新的 COM 規范將滿足高端邊緣計算應用程序日益增長的服務器級要求。

關于可用于嵌入式系統部署的計算能力，事情確實開始升溫。例如，最近宣布的高性能計算模塊計算機 （COM-HPC） 開放規范將為邊緣計算帶來服務器級功能。

System-in-package 和 system-on-module

讓我們簡要回顧一下我們是如何走到今天的。從 1970 年代中期開始，早在互聯網和物聯網 （IoT） 概念出現之前，嵌入式系統就有幸擁有簡單的 8 位處理器。

隨著時間的推移，16 位、32 位甚至 64 位微處理器和微控制器芯片出現在現場，這極大地提高了設計人員可用的計算能力，但也帶來了自己的問題，包括與 DDR 等組件相關的問題內存和以太網物理層 （PHY）。即使您知道自己在做什么，您也將花費大量時間在 PCB 布局上以保證高速接口的信號完整性，同時努力遵守電磁兼容性 （EMC） 標準。

這種增加的復雜性直接影響了加快上市時間同時降低風險的要求。一種解決方案是系統級封裝 （SiP） 和系統級模塊 （SOM） 的組合，例如 Microchip Technology 提供的那些（請參閱“物聯網、Linux 和系統級模塊”）。

計算機模塊

性能階梯的下一步是模塊計算機 （COM） 的概念。這里的想法是擁有一個具有定義接口的相對較小的 COM 板，該板插入一個更大的載板，該載板還包含任何其他組件和子系統。

第一個此類模塊出現在 1990 年代初期，當時德國公司 JUMPtec 的所有者，至今仍參與 congatec AG 活動的 Hans Mühlbauer 推出了第一個基于 AT/ISA96 總線的 ModulAT 模塊，這在那時。這些 COM 配備 9.54-MHz Intel 80C88 CPU 和 640 kB DRAM 內存，尺寸為 100 × 160-mm，并使用 120 針接口連接到載板。

2001 年，JUMPtec 和 Advantech 聯手成立了 ETX 工業集團 （ETX-IG）。其他支持者包括 I-Base、IBR 和 PCISystems。今天仍在使用的 ETX 規范定義了一個 95 × 114 毫米的 COM，使用 400 針接口連接到載板，并支持 ISA、PCI 和圖形總線。

所有這些都將我們引向了PICMG，這是一個由公司和組織組成的非營利性財團，共同為高性能工業、軍事/航空航天、電信、測試/測量、醫療和通用嵌入式開發開放標準——計算應用。PICMG 開發的主要標準包括 CompactPCI、AdvancedTCA、MicroTCA、AdvancedMC、CompactPCI Serial、COM Express、SHB Express 和硬件平臺管理 （HPM）。

自 2005 年 PICMG 的 COM Express 推出以來，該標準已被世界各地的公司采用。COM Express 滿足當今大多數高性能應用程序的需求，并有望在未來十年發展壯大，但一些邊緣計算應用程序開始要求更高的服務器級性能。

介紹 COM-HPC

為滿足這些極端性能需求，PICMG 最近成立了 COM-HPC 技術小組委員會，負責開發新的 COM 規范以滿足邊緣計算應用日益增長的要求。

新的 COM-HPC 規范與現有的 COM Express 工作并行運行，COM-HPC 旨在補充而不是替代 COM Express。

新規范預計將支持兩種不同的模塊尺寸：一種用于高性能計算，另一種用于嵌入式計算。最初的計劃包括整合一個新的高速連接器，該連接器能夠支持現有和未來的接口，例如 PCI Express Gen 4/5，速度高達 100 Gigabit Ethernet （GbE）。該規范將針對中高性能服務器級處理器。

COM-HPC 的主要目標是支持 PCIe Gen 5.0 （32 Gb/s）、64 個 PCIe 通道、每個信號對至少 25 GbE 以支持 100 GbE，以及更新其他接口。

重要的是要了解 COM-HPC 不定義 COM-HPC 板的內容或核心功能。相反，它是一個涵蓋機械和電氣接口的規范，包括電路板尺寸和連接器位置和引腳排列。此外，將定義連接器封裝和機械/電氣特性，并且此類連接器將可從多個供應商處獲得。

這個想法是嵌入式系統開發人員可以創建包含所有差異化子系統的載板，而主要的計算和內存由從各種供應商購買的 COM-HPC 板提供。將來，隨著更高性能處理器和更大內存模塊的出現，嵌入式系統開發人員（可能還有最終用戶）可以簡單地將他們的 COM-HPC 板換成更高/更大的型號。

COM-HPC 的未來

COM-HPC 團隊選舉 congatec 的 Christian Eder 為委員會主席。控創的 Stefan Milnor 是技術編輯，Samtec 的 Dylan Lang 是秘書。

迄今為止，COM-HPC 倡議包括 20 家活躍的成員參與公司：凌華科技、研華、安費諾、比勒費爾德大學、康佳特、Elma、艾默生、ept、FASTWEL、HEITEC、英特爾、控創、MEN Mikro、MSC Technologies、NAT、Samtec、 SECO、TE Connectivity、Trenz Electronic 和 VersaLogic。

目標是在 2020 年初批準 COM-HPC 規范，這將非常及時，因為 IHS Markit 預測，到 2020 年，COM 將占嵌入式計算板、模塊和系統總銷售額的 38% 左右，根據多項研究報告，COM 市場正在迅速擴張，預計到 2022 年將超過 10 億美元。