מאת: יורם נוימן, דן-אל טכנולוגיות בע”מ. ה-COM Express – מחשב-על-גבי כרטיס (Computer-On-Module) מוגדר כמודול שיוצר אינטגרציה בין לוח הליבה – CPU וערכת השבבים (COM Express), לבין מעגל נושא (Carrier board) המתוכנן על ידי הלקוח וטומן בתוכו את כל פונקציות המערכת בשילוב מפרט לקוח וממשקים סטנדרטית התואמים לכל המחברים המצויים בדרך כלל בלוח האם, כגון SATA, אפיק PCIe, LPC, USB וכדומה. מעגל הנושא (Carrier board) מספק את המתחים ל-COM Express ומתממשק לכל חריצי ההרחבה, כגון חריצי PCI/PCIe, Ethernet והתקנים אחרים.
שיטה זו למעשה הופכת על פיו את הקונספט המסורתי של מחשב לוח יחיד (לוח אם), שבו יישומיי קלט/פלט (Input/output) מתקבלים דרך אמצעים חיצונים (PCIe) או כרטיסי הרחבה.
מחשב ב-מודולים (COM Express) משלב מחשב לוח יחיד שמספק את פונקציות הליבה של המערכת ומאפשר לתכנן תכונות ויישומים ספציפיים על המעגל הנושא (Carrier board) וליצור פתרון מחשב מותאם אישית.
יתרונות Com Express
למתודולוגיה של ה-COM Express יש יתרונות רבים של עוצמה ואלה כוללים:
• שליטה על גודל מעגל נושא (Carrier board).
• שליטה על גורמי תצורה (Configuration Control)
• זמן הגעה לשוק מהיר.
• עלות נמוכה יותר.
• יכולת הרחבה.
• שימוש חוזר מעגל נושא (Carrier board).
• מכיוון שהלקוח מתכנן בעצמו את מעגל נושא (Carrier board) הוא שולט בגודל ואינו מקובע לסטנדרטים הישנים.
• שליטה על גורמי תצורה משמעותה הקפאת תצורה מוחלטת הן מעגל נושא (Carrier board) והן ב-COM Express.
• מכוון שהלקוח נדרש לפתח רק חלק קטן מהפתרון מעגל נושא (Carrier board) ולהשתמש ב-COM Express סטנדרטי ממגוון רחב של יצרנים מחיר הפיתוח יורד וזמן הפיתוח מתקצר ולכן הגעת המוצר לשוק מהירה מהדרך הרגילה.
• מאחר וזמן הפיתוח קצחר, מחיר הפיתוח יורד. יתרון נוסף, מאחר ופיתוח ה-(Carrier board) הינו של הלקוח אין בו שום פונקציה מיותרת שאינה בשימוש ולכן אין תשלום על פונקציות מיותרות, כמו כן אופציה זו יוצרת לוח קטן יותר וזול יותר.
• יכולת הרחבה – ערכות השבבים ומעבדים כלולים ב-COM Express ואילו כל הממשקים הם סטטיים ונמצאים על המעגל הנושא (Carrier board). אם אנחנו רוצים לבצע שינוי אזי הוא יהיה רק על המעגל הנושא (Carrier board) וה-COM Express לא השתנה.
• שימוש חוזר מודגש בעיקר במקרים בהם המוצר המתוכנן, כלומר המעגל הנושא (Carrier board), יוצא במספר וריאציות. מערכת ה-COM Express לא משתנה במקרה זה.
לחילופין, אם מבקשים לקבל מערכת זהה עם ביצועים גבוהים יותר, אזי נחליף רק את ה-board COM Express (ה-CPU וערכת השבבים) ואין צורך להחליף או לתכנן את המעגל הנושא (Carrier board) מחדש. זהו חיסכון עצום בהוצאות של יצור ופיתוח.
מקורות ה-COM Express
המתודולוגיה של ה-COM Express הפכה פופולרית מאוד בתעשייה. יצרני OEM הבינו את היתרונות של שיטת ה-COM Express וספקו את ההזדמנות לאמץ תקן אחיד. ה-PCI Express ו-Serial ATA
(), היוו את ההזדמנות לאמץ תקן זה בתעשיית המערכות משובצות המחשב.
שווקים ויישומים
השווקים והיישומים הממוקדים על ידי COM Express כוללים:
• תעשיית הרפואה – מכונות, ציודי אולטרסאונד ניידים, ניטור מטופל ורובוטי תרופות.
• אוטומציה תעשייתית – מערכות מכונת הדמיה וניטור תהליך ומחשבי לוח בקרה
• משחקים ובידור – קזינו מכונות מזל, משחקי שולחן קזינו דיגיטליים ומכונות משחקי וידאו
• בדיקה ומדידה – מנתח HD שידור וידאו ברשת ומנתחי פרוטוקול במהירות גבוהה
• אחסון רשת ואבטחה – NAS, אחסון וירטואלי ו-VPN
• טלקום – מרכזיות, VoIP
• ביטחון ואבטחה – טילים ובקרת פיקוד טילים, תקשורת, מחשוב, מודיעין, מעקב וסיור.
ה-Express COM והיחידות הפונקציונליות
במרכז ה-COM Express נמצאים המעבד וערכת השבבים הנלווים. מסביבם הממשקים הפונקציונליים שהוגדרו במפרט הלקוח וכוללים יציאותEthernet, SATA/ SAS, PCI Express קישורי גרפיקה (כגון LVDS, SDVO ו-(), יציאות USB וכמו כן גם הממשקים הישנים הכוללים: PCI, LPC ו- (PATA).
ביחידה הפונקציונלית ניהול המתח תומך ממשקי ACPI, כגון זיכרון RAM, שמירה לדיסק, פונקציות מערכת ומצבי מערכת, ניהול המערכת, תמיכה בשעון המערכת, ב-Watchdog, SMBus, I2C וממשקי ניהול מערכת אחרות.
לבסוף, תמיכה בזיכרון המערכת המהווה גם הוא חלק ממודול Express-COM. ארכיטקטורת שבבי זיכרון, כמו ארכיטקטורות זיכרון ערוץ אחד לעומת ערוץ כפול. ראה איור 3
סטנדרט ה-COM Express
ה-COM Express מגדיר מספר גדלים, כמוצג באיור 4. בשני המארזים קיימת חפיפה בין חורי ההרכבה ועמדות מחבר קומת הביניים. הדבר נעשה בכוונה בכדי לאפשר תחלופה בין מודולים של מארזים שונים.
מחברי הלוח
מחברי מודול COM Express ללוח הנושא (Carrier board) הם בתצורת חיבור פינים זכר ונקבה (220 או 440 פינים).
על גבי המודול יש את שורות הפינים כמוצג באיורים 5, 6 ו-7.
לסיכום
כיום כבר קיים דור שלישי של ה-ComExpres עם מעבדי Core Intel ,Ivy Bridge, בטכנולוגיה של 22nm. טכנולוגיה המשלבת בתוכה מעבד גרפי HD4000 החדש של ®Intel, הכולל 16 ליבות ועיבוד מקבילי, עוצמת עיבוד חזקה ביותר לתמיכה בשלושה צגי HD עצמאיים.
טכנולוגיה זו מאפשרת תמיכה יציבה במערכות צבאיות ורפואיות עם תאימות מלאה לאותם יישומים. הטכנולוגיה מותאמת לתכנון ציודים מוקשחים וקטנים ביותר ולעבודה בטווח טמפ’ 85°C – .
היישומים, עוצמת העיבוד ויכולות ביצועי המערכת ב-Real-Time מתאימים לתגובות
מדויקות ממרכזי פיקוד לתחנות מרוחקות כגון: משגרי טילים, תחנות מכ”ם, כלי רכב
בלתי מאוישים, טילים, מערכות ליחידות צבא קרקעיות וכלי נשק טקטיים באוויר בים וביבשה.
חברת Portwell הינה Intel® Premier Member בתחום מערכות משובצות מחשב
ומכאן נובעת החוזקה של החברה להביא את הטכנולוגיה החדישה ביותר לפני כולם.
יכולות חברת Portwell, כיצרן OEM, להתאים את התצורה הסופית בהתאמה אישית, זאת לפי מפרטים, דרישות וביצועים ייעודיים כך שהצורה הפיזית של ה-Com Express או ה-Com Express carrier יתאימו לעיצוב המערכת הדרוש באפליקציה/מוצר/מערכת, הן ללקוח צבאי, רפואי וכמובן לתעשייתי.
דרישות אלו הולכות וגדלות ביחס ישר עם צרכי התעשייה ליכולות עיבוד נתונים גבוהות והגדלת רוחב הפס לשם העברת תמונות מהירה ברזולוציות גבוהות ומשתנות.
דגם ה-Com Express החדש, PCOM-B219VG, הכולל את מעבד הארבע-ליבות, Core i7-3615QE, מהווה את מוצר הדגל של החברה.
