COM-uri de viitor cu tehnologie pe 45nm

25 AUGUST 2008

Imediat ce o nouă tehnologie de bază este lansată pe piaţă, apare o grabă de a dezvolta cea mai bună implementare pe diferite platforme. Fiecare producător de module şi plăci doreşte să promoveze propria soluţie. Acest lucru va deveni curând valabil pentru computerele pe modul bazate pe noua şi înalt integrata tehnologie pe 45 nanometri, cu procesoare care economisesc atât spaţiu fizic, cât şi energie. Cu un mare număr de COM-uri noi şi competitive ce se aşteaptă să apară pe piaţă, cum pot clienţii să evite riscurile asociate proiectării?
Apariţia de cipuri şi mai mici, creşterea integrării diferitelor funcţii pe un singur cipset, iar în viitor chiar pe procesor – aşa numite SoCs (System-on-Chip) – permit ca soluţii x86 embedded extrem de compacte şi puternice să fie implementate pe amprentele cele mai mici şi cu o disipare minimă de putere. Ca prim pas, atât dimensiunea fizică precum şi disiparea de putere sunt reduse la o fracţiune din cea din procesoarele cu aceleaşi performanţe CPU. La un sfert din dimensiunea unei unghii şi cu un consum energetic redus, aceste procesoare fac ca procesul de răcire să fie considerabil mai uşor. Acelaşi lucru este valabil şi pentru sistemele bazate pe aceste cip-uri. De vreme ce mai puţină căldură trebuie să fie transportată departe de placă, este posibilă construirea unui sistem simplu, fără ventilatoare, în carcase complet închise. Un alt bonus este acela că proiecte robuste sunt comparativ simplu şi economic de implementat. Acest beneficiu vine şi datorită faptului că efectul forţei asupra componentelor, de exemplu sub sarcină dinamică, se reduce proporţional cu masa sistemului. Suplimentar, dispozitivele compacte sunt mai uşor de integrat în cabinete, maşini sau sisteme. Acest lucru simplifică ansamblul procesului de proiectare.
De aceea, există un segment de piaţă atractiv pentru furnizorii de tehnologie de calcul embedded. La ora actuală însă nu există un standard oficial de implementare a acestor procesoare mici pe COM-uri cu factor de formă mic, de mare importanţă pentru sistemele mici. Rezultatul este că furnizorii de computere pe modul îşi promovează propriile concepte de proiectare. De exemplu, doi furnizori au dezvoltat un COM de 70 mm x 70 mm (49 cm²) care este conectat prin modul Mobile PCI Express (MXM) similar cu conceptul DIMM-PC şi X-board. O altă companie a dezvoltat un COM de 65 mm x 58mm (37,7 cm²) care utilizează conectorul COM Express™ dar nu respectă semnificaţia pinilor COM Express™ definită de PCI Industrial Manufacturers Group (PICMG). Kontron oferă două dintre cele mai noi proiecte de procesor bazat pe tehnologie de 45 nm caracterizate de procesor Intel® Atom™ (anunţat de Intel® să fie disponibil pentru 7 ani). Prima dintre aceste două soluţii este factorul de formă nanoETXexpress care măsoară 84 mm x 55 mm (42 cm²). nanoETXexpress a fost proiectat ca o extensie a specificaţiei COM Express™ şi, respectând definiţia pinilor şi locaţia conectorilor, este 100% compatibil COM Express™. Noile procesoare vor fi oferite de asemenea de Kontron pe factorul de formă de 95 mm x 95 mm (90,25 cm²) microETXexpress, şi el compatibil 100% cu specificaţiile COM Express™ (urmărind semnificaţia pinilor tip 2 proiectaţi de PICMG şi menţinând conectorii COM Express™ în locaţiile fizice specificate). Care COM trebuie să fie ales?
Fiecare dintre COM-urile disponibile are de oferit avantaje şi motive pentru a fi ales. Dar, marea varietate de proiecte bazate pe procesoare Intel® Atom™ prezintă un mare risc atunci când vine vorba de securitatea investiţiei – cine-l poate asigura pe dezvoltator că COM-ul său preferat va fi disponibil cu noile procesoare în doi sau trei ani? Experienţa trecută cu ETX, UTX, STX etc. a arătat că piaţa împinge înainte o singură soluţie în timp. Astăzi, ETX este singurul concept deschis COM care este stabilit de facto ca standard, disponibil de la numeroşi furnizori şi, cu 80% din piaţă, un lider clar în clasa sa de performanţă. Se pare că este singurul standard COM capabil de a suporta orice configuraţie de interfaţă particulară. Din punct de vedere al clienţilor, acest lucru este perfect. Dar, cum se va dezvolta piaţa pentru computere pe modul cu procesoarele foarte mici şi înalt integrate?

COM Express™ este un pariu sigur
Cel mai bun pariu se bazează pe încrederea în specificaţia PICMG COM Express™. Aceasta, deţinută şi întreţinută acum de PICMG, este rezultatul unei dezvoltări iniţiale a Kontron. Întreaga istorie a COM Express™ şi ETXexpress® este povestită în recent publicata carte albă a Kontron “COM Express™ and ETXexpress® Explained” (ce se poate descărca de la www.kontron.com/history-ETXexpress).
PICMG este de asemenea responsabil pentru dezvoltarea viitoare a specificaţiilor, independentă de fabricant, existând deja un mare număr de furnizori de produse ce au la bază COM Express™. Datorită faptului că pe piaţă există deja un număr de COM-uri mici de la diferiţi furnizori, absenţa unui mini-format pentru COM-uri readuce riscul unei fragmentări a pieţei urmată de o altă perioadă de consolidare. Acest lucru ar putea fi foarte supărător pentru utilizatorii de COM. Calea cea mai bună de a preveni această situaţie este de a avea specificaţiile unui mini COM acceptate de PICMG. Spunând aceasta, piaţa este pe moment încă în formă bună, iar acceptarea PICMG oferă o alternativă sigură, dacă se consideră contextul global al acceptării, poziţia jucătorilor pe piaţă şi baza de clienţi curenţi COM. Această abordare este factorul de formă nanoETXexpress iniţiat de Kontron.

Mini fără grafică de înaltă performanţă: nanoETXexpress
Factorul de formă nanoETXexpress de la Kontron a fost proiectat ca o extensie a specificaţiei PICMG COM Express™. Aceasta îl face o platformă ideală pentru noile procesoare deoarece se bazează 100% pe specificaţii existente şi dovedite. Toate specificaţiile de interfaţare tip 1 rămân neschimbate. De aceea, diferitele dimensiuni de module COM Express™ sunt interschimbabile, iar proiectele de plăci purtătoare sunt reutilizabile, astfel încât dezvoltatorii pot utiliza experienţa lor de a lucra cu COM Express™ COM.0 conform modulelor ETXexpress, şi pentru microETXexpress (95 mm x 95 mm) şi nanoETXexpress (84 x 55 mm), module propuse ca extensii ale specificaţiei COM Express™. Numai dimensiunea modulelor a fost redusă la minimum. Mai mult, în proiectarea factorului de formă “nano” COM Express™, Kontron a fost capabil să-şi utilizeze experienţa de la dezvoltarea DIMM-PC (ISA) şi X-board (PCI), precum şi calea cunoscută a utilizării procesoarelor Intel® pentru a asigura cel mai înalt grad de siguranţă a proiectului. În acelaşi timp, Kontron este unul dintre jucătorii de top de pe piaţa globală de tehnologie de calcul embedded. Toţi ceilalţi competitori de pe piaţa computerelor pe modul dispun numai de o fracţiune din cifra de afaceri a Kontron. Aceasta nu înseamnă că cei câţiva furnizori mai mici vor fi capabili să domine împotriva unui singur mare jucător. Piaţa este un factor important care trebuie să determine proiectul dominant. Dar acesta nu este singurul factor. Acesta este motivul pentru care Kontron a publicat specificaţia completă, precum şi ghidurile de proiectare pentru formatul nano COM, care este proiectat să extindă specificaţiile PICMG COM Express™ cu un format cu dimensiunea unui card de credit. Câtă vreme nanoETXexpress este 100% compatibil ca pini cu COM Express™, nu există multe noi caracteristici de publicat. Dar, prin publicarea specificaţiei ar trebui să se accelereze procesul de acceptare şi să se arate pieţei că dezvoltarea unui singur standard pentru noile generaţii de mini- COM este un obiectiv serios.
Formatul de nano modul (84 mm x 55 mm) este proiectat pentru a completa specificaţia PICMG COM Express™, care la ora actuală include factorii de formă “Basic” (95 mm x 125 mm) şi “Extended” (155 mm x 110 mm). Deoarece COM Express™ deja include toate interfeţele pe termen lung, precum Gigabit Ethernet, SerialATA, USB 2.0 şi PCI Express (inclusiv 2.0), audio şi grafică, aceste caracteristici sunt automat incluse în formatul nano. Memorie şi Flash sunt de asemenea incluse pe placă – după cum sunt pe DIMM-PC şi X-board. Mai mult, viitorul dezvoltării specificaţiei COM Express™ este sigur. Nu are sens să fie utilizat alt design de computer pe modul, care ar avea o valabilitate numai temporară, când este clar că COM Express™ este prezentă pe termen lung. Specificaţia nano pentru COM Express™ poate fi descărcată din secţiunea Whitepapers a website-ului Kontron:
( http://emea.kontron.com/nanoETXexpress-SP).
Printre membri PICMG, un număr de producători sunt deja interesaţi să devină a doua sursă de furnizori pentru acest factor de formă mic compatibil COM Express™. Depinde acum de ceilalţi membri PICMG şi producători să sprijine încorporarea oficială a factorului de formă nano în specificaţiile COM Express™ şi să lanseze proiectele specifice nano.

Mic cu grafică de nivel înalt: microETXexpress
Precum şi factorul de formă nanoETXexpress, care urmăreşte conectorul tip 1 a COM Express™ (unul sau doi conectori), alte aplicaţii au nevoie şi de grafică de înalt nivel. Aceasta nu este implementată prin conectorul tip 1 COM Express™ pe modulul nanoETXexpress. Acesta este motivul pentru care noul design COM a apărut brusc pe piaţă. Totuşi, COM Express™ este recomandat pentru grafică de nivel înalt. Specificaţiile pentru conectorul tip 2 COM.0 (doi conectori – primul ca tipul 1, al doilea este uzual PEG) necesită o revizuire pentru a implementa Port display, HDMI şi SDVO. Cu această revizuire este posibilă utilizarea tuturor celorlalte interfeţe grafice integrate în noile cipuri. Kontron şi Advantech au publicat deja o propunere relevantă în 2007. Odată ce PICMG acceptă de asemenea şi această specificaţie de interfaţă grafică, va exista un alt factor de formă COM Express™ – microEXTexpress (95 mm x 95 mm / 90 cm²) – pentru proiecte bazate pe procesor Intel® Atom™. Dimensiunile acestui factor de formă sunt comparabile cu modulul anterior menţionat. Kontron are deja un proiect corespunzător în acest sens. De aceea, PICMG mai are de făcut numai doi paşi pentru a prezenta specificaţia potrivită pentru mini COM-urile bazate pe COM Express™ şi astfel să creeze o altă specificaţie deschisă integrată şi universal aplicabilă.
Sunt modulele competitoare o alternativă reală? În principiu, da. Cu toate acestea, ele au tendinţa să aibă caracteristici de nişă prin comparaţie cu avantajele unui singur standard deschis de COM:
– Soluţii cu CAN pe placă interesează în principal aplicaţiile CAN, dar ele pot fi de asemenea implementate pe placa purtătoare a COM Express™, odată ce o placă purtătoare trebuie în orice caz.
– Soluţiile de conector de interconectare module (card edge) au o atenuare electronică mare, ceea ce reduce lungimea posibilă a traseelor. Suplimentar, tendinţele arată un “green IT” din partea producătorilor de procesoare care vor reduce şi mai mult lungimea traseelor. Aceasta multiplică efectul negativ al conectorilor card edge şi îi face mai puţin de viitor decât conectorul COM Express™. Mai mult, conectorul card edge este mai puţin rezistent la şocuri şi vibraţii şi are o compatibilitate electromagnetică proastă (EMC). Ce veţi face atunci când veţi avea nevoie de extra-ecranare cu a doua generaţie PCI cu viteză şi frecvenţă duble? Luaţi la un loc sunt prea mulţi factori de limitare care afectează negativ securitatea investiţiei în soluţii cu conectori card edge.
Pe de altă parte, soluţiile nanoETXexpress şi microETXexpress sunt bazate 100% pe specificaţia de pini a COM Express™ şi vor fi oferite organizaţiei PICMG ca extensie a specificaţiei COM Express™. Dacă, din diferite motive, ele nu sunt în mod oficial încorporate în specificaţie, conectorii şi semnificaţia pinilor rămân 100% compatibile COM Express™.

Concluzii
Factorii de formă microETXexpress şi nanoETXexpress, pentru care COM-IG pregăteşte la ora actuală specificaţiile pentru prezentare la PICMG, sunt două platforme ideale pentru crearea de proiecte cu semnificaţii de pini compatibile COM Express™. Dacă membrii PICMG acceptă ambele versiuni ca extensii ale specificaţiei existente, atunci COM Express™ şi sub-specificaţiile sale va deveni singura specificaţie oficială şi independentă de producător care poate fi utilizată pentru cele mai noi procesoare pe 45 nm. Nu este mult loc pentru soluţii alternative. Din fericire, membrii PICMG vor fi la curent cu importanţa acceptării propunerii de extensie şi vor lucra eficient în acest sens, în interesul tuturor jucătorilor de pe piaţă.

Potrivit pentru orice format graphic
Ca parte a extensiei COM Express™ Kontron a propus o semnificaţie de pini pentru conectorul COM Express™ PEG (Tip 2 / conector 2) care să-l facă compatibil cu portul de display, HDMI şi SDVO. Specificaţiile au fost publicate de COM Industrial Group ( www.com-ig.org). Dacă PICMG ratifică oficial această propunere şi recunoaşte oficial microETXexpress, atunci va fi posibilă implementarea procesoarelor pe 45 nm pe cele mai mici COM Express™ conform amprentei, dar cu grafică de înalt nivel.

Mini-COM nanoETXexpress-SP
Extrem de micul COM nanoETXexpress-SP cu conector compatibil COM Express™ Tip 1 are semnificaţie de pini bazată pe procesorul pe 45 nm Intel® Atom™ (1,1-1,6 GHz) şi suportă Windows Vista, Windows XP, XPe, CE, Linux şi VxWorks. De aceea, el este bine echipat pentru o gamă largă de aplicaţii. Suplimentar numeroaselor interfeţe standard pentru implementarea mini dispozitivelor el are până la 2 linii PCI Express x1 pentru extensii particulare.

Standardul PICMG pentru COM-uri mai mici?
Rob Davidson, VP Marketing la PICMG despre eforturile curente pentru acceptarea
specificaţiilor: “Eforturile recente de definire a noi factori de formă pentru standardul de mare succes COM Express™ PICMG sunt foarte interesante deoarece ele ajută clienţii să găsească soluţia potrivită, i.e. una bazată pe un standard independent de vânzare.
Noi aşteptăm prezentarea documentelor potrivite pentru COM-urile de dimensiuni mai mici. După prezentarea acestor documente, ratificarea se va face între trei până la nouă luni.”

Autor: Gerhard Szczuka
Product Marketing Manager pentru Computer on Modules la Kontron în Deggendorf
Telefon: +49 (0) 991 37024 495
Fax: +49 (0) 991 37024 8495
e-mail: gerhard.szczuka@kontron.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre