第三代高性能计算机模块(COM): COM-HPC

如今，在PICMG推出COM Express整整14年后，嵌入式计算机模块市场成为了最大、最主要的嵌入式计算机子市场，所有嵌入式计算机制造商都能提供多种COM Express模块。虽然如此，ETX/XTX模块也并未销声匿迹，这意味着首个计算机模块(COM)周期还并未终结。COM Express花了许多年的时间追赶ETX/XTX，直至2012年才终于在数量上超过了后者。看来 “好用就不做改变”，流行这句谚语的可不只在嵌入式计算机市场。

COM Express模块无可比肩

如今，对中高端性能的新式嵌入式载板而言，COM Express依然是无可争辩的标准规范。似乎没有其他规范能与之抗衡。这一规范经过了多次低调的修订，于2017年5月发布了如今的3.0版，这也是标准规范的好处。在相对较新的Type7规范中，COM Express专为嵌入式边缘服务器应用而打造，在极端条件下甚至可以用作VITA规范的基准。其他模块标准，例如Qseven和SMARC 2.0，虽然两者都支持以ARM为基础的应用处理器，但仅限于低功耗或者小型设计。最新的COM-HPC模块标准规范吸取了过往的教训：从一开始，这一高性能嵌入式计算机模块标准就由PICMG制定，以尽可能避免模块之间的激烈竞争。对第三代模块标准规范来说，独立于制造商的联盟是最理想的生态体系。

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至今为止性能最强大的COM Express Type 7嵌入式服务器模块，搭载AMD EPYC处理器。

第三代高性能COM问世

自2018年10月起，由康佳特市场营销总监Christian Eder 担任主席的PICMG工作组就在研究最新的COM-HPC模块标准规范。这一标准急需问世，因为所有全新的物联网/5G联网设备都需要高带宽、高频率的通讯总线，而COM Express板间连接器却无力提供支持。这意味着在全球构想、推行了数十年的嵌入式计算机模块标准规范将由同一个德国COM联盟所制定。目前，这一联盟的主要推动力就是德国康佳特，该公司于2005年成立，为纯粹的计算机模块供应商，以避免和自己的顾客在系统解决方案市场中竞争。该公司也是Qseven和SMARC 2.0的构思者。

宽带网络需要宽带电脑

随着业界从ETX逐步转换到COM Express，新总线技术的推出自然会迎来新的标准。COM-HPC标准规范旨在为宽带网络中适合PCI Express第3代至第5代高频信号的宽带计算设定全新的嵌入式计算机模块标准。然而，正如COM Express并未取代ETX，COM-HPC不应成为COM Express的替代品。如我此前所述，ETX/XTX模块如今依然可以使用，用户甚至在20年后依然可以使用同样的设计原则。因此，在COM-HPC模块标准同样可以保证，过去有效的基本概念如今也依然有效。此外，新处理器的设计更为复杂，因此更需要通过特定的载板将I/O从CPU模块导出。

但为什么不继续开发COM Express就好呢？全新COM-HPC标准所需的并不只是新连接器，而是传统COM Express中的许多功能已经不再需要，需要被移除。这是因为全新的标准所瞄准的应用方式要求较高，远超出了当前顶级COM Express的性能支持。然而，其目的依然是使原始设备制造商通过大型生态体系和PICMG及其标准规范的声誉而获得效益，因此，特别强调使用者可以轻松地完成系统迁移。由ETX迁移至COM Express时的大量经验应该能作为参考。

基于这些原因，在高于COM Express Type7和Type6标准规范的性能, 将有两种全新的新一代性能级别。其中一类别主要面向边缘服务器技术，其需要更多通信接口，而非强大的集成显卡，且具备多核心用于工作负载整合。另一类别会扩展现有的高端嵌入式计算机标准，增添COM Express无法容纳的新性能选项，其组成部分包括显卡，USB 3.2(20 Gbit/s)、USB 4.0(40 Gbit/s)、 配备了x2/x4端口配置和重定时器的第4代与第5代PCIe、每秒100/200 Gb的以太网、NVMe和其他选项。

双倍针脚，多达8个DIMM插槽

连接器是新标准规范中非常重要的一部分。COM Express仅限于传输速度每秒8 Gb、时钟频率5.0 GHz的第三代PCIe。全新的连接器可支持的传输速度超过了每秒32 Gb，等同于第5代PCIe。此外，支持多达65个PCI Express通路，足够连接许多强大的GPGPU并进行机器学习。相比之下，COM Express最大仅能支持32个PCI Express。COM Express的性能表现目前受限于每对信号10 Gb以太网，这也将提升到每对信号至少25 Gb以太网，使100 Gb以太网的支持成为可能。用于边缘计算机的新一代处理器还需要更多互联，也需要更多DIMM插槽的空间。该新标准可支持多达8个DIMM插槽和800个针脚，而COM Express仅有440个针脚。

图解7-8

康佳特的COM-HPC模块拥有两种性能类别，与如今的COM Express Type6和Type7一样，分为客户端(Client)类与服务器(Server)类。从一开始，这两个类型的设计面积就意味着，大型的高端COM-HPC模块能容纳多达8个DIMM插槽。图示还清晰展示出了不同尺寸的板际连接器的相同布局。

也许有人认为，制定新的标准规范轻而易举，但事实并非如戏。仅仅提升信号频率就带来了诸多复杂的问题。例如：为了支持高达300W的模块，康佳特和Samtec已经为COM-HPC连接器的要求与测试合作探讨了两年。然而，PICMG工作组直到2018年10月才成立，这意味着许多基础工作此前已经被完成，由此加快了工作组的决策速度。

COM-HPC模块何时问世？

（编辑：应用网_丽江站长网）

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