High-Performance Computing in der Edge

Die PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group) hat eine Vorabversion ihrer Spezifikation Computer-on-Modules for High-Performance Computing COM-HPC veröffentlicht. COM-HPC definiert Computer-on-Modules in fünf Modulgrößen für rechenstarke Edge-Server und -Clients im Industrieumfeld. Sie soll dem wachsenden Bedarf an Rechenleistung in der Edge Rechnung tragen und deutlich mehr Rechenleistung und I/O-Performance für Edge-Server und Edge-Clients bereitsstellen, als es die bisherige x86-Computer-on-Module-Spezifikation COM Express vermag.

COMe wurde 2003 von Intel und Kontron als ETXexpress vorgestellt und 2005 als PICMG-Spezifikation COM Express Revision 1.0 veröffentlicht. Sie definiert einen bootfähigen PC mit CPU, Grafikprozessor, Arbeitsspeicher und Standardschnittstellen auf einem Modul, das über maximal zwei Steckverbinder mit einem anwendungsspezifischen Carrier Board verbunden ist.

COM-HPC soll COM Express ergänzen, ist aber nicht auf x86-Prozessoren beschränkt. Stattdessen erlaubt sie auch die Verwendung von RISC-Prozessoren, etwa ARM-CPUs, aber auch FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und GPGPUs (General Purpose Computation on Graphics Processing Units).

Deutlich zugelegt

Alle Module sind über zwei 400-polige BGA-Konnektoren mit dem Carrier Board verbunden, die maximal 32 GT/s (Gigatransfers) übertragen, und verfügen über eine Systemverwaltungsschnittstelle. Erlaubt sind bis zu acht Full-Size-DIMMs respektive vier SO-DIMMs und eine Leistungsaufnahme von 150 Watt durch die CPUs. COMe-Module sind dagegen auf 10 GT/s, zwei SO-DIMMs und 80 Watt beschränkt.

Auch beim I/O weitet COM-HPC die Grenzen deutlich aus: Die COM-HPC-Client-Module können bis zu 49 PCIe-Gen4- oder -Gen5-Lanes, vier USB-3- oder USB-4-Ports, vier Video-Interfaces und zwei Ethernet-Schnittstellen mit maximal 25 Gigabit/s aufnehmen. Als Modulgrößen sieht die Spezifikation 95 oder 120 oder 160 mm x 120 mm vor. Die COM-HPC-Servermodule dürfen bis zu 65 PCIe-Gen4- oder -Gen5-Lanes, zwei USB-3- oder USB-4-Ports, vier Grafikschnittstellen und acht 25 Gigabit-Ethernet-Schnittstellen fassen, außerdem zwei 10GBase-T-Interfaces. Die Servermodule dürfen 160 oder 200 mm x 160 mm groß sein und damit deutlich größer als COMe-Module, für die beispielsweise nur 32 PCIe-Gen3-Lanes, ein 1GBase-T- und vier 10GE-Interfaces aufweisen dürfen. Neu ist die Unterstützung von PCIe-Targets auf dem Modul etwa für FPGA- oder GPU-Module.

Die PICMG entwickelt patentfreie, offener Embedded-Computing-Spezifikationen. Nachdem nun deren technischer Unterausschuss die COM-HPC-Spezifikation genehmigt hat, geht sie mit der Vorabveröffentlichung in die Mitgliederprüfung. Diese Überprüfungsphase fungiert als abschließende Überprüfung durch die PICMG-Mitglieder. Zu ihnen zählen IT-Firmen wie AMI, Intel und Supermicro ebenso wie Industrial-IT-Anbieter wie ADLINK, Advantech, Amphenol, congatec und Kontron, aber auch die Uni Bielefeld. Die Ratifizierung ist für Anfang 2021 geplant, außerdem sollen eine Plattformmanagement-Schnittstellenspezifikation, ein COM-HPC EEEP und ein Carrier Board Design Guide die Basisspezifikation ergänzen.

Die gekürzte Vorschau-Spezifikation steht zum Download zur Verfügung.

(sun)