QSEVEN, SMARC oder COM
Eins, zwei oder drei
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Auf dem Weg zu COM-HPC
Noch höhere Ansprüche als im IIoT entstehen bei Server-Anwendungen mit ihren immer größeren Datendichten, die beträchtlich mehr DRAM-Speicherkapazität und CPU-Funktionen benötigen. Eine immer größere Akzeptanz am Markt kommt hierbei der vierten definierten COM-Express-Modulgröße »Extended« mit 110 x 155 mm² zu. Sie ist in COM Express Rev. 3.0 mit dem Server-orientierten Pin-out-Typ 7 definiert. Jedoch gilt es ab einem gewissen Leistungsprofil andere Möglichkeiten zu finden.
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Ergänzend für Hochleistungs-CoMs ist COM-HPC zu sehen, dessen Freigabe für das erste Quartal dieses Jahres erwartet wird (Bild 4). Pin-out, Footprint und der Großteil der Funktion haben die Genehmigungsprozesse bereits passiert. Der neue Standard wird Bereiche abdecken, bei denen COM Express in puncto Übertragungsleistung, Highspeed-Schnittstellen und Netzanbindung an seine Grenzen stößt. Während COM Express lediglich 440 Pins aufweist, bietet COM-HPC 800 Pins. COM-HPC verdoppelt die PCIe-Lanes von 32 auf 64. Im Vergleich zu PCIe der dritten Generation mit 8 Gb/s, über PCIe der fünften Generation mit bis zu 32 Gb/s je Lane, erreichen sie somit eine vierfach höhere Datenrate. Bislang sieht der COM-HPC-Standard fünf Formate vor:
➔ COM-HPC »Server« mit Size E (160 x 200 mm²) sowie Size D (160 x 160 mm²)
➔ COM-HPC »Client« mit Size A (95 x 120 mm²), Size B (120 x 120 mm²) und Size C (120 x 160 mm²)
Die unterschiedlichen Formate unterscheiden sich vor allem in der Größe und der Anzahl beziehungsweise Art der Schnittstellen voneinander.
Die Client-Module verfügen über Video/Embedded-Display-Schnittstellen, worauf die Server-Variante verzichtet. Sie bietet jedoch für Server-Anwendungen wesentliche 10-Gb-Ethernet-Schnittstellen. Ein in der Grundfläche größeres COM-HPC-Server-Modul verfügt über bis zu acht DIMM-Sockel für Arbeitsspeicher und 64 PCIe-Lanes für zusätzliche GPUs und NVMe-Speicher. Bei den Netzwerkanschlüssen erreicht COM-HPC einen ebenso großen Leistungsanstieg und ist hoch skalierbar. Profitieren könnten davon Anwendungen wie:
➔ Edge-Server in der Telekomunikation, mit ihren stetig wachsenden Übertragungsraten
➔ Eine neue Klasse an Headless Edge Servern, welche zunehmend als verteilte Systeme in rauen industriellen Umgebungen und erweiterten Temperaturbereichen zum Einsatz kommen sowie
➔ Medizinische Diagnosegeräte mit leistungsstarker CPU, KI und parallelen Datenverarbeitungskapazitäten
Im Vergleich zu COM Express erreicht COM-HPC Datenraten bis zu 200 Gb/s anstatt 10 Gb/s. Somit eröffnen sich entsprechend mehr Anwendungsmöglichkeiten.
»The perfect Match«
Der Markt für CoMs wird bisher im Wesentlichen von drei Standards beherrscht. Sie decken im Wesentlichen das Gros der Bedürfnisse und Anforderungen der geschilderten Anwendungen ab. Low-Power-Module wie SMARC oder Qseven (bis 12 W) eröffnen die Möglichkeit, einfache Anwendungen umzusetzen, während performante Module mit bis zu 116 W bei Typ 6/7 sowie 58 W bei Typ 10 mit einem COM-Express-Modul gut zu realisieren sind. Für ein optimales Design ist es nötig, bereits in der Konzeptphase alle Anforderungen genau zu evaluieren. So können Entwickler langfristig die passenden Schnittstellen bereitstellen und gegebenenfalls leistungsfähigere Prozessoren einsetzen. Ein COM-Express-Design ist dann sinnvoll, wenn bereits die Obergrenze an Schnittstellen und Leistung mit SMARC oder Qseven erreicht ist, da dies »Luft nach oben« garantiert.
Die Systemplattform »HeiSys«
Eine All-in-One-Anwendung, die Gateway und Rechenzentrale in einem darstellt, liefert der Embedded-Spezialist Heitec. Die Systemplattform »HeiSys« ist hinsichtlich Rechenleistung und Modularität skalierbar und bietet kabelgebundene I/O-Schnittstellen. Flexibilität bei kabellosen Übertragungstechniken bietet Heitec über integrierte M.2-Module. Hinsichtlich Wireless bietet HeiSys viele Übertragungsmöglichkeiten, darunter WLAN, LTE, 5G, UMTS, WiFi oder Bluetooth. Ebenso ist ein GPS/GLONASS-Multiband-Funkmodul integriert. Somit eignet sich die Plattform als zukunftsorientierte, adaptierfähige Grundlage für passgenaue Module.
Der Autor
Alexander Jäger
ist Portfolio Solution Manager für das Geschäftsgebiet Elektronik bei Heitec in Eckental. Nach seinem Eintritt bei Heitec war er zunächst als Produktmanager für das Unternehmen tätig. Davor war er Produktmanager für ausfallsichere 19-Zoll-Systeme für Rail/Transportation und Industrial Solutions bei MEN Mikro Elektronik. Er besuchte die Rudolf-Diesel-Fachschule sowie die Georg-Simon-Ohm-Hochschule in Nürnberg und hat einen Abschluss als staatlich geprüfter Elektrotechniker.
elektronik@heitec.de
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- Hohe Leistungen mit COM Express
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