モジュールの進化

世界は日々、テクノロジーへの接続と依存度を高めています。人工インテリジェンス(AI)およびモノのインターネット(IoT)システムは、リアルタイムのデータ共有と分析、自動化、効率、生産性、競争力の組織全体の強化など、さまざまなメリットを企業にもたらします。そして、これらすべての進歩は、小さいながらも重要なことに依存していますー コンピュータオンモジュール.

コンピュータオンモジュールは、システムを動かすための演算能力やメモリなどを提供しますが、AIやIoTのシステム開発でも重要な役割を担っています。複雑なシステムを構築するには時間と投資が必要で、特にゼロから構築しようとすると大変です。

モジュールは、開発者に事前に認定されたビルディングブロックを提供し、時間とお金を節約し、システムをより迅速に市場に投入できるようにします。また、開発者は、基本的なハードウェアインフラストラクチャを再設計する必要がなく、プロジェクト全体に注意を向けることができます。

コンピュータモジュールの進化のタイムライン

現在、さまざまな環境のさまざまなアプリケーションに適したさまざまなコンピュータオンモジュールが利用可能です。ただし、これが常に当てはまるとは限りません。このタイムラインは、モジュールがどのように進化して業界の需要に対応し、事実上すべての場所で高度なコンピューティングを可能にするかを示しています。

2000年以前:PC / 104

1987年、Ampro(現在はADLINK)がPC/104™を考案しました。名称はISA(Instruction Set Architecture)、すなわちPC/AT(Personal Computer Advanced Technology)バスとコネクタの104ピンに由来し、PC/104コンソーシアムが1992年にPC/104を標準化しました。このモジュールのアーキテクチャは、ISAからPCI、10Mbitから100Mbitイーサネット、DRAMからSDRAM、486からPentiumへの進化を推進しました。

2000年代初頭:EXTおよびCOM Express

新世紀は、ETXおよびCOMExpressモジュールを含む革新をもたらしました。

2000年、JUMPtec(現在のKontron)は、高度に統合されたコンパクトな(3.7 x4.9インチ; 95 x 125 mm)コンピューターオンモジュール(COM)であるEmbedded Technology eXtended(EXT)を発表しました。 ETX COMは、コアCPUとメモリ、およびシリアル、パラレル、USB、オーディオ、グラフィックス、イーサネットなどのさまざまなI/Oオプションを統合します。 EXTは、すべてのI/O信号、およびISAとPCIバスの実装を、モジュール上の4つの高密度で薄型のコネクタにマッピングします。

2006年4月、ADLINK、Kontron、Advantech、MSC VertriebsGmbHなどのETXIndustrialGroupのメンバーがETX3.0をリリースしました。この世代は、主にSATAポートの追加によって異なりました。また、PCIからPCIe、ワットあたりのパフォーマンスの向上、DVI、HDMI、DisplayPortなどの新しいディスプレイインターフェイス、SDRAMからDDR、および帯域幅要件の増加にも進化しました。

2000年代には、2003年にKontron、Advantech、およびADLINKによってCOM Expressが導入されました。これは、2005年にPCIMGコンソーシアムによって標準化されました。COMExpressは何度か繰り返されています。 2010年のCOMExpress Rev. 2にはeAPIが含まれ、続いて2012年にRev 2.1、2013年にRev.2キャリアボード設計ガイドが含まれています。2017年にリリースされたCOMExpress Rev. 3は、インターフェイスを追加し、PCIExpressレーンを32に増やしました。 、COM Expressは、短い形式の仕様と堅牢なCOMExpressを追加しました。

ソリューションビルダーは、この高度に統合されたコンパクトなコンピューターオンモジュールフォームファクターを、集積回路コンポーネントのように使用できます。 COM Expressは、コアCPUとメモリを統合し、一般的なI / O信号をモジュール上の2つの高密度で薄型のコネクタにマッピングします。

2010年代:QSevenとSMARC

IT業界はまた、2000年代に分散型、ワイヤレス、およびバッテリ駆動のデバイスへのパラダイムシフトを経験しました。これにより、企業は、エネルギーコストの上昇に応じて、データをより迅速に処理し、より効率的に運用するIoTシステムやその他のソリューションを構築できます。さらに、業界は、政府が支援するより強力なグリーンエネルギープログラム、Armプロセッサに関連する独自の規格、およびArmおよび低電力システムオンチップ(SoC)の明確に定義されたフォームファクタに準拠するという課題に直面しました。

これらの変更と課題に対応して、Qseven®とSMARC™という2つの新しいタイプのコンピューターオンモジュールが登場しました。

2012年に発表されたQsevenモジュールは、ArmプロセッサとAMD GシリーズAPUをベースに、コンパクトサイズ(70 x 70 mm)、低背、コスト効率、PCIe、SATA、Gbit、イーサネット、USB 3.0などの高速インタフェースへのアクセスを特徴としています。コスト削減の鍵の一つは、モジュールとキャリアボードを接続するMXMコネクタで、高湿度、極端な温度などの厳しい環境下でも信頼性が高いことです。

また、2012年にADLINKとKontronが スマートモビリティアーキテクチャ(SMARC)、 を発表し、2013年にはSGeTコンソーシアムで標準化されました。世界初、真にグローバルに定義されたArmとSOCのフォームファクタとされ、モバイルアプリケーション向けの次世代超低消費電力CPUアーキテクチャをサポートしています。314ピンのMXM3 SMTエッジコネクタを1つだけ使用し、すべての電源と信号レーンをキャリアボードに接続することができます。

SMARC 2.0は、2016年に登場し、QsevenとCOM Expressの橋渡しをし、特にIoTアプリケーション向けに、Qsevenよりも多くのインタフェースを提供し、COM Expressにはない低電力プロセッサをサポートしました。

2020年代に入り、COM-HPCが登場

需要の変化により、ソリューションビルダーはより多くの組込みソリューション、エッジサーバのためのより多くのインタフェース、そして高速性能を必要とするようになりました。COM-HPC®の導入により、モジュールの進化が続きました。これらのモジュールは、コアCPU、メモリ、およびUSB(最大4.0)、オーディオ、PCIe(最大5.0)を含むI/Oを統合しています。COM-HPCコンピュータオンモジュールは、異なるニーズに対応するために2種類用意されています。

  • 固定または広範囲の入力電圧を備えたクライアントモジュール
  • 入力電圧が固定されたサーバモジュール

今日のAI-on-ModulesとI-Pi開発キット

今日、革新は続いています。ADLINKは、2021年に エッジAIアプリケーション向けNXPのi.MX8M Plus SoC を採用した初のSMARC rev.2.1 AI-on-Module(AIoM)の発売を開始しました。LVDS/DSI/HDMIグラフィック出力、デュアルCANバス/USB 2.0/USB 3.0、デュアルGbEポート、I2Sオーディオインタフェースを搭載しています。堅牢な設計により、過酷な環境での使用に適しており、MobileNet SSD、DeepSpeech v1、セグメンテーションネットワークなどのモデルを可能にする機械学習ソフトウェアが搭載されています。エッジでインテリジェンスを実現することで、クラウドへの依存をなくし、コンプライアンス、セキュリティ、プライバシーなどの理由から、データをビジネスネットワーク内に保持することができます。

加えて、 ADLINKのI-Pi開発キット は、すべてのモジュールのハードウェアとソフトウェアの長所をまとめ、より迅速なプロトタイピングと産業用アプリケーション開発を可能にします。IoTアプリケーションでエンジニアがよく使うArduinoやRaspberry Piを置き換えることができます。しかし、I-Pi開発キットは、プロトタイピング後にそのまま産業用アプリケーションで使用することが可能です。また、I-Pi開発キットは、ハードウェアの陳腐化から保護し、導入後数年、あるいは数十年後にモジュールを新しいバージョンに交換することができます。さらに、PICMG COM-HPC, COM Express, SGET SMARCなどの業界標準との後方互換性があり、I-Piサイトではオンラインサポートも提供されています。

モジュールの進化はどこへ向かうのか

ソリューションビルダーは、モジュールの進化に終わりがないことに安心することができます。例えば、デジタル世界のインテリジェント化と自動化に伴い、計算負荷の高いワークロードの需要に応える COM-HPC Ampere Altra のような、半導体IPコアを使用した様々なプロセッサシステムオンチップ用のArmベースSOCなど、新しい選択肢が生まれつつあるのです。

もちろん、COM-HPC、COM Express、SMARC、Qseven、またはその他のモジュールがお客様のアプリケーションに最適である場合もありますが、ADLINKはそれらすべてを提供しています。詳しくは、 コンピュータオンモジュール のページをご覧ください。

著者:ヘンリ・パルマンティエ
著者:ヘンリ・パルマンティエ

ADLINKTechnologyのシニアマネージャーEPM-ModulesProduct Center

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