产品挑选指南-COM-HPC vs COM Express

• 关键词：康佳特,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

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。

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。

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。

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/