最新的COM-HPC模块可以满足边缘对高端计算应用程序的服务器级别要求。在此博客中，我们探索什么，如何，为什么以及入门。
第四次工业革命（工业4.0）是指使用现代智能技术对传统制造业和工业惯例进行的自动化。随着工业物联网（IIoT）的发展，工业4.0的快速发展导致传感器和执行器发出的数据激增。
最近，由于其他技术驱动因素，例如人工智能（AI），机器学习（ML）和5G应用程序，工业4.0和IIoT的计算需求已开始急剧增长。
边缘一词是指互联网与现实世界相接的边界。就其对计算能力和性能的要求而言，处于边缘的嵌入式系统目前正经历指数级增长。为了使延迟和通信成本最小化，需要在源处处理此数据以提供接近实时的可操作信息。术语“边缘计算”是指执行此操作的动作 在边缘处理.
除了对增加计算能力的期望之外，系统设计者和最终用户也希望对他们的系统进行过时的验证。这样做有很多方面，例如，如果现有供应商退出市场，则可以与其他供应商联系。另外，有必要具有增强功能的系统升级能力，以满足未来应用程序的需求。
高性能计算（HPC）COM和边缘计算
一些COM是专有的，而另一些则基于行业标准。对于希望对系统进行未来验证的系统设计人员和最终用户，最好的选择是使用许多COM供应商支持的行业标准。
成立于1994年， PICMG 是卓越的COM标准机构。这是由公司和组织组成的非营利性联盟，它们共同开发用于高性能电信，工业，测试和测量，医疗，边缘和通用嵌入式计算应用程序的开放标准。
COM的设计涉及广泛的技术领域，包括超高速信号设计和分析，电源管理，网络专业知识，热管理，机械设计，高可用性软件以及全面的系统管理。所有这些学科都由PICMG代表，PICMG拥有140多家成员公司，其中凌华科技是执行成员。
HPC代表“高性能计算”。 PICMG现在正进入其新的COM-HPC模块计算机规范的开发的最后阶段，该规范将满足工业边缘计算市场高端的需求。
不断增长的边缘计算市场要求更高的性能和更多的系统内存。高端边缘系统中使用的嵌入式处理器可以具有20个或更多核心，而多个处理核心和虚拟化的结合意味着某些系统需要256 GB或更多的内存。另一个考虑因素是，许多应用程序要求极高的数据带宽，该带宽可能高达每秒100吉比特（Gbps）。 COM-HPC规范解决了所有这些高端要求。
COM-HPC的市场和应用
COM-HPC模块可满足各种市场和应用领域的需求，这些市场和应用领域需要高性能和/或高性能内存和/或高速接口的各种组合。这些包括但不限于自动驾驶汽车，机器人技术，无人机和5G通信（小型小区，基站和基础设施）。
COM-HPC有许多重要的驱动因素，其中最重要的是任务合并。以今天的火车为例，其中可能涉及多个基于IT的服务，这些服务处理诸如预订管理，车载Wi-Fi和视频监控之类的任务。这些服务通常由不同的公司在不同的“盒子”中提供，这些“盒子”散布在整个火车中。将所有这些任务整合到一个COM-HPC“盒子”中-每个任务都可以在其自己的处理核心上的虚拟机上运行，并可以访问数十GB的内存，这将大大降低部署和维护成本以及资源。
另一个主要驱动力是人工智能。不久之后，每台机器人设备（包括固定机器人，移动机器人，协作机器人或协作机器人，即与人类同事密切互动的机器人）都将配备先进的AI功能。同样，不久之后，所有可以驾驶，飞行或漂浮的东西都将拥有AI副驾驶或完全自主的技术。甚至历史上一直由人类主导的难得的技能（例如外科手术）也将很快被AI所增强。
另一个驱动器是坚固的和/或专用的通信设备，它们通常部署在恶劣的环境中。示例包括5G基站，数据包检查系统和前端交易系统。这些都是无法使用现成解决方案的应用程序，并且COM-HPC模块非常适合这些应用程序。
尺寸和高速连接器
COM-HPC规范当前以两个服务器模块和三个客户端模块的形式定义了五个不同的选项。最大的服务器模块提供八个板载DIMM插槽，最多支持512 GB内存（下图中是垂直方向的插槽）。
除了其DIMM插槽外，每个COM-HPC模块还配备了两个新的高速，高密度400针连接器（上图中的水平方向连接器），每个模块有800针。
COM-HPC服务器的引脚排列概述
关于上面讨论的新型高速，高密度COM-HPC连接器，有几点很突出。例如，电源输入是一个12伏电源，可以提供高达358瓦的功率，足以驱动具有20个或更多内核，512 GB内存和任何其他组件的高端CPU。
关于PCIe（GEN5）接口，总共有64个通道，J1连接器上为1×16 = 16个通道，而J2连接器上为3×16 = 48x通道。 J1连接器上提供了一个额外的1x PCIe通道，用于板卡管理控制（更多信息请参见下文）。此外，还有8个USB 2.0、2个USB 3.X和2个USB 4.0。以及1个1GbE和8个10GbE连接器。
许多高性能系统的开发人员也将对COM-HPC服务器模块支持智能平台管理总线（IPMB）和智能平台管理接口（IPMI）感兴趣。这些是自治计算机子系统的一组计算机接口规范，该规范提供独立于主机系统的CPU，固件和操作系统的管理和监视功能。
价格容量的最佳记忆点
毫不奇怪，当涉及到COM-HPC所针对的需要大量内存的市场时，嵌入式系统架构师和开发人员的主要考虑因素就是内存的成本。
通过使用DIMM技术，COM-HPC服务器类型不仅增加了可能的总存储容量，而且还促进了每GB的最佳价格。在撰写本文时，价格容量的最佳点是32 GB，这意味着用户可以以市场上最好的价格容量享受8×32 GB = 256 GB。
对于需要更多内存的应用程序，开发人员可以通过使用8×64 GB = 512 GB来实现。尽管目前这在价格上不利于5%，但预计不久之后价格容量的最佳点将迁移到64 GB。
先进的远程管理功能
许多早期的COM模块通过称为EAPI的应用程序编程接口（API）支持有限形式的管理控制。但是，这通常只专注于未通过驱动程序抽象的较低级别的嵌入式管理功能，例如看门狗，显示亮度和背光控制，物流，EEPROM存储和I2C / SMBus控制。
客户端和服务器COM-HPC模块将继续支持EAPI。此外，由于其以网络为中心，COM-HPC服务器类型也将支持完整的IPMI或其开放源代码版本Open BMC。
上图显示了IPMI与模块化尺寸因子结合的典型实现。尽管此图示仅反映了单个COM-HPC模块，但是可以通过托架上的单个BMC控制多个模块。
未来比您想的要近！
凌华科技是PICMG联盟的主要成员。在此过程中，我们在定义COM-HPC标准方面发挥了重要作用，我们很荣幸能站在COM-HPC开发的最前沿。
如下所示，我们的概念验证COM-HPC模块的尺寸为E（160mm x 200mm），具有服务器类型的功能集，并在具有多个DIMM的110W平台中提供多达16个计算核心。
请注意，为了将热量提取到外部冷却设备，在模块顶部安装了散热器。对于希望发展自己的公司 COM-HPC模块和载板，我们可以根据需要提供设计验证或设计服务。在凌华科技，我们还可以提供软件，固件和BIOS适配服务，以满足客户的特定要求。客户可以利用位于所有主要地理区域的ADLINK支持中心的本地和全球网络。
以一流的生产和制造物流以及终生的产品稳定性为后盾，我们的COM-HPC解决方案可提供长期可用性。扩展温度工作范围，机械坚固性和高度加速的寿命测试（HALT）的结合意味着ADLINK的COM-HPC解决方案提供了高可靠性。同样，提供针对特定客户应用的硬件和固件定制服务的能力意味着凌华科技的COM-HPC解决方案提供了高度的灵活性。
COM-HPC服务器模块将很快出现在各种各样的位置和环境中，以执行各种各样的应用程序-旨在改善我们的生活-并且ADLINK将继续处于这一令人兴奋的技术的最前沿。
有关凌华科技COM-HPC模块的更多信息，请访问： https://www.adlinktech.com/en/COM-HPC
