COM-HPC: 開(kāi)發(fā)者和用戶需要了解的信息

嵌入式計(jì)算行業(yè)計(jì)劃推出COM-HPC作為模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的下一代標(biāo)準(zhǔn)。由于 COM-HPC 設(shè)計(jì)復(fù)雜，且有時(shí)會(huì)被錯(cuò)誤理解，因此需要有明確表述的信息。

有些人認(rèn)為PICMG標(biāo)準(zhǔn)是用于全新應(yīng)用的全新平臺(tái)，嵌入式邊緣服務(wù)器陣營(yíng)同意此看法，他們必須在嚴(yán)苛的環(huán)境下完成大量的工作負(fù)荷。第二個(gè)陣營(yíng)是現(xiàn)有的COM Express用戶。他們對(duì)于服務(wù)器模塊的興趣不大，而把注意力更多地放在新的COM-HPC客戶端模塊標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)COM-HPC存有的疑慮更多一些。他們想保護(hù)現(xiàn)有的COM Express投資，并提出這樣的問(wèn)題：COM Express 還能用多久，以及我是否需要現(xiàn)在轉(zhuǎn)移到 COM-HPC？它將為我的客戶帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)？對(duì)其而言，最重要的是了解COM-HPC客戶端模塊具有哪些優(yōu)點(diǎn)，以及和COM Express之間的區(qū)別。因此，COM-HPC 強(qiáng)調(diào)兩個(gè)單獨(dú)的目標(biāo)群體，其中每個(gè)都具有不同的需求。那么，這個(gè)兩種新的COM-HPC規(guī)范具有哪些潛力，以及其中的差異有哪些？

用于嵌入式服務(wù)器的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)

COM-HPC服務(wù)器是用于在嚴(yán)苛環(huán)境下，開(kāi)發(fā)模塊化嵌入式機(jī)架式服務(wù)器和盒式服務(wù)器設(shè)計(jì)的第一個(gè)真正的開(kāi)放式平臺(tái)。在如今的經(jīng)典服務(wù)器領(lǐng)域，應(yīng)用就緒的處理器模塊仍然很少被利用，雖然這種設(shè)計(jì)具有眾多優(yōu)勢(shì)。例如，它可以非常容易地滿足特定的尺寸和I/O要求。開(kāi)發(fā)者僅需要設(shè)計(jì)合適的應(yīng)用特定載板；中央處理器、RAM和高速接口等復(fù)雜的內(nèi)核組件，可采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊。由于載板設(shè)計(jì)所需的工作負(fù)荷量小于全定制設(shè)計(jì)，此方法還可有效地應(yīng)用到需求量較少的產(chǎn)品系列，在此之前，這些系列的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品經(jīng)常是不盡如人意但又不得不接受的選擇。此外，模塊化設(shè)計(jì)還可顯著減少性能升級(jí)的成本。當(dāng)1U 或3U機(jī)架系統(tǒng)需要全面更換，相比之下，模塊化服務(wù)器設(shè)計(jì)可降低約50%的升級(jí)成本，因?yàn)橹恍枰鼡Q模塊。故此，這種設(shè)計(jì)提高了投資的可持續(xù)性，且由于可使用更長(zhǎng)久，所以還改善了解決方案的長(zhǎng)期可用性和投資回報(bào)率

圖解1

COM-HPC 服務(wù)器模塊的主要功能特性：數(shù)量超多的高速接口，性能極佳的網(wǎng)絡(luò)帶寬和無(wú)頭式(headless)服務(wù)器性能。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋更多的計(jì)算類型

除了模塊化設(shè)計(jì)的通用優(yōu)點(diǎn)外，COM-HPC 服務(wù)器還有一些技術(shù)上的改進(jìn)，而這些技術(shù)是以前的模塊所不具備的。例如，COM-HPC 標(biāo)準(zhǔn)不限于 x86 處理器平臺(tái)，還支持 RISC處理器、FPGA 和 GPGU。而具備這些另類計(jì)算單元的首批樣品，已在2021年德國(guó)紐倫堡世界嵌入式(Embedded World)展的PICMG展位上進(jìn)行了展示。因此，首次實(shí)現(xiàn)了在單一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，執(zhí)行眾多計(jì)算和加速器單元的異構(gòu)性服務(wù)器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的可能性。在具體實(shí)施時(shí)，新規(guī)范還首次在模塊上支持叢機(jī)模式(slave modes)。OEM廠商不僅能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，且能更高效地在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案中受益，還可更有效地重新利用其專業(yè)技術(shù)。

更多空間 實(shí)現(xiàn)更高性能

COM-HPC 服務(wù)器模塊，旨在使邊緣和霧服務(wù)器應(yīng)用具備新型嵌入式邊緣服務(wù)器處理器所需的高性能計(jì)算能力，半導(dǎo)體制造商預(yù)計(jì)很快會(huì)推出此類處理器。用于COM-HPC 服務(wù)器模塊的最大功率預(yù)算值為 300瓦，這表明了至少在中期內(nèi)的預(yù)期性能。作為對(duì)比：目前功率最大的 COM Express Type7 服務(wù)器模塊，可用的最大功率為100瓦。以此作為衡量依據(jù)，并將預(yù)計(jì)的性能增長(zhǎng)考慮在內(nèi)，如此一來(lái)即可看出，COM-HPC在將來(lái)能夠滿足服務(wù)器超大負(fù)荷量。

圖解2

COM-HPC 服務(wù)器采用兩種不同的空間配置規(guī)格：尺寸 E 具有的空間，可容納最多8條DIMM插槽，用于目前1TB的RAM容量，而尺寸小20%的尺寸則支持4條DIMM插槽。COM-HPC服務(wù)器和客戶端皆采用配置2x400 針腳的相同規(guī)格連接器，且各個(gè)接口之間具有不同的間距。此設(shè)計(jì)可防止因意外安裝錯(cuò)誤類型的模塊而造成的損壞。

除了上述高性能潛力外，處理器或替代性計(jì)算單元可用的空間大小也至關(guān)重要。透過(guò)目前英特爾和AMD推出的16核或更多內(nèi)核的高性能處理器，或尺寸相當(dāng)于手掌大小的高性能FPGA，即可見(jiàn)一斑。COM-HPC 服務(wù)器用于上述應(yīng)用的模塊尺寸為 200 mm x 160 mm (尺寸E），或 160 mm x 160 mm(尺寸D）。這些相對(duì)較大的規(guī)格尺寸，還可簡(jiǎn)化散熱過(guò)程，因?yàn)楦笠?guī)格的散熱片提供了更大的空間，從而更有效地排出廢熱。

更高的內(nèi)存性能

采用這種大規(guī)格尺寸，COM-HPC服務(wù)器模塊還將具有更高的內(nèi)存性能。它們有足夠的空間來(lái)容納DIMM內(nèi)存模塊，滿足微型、邊緣和霧服務(wù)器的高內(nèi)存帶寬和尺寸要求。尺寸 E 的空間配置最多可容納 8 條 DIMM 插槽，目前最大可安裝的內(nèi)存容量為 1TB。尺寸D 的空間配置最多可容納 4 條 DIMM 插槽，目前最大可安裝的內(nèi)存容量為 512GB.......