Die COM-HPC-Spezifikation definiert die fünf Modulgrößen A bis E.

Die COM-HPC-Spezifikation definiert die fünf Modulgrößen A bis E. Adlink

Funktionsumfang von Server- und Client-Typ.

Funktionsumfang von Server- und Client-Typ. Adlink

Für COM-HPC wurde ein 400-poliger 32 GT/s (PCIe Gen 5) -fähiger Steckverbinder definiert.

Für COM-HPC wurde ein 400-poliger 32 GT/s (PCIe Gen 5) -fähiger Steckverbinder definiert. Adlink

Das Proof-of-Concept-Modul von Adlink basierend auf dem COM-HPC-Standard.

Das Proof-of-Concept-Modul von Adlink basierend auf dem COM-HPC-Standard. Adlink

COM-HPC trägt den Anforderungen des industriellen Edge-Computing-Marktes Rechnung. Die COM-HPC-Spezifikation soll an den Erfolg von COM Express anknüpfen und neue Performance-Regionen eröffnen, ersetzt COM Express aber nicht. Die Spezifikation wird voraussichtlich im zweiten Quartal 2020 veröffentlicht.

Edge Computing ist ein schnell wachsendes Segment, das nach einer immer höheren Leistung verlangt. Die System-Speichermöglichkeiten aktueller High-End-Mehrkern-Prozessoren sind ebenfalls sehr stark gewachsen – und werden auch künftig weiter ansteigen. Sobald der Speicherbedarf bei 128 GB oder darüber liegt, können bestehende Formfaktoren wie COM Express keine kosteneffektiven Lösungen mehr anbieten. An dieser Stelle kommt COM-HPC ins Spiel. Definiert sind fünf Größen, die beiden größten sind für die Verwendung als „Server“-Module vorgesehen. In der maximalen Größe lassen sich bis zu acht Standard Memory-DIMMs nutzen.

Für rechenintensive Plattformen

COM-HPC unterstützt Prozessoren mit einer TDP von bis zu 150 W. Die Spezifikation erlaubt somit nicht nur die Verwendung neuester High-End-Prozessoren mit 16 (und mehr) Rechenkernen, sondern bietet auch genügend Leistung für künftige Designs, die auf noch leistungsfähigeren Prozessoren basieren – und im nächsten Jahrzehnt zusätzliche Performance benötigen könnten.

Dabei wird insbesondere der erhöhte Speicherbedarf moderner Mehrkern-Prozessoren berücksichtigt. Die Kerne benötigen ausreichend Speicherkapazitäten, um die erwarteten hohen Leistungsniveaus zu erreichen. COM-HPC unterstützt bis zu acht Standard-DIMMs – dadurch ist eine maximale Speicherkapazität von derzeit 512 GB auf Basis von DDR4-Speichern möglich. Hierbei handelt es sich um die neueste und gängigste Speicherlösung. Künftige Fortschritte bei Storage-Technologien erlauben es COM-HPC, auch deutlich höhere Speicherkapazitäten zu unterstützen.

Schnittstellen mit hohen Bandbreiten

COM-HPC unterstützt bis zu 64 PCIe Lanes und darüber hinaus eine weitere dezidierte PCIe Lane für die Verbindung mit einem IPMI-Board-Management-Controller auf dem Carrier-Board. Dazu gehören 4 × PCIe x16 oder 8 × PCIe x8. Zunächst kommen Prozessoren zum Einsatz, die PCIe Gen 4.0 unterstützen. Das spezifizierte Steckersystem von COM-HPC ist aber auch für PCIe Gen 5.0 vorbereitet.

Die beliebteste Schnittstelle für Peripherie-Geräte, der Universal Serial Bus (USB), wurde ebenfalls berücksichtigt und das bereits bis zu USB4. COM-HPC unterstützt maximal vier USB4-Ports und ermöglicht eine maximale Datenübertragungsrate von bis zu 40 Gbit. Darüber hinaus wird die Ethernet-Konnektivität durch bis zu acht 10 GbE-Ports oder das Äquivalent von zwei 100 GbE-Ports bereitgestellt.

Modulgrößen

Die COM-HPC-Spezifikation definiert fünf Modulgrößen „A“ bis „E“. Die größte – Größe „E“ – ist 200 mm × 160 mm groß und hat Platz für acht DIMMs. Mit 160 mm × 160 mm ist die Größe „D“ etwas kleiner und kann bis zu vier DIMMs aufnehmen. Beide Größen sind für den „Server“ Pinout definiert und kommen somit ohne Graphikschnittstellen, aber einer hohen I/O-Bandbreite für Daten. Im Gegensatz dazu sind die kleineren Platinen-Größen für den Einsatz als „Client“-Plattformen vorgesehen. Sie verwenden entweder SO-DIMMs oder verlötete Onboard-Speicher. Integratoren können aus den Modul-Größen von 160 mm × 120 mm bis hinunter zu 95 mm × 120 mm auswählen und die Lösung einsetzen, die ihren Anforderungen am besten entspricht.

Funktionsumfang und Pin-Belegung

Die Spezifikation unterstützt zwei verschiedene Pin-Belegungen mit unterschiedlichen Funktionssätzen: den COM-HPC-Server-Typ und COM-HPC-Client-Typ. Der Funktionsumfang des Sever-Typs ist auf intensive Datenverarbeitung und Konnektivität ausgerichtet und unterstützt maximal 64 PCIe Lanes und bis zu 8 × 10GbE-Ports. Der Client-Typ hingegen ist für allgemeine Anwendungen vorgesehen und unterstützt mehrere Anzeigeschnittstellen, Audio- und sogar eine MIPI-CSI-Kameraschnittstelle. Um spezifische Anwendungsfälle zu berücksichtigen, die nicht den vollständigen Funktionsumfang benötigen – insbesondere in Client-Implementierungen – sind die fundamentalen Funktionen dem Primärsteckverbinder (J1) zugewiesen. Der zweite Steckverbinder kann somit zugunsten der Gesamtkostenstruktur nicht bestückt werden.

Neuer Hochgeschwindigkeits-Steckverbinder mit hoher Pin-Dichte

Für COM-HPC wurde ein 400-poliger 32 GT/s (PCIe Gen 5) -fähiger Steckverbinder definiert. In Standard-Implementierungen hat jedes COM-HPC-Modul zwei dieser Board-to-Board-Steckverbinder an der Unterseite des Moduls: den Primär-Steckverbinder (J1) und den Sekundär-Steckverbinder (J2). Die Höhe zwischen dem Modul und dem Carrier Board beträgt standardmäßig zehn Millimeter und lässt sich durch Auswahl des Steckverbinders auf der Carrier-Board-Seite auf fünf Millimeter ändern.

Adlink-COM-HPC-Modul

Das Proof-of-Concept-Modul von Adlink basierend auf dem COM-HPC-Standard verfügt über einen „Server“-Funktionssatz und ist in der Größe E (160 mm × 200 mm) gefertigt. Es bietet 16 Rechenkerne in einer 110-W-Plattform und verfügt über acht DIMMs. Auf dem Modul ist ein Heat-Spreader montiert, der die Wärme an ein externes Kühlgerät abführt.