模块的演变

世界与日俱增,越来越依赖技术。人工智能 (AI) 和物联网 (IoT) 系统为企业带来了一系列好处,例如实时数据共享和分析、自动化以及组织范围内效率、生产力和竞争力的增强。所有这些进步都依赖于微小但至关重要的 计算机模块.

计算机模块提供计算能力、内存等以使系统正常工作,但它们也在人工智能和物联网系统开发中发挥着关键作用。构建复杂的系统需要时间和投资——尤其是当您尝试从头开始构建时。

模块为开发人员提供了预先认证的构建块,可以节省时间和金钱,使他们能够更快地将系统推向市场。它们还允许开发人员将注意力集中在整个项目上,而不是需要重新设计基本的硬件基础设施。

计算机模块进化时间表

今天有多种计算机模块,适用于不同环境中的不同应用。然而,情况并非总是如此。该时间表显示了模块如何发展以跟上行业需求并在几乎任何位置实现高级计算。

2000 年前:PC/104

1987 年,Ampro(现为凌华科技)设计了 PC/104™。该名称反映了指令集架构 (ISA) - 或 PC/AT(个人计算机高级技术)总线 - 以及连接器上的 104 个引脚,以及 PC/104 联盟在 1992 年标准化 PC/104。该模块的架构推动了进化从 ISA 到 PCI,从 10Mbit 到 100 Mbit 以太网,从动态随机存取存储器到同步动态随机存取存储器(DRAM 到 SDRAM)和 486 到 Pentium。

2000 年代初期:EXT 和 COM Express

新世纪迎来了创新,包括 ETX 和 COM Express 模块。

2000 年,JUMPtec(现为 Kontron)推出了嵌入式技术扩展 (EXT),这是一种高度集成的紧凑型(3.7 x 4.9 英寸;95 x 125 毫米)计算机模块 (COM)。 ETX COM 集成了核心 CPU 和内存,以及一系列 I/O 选项,例如串行、并行、USB、音频、图形和以太网。 EXT 将所有 I/O 信号以及 ISA 和 PCI 总线实现映射到模块上的四个高密度、薄型连接器。

2006年4月,凌华科技、控创、研华、MSC Vertriebs GmbH等ETX工业集团成员发布了ETX 3.0。这一代的主要区别在于增加了额外的 SATA 端口。它还从 PCI 发展到 PCIe、更高的每瓦性能、新的显示接口(包括 DVI、HDMI 和 DisplayPort)、SDRAM 到 DDR,以及更高的带宽要求。

2000 年代还见证了控创、研华和凌华科技在 2003 年推出的 COM Express,并在 2005 年由 PCIMG 联盟标准化。COM Express 已经进行了几次迭代。 2010 年的 COM Express 第 2 版包括 eAPI,随后是 2012 年的第 2.1 版和 2013 年的第 2 版载板设计指南。2017 年发布的 COM Express 第 3 版增加了接口并将 PCI Express 通道增加到 32 个。2018 年, COM Express 增加了简短的规格和加固的 COM Express。

解决方案构建者可以使用这种高度集成和紧凑的计算机模块外形,就像集成电路组件一样。 COM Express 集成了核心 CPU 和内存,并将常见的 I/O 信号映射到模块上的两个高密度、薄型连接器。

2010 年代:QSeven 和 SMARC

IT 行业在 2000 年代也经历了向分散式、无线和电池供电设备的范式转变,以便企业可以构建物联网系统和其他解决方案,在能源成本上升时更快地处理数据并更高效地运行。此外,该行业面临着遵守更强有力的政府支持的绿色能源计划、与 Arm 处理器相关的专有标准以及明确定义的 Arm 和低功耗片上系统 (SoC) 外形尺寸的挑战。

为了应对这些变化和挑战,出现了两种新型计算机模块:Qseven® 和 SMARC™。

Qseven 模块于 2012 年推出,基于 Arm 处理器和 AMD G 系列 APU,具有紧凑的尺寸 (70 x70 mm)、薄型、成本效益以及可访问高速接口,包括 PCIe、SATA、Gbit、以太网和 USB 3.0。降低成本的关键之一是将模块连接到载板的 MXM 连接器,即使在高湿度、极端温度或其他苛刻环境中也很可靠。

同样在 2012 年,凌华科技和控创推出了 智能移动架构(SMARC), 它于 2013 年由 SGeT Consortium 标准化。被认为是第一个真正全球定义的 Arm 和 SOC 外形尺寸,它支持用于移动应用的下一代超低功耗 CPU 架构。它仅使用一个 314 针 MXM3 SMT 边缘连接器将所有电源和信号通道连接到载板。

SMARC 2.0于 2016 年推出,弥合了 Qseven 和 COM Express 之间的差距,特别是对于物联网应用程序,提供比 Qseven 更多的接口,并支持 COM Express 不支持的低功耗处理器。

进入 2020 年代和 COM-HPC

不断变化的需求意味着解决方案构建者需要更多的嵌入式解决方案、更多的边缘服务器接口和高速性能。随着 COM-HPC® 的引入,模块继续发展。这些模块集成了核心 CPU、内存和 I/O,包括最高 4.0 的 USB、音频、最高 5.0 的 PCIe。两种 COM-HPC 计算机模块可用于满足不同需求:

  • 具有固定或宽范围输入电压的客户端模块
  • 具有固定输入电压的服务器模块

当今的 AI-on-Modules 和 I-Pi 开发套件

今天,创新仍在继续。凌华科技推出了第一个 SMARC rev。 2.1 AI-on-Module (AIoM) 使用 NXP 用于边缘 AI 应用的 i.MX 8M Plus SoC 2021 年。它包括 LVDS/DSI/HDMI 图形输出、双 CAN 总线/USB 2.0/USB 3.0、双 GbE 端口和 I2S 音频接口。其坚固的设计使其成为在恶劣环境中使用的理想选择,并且它包括支持 MobileNet SSD、DeepSpeech v1 和分段网络等模型的机器学习软件。在边缘启用智能可消除对云的依赖,并将数据保留在业务网络中,以符合合规、安全或隐私的原因。

此外, 凌华科技的 I-Pi 开发套件 汇集所有模块硬件和软件中最好的,以实现更快的原型设计和工业应用开发。它可以取代工程师在物联网应用中常用的 Arduino 和 Raspberry Pi,但 I-Pi 开发套件可以在原型设计后用于工业应用。 I-Pi 开发套件还可以防止硬件过时,让您可以在部署几年甚至几十年后用新版本替换模块。此外,它向后兼容 PICMG COM-HPC、COM Express 和 SGET SMARC 等行业标准,并且 I-Pi 站点还提供在线支持。

模块进化的发展方向

解决方案构建者可以放心,模块演化并未结束。新的选择正在出现,例如,基于 Arm 的 SOC 将半导体 IP 内核用于一系列处理器片上系统,例如 COM-HPC 安培 Altra 随着数字世界变得更加智能和自动化,它们满足了对计算密集型工作负载的需求。

当然,COM-HPC、COM Express、SMARC、Qseven 或其他模块可能是您应用的最佳选择——凌华科技提供所有这些。要了解更多信息,请访问我们的 计算机模块 页。

亨利·帕门捷(Henri Parmentier)
亨利·帕门捷(Henri Parmentier)

凌华科技EPM模块产品中心高级经理

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