COM-Express-Module für maßgeschneiderte Lösungen

Eltec beweist die Flexibilität des COM-Express-Standards: So skalieren die Module des Herstellers vom Strom sparenden Atombis hin zum Core-2-Duo-Prozessor mit Server-Chipsatz.

Moderne CPU-Boards sind durch den technischen Umbruch sowohl bei der CPU-Architektur als auch bei den Bussystemen gekennzeichnet. Bei den Mikroprozessoren geht der Trend hin zur Parallelisierung mit Multi-Cores anstelle der kontinuierlichen Takterhöhung bei Single-Chips. Aber auch besonders Strom sparende und dennoch schnelle CPUs sind gefragt.

Andererseits etabliert sich der serielle PCI-Express-Bus immer mehr als Nachfolger des parallelen PCI-Busses, während CoM-Lösungen (Computer-on-Module) ihren Siegeszug im Embedded-Markt fortsetzen. Die Antwort auf diese Marktsituation sind CPU-Boards mit Dual-Core oder modernen Stromspar-CPUs auf COM-Express-Plattformen, die den PCI-Express-Bus für eine hohe I/O-Performance nutzen.

PCI Express (PCIe) ist inzwischen auf vielen neuen Motherboards, aber auch Framegrabbern vertreten. Dieser Bus bietet schon in seiner kleinsten Variante mit einer »Lane« (x1) eine Übertragungsleistung von 250 MByte/s, die durch eine serielle Übertragung mit 2,5 GBit/s erreicht wird. Der Bus hat nur sehr wenige Signale und kommt mit einem einfachen Steckverbinder aus. Streng genommen ist es auch gar kein Bus, da jeder Steckplatz eine eigene Verbindung zum Chipsatz der CPU hat – und das sogar für Senden und Empfangen getrennt. Das bedeutet, dass jede PCI-Express-Karte mit ihrer nutzbaren Bandbreite auch wirklich sehr nahe an die maximal möglichen 250 MByte/s herankommt – natürlich nur, wenn überhaupt so viele Daten zu übertragen sind.

Die meisten PCs (Desktops) haben heute maximal vier Steckplätze mit jeweils einem PCI-Express-x1-Interface. Diese neuen Steckplätze haben auch ihre Nachteile, da nun endgültig keine ISA-Slots mehr auf den Motherboards sind. Wer also bisher noch ISA-I/O, zum Beispiel für Schalteingänge, benutzt hat, muss die jetzt auf PCI umstellen. Das wiederum kann dazu führen, dass nun die PCI-Steckplätze knapp werden. Dann bietet es sich an, die Bandbreiten-stärksten Karten – und das sind vielfach Framegrabber – auf PCI Express umzustellen. Aus genau diesem Grund hat Eltec schon frühzeitig die ersten Umstellungen von PCI auf PCIe begleitet.

Server bieten daneben auch noch Slots mit x4 oder sogar x8, über die dann bis zu 2 GByte/s übertragen werden können. So hat auch die COM-Express-CPU-Karte »Eurocom 450« zwei x8-Ports, was sie für sehr schnelle Bildverarbeitungsprojekte prädestiniert.

In welchen Anwendungsfällen braucht man denn nun diese hohen Übertragungsraten? Wer mehrere hoch auflösende Industriekameras (egal ob analog oder digital) mit ihren Megapixel- Sensoren anschließen will, kommt schnell in diese Regionen: Bei 40 MHz Dotclock und bei acht Kameras ergeben sich schon 320 MByte/s Datenaufkommen, das nur mit einem PCIe-x4-Port zu bewältigen ist. Neuere, schnelle CMOS-Sensoren übertreffen diese Datenraten sogar noch. Mit neuen Framegrabbern mit PCIe-Interfaces sind Datenraten möglich, die mit Firewire, USB und GbE nicht annähernd zu erreichen sind.

COM Express hat sich als Standard für modulare Embedded-Lösungen in Anwendungen etabliert, die immer höhere Leistung, höhere I/O-Bandbreite und Designflexibilität in äußerst kompakten Formfaktoren benötigen. COM Express wurde von der PICMG Mitte 2005 für CoMs auf Basis schneller Signale (PCI Express, SATA, Serial-DVO etc.) spezifiziert. Zu den kompletten Lösungen gehören neben den eigentlichen CoM-Modulen auch entsprechende Träger-Boards (Carrier) für die I/Os und die Stromversorgung.