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5 Fragen an Christian Eder

»Wir sehen eine große Nachfrage nach COM-HPC«

17. März 2021, 07:30 Uhr   |  Tobias Schlichtmeier

»Wir sehen eine große Nachfrage nach COM-HPC«
© Congatec

Christian Eder ist Marketing Director bei Congatec und Chairman der COM-HPC Working Group.

Seit Kurzem ist die COM-HPC-Spezifikation offiziell verabschiedet. Einige Embedded-Spezialisten haben bereits Module auf den Markt gebracht, so auch Congatec. Welche Auswirkungen das auf den Embedded-Markt hat, erklärt Christian Eder im Interview.

Am 24.2. wurde COM-HPC offiziell ratifiziert und steht zum Download bereit. Wie schätzen Sie die Nachfrage nach dem neuen Standard ein?

Wir haben schon heute eine große Nachfrage nach COM-HPC, da immer mehr Verarbeitungsleistung am Edge nötig ist – dieser Bedarf wird mit COM-HPC erfüllt. Um ein paar Zahlen zu nennen: Laut IDC wird zukünftig die Hälfte der kritischen Infrastruktur von Unternehmen am Edge implementiert. So soll der globale Edge-Computing-Markt von 3,5 Mrd. USD im Jahr 2019 bis 2026 eine jährliche Wachstumsrate von über 23 % aufweisen. Treiber sind hierbei IT & Telekom- sowie Colocation-Anwendungen, die rund 54 % des Gesamtmarkts ausmachen. Auch Fertigungsanwendungen sollen bei Edge-Rechenzentren bis 2026 voraussichtlich ein Wachstum von 20 % verzeichnen.

Hinzu kommen zahlreiche Edge-Server-Anwendungen in Schaltschränken und Maschinen. Mit Maschinen sind nicht nur stationäre, sondern ebenfalls mobile Maschinen und Cobots gemeint. Sie verarbeiten viele Aufgaben im Bereich der künstlichen Intelligenz. Eine weitere große Nachfrage kommt aus dem Bereich der COM-HPC Clients – hier nutzen Systeme mit Bildschirm High-Speed-Schnittstellen wie PCIe Gen 4.

Für welche Art von Entwicklungen ist COM-HPC im Vergleich zu COM-Express prädestiniert?

Einfach gesagt, für alle Anwendungen die mehr Leistung und mehr Bandbreite über mehr I/Os benötigen als COM Express bietet. So führt COM-HPC Client mit bis zu 49 PCIe Gen 4 und Gen 5 Lanes gut doppelt so viele wie COM Express Typ 6 aus. Außerdem lassen sich vier anstatt drei Displays ansteuern und es werden vierfach USB 4.0 und bis zu zweifach 25 Gigabit Ethernet unterstützt.

Bei Server-on-Modules führt COM-HPC ebenfalls doppelt so viele PCIe Lanes wie COM Express Typ 7 aus, nämlich 65. Auch sie sind für die hohen Übertragungsraten von Gen 4 und Gen 5 spezifiziert. Erste Vorabuntersuchungen zeigen, dass sogar PCIe Gen 6 möglich ist. Jedoch ist hierfür die PCIe-Gen 6 Spezifikation zu finalisieren. Mit bis zu 1 TB an vollwertigem DRAM und achtfach 25 GbE erfüllen die Server-Module sogar Anforderungen für Rechenzentren. Sie sind für eine maximale Leistungsaufnahme von 300 W spezifiziert – das erlaubt eine deutlich höhere CPU-Leistung.

Warum geht der Trend immer mehr in Richtung Edge Computing?

Treiber ist hierbei vor allem der Bedarf immer mehr Daten mit immer geringeren Latenzen zu verarbeiten. Ein Beispiel: Die Steuerung autonomer Roboter oder Fahrzeuge kann nicht in der Cloud ausgeführt werden. Hierfür sind die Latenzen zu hoch und die Anbindung ist nicht zuverlässig möglich. Also wird die Rechenleistung dort benötigt, wo die Daten entstehen. Außerdem nimmt die Datenmenge immer weiter zu. Beispielsweise im Bereich der Situational Awareness. Daten von mehreren 4k-Kameras in die Cloud zu streamen, um sie dort zu verarbeiten, ist nicht möglich. Zudem wollen viele Anwender ihre geschäftskritischen Daten nicht in einer Public Cloud speichern – sei es aus Datenschutzgründen oder aus Sorge vor unberechtigtem Datenabfluss.

Warum haben Sie sich beim Prozessor für das Client-Modul für Intel entschieden und nicht für AMD oder NXP?

Hier waren technische Gründe ausschlaggebend: Intels Core-Prozessoren der elften Generation sind aktuell die einzigen Embedded-x86-Prozessoren auf dem Markt, die PCI Express Gen 4 unterstützen. Der Support dieser High-Speed-Schnittstellen ist das Besondere an COM-HPC – das macht »Tiger Lake« aktuell zur ersten Wahl.

Jedoch setzen wir ebenfalls auf AMD: zum Beispiel beim COM-Express-Compact-Modul mit AMDs Ryzen-V2000-Prozessor. Auf Basis der Prozessor-Roadmap von AMD wird es ebenfalls zukünftig COM-HPC-Module geben. Zudem ist COM-HPC explizit auf andere Rechenwerke ausgelegt, wie Arm, FPGA und GPGPU. Es wird künftig ein sehr vielfältiges Produktangebot rund um COM-HPC geben.

Welche Rolle spielen Echtzeitanwendungen bezüglich COM-HPC?

Geringe Latenzen sind, wie bereits erwähnt, einer der Hauptgründe für Edge-Computing – hier ist die Echtzeit nicht mehr weit. Ebenso spricht man hierbei von Fog-Servern. Mit ihnen werden zahlreiche verteilte Prozesse und Maschinen orchestriert. Teilweise konsolidieren sich auf ihnen außerdem bislang dezentral betriebene Steuerungen – beispielsweise eine Fertigungszelle, in der vorher mehrere Robotersteuerungen dezentral installiert wurden.

Mit COM-HPC erhalten Anwendungen die Cores und I/Os, die sie benötigen, um mehrere, vorher separate Systeme auf einer Hardware-Plattform zu konsolidieren. Ein Echtzeit-Hypervisor separiert hierbei die Hardware und weist jeder Anwendung ihre eigenen Ressourcen zu. Somit bleibt die Echtzeitsteuerung unabhängig von einem IoT-Gateway mit Firewall, HMI und einer KI-Instanz zur Datenanalytik. Das spart Systemkosten und erhöht die Zuverlässigkeit, da die Ausfallwahrscheinlichkeit bei mehreren Systemen höher ist.

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