模塊的演變

世界與日俱增,越來越依賴技術。人工智能 (AI) 和物聯網 (IoT) 系統為企業帶來了一系列好處,例如實時數據共享和分析、自動化以及組織範圍內效率、生產力和競爭力的增強。所有這些進步都依賴於微小但至關重要的 計算機模塊.

計算機模塊提供計算能力、內存等以使系統正常工作,但它們也在人工智能和物聯網系統開發中發揮著關鍵作用。構建複雜的系統需要時間和投資——尤其是當您嘗試從頭開始構建時。

模塊為開發人員提供了預先認證的構建塊,可以節省時間和金錢,使他們能夠更快地將系統推向市場。它們還允許開發人員將注意力集中在整個項目上,而不是需要重新設計基本的硬件基礎設施。

計算機模塊進化時間表

今天有多種計算機模塊,適用於不同環境中的不同應用。然而,情況並非總是如此。該時間表顯示了模塊如何發展以跟上行業需求並在幾乎任何位置實現高級計算。

2000 年前:PC/104

1987 年,Ampro(現為凌華科技)設計了 PC/104™。該名稱反映了指令集架構 (ISA) - 或 PC/AT(個人計算機高級技術)總線 - 以及連接器上的 104 個引腳,以及 PC/104 聯盟在 1992 年標準化 PC/104。該模塊的架構推動了進化從 ISA 到 PCI,從 10Mbit 到 100 Mbit 以太網,從動態隨機存取存儲器到同步動態隨機存取存儲器(DRAM 到 SDRAM)和 486 到 Pentium。

2000 年代初期:EXT 和 COM Express

新世紀迎來了創新,包括 ETX 和 COM Express 模塊。

2000 年,JUMPtec(現為 Kontron)推出了嵌入式技術擴展 (EXT),這是一種高度集成的緊湊型(3.7 x 4.9 英寸;95 x 125 毫米)計算機模塊 (COM)。 ETX COM 集成了核心 CPU 和內存,以及一系列 I/O 選項,例如串行、並行、USB、音頻、圖形和以太網。 EXT 將所有 I/O 信號以及 ISA 和 PCI 總線實現映射到模塊上的四個高密度、薄型連接器。

2006年4月,凌華科技、控創、研華、MSC Vertriebs GmbH等ETX工業集團成員發布了ETX 3.0。這一代的主要區別在於增加了額外的 SATA 端口。它還從 PCI 發展到 PCIe、更高的每瓦性能、新的顯示接口(包括 DVI、HDMI 和 DisplayPort)、SDRAM 到 DDR,以及更高的帶寬要求。

2000 年代還見證了控創、研華和凌華科技於 2003 年推出的 COM Express,並於 2005 年由 PCIMG 聯盟標準化。COM Express 已經進行了幾次迭代。 2010 年的 COM Express 第 2 版包括 eAPI,隨後是 2012 年的第 2.1 版和 2013 年的第 2 版載板設計指南。2017 年發布的 COM Express 第 3 版增加了接口並將 PCI Express 通道增加到 32 個。2018 年, COM Express 增加了簡短的規格和加固的 COM Express。

解決方案構建者可以使用這種高度集成和緊湊的計算機模塊外形,就像集成電路組件一樣。 COM Express 集成了核心 CPU 和內存,並將常見的 I/O 信號映射到模塊上的兩個高密度、薄型連接器。

2010 年代:QSeven 和 SMARC

IT 行業在 2000 年代也經歷了向分散式、無線和電池供電設備的範式轉變,以便企業可以構建物聯網系統和其他解決方案,在能源成本上升時更快地處理數據並更高效地運行。此外,該行業面臨著遵守更強有力的政府支持的綠色能源計劃、與 Arm 處理器相關的專有標準以及明確定義的 Arm 和低功耗片上系統 (SoC) 外形尺寸的挑戰。

為了應對這些變化和挑戰,出現了兩種新型計算機模塊:Qseven® 和 SMARC™。

Qseven 模塊於 2012 年推出,基於 Arm 處理器和 AMD G 系列 APU,具有緊湊的尺寸 (70 x70 mm)、薄型、成本效益以及可訪問高速接口,包括 PCIe、SATA、Gbit、以太網和 USB 3.0。降低成本的關鍵之一是將模塊連接到載板的 MXM 連接器,即使在高濕度、極端溫度或其他苛刻環境中也很可靠。

同樣在 2012 年,凌華科技和控創推出了 智能移動架構(SMARC), 它於 2013 年由 SGeT 聯盟標準化。被認為是第一個真正全球定義的 Arm 和 SOC 外形尺寸,它支持用於移動應用的下一代超低功耗 CPU 架構。它僅使用一個 314 針 MXM3 SMT 邊緣連接器將所有電源和信號通道連接到載板。

SMARC 2.0於 2016 年推出,彌合了 Qseven 和 COM Express 之間的差距,特別是對於物聯網應用程序,提供比 Qseven 更多的接口,並支持 COM Express 不支持的低功耗處理器。

進入 2020 年代和 COM-HPC

不斷變化的需求意味著解決方案構建者需要更多的嵌入式解決方案、更多的邊緣服務器接口和高速性能。隨著 COM-HPC® 的引入,模塊繼續發展。這些模塊集成了核心 CPU、內存和 I/O,包括最高 4.0 的 USB、音頻、最高 5.0 的 PCIe。兩種 COM-HPC 計算機模塊可用於滿足不同需求:

  • 具有固定或寬範圍輸入電壓的客戶端模塊
  • 具有固定輸入電壓的服務器模塊

當今的 AI-on-Modules 和 I-Pi 開發套件

今天,創新仍在繼續。凌華科技推出了第一個 SMARC rev。 2.1 AI-on-Module (AIoM) 使用 NXP 用於邊緣 AI 應用的 i.MX 8M Plus SoC 2021 年。它包括 LVDS/DSI/HDMI 圖形輸出、雙 CAN 總線/USB 2.0/USB 3.0、雙 GbE 端口和 I2S 音頻接口。其堅固的設計使其成為在惡劣環境中使用的理想選擇,並且它包括支持 MobileNet SSD、DeepSpeech v1 和分段網絡等模型的機器學習軟件。在邊緣啟用智能可消除對雲的依賴,並將數據保留在業務網絡中,以符合合規、安全或隱私的原因。

此外, 凌華科技的 I-Pi 開發套件 匯集所有模塊硬件和軟件中最好的,以實現更快的原型設計和工業應用開發。它可以取代工程師在物聯網應用中常用的 Arduino 和 Raspberry Pi——但 I-Pi 開發套件可以在原型設計後原樣用於工業應用。 I-Pi 開發套件還可以防止硬件過時,讓您可以在部署幾年甚至幾十年後用新版本替換模塊。此外,它向後兼容 PICMG COM-HPC、COM Express 和 SGET SMARC 等行業標準,並且 I-Pi 站點還提供在線支持。

模塊進化的發展方向

解決方案構建者可以放心,模塊演化並未結束。新的選擇正在出現,例如,基於 Arm 的 SOC 將半導體 IP 內核用於一系列處理器片上系統,例如 COM-HPC 安培 Altra 隨著數字世界變得更加智能和自動化,它們滿足了對計算密集型工作負載的需求。

當然,COM-HPC、COM Express、SMARC、Qseven 或其他模塊可能是您應用的最佳選擇——凌華科技提供所有這些。要了解更多信息,請訪問我們的 計算機模塊 頁。

亨利·帕門捷(Henri Parmentier)
亨利·帕門捷(Henri Parmentier)

凌華科技EPM模塊產品中心高級經理

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