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产品挑选指南-COM-HPC vs COM Express

供稿:康佳特科技有限公司

  • 关键词:COM-HPC ,COM Express
  • 摘要:过去的高端嵌入式计算领域一直由COM Express主导。现在,COM-HPC的推出,为所有评估下一代高端嵌入式项目的人提出了新的问题。

 ● 两大优选


搭载第11代英特尔®酷睿®处理器的COM-HPC和COM Express模块

 

● 两大优选


历时多年,高端嵌入式处理器首次在COM-HPC Client和COM Express Type 6这两款计算机模块上登场。新推出的第11代英特尔®酷睿®处理器(代号Tiger Lake)让开发者们拥有了根据项目需求来选择模块类型的机会。


新问题


过去的高端嵌入式计算领域一直由COM Express主导。现在,COM-HPC的推出,为所有评估下一代高端嵌入式项目的人提出了新的问题。


首先是COM Express和COM-HPC之间是否存在竞争?答案是否定的,因为它们在规格上是互补的,这也是为什么它们都支持第11代英特尔酷睿处理器。


其次,既然两种模块都可选,那是否要增加在COM Express上的现有投资,或者转投新的模块标准(这样就需要设计新的载板)?对于在此之前一直依赖于COM Express的开发者来说,增加投资还是转换标准是个至关重要的选择。他们可能会想:COM-HPC的到来是否宣告了COM Express的终结?COM Express还能维持多久?是否要立即转投COM-HPC?还是继续观望?另一个需要考虑的问题是,转向COM-HPC将如何影响OEM和客户的竞争地位?要回答这些问题,就必须了解COM-HPC Client模块的具体特性以及它和COM Express Type 6之间的区别。


Basic和Size A:仅有细微尺寸差别


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与COM Express Type 6类似,COM-HPC Client是PICMG定义的计算机模块规格,属于新的COM-HPC标准。该标准还定义了COM-HPC Server模块,但这并不在本文的讨论范畴内。它们是面向服务器的Headless模块,COM-HPC Client与COM Express Type 6都支持图形功能。COM-HPC Client模块分为三种尺寸:120 mm x 95 mm (Size A)、120 mm x 120 mm (Size B)、120 mm x 160 mm (Size C)。所以,最小的COM-HPC尺寸几乎和125 mm x 95 mm的COM Express Basic相差无几。COM Express Compact的尺寸为95 mm x 95 mm,缩小约21%。由于COM-HPC Size A仅比COM Express Basic小4%,因此从COM Express Basic转为COM-HPC Size A不会带来尺寸方面的问题。COM-HPC Client Size B和Size C模块尺寸更大,因此其规格通常高于COM Express Type 6,用于处理后者无法解决的高性能需求应用。一些原本采用COM Express Basic的开发者想要比COM Express Compact性能更优越的处理器,他们就可以选择COM-HPC Client Size A。不过,COM-HPC Client目前还没有相对应的COM Express Compact尺寸设计。从这些方面可以看出,两种标准在用途上是互补的。


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COM-HPC具有更高TDP


COM-HPC部分款式的尺寸比COM Express大,因此总体上支持更高的功耗。COM-HPC Client模块的热设计功耗(TDP)可达200W,几乎相当于目前功耗最大的COM Express Type 6的三倍。与TDP极限为137W的COM Express Basic相比,COM-HPC Client的TDP高出46%。对于在目前或今后需要更高TDP和处理器性能的开发者来说,从COM Express转投COM-HPC是必然选择。


COM-HPC Size A尺寸的模块,例如功耗15W、采用第11代英特尔酷睿处理器的的新款conga-HPC/cTLU,在性能上更接近之前的COM Express模块。此外,COM Express设计师们会发现,COM-HPC的数据带宽远远高于COM Express Type 6,这从它的信号引脚数量就能看出。


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近双倍引脚数带来的带宽增幅


COM Express Basic Type 6和COM-HPC Client Size A之间还有两个重要差别:连接器,以及用于连接模块和各类专用载板的信号引脚的数量。和COM Express类似,COM-HPC基于两个连接器,但现在,每个COM-HPC连接器拥有400个引脚,而COM Express的两个连接器各有220个引脚。引脚的总数增加到800,可连接的接口数也增加了约80%。


COM-HPC连接器适配最新的高速接口,且兼容PCIe 5.0的高时钟频率和25 Gb/s以太网。COM Express目前仅在兼容模式下支持PCIe 3.0和4.0,这让连接器成为了一个限制因素。不过,目前已有人在开发新的COM Express连接器,目的是在机械结构上实现完全兼容,在提升电子性能的同时符合PCIe 4.0标准。这款新型连接器将为COM Express带来更光明的前景。


存储容量取决于尺寸


COM-HPC和COM Express在內存方面均采用SO-DIMM或焊接内存。如前所述,COM Express Basic和COM-HPC Client Size A的尺寸相差无几,而COM Express Basic的内存目前最高为128 GB,因此尺寸接近的 Size A在內存容量上也十分接近。


对于需要更大內存的设计者来说,他们必须选择更大的模块尺寸。虽然COM Express也提供比Basic更大的型号,但却无法解决这个问题。因此大家就将希望寄托在基于COM-HPC标准开发的更大型的模块上。这一目标或许很快就会实现,因为COM-HPC Server模块面向的正是需要不断扩充內存的中端服务器领域。它能搭载八个完整的SO-DIMM存储模块,目前能提供最多1TB的內存容量。对比新推出的Tiger Lake UP3型COM Express Type 6 Compact和COM-HPC Client Size A,后者可具有更大存储容量。不过,这一存储潜力尚未被发掘,两种模块都提供两个SO-DIMM插槽,规格分别为3200 MT/s和32 GB DDR4。因此內存总量为64GB。这一潜力未被利用的原因也很简单:Tiger Lake UP3无法支持更大的容量。在其它条件等同的情况下,对更大內存的需求不可避免地会导致人们转而投向尺寸比COM Express Basic和COM HPC Size A更大的模块。不过,随着存储密度不断增加,內存容量在今后不太可能成为多用途应用目标市场中的限制因素。


图形性能相同,音频功能增强


两种标准的图形性能相同。COM-HPC Client和COM Express Type 6都具有三个数字显示接口(DDI)和一个嵌入式DisplayPort(eDP),支持最多四个显示屏。在多媒体接口方面,COM-HPC用SoundWire取代了COM Express之前采用的HAD接口。SoundWire是一种新的MIPI标准,仅需要两个通道,时钟频率可达12.288Mhz。通过这两个通道可同时连接最多四个音频解码器,每个解码器具有独立的ID用于评估。对于要用到音频的应用来说,这个功能无疑是加分项。


PCIe和以太网支持


COM Express Type 6模块最多可拥有24个PCIe通道,而COM-HPC Client模块为49个。其中有一个COM-HPC Client PCIe通道专门用于和载板管理控制器(BMC)进行通信。


COM-HPC Client模块可以直连两个25 千兆以太网 KR网卡以及最多两个10GbE BaseT以太网接口。COM Express Type 6则支持最多1个千兆以太网,但可以通过PCIe连接一个额外的网络接口,并通过载板来执行。


不过,目前的第11代英特尔酷睿处理器还无法完全发挥上述规格的潜力。

两种模块都带有PCIex4 Gen 4接口,可以超高带宽连接外设。此外,开发者还可以在两种模块上使用8个PCIe Gen 3.0单通道接口。因此在这一方面并不存在与处理器相关的差异。不过,COM-HPC模块具有原生的2个2.5 千兆以太网接口,而COM Express模块仅支持1个原生千兆以太网接口。因此,COM Express的设计师们必须额外购买载板组件,才能实现与COM-HPC相同的以太网功能。


两款模块都支持时间敏感网络(TSN)技术,通过以太网进行实时通信。所以除了COM-HPC模块独有的2.5 千兆以太网,两者目前在PCIe和以太网方面的差别并不大。


高USB带宽和原生摄像头支持


COM-HPC Client专为更快的新USB标准而设计,具有4个USB 4.0接口以及4个USB 2.0接口。COM Express Type 6有4个USB 3.2和8个USB 2.0接口。COM-HPC Client虽然比COM Express Type 6少了4个USB2.0接口,但拥有更大的带宽,这是因为USB 4.0的传输率达到了40Gbps。


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采用第11代英特尔酷睿处理器的conga-TC570 COM Express Compact模块可插拔于现有的COM  Express载板,无论它们采用的是COM Express Basic还是Compact设计。因此,它可以立即投入使用。

 

COM-HPC最多支持两个原生MIPI-CSI接口。除了性价比方面的优势外,这两个接口还能轻松连接摄像头,用于多种用途并支持3D视觉。该模块的潜在用途包括用户识别、手势操控和增强现实设备维护,此外还有视频监控、光学质量验证、自动驾驶车辆的情景感知、协作机器人等。所以,MIPI-CSI接口支持是COM-HPC的一项显著优势。conga-HPC/cTLU拥有两个MIPI-CSI接口。此外,conga-HPC/cTLU还包含Tiger Lake中的x86指令集拓展版——AI/DL指令集,以及矢量神经网络指令(VNNI),其集成的英特尔Xe核显(第12代)的新处理器还拥有96个执行单元。


COM-HPC还提供2个SATA接口,用于连接传统的SSD和HDD,并搭配其它工业用途的接口,例如2个UART、12个GPIO、2个I2C,以及SPI和eSPI。总之,COM-HPC Client的规格与COM Express Type 6相比不遑多让,只不过后者可选配CAN总线。


经验之谈:无需着急换代


上文阐述了COM-HPC Client和COM Express Type 6的相同与不同之处,从中可以看出,至少在今后3-5年里,COM Express仍可以满足大部分设计的需求。这一预测的一项根据是,COM-HPC Client并没有引入新的系统总线。相比从ISA到PCI和从PCI到PCI Express的换代,这是一个明显区别。它肯定需要采用新的引脚分布。另外值得一提的是,COM Express直到2012年才取代ETX,成为最畅销的模块——这距离ETX推出已过去整整11年——离COM Express推出也过去了7年。并且,ETX模块如今仍在销售。PCIe标准向后兼容,这让PCIe 3.0的设计可以沿用更长时间,哪怕各级别的处理器都采用了PCIe 4.0。目前,在接口规格和带宽都满足需求的情况下,没有必要更换新模块。


谁该选择COM-HPC?


需要以下原生接口的用户必须换用COM-HPC:USB 4.0全带宽、2.5 千兆以太网、SoundWire、MIPI-CSI。需要更高性能PCIe或最多25GbE以太网接口的用户也可以换用COM-HPC。此外,对于高性能系统开发者,在同一个标准下做减法可能更方便——因为COM-HPC可以实现所有功能。否则,就遵循这个原则: “永远不要改变正在运行的系统” 这么做的一个原因是,COM Express在换用全新的PCIe 4.0兼容连接器后,也能满足需求。


用于边缘服务器模块的远程管理接口即将问世


随着COM-HPC的推出,还有一个扩展的远程管理接口也在计划中。该接口目前正由PICMG远程管理委员会开发。其目标是将复杂的智能平台管理接口(IPMI)功能集的一部分应用到边缘服务器模块的远程管理上。有了这个新的功能集,OEM和用户将能轻松实现服务器级的可靠性、可用性、维护性和安全性(RAMS)。载板上还将安装一个载板管理控制器,以便在需要时实现单个载板的远程管理,并满足更多的系统要求。这为OEM提供了一个一致的远程管理基础,并能根据自身需求进行调整。


总结


随着数字化程度的不断提高,在现有的性能水平上,COM Express有着广阔前景。COM-HPC(高性能计算)可以充分满足即将到来的广泛的计算密集型应用,这些应用必须在一个紧凑的边缘设备中处理带宽密集型数据流。


如需了解更多关于基于第11带英特尔酷睿处理器的康佳特嵌入式计算机模块的信息,请参见:https://congatec.com/11th-gen-intel-core/ 

发布时间:2021年4月23日 16:03  人气:   审核编辑(王静 )
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