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    產品挑選指南-COM-HPC vs COM Express

    供稿:康佳特科技有限公司 2021/4/23 16:03:05

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    • 關鍵詞: COM-HPC COM
    • 摘要:過去的高端嵌入式計算領域一直由COM Express主導?,F在,COM-HPC的推出,為所有評估下一代高端嵌入式項目的人提出了新的問題。

     ● 兩大優選


    搭載第11代英特爾?酷睿?處理器的COM-HPC和COM Express模塊

     

    ● 兩大優選

    歷時多年,高端嵌入式處理器首次在COM-HPC Client和COM Express Type 6這兩款計算機模塊上登場。新推出的第11代英特爾?酷睿?處理器(代號Tiger Lake)讓開發者們擁有了根據項目需求來選擇模塊類型的機會。

    新問題


    過去的高端嵌入式計算領域一直由COM Express主導?,F在,COM-HPC的推出,為所有評估下一代高端嵌入式項目的人提出了新的問題。

    首先是COM Express和COM-HPC之間是否存在競爭?答案是否定的,因為它們在規格上是互補的,這也是為什么它們都支持第11代英特爾酷睿處理器。

    其次,既然兩種模塊都可選,那是否要增加在COM Express上的現有投資,或者轉投新的模塊標準(這樣就需要設計新的載板)?對于在此之前一直依賴于COM Express的開發者來說,增加投資還是轉換標準是個至關重要的選擇。他們可能會想:COM-HPC的到來是否宣告了COM Express的終結?COM Express還能維持多久?是否要立即轉投COM-HPC?還是繼續觀望?另一個需要考慮的問題是,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,就必須了解COM-HPC Client模塊的具體特性以及它和COM Express Type 6之間的區別。

    Basic和Size A:僅有細微尺寸差別


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    與COM Express Type 6類似,COM-HPC Client是PICMG定義的計算機模塊規格,屬于新的COM-HPC標準。該標準還定義了COM-HPC Server模塊,但這并不在本文的討論范疇內。它們是面向服務器的Headless模塊,COM-HPC Client與COM Express Type 6都支持圖形功能。COM-HPC Client模塊分為三種尺寸: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尺寸幾乎和125 mm x 95 mm的COM Express Basic相差無幾。COM Express Compact的尺寸為95 mm x 95 mm,縮小約21%。由于COM-HPC Size A僅比COM Express Basic小4%,因此從COM Express Basic轉為COM-HPC Size A不會帶來尺寸方面的問題。COM-HPC Client Size B和Size C模塊尺寸更大,因此其規格通常高于COM Express Type 6,用于處理后者無法解決的高性能需求應用。一些原本采用COM Express Basic的開發者想要比COM Express Compact性能更優越的處理器,他們就可以選擇COM-HPC Client Size A。不過,COM-HPC Client目前還沒有相對應的COM Express Compact尺寸設計。從這些方面可以看出,兩種標準在用途上是互補的。

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    COM-HPC具有更高TDP

    COM-HPC部分款式的尺寸比COM Express大,因此總體上支持更高的功耗。COM-HPC Client模塊的熱設計功耗(TDP)可達200W,幾乎相當于目前功耗最大的COM Express Type 6的三倍。與TDP極限為137W的COM Express Basic相比,COM-HPC Client的TDP高出46%。對于在目前或今后需要更高TDP和處理器性能的開發者來說,從COM Express轉投COM-HPC是必然選擇。

    COM-HPC Size A尺寸的模塊,例如功耗15W、采用第11代英特爾酷睿處理器的的新款conga-HPC/cTLU,在性能上更接近之前的COM Express模塊。此外,COM Express設計師們會發現,COM-HPC的數據帶寬遠遠高于COM Express Type 6,這從它的信號引腳數量就能看出。

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    近雙倍引腳數帶來的帶寬增幅


    COM Express Basic Type 6和COM-HPC Client Size A之間還有兩個重要差別:連接器,以及用于連接模塊和各類專用載板的信號引腳的數量。和COM Express類似,COM-HPC基于兩個連接器,但現在,每個COM-HPC連接器擁有400個引腳,而COM Express的兩個連接器各有220個引腳。引腳的總數增加到800,可連接的接口數也增加了約80%。

    COM-HPC連接器適配最新的高速接口,且兼容PCIe 5.0的高時鐘頻率和25 Gb/s以太網。COM Express目前僅在兼容模式下支持PCIe 3.0和4.0,這讓連接器成為了一個限制因素。不過,目前已有人在開發新的COM Express連接器,目的是在機械結構上實現完全兼容,在提升電子性能的同時符合PCIe 4.0標準。這款新型連接器將為COM Express帶來更光明的前景。

    存儲容量取決于尺寸


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

    對于需要更大內存的設計者來說,他們必須選擇更大的模塊尺寸。雖然COM Express也提供比Basic更大的型號,但卻無法解決這個問題。因此大家就將希望寄托在基于COM-HPC標準開發的更大型的模塊上。這一目標或許很快就會實現,因為COM-HPC Server模塊面向的正是需要不斷擴充內存的中端服務器領域。它能搭載八個完整的SO-DIMM存儲模塊,目前能提供最多1TB的內存容量。對比新推出的Tiger Lake UP3型COM Express Type 6 Compact和COM-HPC Client Size A,后者可具有更大存儲容量。不過,這一存儲潛力尚未被發掘,兩種模塊都提供兩個SO-DIMM插槽,規格分別為3200 MT/s和32 GB DDR4。因此內存總量為64GB。這一潛力未被利用的原因也很簡單:Tiger Lake UP3無法支持更大的容量。在其它條件等同的情況下,對更大內存的需求不可避免地會導致人們轉而投向尺寸比COM Express Basic和COM HPC Size A更大的模塊。不過,隨著存儲密度不斷增加,內存容量在今后不太可能成為多用途應用目標市場中的限制因素。

    圖形性能相同,音頻功能增強


    兩種標準的圖形性能相同。COM-HPC Client和COM Express Type 6都具有三個數字顯示接口(DDI)和一個嵌入式DisplayPort(eDP),支持最多四個顯示屏。在多媒體接口方面,COM-HPC用SoundWire取代了COM Express之前采用的HAD接口。SoundWire是一種新的MIPI標準,僅需要兩個通道,時鐘頻率可達12.288Mhz。通過這兩個通道可同時連接最多四個音頻解碼器,每個解碼器具有獨立的ID用于評估。對于要用到音頻的應用來說,這個功能無疑是加分項。

    PCIe和以太網支持


    COM Express Type 6模塊最多可擁有24個PCIe通道,而COM-HPC Client模塊為49個。其中有一個COM-HPC Client PCIe通道專門用于和載板管理控制器(BMC)進行通信。

    COM-HPC Client模塊可以直連兩個25 千兆以太網 KR網卡以及最多兩個10GbE BaseT以太網接口。COM Express Type 6則支持最多1個千兆以太網,但可以通過PCIe連接一個額外的網絡接口,并通過載板來執行。

    不過,目前的第11代英特爾酷睿處理器還無法完全發揮上述規格的潛力。

    兩種模塊都帶有PCIex4 Gen 4接口,可以超高帶寬連接外設。此外,開發者還可以在兩種模塊上使用8個PCIe Gen 3.0單通道接口。因此在這一方面并不存在與處理器相關的差異。不過,COM-HPC模塊具有原生的2個2.5 千兆以太網接口,而COM Express模塊僅支持1個原生千兆以太網接口。因此,COM Express的設計師們必須額外購買載板組件,才能實現與COM-HPC相同的以太網功能。

    兩款模塊都支持時間敏感網絡(TSN)技術,通過以太網進行實時通信。所以除了COM-HPC模塊獨有的2.5 千兆以太網,兩者目前在PCIe和以太網方面的差別并不大。

    高USB帶寬和原生攝像頭支持


    COM-HPC Client專為更快的新USB標準而設計,具有4個USB 4.0接口以及4個USB 2.0接口。COM Express Type 6有4個USB 3.2和8個USB 2.0接口。COM-HPC Client雖然比COM Express Type 6少了4個USB2.0接口,但擁有更大的帶寬,這是因為USB 4.0的傳輸率達到了40Gbps。

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    采用第11代英特爾酷睿處理器的conga-TC570 COM Express Compact模塊可插拔于現有的COM  Express載板,無論它們采用的是COM Express Basic還是Compact設計。因此,它可以立即投入使用。

     

    COM-HPC最多支持兩個原生MIPI-CSI接口。除了性價比方面的優勢外,這兩個接口還能輕松連接攝像頭,用于多種用途并支持3D視覺。該模塊的潛在用途包括用戶識別、手勢操控和增強現實設備維護,此外還有視頻監控、光學質量驗證、自動駕駛車輛的情景感知、協作機器人等。所以,MIPI-CSI接口支持是COM-HPC的一項顯著優勢。conga-HPC/cTLU擁有兩個MIPI-CSI接口。此外,conga-HPC/cTLU還包含Tiger Lake中的x86指令集拓展版——AI/DL指令集,以及矢量神經網絡指令(VNNI),其集成的英特爾Xe核顯(第12代)的新處理器還擁有96個執行單元。

    COM-HPC還提供2個SATA接口,用于連接傳統的SSD和HDD,并搭配其它工業用途的接口,例如2個UART、12個GPIO、2個I2C,以及SPI和eSPI??傊?,COM-HPC Client的規格與COM Express Type 6相比不遑多讓,只不過后者可選配CAN總線。

    經驗之談:無需著急換代


    上文闡述了COM-HPC Client和COM Express Type 6的相同與不同之處,從中可以看出,至少在今后3-5年里,COM Express仍可以滿足大部分設計的需求。這一預測的一項根據是,COM-HPC Client并沒有引入新的系統總線。相比從ISA到PCI和從PCI到PCI Express的換代,這是一個明顯區別。它肯定需要采用新的引腳分布。另外值得一提的是,COM Express直到2012年才取代ETX,成為最暢銷的模塊——這距離ETX推出已過去整整11年——離COM Express推出也過去了7年。并且,ETX模塊如今仍在銷售。PCIe標準向后兼容,這讓PCIe 3.0的設計可以沿用更長時間,哪怕各級別的處理器都采用了PCIe 4.0。目前,在接口規格和帶寬都滿足需求的情況下,沒有必要更換新模塊。

    誰該選擇COM-HPC?


    需要以下原生接口的用戶必須換用COM-HPC:USB 4.0全帶寬、2.5 千兆以太網、SoundWire、MIPI-CSI。需要更高性能PCIe或最多25GbE以太網接口的用戶也可以換用COM-HPC。此外,對于高性能系統開發者,在同一個標準下做減法可能更方便——因為COM-HPC可以實現所有功能。否則,就遵循這個原則: “永遠不要改變正在運行的系統” 這么做的一個原因是,COM Express在換用全新的PCIe 4.0兼容連接器后,也能滿足需求。

    用于邊緣服務器模塊的遠程管理接口即將問世


    隨著COM-HPC的推出,還有一個擴展的遠程管理接口也在計劃中。該接口目前正由PICMG遠程管理委員會開發。其目標是將復雜的智能平臺管理接口(IPMI)功能集的一部分應用到邊緣服務器模塊的遠程管理上。有了這個新的功能集,OEM和用戶將能輕松實現服務器級的可靠性、可用性、維護性和安全性(RAMS)。載板上還將安裝一個載板管理控制器,以便在需要時實現單個載板的遠程管理,并滿足更多的系統要求。這為OEM提供了一個一致的遠程管理基礎,并能根據自身需求進行調整。

    總結


    隨著數字化程度的不斷提高,在現有的性能水平上,COM Express有著廣闊前景。COM-HPC(高性能計算)可以充分滿足即將到來的廣泛的計算密集型應用,這些應用必須在一個緊湊的邊緣設備中處理帶寬密集型數據流。

    如需了解更多關于基于第11帶英特爾酷睿處理器的康佳特嵌入式計算機模塊的信息,請參見:https://congatec.com/11th-gen-intel-core/ 

    審核編輯(王靜)
    更多內容請訪問 康佳特科技有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=7335)

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