COM-HPC on PICMG-järjestön tuleva korkean suorituskyvyn COM- korttimoduulien standardi. Moduulin nastoitus ja siten toiminnallisuus hyväksyttiin vastikään virallisesti. Saksalainen congatec paljastaa uudessa ETNdigi-lehdessä lisää yksityiskohtia standardista.

COM-HPC-määrityksen lopullinen PICMG-ratifiointi on suunniteltu alkaneen vuoden ensimmäiselle puoliskolle. PICMG-alakomitea hyväksyi kuitenkin jo kaksi keskeistä näkökohtaa marraskuussa 2019: fyysiset mitat ja nastoituksen. Tämä antaa määrityksen kehittämiseen osallistuville yrityksille mahdollisuuden esitellä ensimmäiset tuotteensa markkinoilla pian sen virallisen ratifioinnin jälkeen. Siihen asti on hyvin tiukasti rajattu, mitä tietoja standardista voidaan kertoa. congatecille on annettu harvinainen tilaisuus jakaa lisätietoja COM-HPC -standardin nastoituksesta ja komponenttimitoista, joita monet nopeiden sulautettujen järjestelmien kehittäjät varmasti käyttävät tulevien Intel- ja AMD-prosessorien sukupolvien kanssa huippuluokan sulautetuissa ja keskiluokan palvelinsuunnitteluissa.

IHS Markit arvioi, että COM-kortti- moduulien osuus sulautettujen korttien, moduulien ja järjestelmien kokonaismyynnistä vuonna 2020 on noin 38 prosenttia. Tämä kuvaa hyvin moduulien kehityksen merkitystä näillä markkinoilla, jotka ovat ensimmäisen COM-korttitietokoneen käynnistämisen jälkeen luoneet kaksi tärkeää standardia suorituskykyiselle sulautetulle laskennalle: ETX ja sen seuraaja COM Express.

KORKEAMPI SUORITUSKYKY, ENEMMÄN LIITÄNTÖJÄ

Tarve uudelle COM Expressiä täydentävälle standardille on nopeasti selitetty: Digitaalisuuden kasvun myötä suuremman suorituskyvyn sulautettujen tietokoneiden kysyntä kasvaa. Uuden verkon reunalla toimivien sulautettujen palvelimien luokassa laitteiden skaalautuvuuden on oltava rajaton. 440-nastaisella COM Expressillä ei ole tarpeeksi liitäntöjä tehokkaisiin edge-palvelimiin. Myös COM Express -liittimen suorituskyky lähestyy hitaasti rajojaan. Vaikka COM Express pystyy helposti käsittelemään PCIe Gen 3:n 8,0 gigahertsin nopeuden ja 8 gigabitin datakaistan, on edelleen auki, pystyykö liitin vastaamaan joihinkin uusiin edistysakseliin, kuten neljännen polven PCIe-liitäntään.

ETÄPALVELIMEN SULAUTETTU SUORITUSKYKY

Äärimmäisen edge-suorituskyvyn ja laajennetun liitettävyyden tarve on suurin uudessa etähallittavien reunapalvelimien luokassa, joita käytetään yhä enemmän hajautettuina järjestelminä teollisissa sovelluksissa ankarissa ympäristöissä ja laajalla lämpötila-alueella. Tämän suorituskykytarpeen havainnollistamiseksi käy esimerkiksi autonominen ajoneuvo, joka käyttää konenäköä ja teko- älylogiikkaa tilannetietoisuuden luomiseen. Se ei yksinkertaisesti voi odottaa algoritmin laskemista pilvessä ongelmien ilmaantuessa, vaan sen on kyettävä reagoimaan välittömästi. Sama pätee yhteistyörobotteihin eli cobotteihin. Ne vaativat järjestelmältä vähintään 10 GbE -liitännän ja kyvyn käyttää suurta määrää rinnakkaisia laskentayksiköitä esimerkiksi kuvantamisanturidatan esiprosessointiin tai monimutkaisten syväoppimisalgoritmien suorittamiseen.

Nykyään tällaisten joustavien ja monitoimisten tehtävien suorittamiseen käytetään yhä enemmän yleiskäyttöisiä grafiikka- eli GPGPU- prosessoreita. Korvatessaan usein FPGA- ja DSP-piirit ne tarvitsevat nopean yhteyden keskusprosessorin ytimiin ja tämä tarve kasvaa tehtävien monimutkaistumisen myötä. Monien PCIe-linjojensa ansiosta COM-HPC-järjestelmiin sopii huomattavasti enemmän suorituskykyä nostavia kiihdytyskortteja kuin mihin nykyinen COM Express koskaan voisi laajentua.

MASSIIVINEN RINNAKKAISDATAN PROSESSOINTI

Tehokkaiden prosessorien ja datan massiivisen rinnakkaisprosessoinnin yhdistelmää vaaditaan myös lääketieteellisessä kuvantamisessa, jossa tekoälyn käyttö lisääntyy lääketieteellisen diagnoosin tukemiseksi olemassa olevien havaintojen perusteella. Samat suorituskykyvaatimukset koskevat lukuisia teollisuuden valvontajärjestelmissä käytettäviä konenäköjärjestelmiä ja julkisia videovalvontajärjestelmiä. Koko Teollisuus 4.0 -sovellusten kenttä tarvitsee myös tehokkaamman liitettävyyden, koska yhä enemmän aiemmin erillisesti toimivia koneita ja järjestelmiä verkotetaan.

Kaikki tämä lisää sulautettujen järjestelmien suurinopeuksisten liitäntöjen kysyntää. Näihin kuuluu myös TSN- tuki kosketukseen perustuvissa reaaliaikasovelluksissa. Lisäksi yhä suurempi osa laskennasta on koottava yhteen järjestelmään. Konenäkö- järjestelmissä tapahtuvan tietojen esikäsittelyn ja syväoppimisen ohella tähän sisältyvät palomuurit ja valvontajärjestelmät tunkeutumisen havaitsemiseksi, joiden on käsiteltävä käytännöllisesti katsoen samanlaisia työkuormia käynnissä olevien sovellusten kanssa. Tämä kaksinkertaistaa vaatimukset ja edellyttää hypervisor-tekniikoiden käyttöä reaaliaika- laskentaan kykenevissä virtuaalikoneissa, kuten Real-Time System- sin RTS Hypervisorissa. Muita sovelluksia ovat autojen testausjärjestelmien ja 5G-mittaustekniikan datan kokoaminen sekä teollisuuden tallennusjärjestelmät, joissa on nopea PCIe-liitäntäinen NVMe-muisti. 5G- radiomastojen ja modulaaristen palvelimien teollisuuden palvelin- räkkeihin asennettu reunalogiikka voi myös hyötyä korkean suorituskyvyn COM-moduuleista.

JOPA YKSI TERATAVU RAM-MUISTIA

COM-HPC vastaa näihin korkean suorituskyvyn vaatimuksiin tuomalla käyttöön jopa 100 gigabitin Ether-netin, 32 gigabitin neljännen ja viidennen polven PCIe-liitännät, sekä kahdeksan DIMM-korttipaikkaa ja nopeat prosessorit, joiden lämpö- tehobudjetti on yli 200 wattia. Uusi standardi määrittelee kaksi perus- vaihtoehtoa: COM HPC -etäpalvelin- moduulit, joita voidaan kutsua myös palvelinmoduuleiksi, ja COM HPC- asiakasmoduulit, jotka vastaavat COM Express Type 6 -moduuleja.

COM-HPC-palvelinmoduuleihin pystyy asentamaan massiivisen yh- den teratavun RAM-muistin kahdeksaan DIMM-paikkaan. Niissä voidaan hyödyntää jopa 8x25 GbE-nopeutta ja ne tukevat jopa 64:ää PCIe Gen 4- tai Gen 5 -linjaa, mikä tarkoittaa jopa 250 gigatavun I/O-suorituskykyä sekunnissa.

Lue koko artikkeli ETNdigi-lehdestä.