM-HPC客戶端大小A模塊，后者提供更多內存。但是，這種更多內存的潛力尚未得到利用;兩個模塊都提供兩個 SO-DIMM 插槽，用于 3200 MT/s 和 32 GB DDR4。因此，總共有64 GB內存。這種未使用潛力的原因很簡單：老虎湖UP3無法支持更多。在所有其他條件相同的情況下，由獲得更多RAM的需求驅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。然而，隨著內存密度的不斷提高，RAM容量不太可能成為未來目標多用途應用的限制因素。

相同的圖形，新的音頻

兩種標準的圖形支持也相同。COM-HPC 客戶端和 COM Express Type 6 都通過三個數(shù)字顯示接口 （DDI） 和一個嵌入式顯示端口 （eDP） 支持多達四個顯示器。對于多媒體接口，COM-HPC 用 SoundWire 取代了以前由 COM Express 提供的 HDA 接口。SoundWire是一種新的MIPI標準，只需要兩條線路，工作頻率高達12.288 MHz。 最多可以通過這兩條線路并行連接四個音頻編解碼器，每個編解碼器接收自己的ID以進行評估，這對于聲音發(fā)揮重要作用的應用來說是一個加分項。

PCIe 和千兆以太網(wǎng)支持

COM Express Type 6 模塊最多有 24 個 PCIe 通道，而 COM-HPC 客戶端模塊中有 49 個。保留一個 COM-HPC 客戶端 PCIe 通道，用于與載板的主板管理控制器 （BMC） 進行通信。

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，但可以通過 PCIe 連接其他網(wǎng)絡接口并通過載板執(zhí)行。然而，該規(guī)范的這種全部潛力并沒有被今天的第 11 代英特爾酷睿處理器耗盡。

兩個模塊均提供 PCIe x4 Gen 4 接口，用于與外圍設備的極高帶寬連接。此外，開發(fā)人員還可以將 8 個 PCIe Gen 3.0 x1 通道與兩個模塊一起使用。因此，在這方面沒有與處理器相關的差異。但是，COM-HPC 模塊提供 2 個 2.5 GbE 本機連接，而 COM Express 模塊僅本機支持 1 個 GbE。因此，COM Express 設計人員必須承擔獲取載板組件的費用，以產生與 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（TSN），以便通過以太網(wǎng)進行實時通信。因此，除了 2.5 GbE 僅適用于 COM-HPC 模塊之外，PCIe 和 GbE 的差異目前并不那么顯著。

高 USB 帶寬和本機相機支持

COM-HPC 客戶端專為更快的新 USB 標準而設計，可指定多達 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4個USB 3.2和8個USB 2.0。與COM Express Type 6模塊相比，COM-HPC客戶端的USB 2.0端口少了四個，但由于USB 4.0傳輸速率為40 Gbps，因此提供了更大的帶寬。

COM-HPC 本機支持最多兩個 MIPI-CSI 接口。除了經(jīng)濟高效之外，這兩個接口還可以輕松集成相機，用于多種應用類型并實現(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的增強現(xiàn)實。其他可能性包括視頻監(jiān)控和光學質量保證、自動駕駛汽車和協(xié)作機器人的態(tài)勢感知。因此，MIPI-CSI接口支持是COM-HPC的明顯優(yōu)勢。conga-HPC/cTLU提供這兩個MIPI-CSI接口。此外，conga-HPC/cTLU 還包括 – 在 Tiger Lake UP3 中擴展的 x86 指令集 – AI/DL 指令集、矢量神經(jīng)網(wǎng)絡指令 （VNNI） 支持以及新處理器集成英特爾 Xe 顯卡（第 12 代）的多達 96 個執(zhí)行單元的功能。

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

經(jīng)驗表明，不要急于轉換

上述COM-HPC客戶端和COM Express Type 6的異同表明，至少在未來3-5年內，大多數(shù)設計都將得到COM Express的良好服務。該預測的另一個因素是 COM-HPC 客戶端不會引入新的系統(tǒng)總線。這與以前從ISA到PCI以及從PCI到PCI Express的變化不同。在這里，絕對有必要定義一個新的引腳排列。同樣值得記住的是，COM Express模塊直到2012年才取代ETX模塊成為最暢銷的模塊 - 在ETX推出11年后 - 以及COM Express推出七年后。ETX模塊今天仍然可用。PCIe 世代向后兼容，即使在所有處理器級別建立 PCIe Gen 4.0 之后，PCIe Gen 3.0 設計也能長期存在。如果設計的接口規(guī)格和帶寬足夠，則絕對無需切換。

誰應該選擇COM-HPC？

所有需要模塊本機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。那些希望將來需要更多或更高性能的PCIe或以太網(wǎng)接口（高達25 GbE）的人也應該優(yōu)先考慮COM-HPC 此外，高性能系統(tǒng)的開發(fā)人員可能要考慮使用一種標準時更容易縮小規(guī)模 - 這是在COM-HPC中實現(xiàn)所有內容的論據(jù)。否則，座右銘是：“永遠不要改變正在運行的系統(tǒng)。至少不是因為COM Express可以使用全新的，符合PCIe 4.0標準的連接器。

邊緣服務器模塊的遠程管理即將到來

作為COM-HPC發(fā)布的一部分，還計劃擴展遠程管理界面。PICMG遠程管理小組委員會目前正在開發(fā)該接口。目標是使復雜的智能平臺管理接口 （IPMI） 功能集的減少部分可用于邊緣服務器模塊的遠程管理。借助這一新功能集，OEM 和用戶將能夠輕松確保服務器級的可靠性、可用性、可維護性和安全性 （RAMS）。在載板上實施的板管理控制器可以將遠程管理功能擴展到單個載板，并根據(jù)需要進一步滿足系統(tǒng)需求。這為 OEM 提供了一致的遠程管理基礎，他們可以根據(jù)自己的要求進行修改。

結論

隨著數(shù)字化的發(fā)展，COM Express在現(xiàn)有的性能水平上擁有美好的未來。COM-HPC（高性能計算）可以滿足各種即將推出的計算密集型應用，在這些應用中，帶寬密集型數(shù)據(jù)流必須在緊湊的邊緣設備中處理。

審核編輯：郭婷