Computermodule
Der neue COM-HPC-Standard
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Mehr und schnellere Schnittstellen
Aus Sicht des Modul-Layouts liegt der wichtigste Unterschied zwischen COM Express und COM-HPC im Steckverbinder und der Anzahl der Signal-Pins, die das Modul mit dem applikationsspezifischen Trägerboard verbinden. COM-HPC nutzt dafür einen neuen Konnektor, der auf die neuen High-Speed-Interfaces ausgelegt ist und bereits für die hohen Taktraten von PCIe 5.0 und 25 Gbit/s spezifiziert wurde. COM Express reicht hier bis PCIe Gen 3.0 und PCIe 4.0 im Kompatibilitätsmodus. Allerdings müssen natürlich zuerst einmal Embedded-Prozessoren mit PCIe Gen 4.0 verfügbar werden. Ähnlich wie COM Express baut auch COM-HPC auf zwei Steckverbinder, allerdings mit jeweils 400 Pins, so dass COM-HPC mit 800 Signalpins fast die doppelte Menge aufweist wie COM-Express-Type-6-Module mit 440 Pins. Dadurch können viel mehr Interfaces auf das Trägerboard geführt werden.
Unter diesen Interfaces sind bei COM-HPC-Client-Modulen allein 49 PCIe-Lanes, von denen eine wieder für die Kommunikation mit dem Board Management Controller des Trägerboards vorgesehen ist. Das ist doppelt so viel wie bei COM Express Type 6 mit seinen maximal 24 Lanes. Direkt vom Modul werden zudem auch zwei 25-Gbit/s-Ethernet-Anschlüsse für Backplane-Verbindungen und bis zu zwei 10-Gbit-BaseT-Interfaces ausgeführt. COM Express Type 6 unterstützt 1× 1-Gbit/s-Ethernet, wobei weitere Netzwerkschnittstellen auf dem Trägerboard implementiert werden können.
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| Jahr | Details |
|---|---|
| 2001 | Gründung der ETX-IG und Launch des ersten herstellerunabhängigen Modul-Standards. |
| 2005 | Veröffentlichung der COM-Express-Spezifikation 1.0 durch die PICMG |
| 2010 | COM-Express-Spezifikation 2.0 |
| 2012 | Verkaufszahlen der COM-Express-Module liegen höher als von ETX |
| 2012 | COM-Express-Spezifikation 2.1 |
| 2018 | Gründung des COM-HPC-Komitees innerhalb der PICMG |
| 2019 | Veröffentlichung des COM-HPC Pin-Outs |
| 2020 | Launch der COM-HPC Spezifikation |
Tabelle 2: Kurze Historie der leistungsstarken Computer-on-Module-Standards. Noch heute gibt es ETX-Module zu kaufen, obwohl dieser Standard ausschließlich auf Legacy-Bussen basiert. Standards, die auf PCI Express beruhen, werden dank Abwärtskompatibilität noch viele Jahre Bestand haben.
Clients »können« Grafik
Gemeinsam ist beiden Standards der Grafiksupport, der sie gleichzeitig von den jeweils headless ausgelegten Server-on-Modules unter COM Express und den COM-HPC-Server-Modulen unterscheidet. Beide Standards unterstützen bis zu vier Displays über drei Digital Display Interfaces (DDI) und einen embedded DisplayPort (eDP). Bleibt man bei den Multimedia-Schnittstellen, so wird bei COM-HPC das bisher eingesetzte und für COM Express spezifizierte HDA-Interface (High Definition Audio) durch SoundWire abgelöst. SoundWire ist ein neuer MIPI-Standard, der lediglich zwei Leitungen benötigt: Clock und Data mit einem Takt von bis zu 12,288 MHz. Über diese beiden Leitungen lassen sich bis zu vier Audio-Codecs parallel anschließen, wobei jeder Codec eine eigene ID erhält, die ausgewertet wird.
Auch bei USB ist COM-HPC bereits auf kommende Standards ausgerichtet und spezifiziert schon heute vier USB-4.0-Schnittstellen, ergänzt um viermal USB 2.0. Damit bietet COM-HPC Client rein zahlenmäßig zwar vier USB-Ports weniger als COM Express Type 6 (mit viermal USB 3.1 und achtmal USB 2.0), kompensiert das aber über die Bandbreite, da USB 4.0 auf Transferraten von bis zu 40 Gb/s ausgelegt ist. Attraktiv bei COM-HPC Client sind auch die zwei MIPI-CSI-Schnittstellen, über die sich Kameras kostengünstig anbinden lassen.
An weiteren Interfaces werden bei COM-HPC Client noch zweimal SATA für den Anschluss von traditionellen SSDs und HDDs geboten, die fast schon zu den Legacy-Devices zählen, sowie industrielle Schnittstellen wie zweimal UART und zwölfmal GPIO. Zweimal I²C, SPI und eSPI runden das Featureset ab. Damit sind diese Features vergleichbar mit COM-Express-Type-6-Modulen, die sich lediglich durch optionalen CAN-Bus-Support abheben.
Standards, die lange leben
Betrachtet man also die Unterschiede, so können Gerätehersteller mit COM-Express-Designs beruhigt sein. Sie sind mit diesem Standard noch für etliche Jahre bestens aufgestellt. Dies auch, weil COM-HPC keinen neuen Systembus einführt – anders als es beim Wechsel von ISA auf PCI und von PCI auf PCI Express der Fall war. COM-Express-Module haben ETX-Module übrigens erst 2012 als meistverkaufte abgelöst – also gut elf Jahre nach Vorstellung von ETX. Und noch heute werden ETX-Module angeboten. Da PCI-Express-Generationen abwärtskompatibel zu ihren Vorgängern sind, werden Designs mit PCIe Gen 3.0 also noch lange Bestand haben, selbst wenn PCIe Gen 4.0 flächendeckend auf Prozessorebene eingeführt sein wird. Es ist also definitiv kein Wechsel erforderlich, solange die gegebene Schnittstellenspezifikation ausreicht.
Wer allerdings Remote-Management oder die neuen Generationen der Bussysteme – mehr als 32 PCIe-Lanes, PCIe 4.0, USB 4.0, 25-Gb/s-Ethernet – für den lohnt sich ein Umstieg. Ansonsten gilt: Never change a running System. (jk)
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