用于高端嵌入式/中级服务器的COM-HPC标准

嵌入式计算设计有机会分享有关 COM-HPC 标准的引脚排列和封装的更多细节，许多高速嵌入式系统的开发人员肯定会在即将到来的英特尔和 AMD 处理器中使用这些标准，用于高端嵌入式/中级服务器。

更高的性能，更多的接口

很容易解释对补充 COM Express 的新规范的需求。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 针 COM Express 没有足够的接口用于强大的边缘服务器。COM Express 连接器的性能也在慢慢接近极限。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（例如 PCIe Gen 4）仍有待定论。

COM-HPC 为嵌入式计算服务器和嵌入式计算客户端指定了两种不同的引脚排列。

无头嵌入式服务器性能

在新型无头边缘服务器中，对超高嵌入式边缘性能和扩展连接性的需求最大，这些服务器越来越多地用作工业应用中的分布式系统，以应对恶劣环境和扩展温度范围。为了说明这种对高性能边缘的需求，例如，使用视觉和人工智能逻辑来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出算法。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 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。今天，GPGPU 越来越多地用于执行此类灵活和多功能的任务。它们经常取代 FPGA 和 DSP，它们需要与中央 CPU 内核的高速连接。这种需求随着任务的复杂性而增加。凭借其众多 PCIe 通道，COM-HPC 系统可以容纳比 COM Express 更多的加速器卡，从而进一步提高性能。

COM-HPC 指定了五种不同的外形尺寸：两种用于嵌入式计算服务器，与 COM Express Basic/Compact 和 Mini 类似，三种用于嵌入式计算客户端。所有版本均提供 800 个引脚。COM Express 仅提供 440 个引脚，这几乎是 COM Express 和 COM-HPC 之间唯一的显着区别，而市场上还没有 PCIe Gen 4 产品。COM-HPC 服务器模块的第二个主要特点是多达 8 个 DIMM 插槽，目前可提供高达 1 TB 的 RAM。

海量并行数据处理

医学成像也需要结合强大的 CPU 和海量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。相同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。随着越来越多以前独立的机器和系统正在联网，整个工业 4.0 应用领域也需要更强大的连接性。所有这些都推动了对嵌入式系统中高速接口的需求，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一个系统中。除了视觉系统和深度学习中的数据预处理之外，这还包括用于入侵检测的防火墙和嗅探系统，它们必须与运行的应用程序并行处理几乎相同的负载。这使要求加倍，并且需要将管理程序技术用于具有实时能力的虚拟机，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集器和用于 5G 的测量技术以及具有通过 PCIe 连接的快速 NVMe 内存的工业存储系统。工业服务器机架中的 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。它必须与正在运行的应用程序并行处理几乎相同的负载。这使要求加倍，并且需要将管理程序技术用于具有实时能力的虚拟机，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集器和用于 5G 的测量技术以及具有通过 PCIe 连接的快速 NVMe 内存的工业存储系统。工业服务器机架中的 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。它必须与正在运行的应用程序并行处理几乎相同的负载。这使要求加倍，并且需要将管理程序技术用于具有实时能力的虚拟机，例如 Real-Time Systems 的 RTS Hypervisor。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集器和用于 5G 的测量技术以及具有通过 PCIe 连接的快速 NVMe 内存的工业存储系统。工业服务器机架中的 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。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集器和用于 5G 的测量技术以及具有通过 PCIe 连接的快速 NVMe 内存的工业存储系统。工业服务器机架中的 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。其他应用包括用于汽车测试系统的数据采集器和用于 5G 的测量技术以及具有通过 PCIe 连接的快速 NVMe 内存的工业存储系统。工业服务器机架中的 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。

COM-HPC 是计算机模块市场发展的一致步骤。然而，COM-HPC 可能需要数年才能达到与 COM Express 相似的市场份额，因为 COM Express 也需要大约 5 年的时间才能在数量上超过 ETX。由于 ETX 模块今天仍在销售，现有的 COM Express 客户也可以期望在未来很多年都能够购买 COM Express 模块。

高达 1 TB 的 RAM

COM？HPC 将通过高达 100 GbE、高达 32 Gb/s 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。力量。新标准区分了两个基本变体：无头 COM？HPC 服务器模块，也可以称为服务器模块，以及 COM？HPC 客户端模块，它们遵循 COM Express Type 6 计算机模块的概念。

COM？HPC 服务器模块将能够通过其 8 个 DIMM 插槽托管 1.0 TB 的巨大 RAM。它们还将运行高达 8x 25 GbE 并支持多达 64 个 PCIe Gen 4 或 Gen 5 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，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，因为组件具有传输 28 Gbs 不归零 （NRZ） 的能力已经可用。此外，通过 800 个引脚计划最多 2 个功能强大的 USB 4 接口。这些接口基于 Thunderbolt 3.0，提供 40 Gb/秒 （Gbps）。这相当于每秒大约 5 GB，速度大约是 USB 3 的两倍。2，最大 20 Gbps，也支持高达 2x。额外的 4 个 USB 2.0 接口完善了 COM？HPC 服务器模块上的 USB 选择。除了 2x 本机 SATA，还提供对 eSPI、2xSPI、SMB、2x I2C、2xUART 和 12 GPIO 的支持，以集成简单的外围设备和标准通信接口，例如用于服务目的。

COM-HPC 服务器和客户端模块上可用的 USB 4.0 接口集成了 Thunderbolt 3，它支持高达 40 Gbps、两个 4K 显示器、高达 100 瓦以及 PCIe、USB、DisplayPort 和 Thunderbolt 协议。

服务器级主板管理

COM-HPC 的另一个新特性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。由于这个接口，COM-HPC 将提供真正的边缘服务器功能，通过在载板上集成合适的服务器级板管理控制器 （BMC），可以广泛扩展这些功能。将需要相关的载板设计指南来帮助标准的新手入门。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。这使得设计灵活和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，显卡是为在主板上以 90 度角安装的 PCIe 插槽而开发的。它们还提供了更少的连接选项。这同样适用于 MXM3 显卡的替代品，因为它们也只有 314 个引脚。借助 COM-HPC 支持极薄的模块化设计，也适用于 GPGPU，因此可以为机架系统设计薄插槽卡，这些卡既提供 COM-HPC 服务器模块，又提供基于 GPGPU、FPGA 或 DSP 的加速器模块。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，还可以用于 GPGPU，

与迄今为止通过 PCIe 3.0 支持的最大 8 Gb/s 相比，COM-HPC 将通过 PCIe 4.0 和 5.0 实现两到四倍的吞吐量。

800 针而不是 440

除了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别之外，第二类 COM-HPC 客户端模块将自身定位在 COM Express Type 6 规范之上。由于较小的占位面积最多只能容纳四个 SO-DIMM 插槽，因此主要区别在于引脚的数量：与 COM Express 的 440 引脚相比，800 引脚显然提供了更多的接口选项。但只要 COM Express 还可以处理 PCIe Gen 4，至少可以假设向下兼容性，COM Express 系统的开发人员不必切换到 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，这大大超过了当前的单一 GbE LAN。另一个吸引人的功能是最多两个 MIPI-CSI 接口，它们可以为态势感知和协作机器人实现经济高效的摄像头连接。许多开发人员还将欣赏除 4x USB 2.0 之外还提供的方便、多功能和极其强大的 USB 4.0 接口。最多有四个，用于连接速度高达 40 Gbps 的超高速内存，或通过一根 USB-C 电缆连接最多两个 4K 显示器，包括电源和集成 10GbE 网络连接。图形也进行了整理。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 2x SoundWire 和 I2S 以及 2x SATA；eSPI，

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，时钟频率高达 2.288 MHz，即可并行连接多达四个音频编解码器。每个编解码器都会收到自己的 ID，该 ID 会被评估。

与新规范所涉及的公司之一有业务关系的 OEM 已经可以开始合适的载板设计，只要他们遵守 NDA 并且不与第三方共享它们。新规范将仅在正式发布后作为开放标准提供。

审核编辑：郭婷