多年來第一次，高端嵌入式處理器可用于兩個計算機模塊外形尺寸選項，COM-HPC ?客戶端和 COM Express ? Type 6。第 11 代 Intel ? Core ?處理器的到來（代號為 Tiger Lake）為開發(fā)人員提供了決定哪種外形尺寸最符合其項目要求的機會。

（Caption 1： COM-HPC Client 接口與 COM Express Type 6 的不同主要在于 PCIe 通道、以太網接口和 USB 端口的數量和帶寬。除了接口差異之外，COM-HPC Client 與 COM Express Type 6 不同，具有擴展的遠程管理支持（尚未指定）。）

新問題

COM Express 在高端嵌入式計算領域占據主導地位。但是，現在 COM-HPC 的到來為評估下一個高端嵌入式項目的任何人提出了新的問題。一個問題是 COM Express 和 COM-HPC 是否相互競爭。答案是否定的，因為它們的規(guī)格旨在相互補充，這就是為什么這兩種外形尺寸都支持第 11 代智能英特爾酷睿處理器。

另一個問題是，既然這兩種外形尺寸都是可選的，那么是擴大現有的 COM Express 投資還是切換到新的模塊標準，同時還需要設計新的載板。對于迄今為止依賴 COM Express 的開發(fā)人員來說，擴展或切換決策尤為重要。他們可能還想知道：COM-HPC 的開始是否也預示著 COM Express 的結束？COM Express 將繼續(xù)可用多長時間？我現在必須切換到 COM-HPC，還是可以等待？另一個考慮因素是轉向 COM-HPC 將如何影響 OEM 和客戶的競爭地位。要回答這些問題，了解 COM-HPC 客戶端模塊必須提供什么以及它們與 COM Express Type 6 模塊有何不同非常重要。

Basic 和 Size A：只有邊際足跡差異

COM-HPC 客戶端與 COM Express Type 6 一樣，是 PICMG 計算機模塊規(guī)范。它是新 COM-HPC 標準的一部分。這也指定了 COM-HPC 服務器模塊，但這些不需要在本文中進一步考慮，因為它們是面向服務器的且無頭的，而 COM-HPC 客戶端模塊，如 COM Express Type 6 模塊，支持圖形。COM-HPC 客戶端模塊有 120 毫米 x 160 毫米（C 型）、120 毫米 x 120 毫米（B 型）和 120 毫米 x 95 毫米（A 型）三種尺寸。因此，最小的 COM-HPC 占用空間幾乎與 COM Express Basic 相同，為 125 mm x 95 mm。COM Express Compact 尺寸為 95 毫米 x 95 毫米，體積縮小了約 21%。由于 COM-HPC 尺寸 A 的外形尺寸僅比 COM Express Basic 小 4%，因此從 COM Express Basic 更改為 COM-HPC 尺寸 A 在占用空間方面沒有問題。

較大的 B 型和 C 型 COM-HPC 客戶端模塊的大小使得這些模塊通常位于 COM Express 類型 6 模塊之上，因此可以解決無法使用 COM Express 實現的高性能應用程序

（說明 2：COM-HPC 客戶端定義了三種不同的封裝，就像 COM Express。由于最小的尺寸 A 比 COM Express Basic 更緊湊，開發(fā)人員可以輕松地從 COM Express Basic 切換到 COM-HPC 尺寸 A。）

使用 COM Express Basic 以集成比 COM Express Compact 更強大的處理器的開發(fā)人員可以選擇 COM-HPC Client Size A 外形尺寸。但是，COM Express Compact 尺寸布局沒有 COM-HPC 客戶端選項。這清楚地表明，這兩個規(guī)范是互補的選擇。

COM-HPC 指定更高的 TDP

與 COM Express 相比，它們提供更大尺寸的選項，COM-HPC 模塊通常也允許更高的功率預算。憑借高達 200 瓦的熱設計功率 （TDP），COM-HPC 客戶端模塊的當前性能大約是最強大的 COM Express Type 6 的三倍。與 COM Express Basic 相比，在 TDP 的上限為 137 瓦時，COM -HPC 客戶端 TDP 高出 46%。對于現在或長期需要比 COM Express 更高的 TDP 和處理器能力的開發(fā)人員來說，COM-HPC 是必須的。

COM-HPC Size A 模塊，例如采用第 11 代英特爾酷睿處理器的新型 15 瓦 conga-HPC/cTLU，將更能與之前的 COM Express 模塊的性能范圍相媲美。此外，COM Express 設計人員會發(fā)現 COM-HPC 具有比 COM Express Type 6 提供更多數據帶寬的優(yōu)勢，這從信號引腳的數量就可以看出。

（標題 3：conga-HPC/cTLU COM-HPC Size A 模塊需要全新的載板。COM-HPC 評估板預計將于 2020 年 10 月上市）

幾乎翻倍的引腳數增加了帶寬

COM Express Basic Type 6 和 COM-HPC Client Size A 之間的另外兩個主要區(qū)別是連接器和將模塊連接到特定應用載板的信號引腳數量。與 COM Express 一樣，COM-HPC 也是基于兩個連接器，但現在每個 COM HPC 連接器都有 400 個引腳。兩個 COM Express 連接器各有 220 個引腳。擴展至 800 個信號引腳，可以連接大約 800 個信號引腳。接口增加 80%。

COM-HPC 連接器專為最新的高速接口而設計，還兼容 PCIe 5.0 和 25 Gb/s 以太網的高時鐘速率。COM Express 目前僅在兼容模式下擴展到 PCIe Gen 3.0 和 PCIe 4.0，這使得連接器成為限制因素。然而，人們努力將 COM Express 連接器替換為機械完全兼容但電子功能更強大且與 PCIe 4.0 兼容的連接器。更換連接器對 COM Express 的未來來說是個好兆頭。

內存容量取決于占用空間

COM-HPC 和 COM Express 都使用 SO-DIMM 或焊接內存來提供 RAM 容量。如前所述，COM Express Basic 和 COM-HPC Client Size A 的占用空間僅略有不同。COM Express Basic 已顯示 RAM 容量目前最高為 128 GB，因此考慮到大小 A 與 COM Express Basic 的接近程度，大小 A 的 RAM 容量將相似。

設計需要更多 RAM 的開發(fā)人員必須使用更大的外形尺寸。盡管 COM Express 確實在基本外形尺寸之上指定了更大的模塊，但在實踐中這些幾乎沒有相關性。因此，期望更大的模塊將主要基于 COM-HPC 標準開發(fā)。這很可能很快就會發(fā)生，因為 COM-HPC 服務器模塊解決了中性能服務器級別的解決方案，這些解決方案永遠不會有足夠的 RAM。它們可以托管 8 個成熟的 SO-DIMM 內存模塊，因此目前可提供高達 1.0 TB 的 RAM。與新推出的 Tiger Lake UP3 COM Express Type 6 Compact 和 COM-HPC Client Size A 模塊相比，后者提供更多內存。然而，這種更多內存的潛力并沒有被利用。兩個模塊都提供兩個 SO-DIMM 插槽，用于 3200 MT/s 和 32 GB DDR4。所以，總共 64 GB RAM。這種未使用潛力的原因很簡單：Tiger Lake UP3 無法支持更多。在所有其他條件相同的情況下，由需要獲得更多 RAM 驅動的變化總是意味著選擇比 COM Express Basic 或 COM HPC Size A 更大的外形尺寸。但是，隨著內存密度不斷增加，RAM 容量不太可能成為限制未來有針對性的多用途應用的因素。

相同的圖形，新的音頻

兩種標準的圖形支持也相同。COM-HPC 客戶端和 COM Express Type 6 均通過三個數字顯示接口 （DDI） 和一個嵌入式 DisplayPort （eDP） 支持多達四個顯示器。對于多媒體接口，COM-HPC 用帶有 SoundWire 的 COM Express 取代了以前可用的 HDA 接口。SoundWire 是一種新的 MIPI 標準，僅需要兩條線路，并以高達 12.288 MHz 的速率運行。這兩條線路上最多可以并聯(lián)四個音頻編解碼器，每個編解碼器都接收自己的 ID 以進行評估，這對于聲音起著重要作用的應用來說是一個優(yōu)勢。

（標題 4：帶有 Intel Tiger Lake UP3 處理器的 conga-TC570 COM Express Compact 模塊可以即插即用安裝到現有的 COM Express 載板上——無論它們是為 COM Express Basic 還是 Compact 設計的。因此它們可以立即使用利用。）

PCIe 和 GbE 支持

COM Express Type 6 模塊最多有 24 個 PCIe 通道，而 COM-HPC 客戶端模塊有 49 個。一個 COM-HPC 客戶端 PCIe 通道保留用于與載板的板管理控制器 （BMC） 通信。

COM-HPC 客戶端模塊規(guī)范還提供兩個 25 GbE KR- 和最多兩個 10 GbE BaseT 以太網接口的直接連接。COM Express Type 6 最多支持 1x1 GbE，但額外的網絡接口可以通過 PCIe 連接并通過載板執(zhí)行。然而，今天的第 11 代英特爾酷睿處理器并未耗盡該規(guī)范的全部潛力。

這兩個模塊都提供了一個 PCIe x4 Gen 4 接口，用于與外圍設備的極高帶寬連接。此外，開發(fā)人員還可以將 8x PCIe Gen 3.0 x1 通道與這兩個模塊一起使用。因此，在這方面沒有與處理器相關的差異。但是，COM-HPC 模塊提供 2x 2.5 GbE 本地連接，而 COM Express 模塊僅支持 1x GbE 本地。因此，COM Express 設計人員必須承擔獲得載板組件的費用，以產生與 COM-HPC 模塊相同的 GbE 功能。

這兩個模塊還支持時間敏感網絡 （TSN），用于通過以太網進行實時通信。因此，除了 2.5 GbE 僅適用于 COM-HPC 模塊之外，目前關于 PCIe 和 GbE 的差異并不那么顯著。

高 USB 帶寬和原生相機支持

COM-HPC 客戶端專為更快的新 USB 標準而設計，指定多達 4 個 USB 4.0 接口，并輔以 4 個 USB 2.0。另一方面，COM Express Type 6 模塊可以執(zhí)行多達 4 個 USB 3.2 和 8 個 USB 2.0。由于 USB 4.0 傳輸速率為 40 Gbps，COM-HPC 客戶端比 COM Express Type 6 模塊少了四個 USB 2.0 端口，但仍提供更大的帶寬。

COM-HPC 原生支持最多兩個 MIPI-CSI 接口。除了具有成本效益外，這兩個接口還可以輕松集成多種應用類型的相機并實現 3D 視覺。具有兩個 MIPI-CSI 接口的模塊的潛在用例包括用戶識別、手勢控制和用于維護的增強現實。其他可能性包括視頻監(jiān)控和光學質量保證、自動駕駛汽車的態(tài)勢感知和協(xié)作機器人。MIPI-CSI 接口支持因此是一個明顯的 COM-HPC 優(yōu)勢。conga-HPC/cTLU 提供這兩個 MIPI-CSI 接口。更重要的是，conga-HPC/cTLU 包括 - 在 Tiger Lake UP3 中擴展的 x86 指令集 - AI/DL 指令集，

COM-HPC 還提供 2x SATA 接口以連接傳統(tǒng) SSD 和 HDD，以及 2x UART 和 12x GPIO 等工業(yè)接口。2x I2C、SPI 和 eSPI 完善了功能集?？偠灾?，COM-HPC 客戶端功能與 COM Express Type 6 模塊的功能相當，盡管后者提供了 CAN 總線支持選項。

經驗表明，不要急于轉換

上述 COM-HPC 客戶端和 COM Express 類型 6 的相似之處和不同之處表明，至少在未來 3-5 年內，大多數設計都將得到 COM Express 的良好服務。該預測的另一個因素是 COM-HPC 客戶端沒有引入新的系統(tǒng)總線。這與以前從 ISA 到 PCI 以及從 PCI 到 PCI Express 的變化相比有所不同。這里絕對有必要定義一個新的引腳。還值得記住的是，直到 2012 年，COM Express 模塊才取代 ETX 模塊成為最暢銷的模塊——ETX 推出 11 年后——COM Express 推出 7 年后。ETX 模塊今天仍然可用。PCIe 代向后兼容，使 PCIe Gen 3.0 設計能夠長期存在，即使在 PCIe Gen 4 之后也是如此。0 在所有處理器級別上建立。如果設計的接口規(guī)格和帶寬足夠，則絕對不需要切換。

誰應該選擇 COM-HPC？

所有需要模塊本機支持的以下一個或所有接口的用戶，都必須切換到 COM-HPC：全 USB 4.0 帶寬、2.5 GbE、SoundWire 和 MIPI-CSI。那些預計未來需要更多或更高性能的 PCIe 或高達 25 GbE 以太網接口的人也應該優(yōu)先考慮 COM-HPC。使用一個標準——在 COM-HPC 中實現一切的論據。否則，座右銘是：“永遠不要更改正在運行的系統(tǒng)。” 至少因為 COM Express 可以通過全新的、符合 PCIe 4.0 的連接器提供。

邊緣服務器模塊的遠程管理即將到來

作為 COM-HPC 發(fā)布的一部分，還計劃擴展遠程管理界面。該接口目前正在 PICMG 遠程管理小組委員會中開發(fā)。目標是使復雜智能平臺管理接口 （IPMI） 功能集的一部分可用于邊緣服務器模塊的遠程管理。借助這一新功能集，OEM 和用戶將能夠輕松確保服務器級的可靠性、可用性、可維護性和安全性 （RAMS）。在載板上實施的板管理控制器可以根據需要將遠程管理功能擴展到單個載板和進一步的系統(tǒng)需求。這為 OEM 提供了一致的遠程管理基礎，他們可以根據自己的要求進行修改。

結論

COM Express 在現有的性能水平和不斷增長的數字化方面有著美好的未來。COM-HPC（高性能計算）可以滿足各種即將到來的計算密集型應用，其中必須在緊湊的邊緣設備中處理帶寬密集型數據流。

審核編輯：郭婷