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第三代高性能计算机模块(COM): COM-HPC

发布时间:2020-07-22 17:48:09 所属栏目:外闻 来源:站长网
导读:副标题#e# 继ETX/XTX和COM Express之后,嵌入式计算机模块行业推出了一款开创全新性能级别的产品生命周期。这个全新的设计标准被称为COM-HPC,已通过康佳特等企业组成的PICMG认证。随着5G网络的推展,极速的实时数据交换将成为主要应用领域。但目前COM标准
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继ETX/XTX和COM Express之后,嵌入式计算机模块行业推出了一款开创全新性能级别的产品生命周期。这个全新的设计标准被称为COM-HPC,已通过康佳特等企业组成的PICMG认证。随着5G网络的推展,极速的实时数据交换将成为主要应用领域。但目前COM标准的用户不必担心自己的解决方案就此失效,因为转型需要时间,基于当前标准的产品在未来多年内并不会退出市场。

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图解1

ETX及其演变成的COM Express标准是两种嵌入式计算机模块的技术规范,随着技术的进步而在多个独立团体的努力下实现了标准化。而现在,第三种标准COM-HPC即将推出,以满足宽带、5G联网设备、机器和系统的高性能要求。

自嵌入式计算机模块(Computer-On-Module,以下简称COM)的概念诞生以来,模块化电脑已成为嵌入式计算机系统中最为重要的设计原则。IHS Markit的研究表明,预计至2020年,嵌入式计算机主板、模块和系统的全球销售额中将有38%来自COM。首个嵌入式计算机模块于1990年代早期问世,由德国公司JUMPtec的所有者且至今仍活跃于德国康佳特的Hans Mühlbauer,根据当时常见的AT/ISA96总线,推出了首个ModulAT模块,基于9.54 MHZ 英特尔CPU 80C88,DRAM内存可达640KB。其目标是让办公室电脑技术更适合工业用途。这在嵌入式计算机领域前所未有。当时,工业电脑主要使用19英寸机架系统,而使用100 x 160毫米主板的工业级电脑根本闻所未闻。该模块在CPU和元件的同一侧装有120个针脚,当时的处理器显然无需考虑复杂的散热管理。

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图解2

JUMPtec基于当时常见的AT/ISA96总线,推出了首个ModulAT模块,配备了9.54 MHz 英特尔 CPU 80C88,DRAM内存可达640KB。

首个模块的目标是避免将所有功能集中于一张卡上,以减少CPU快速更新换代所带来的冲击。在过去,英特尔(Intel)和AMD每六个月就能推出一款新CPU。由于不确定旧版CPU还能在市场上留存多久,因此需要使用模块化来确保其长期可用。当然,其拥有的可扩展性也带来了多种不同的性能变种。另一个重点则是减少I/O板设计的复杂性。当I/O板需求的层数大幅减少,这使得PCB设计的成本随之降低。在当时,如何用新型模块减少功耗和发热量也已经成为了关注点。最后,客户总是想要最新款式的CPU,这一点时至今日也没有改变。而模块同样能保障这种优势。

模块还能解决缆线缠结

然而,与AT/ISA96总线相比,ModulAT模块上市的时间较晚,因为用于工业用途的嵌入式计算机当时才刚刚起步。例如,x86和Windows还未在行业中崭露头角,与蓝屏问题的斗争依然如火如荼。在这方面,模块更像是新兴行业的早期“盗版”产品,而不是既定模块标准中的独特产品世代。即便如此,JUMPtec依然开创了全球模块业务,创立了标准规范。在如今看来,这是一大成功。在1990年代中期,PC/104 单板(SBC)的规格为连接器留出的空间过少,使其难以安装在CPU和芯片组的同一侧,进一步证明了模块的重要性。随着客户开始对连接能力提出更高的要求,连接器被定制安装在PCB的另一侧,用以连接更多外部设备。PC/104的设计原则还意味着缆线必须将I/O引导至机箱,这导致缆线的缠结问题更为严重,也导致系统更容易出错。在当时,良好的系统设计意味着干净整洁的缆线连接。通过使用专用载板,使外部I/O可以直接连接到机箱,无需使用缆线,模块概念能有效解决缆线缠结问题,这也成为一大亮点。JUMPtec开发的首个ETX模块成功推出,标志着嵌入式计算机模块市场的重大突破。

最佳模块概念竞争激烈

然而,虽然JUMPtec开创了标准规范,但这些以ISA/PCI为基础、具备400个针脚连接器的ETX设计却并非一帆风顺。许多企业和竞品模块概念开始要求原始设备制造商提供类似的解决方案,其中大多数的名字如今只有死忠粉丝才能想起。虽然当时的嵌入式计算机供应商规模与今日相距甚远,但还是展开了激烈的竞争。JUMPtec和Advantech在2001年11月共同创立了ETX Industrial Group(ETX-IG),推出了首个开放的、独立于制造商的模块标准规范,其中一版规范如今依然有效。Mühlbauer在当时解释道:“举例来说,Advantech、I-Base、IBR和PCISystems都开发了不同的ETX主板,并且很快就达到了市场成熟的水平。为了确保全球ETX标准的统一制定,我们需要建立一个开放的ETX联盟。” 在几个月内,其他重要的ETX支持者体会到了开放式标准带来的卓越效益,也纷纷加入了联盟。随后,ETX-IG通过兼并和收购而变得越发举足轻重,不同设计类型的模块也逐渐减少。最终,模块设计的分歧几乎彻底消失。由此,在下一个技术周期中,嵌入式计算机模块行业顺利制定出了新的标准规范,避免了过多的竞争和交锋。

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Advantech和JUMPtec在纽伦堡SPS/IPC/Drives上创立了ETX-IG。

COM Express于2005年成为正式的PICMG标准规范

2004年,随着新推出的PCI Express总线被广泛应用,新型处理器和芯片组也不再支持ISA,行业需要一种全新的设计概念:COM Express,这种规范虽然制定起来相对轻松,但也并非轻而易举。主持标准规范的PICMG需要对抗内部的种种障碍与拖延。最终,在2005年7月,嵌入式计算机业界对PICMG的COM Express标准达成了一致。该概念于2003年秋季与英特尔合作共同被提出,在18个月的时间后才实现了标准化。从2010年的Rev2.0到2017年的Rev3.0,起草者Christian Eder一直领导着标准的制定。他最初在Mühlbauer的JUMPtec工作,随后加入了Kontron,如今则为德国康佳特服务。

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(编辑:应用网_丽江站长网)

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