L'évolution des modules

Le monde devient chaque jour plus connecté et dépend de la technologie. Les systèmes d'intelligence artificielle (IA) et d'Internet des objets (IoT) offrent aux entreprises une gamme d'avantages, tels que le partage et l'analyse de données en temps réel, l'automatisation et des améliorations à l'échelle de l'organisation en termes d'efficacité, de productivité et de compétitivité. Et toutes ces avancées dépendent de petites, mais cruciales ordinateur sur modules.

Les ordinateurs sur modules fournissent la puissance de calcul, la mémoire et plus encore pour faire fonctionner les systèmes, mais ils jouent également un rôle central dans le développement de systèmes d'IA et d'IoT. Les systèmes complexes nécessitent du temps et des investissements pour être construits, en particulier si vous essayez de construire à partir de zéro.

Les modules fournissent aux développeurs des blocs de construction pré-certifiés qui leur font gagner du temps et de l'argent et leur permettent de commercialiser leurs systèmes plus rapidement. Ils permettent également aux développeurs de concentrer leur attention sur le projet dans son ensemble, plutôt que d'avoir à repenser l'infrastructure matérielle de base.

Chronologie de l'évolution du module informatique

Une variété d'ordinateurs sur modules, adaptés à différentes applications dans différents environnements, sont disponibles aujourd'hui. Cependant, cela n'a pas toujours été le cas. Cette chronologie montre comment les modules ont évolué pour répondre aux demandes de l'industrie et permettre une informatique avancée dans pratiquement n'importe quel endroit.

Avant 2000 : PC/104

En 1987, Ampro (maintenant ADLINK) a conçu PC/104™. Le nom reflète l'architecture du jeu d'instructions (ISA) - ou bus PC / AT (technologie avancée de l'ordinateur personnel) - et les 104 broches du connecteur, et le PC / 104 normalisé par le consortium PC / 104 en 1992. L'architecture de ce module a conduit l'évolution de ISA à PCI, 10Mbit à 100 Mbit Ethernet, mémoire vive dynamique à mémoire vive dynamique synchrone (DRAM à SDRAM) et 486 à Pentium.

Le début des années 2000 : EXT et COM Express

Un nouveau siècle a inauguré l'innovation, y compris les modules ETX et COM Express.

En 2000, JUMPtec (maintenant Kontron) a introduit Embedded Technology eXtended (EXT), un ordinateur sur module (COM) hautement intégré et compact (3,7 x 4,9 pouces; 95 x 125 mm). Les ETX COM intègrent un processeur et une mémoire de base, ainsi qu'une gamme d'options d'E/S, telles que série, parallèle, USB, audio, graphique et Ethernet. EXT mappe tous les signaux d'E/S, ainsi que l'implémentation des bus ISA et PCI, sur quatre connecteurs haute densité à profil bas sur le module.

En avril 2006, les membres du groupe industriel ETX, dont ADLINK, Kontron, Advantech et MSC Vertriebs GmbH, ont lancé ETX 3.0. Cette génération se distinguait principalement par l'ajout de ports SATA supplémentaires. Il a également évolué de PCI à PCIe, des performances plus élevées par watt, de nouvelles interfaces d'affichage, notamment DVI, HDMI et DisplayPort), SDRAM à DDR et des exigences accrues en matière de bande passante.

Les années 2000 ont également vu l'introduction de COM Express en 2003 par Kontron, Advantech et ADLINK, qui a été normalisé par le consortium PCIMG en 2005. Il y a eu plusieurs itérations de COM Express. COM Express Rev. 2 en 2010 comprenait eAPI, suivi de Rev 2.1 en 2012 et d'un guide de conception de carte de support Rev. 2 en 2013. COM Express Rev. 3, publié en 2017, a ajouté des interfaces et augmenté les voies PCI Express à 32. En 2018 , COM Express a ajouté des spécifications abrégées et renforcé COM Express.

Les concepteurs de solutions peuvent utiliser ce facteur de forme d'ordinateur sur module hautement intégré et compact comme un composant de circuit intégré. COM Express intègre le processeur central et la mémoire et mappe les signaux d'E/S communs sur deux connecteurs haute densité à profil bas sur le module.

Les années 2010 : QSeven et SMARC

L'industrie informatique a également connu un changement de paradigme dans les années 2000 vers des appareils décentralisés, sans fil et alimentés par batterie afin que les entreprises puissent créer des systèmes IoT et d'autres solutions qui traitent les données plus rapidement et fonctionnent plus efficacement à mesure que les coûts énergétiques augmentaient. De plus, l'industrie a dû relever des défis pour se conformer à des programmes d'énergie verte plus solides soutenus par le gouvernement, aux normes propriétaires liées aux processeurs Arm et à un facteur de forme bien défini pour Arm et les systèmes sur puce (SoC) à faible consommation d'énergie.

En réponse à ces changements et défis, deux nouveaux types d'ordinateurs sur modules ont émergé : Qseven® et SMARC™.

Introduits en 2012, les modules Qseven, basés sur les processeurs Arm et les APU AMD de la série G, présentent une taille compacte (70 x 70 mm), un profil bas, une rentabilité et un accès à des interfaces haut débit, notamment PCIe, SATA, Gbit, Ethernet et USB. 3.0. L'une des clés pour réduire les coûts est le connecteur MXM qui relie le module à la carte porteuse et est fiable même dans des conditions d'humidité élevée, de températures extrêmes ou d'autres environnements exigeants.

Toujours en 2012, ADLINK et Kontron ont introduit Architecture de mobilité intelligente (SMARC), et il a été standardisé par SGeT Consortium en 2013. Considéré comme le premier facteur de forme Arm et SOC véritablement défini à l'échelle mondiale, il prend en charge les architectures CPU ultrabasse consommation de nouvelle génération pour les applications mobiles. Il utilise un seul connecteur de bord SMT MXM3 à 314 broches pour connecter toutes les voies d'alimentation et de signal à la carte porteuse.

SMARC 2.0, introduit en 2016, a comblé le fossé entre Qseven et COM Express, en particulier pour les applications IoT, offrant plus d'interfaces que Qseven et prenant en charge les processeurs à faible puissance que COM Express ne propose pas.

Entrez dans les années 2020 et COM-HPC

L'évolution des demandes signifiait que les créateurs de solutions avaient besoin de plus de solutions intégrées, de plus d'interfaces pour les serveurs de périphérie et de performances à haute vitesse. L'évolution du module s'est poursuivie avec l'introduction de COM-HPC®. Ces modules intègrent le processeur principal, la mémoire et les E/S, y compris USB jusqu'à 4.0, audio, PCIe jusqu'à 5.0. Deux ordinateurs sur modules COM-HPC sont disponibles pour répondre à différents besoins :

  • Module client avec une tension d'entrée fixe ou étendue
  • Module serveur avec une tension d'entrée fixe

Kits de développement AI-on-Modules et I-Pi d'aujourd'hui

Aujourd'hui, l'innovation continue. ADLINK a lancé le premier SMARC rev. 2.1 AI-on-Module (AIoM) qui utilise SoC i.MX 8M Plus de NXP pour les applications d'intelligence artificielle en périphérie en 2021. Il comprend une sortie graphique LVDS/DSI/HDMI, un double bus CAN/USB 2.0/USB 3.0, deux ports GbE et une interface audio I2S. Sa conception robuste en fait un bon choix pour une utilisation dans des environnements difficiles, et il comprend un logiciel d'apprentissage automatique qui permet des modèles tels que MobileNet SSD, DeepSpeech v1 et des réseaux de segmentation. L'activation de l'intelligence à la périphérie élimine la dépendance au cloud et conserve les données au sein du réseau de l'entreprise pour des raisons de conformité, de sécurité ou de confidentialité.

En outre, Kits de développement I-Pi d'ADLINK rassemblent le meilleur de tous les modules matériels et logiciels pour permettre un prototypage et un développement d'applications industrielles plus rapides. Il peut remplacer Arduino et Raspberry Pi que les ingénieurs utilisent couramment dans les applications IoT, mais le kit de développement I-Pi peut être utilisé dans une application industrielle après le prototypage tel quel. Le kit de développement I-Pi protège également contre l'obsolescence matérielle, vous permettant de remplacer les modules par de nouvelles versions des années, voire des décennies, après le déploiement. De plus, il est rétrocompatible avec les normes de l'industrie telles que PICMG COM-HPC, COM Express et SGET SMARC, et le site I-Pi offre également une assistance en ligne.

Vers où va l'évolution des modules

Les créateurs de solutions peuvent être assurés que l'évolution des modules n'est pas terminée. De nouvelles options émergent, par exemple, les SOC basés sur Arm qui utilisent un cœur IP semi-conducteur pour une gamme de systèmes de processeurs sur puce, tels que COM-HPC Ampere Altra qui répondent aux demandes de charges de travail intensives en calcul à mesure que le monde numérique devient plus intelligent et automatisé.

Bien sûr, COM-HPC, COM Express, SMARC, Qseven ou d'autres modules peuvent être le meilleur choix pour votre application - et ADLINK les offre tous. Pour en savoir plus, visitez notre Ordinateurs sur modules page.

Henri Parmentier
Henri Parmentier

Senior manager EPM-Modules Product Center chez ADLINK Technology

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