新的 COM Express Type 7 規(guī)范定義了支持多個(gè) 10 GbE 連接的高端服務(wù)器模塊。這些模塊簡(jiǎn)化并優(yōu)化了惡劣環(huán)境中基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的設(shè)計(jì)，特別是在這些應(yīng)用的特定尺寸、重量和功率限制方面。作為 COM Express 生態(tài)系統(tǒng)的一部分，嵌入式設(shè)計(jì)和制造供應(yīng)商通過(guò)用于專用載板的應(yīng)用就緒構(gòu)建塊以及快速原型設(shè)計(jì)服務(wù)來(lái)補(bǔ)充這一新標(biāo)準(zhǔn)。

許多堅(jiān)固的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ脱舆t、高帶寬網(wǎng)絡(luò)和支持 10 GbE 的設(shè)備的需求不斷增加：

移動(dòng)廣播設(shè)備需要處理不斷提高的視頻和聲音分辨率

移動(dòng)數(shù)據(jù)中心需要以最高數(shù)據(jù)速率管理多個(gè)移動(dòng)客戶端

5G 電信網(wǎng)絡(luò)中的小蜂窩也有類似的任務(wù)

閉路電視視頻監(jiān)控應(yīng)用需要支持人臉識(shí)別和運(yùn)動(dòng)跟蹤

機(jī)器人技術(shù)通過(guò)視頻識(shí)別和深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)協(xié)作

通過(guò)分析來(lái)自各種高分辨率來(lái)源的數(shù)據(jù)，車輛變得自主

高端雷達(dá)、聲納、紅外和視頻傳感器還在許多其他態(tài)勢(shì)感知應(yīng)用中產(chǎn)生大量有效載荷，包括幾乎所有現(xiàn)代防御設(shè)備

所有這些系統(tǒng)都必須能夠處理多處理器負(fù)載——有時(shí)甚至跨多個(gè)主機(jī)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，將標(biāo)準(zhǔn)從以前的 1 GbE 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提高到現(xiàn)在的 10 GbE，并且都具有實(shí)時(shí)功能。標(biāo)準(zhǔn)的 19 英寸機(jī)架服務(wù)器對(duì)于這些應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)太大、太重且太耗電。用于這些領(lǐng)域的 OEM 設(shè)備還需要更加堅(jiān)固耐用，以承受惡劣的環(huán)境條件，包括 EMI、沖擊和振動(dòng)、極端溫度和波動(dòng)以及高濕度。它還需要專用于應(yīng)用程序。這意味著需要完美定制的形狀和功能集。系統(tǒng)必須去掉所有不必要的組件并避免額外的外部適配器或轉(zhuǎn)換器，

適用于專用服務(wù)器的應(yīng)用就緒超級(jí)組件

為了滿足這些需求，PICMG 為服務(wù)器模塊建立了新的 COM Express Type 7 規(guī)范?；谶@一新標(biāo)準(zhǔn)的定制耐用型服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括耐用型云、邊緣和霧服務(wù)器）的模塊可實(shí)現(xiàn)高度靈活的設(shè)計(jì)，并使個(gè)性化設(shè)計(jì)的定制耗時(shí)大大減少，因?yàn)樗鼈兲峁┝艘粋€(gè)應(yīng)用就緒的計(jì)算核心獨(dú)立于供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)化外形尺寸。通過(guò)利用 COM Express Type 7服務(wù)器模塊s，工程師還可以通過(guò)簡(jiǎn)單的模塊更換，立即使用最新的處理器技術(shù)升級(jí)他們的設(shè)計(jì)。接口的定制在模塊的載板上執(zhí)行。誠(chéng)然，在大多數(shù)情況下，這需要具有相應(yīng) NRE 成本的定制特定載板。但是，這樣的 PCB 設(shè)計(jì)遠(yuǎn)沒(méi)有構(gòu)建一個(gè)完全定制的服務(wù)器主板復(fù)雜，該主板具有作為現(xiàn)成服務(wù)的模塊附帶的所有必需的邏輯實(shí)現(xiàn)。

服務(wù)器模塊提供的邏輯是廣泛的。請(qǐng)記住，盡管處理器供應(yīng)商通過(guò)其半導(dǎo)體提供了一套全面的服務(wù)器級(jí)遠(yuǎn)程管理功能，但載板上通常還需要專用的板管理控制器 （BMC），例如支持帶外遠(yuǎn)程管理。對(duì)于大多數(shù) OEM 來(lái)說(shuō)，花費(fèi)大量精力從其他半導(dǎo)體組件額外收集 IP 以集成帶外管理功能（例如 IPMI、MCTP 或特定應(yīng)用所需的任何協(xié)議）是不合理的。

此外，實(shí)施遠(yuǎn)程管理并不是 OEM 面臨的唯一任務(wù)。他們還需要構(gòu)建完整的、完美定制的電路板支持包，包括在電路板控制器上管理標(biāo)準(zhǔn)化 API 的能力，以便應(yīng)用程序可以最有效地從一個(gè)硬件平臺(tái)擴(kuò)展到下一代。因此，任何需要專用功能集來(lái)優(yōu)化尺寸、重量、功率和成本（又名 SWAP-C）需求的高端耐用型服務(wù)器和 10 GbE 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都最好配備應(yīng)用就緒的超級(jí)組件，例如服務(wù)器端模塊，這是工業(yè)級(jí) OEM 定制設(shè)計(jì)的理想起點(diǎn)。

載板成為設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

但只是擁有這樣的服務(wù)器模塊這還不夠，因?yàn)榇蠖鄶?shù) 10 GbE 基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)備供應(yīng)商不希望與硬件定制所需的載板設(shè)計(jì)有任何關(guān)系。他們必須處理更具挑戰(zhàn)性的工程任務(wù)，以管理這個(gè)高端耐用計(jì)算領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)的需求。因此，他們希望在硬件上花費(fèi)盡可能少的時(shí)間，而是專注于客戶解決方案。在大多數(shù)情況下，他們正在尋找能夠提供專用載板和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的平臺(tái)供應(yīng)商，并且需要盡可能少的額外設(shè)計(jì)工作。這種方法背后的原因不僅是為了節(jié)省 NRE 成本。它還受到對(duì)設(shè)計(jì)安全性需求增加的影響，因?yàn)楣?yīng)商可以提供更多現(xiàn)成的應(yīng)用程序構(gòu)建塊，

因此，如果幾乎所有必需的構(gòu)建塊都已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，那么為服務(wù)器模塊提供嵌入式設(shè)計(jì)和制造服務(wù)的公司就最具說(shuō)服力。設(shè)計(jì)考慮的早期階段的一個(gè)關(guān)鍵參考點(diǎn)是用于 COM Express Type 7 的評(píng)估載板的可用性或準(zhǔn)備好現(xiàn)場(chǎng)部署的現(xiàn)成可用載板。

一個(gè)例子是 Connect Tech 的 COM Express Type 7 載板（圖 1-5），它支持?jǐn)U展的溫度范圍（-40°C 至 +85°C），包括來(lái)自 SFP+ 模塊的 2 個(gè) 10G 以太網(wǎng)、2 個(gè) GbE 端口、M .2 NVMe 存儲(chǔ)、4 個(gè) USB 3.0、全尺寸和半尺寸 Mini PCIe 擴(kuò)展槽、8 個(gè) 3.3V 緩沖 GPIO 以及通過(guò) Micro USB 的控制臺(tái)連接。這樣的設(shè)計(jì)是應(yīng)用就緒的，可以訂購(gòu)現(xiàn)成的，例如，配備最新的基于英特爾至強(qiáng) D 處理器的高端服務(wù)器模塊，或配備基于 Atom C3000 處理器系列的模塊。 該平臺(tái)在嵌入式服務(wù)器領(lǐng)域具有高度創(chuàng)新性，為最小的堅(jiān)固服務(wù)器設(shè)計(jì)樹(shù)立了新的標(biāo)桿。該平臺(tái)的尺寸僅為 125 毫米 x 95 毫米，尺寸與服務(wù)器模塊。這使得構(gòu)建一個(gè)成熟的堅(jiān)固服務(wù)器成為可能，包括比兩個(gè)堆疊的 3.5 英寸硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器還小的冷卻解決方案。如此高密度的封裝幾乎可以裝在任何地方。要了解這是多么令人印象深刻，我們需要回顧一下英特爾至強(qiáng) D 處理器具有多達(dá) 16 個(gè)內(nèi)核的 32 個(gè)線程，并且可以支持多達(dá) 48 GB 的快速 2400 DDR4 內(nèi)存?；谠撎幚砥鞯姆?wù)器模塊支持 2 個(gè) 10 GbE 以及多達(dá) 24 個(gè) PCI Express Gen 3.0 通道和 8 個(gè) PCIe Gen 2.0 通道。所有這些功能現(xiàn)在都可以放入一個(gè)小包中。

客戶最信任經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的功能

如果一家公司可以通過(guò)為各種 OEM 成功設(shè)計(jì)和部署的定制特定載板設(shè)計(jì)功能的綜合列表來(lái)補(bǔ)充此類產(chǎn)品，客戶可以毫無(wú)疑慮地選擇所需的功能，并將它們實(shí)施到自己的需求規(guī)范中。如果服務(wù)提供商有自己的制造能力，新 COM Express Type 7 設(shè)計(jì)的第一批樣品可以在 6-12 周內(nèi)輕松交付給 OEM。為實(shí)現(xiàn)快速實(shí)施和最高設(shè)計(jì)安全性，遵循 PICMG 設(shè)計(jì)指南中指定的 COM Express 載板設(shè)計(jì)規(guī)則的 ODM 可確保此類板可與任何 COM Express Type 7服務(wù)器模塊一起部署。

原始設(shè)計(jì)和制造服務(wù)提供商 Connect Tech 是該行業(yè)公司的典范，因?yàn)樗麄儗Ｗ⒂跒楦鞣N模塊標(biāo)準(zhǔn)（包括全新的 COM Express Type 7 規(guī)范）提供那些現(xiàn)成的和定制的載板。到目前為止，他們已經(jīng)構(gòu)建了數(shù)百個(gè)載板，這使他們成為 COM Express 生態(tài)系統(tǒng)的主要貢獻(xiàn)者。他們的專長(zhǎng)不僅在于模塊提供的所有標(biāo)準(zhǔn)接口的客戶特定設(shè)計(jì)，還在于支持各種其他板載接口和實(shí)現(xiàn)，包括用于數(shù)字信號(hào)處理的 FPGA 設(shè)計(jì)。該公司還提供基于 CUDA 和 OpenCL 的并行處理解決方案方面的深入專業(yè)知識(shí)，使用通用圖形處理單元 （GPGPU） 進(jìn)行并行計(jì)算和最新的機(jī)器學(xué)習(xí)環(huán)境。就前面討論的服務(wù)器帶外管理需求而言，他們?cè)谠擃I(lǐng)域的設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)也有助于為服務(wù)器級(jí)載板提供最需要的構(gòu)建塊之一，這使得任何標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)都更加復(fù)雜。讓我們明確一點(diǎn)：設(shè)計(jì)載板模塊上的服務(wù)器 不是任何可以為模塊上的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)載板的人的工作。這項(xiàng)技能還需要專門(mén)的服務(wù)器級(jí)硬件設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，尤其是在高速信號(hào)通道路由方面。

審核編輯：郭婷