הדור הבא של פלטפורמות משובצות מחשב משולבי האצה גרפית

בית » New-Tech Military Magazine » הדור הבא של פלטפורמות משובצות מחשב משולבי האצה גרפית

הטרנספורמציה הדיגיטלית יצרה דרישה לתשתיות מחשוב אשר יספקו ביצועים במהירות גבוהה הולכת וגוברת. כיום ישנה דרישה רבה לפלטפורמות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים בדגש על יישומים בתחומי הלמידה עמוקה, בינה מלאכותית, שירותי אחסון וחישובי שרשראות.
תקן PICMG®, שהגדיר סטנדרטים פתוחים למערכות משובצות מחשב בעלות ביצועים תעשייתיים גבוהים, בא לאפשר ניצול שוק עצום של מוצרי מדף תעשייתיים Commercial Off-the-shelf – “COTS”)) ומוצרים מותאמים אישית שמתוכננים עבור חריצי כרטיסי PCI Express. משתמש הקצה יכול להוסיף תצורת IO ותצורת מידע משלו על מנת לתת מענה לדרישות לא שגרתיות.
בסוף שנת 2020, ובעקבות התעוררות שוק ה IOT, התפרסם תקן חדש COM-HPC® (Computer On Module – High Performance). תקן זה הנו תקן פתוח במימון PICMG® ליצירת משפחה של מודולי מחשב עם ביצועים גבוהים, והרחבת יישומי תקן PCI למחשבים תעשייתיים ולא רק אישיים. עולם המערכות המשובצות-מחשב שונה במאפייניו מהעולם המסחרי, אם זה בצורך לזמינות לטווח ארוך, שמירה על טמפרטורה מסוימת לאורך זמן ממושך, עמידות מכנית, וכן חומרה ותוכנה הניתנות להתאמה אישית לצורך יישום ותמיכת ספקי המודולים במפתחי מוצרים. במודל פיתוח מבוסס יחידות מחשוב מסוג COM-HPC, יחידת המחשוב היא מוצר סטנדרטי והלקוח מקשר באמצעות כרטיסי נושא (Carrier Board) את יחידת המחשוב לממשקים המערכתיים.
דוגמא לכך הנה הדור השני של שלדת 20 SLOT-PCIe 4.0 של חברת Comtel Electronics בה הוטמע כרטיס הנושא של מודולי שרת COM-HPCTM במקום לוח אם של Dual CPUs:

תמונה 1: ארכיטקטורה של הפלטפורמה מבוססת COM-HPC מבית Comtel Electronics

על מנת לשרת את הדרישה החדשה ההולכת וגוברת לביצועי של שרתי הקצה, יכולת ההרחבה חייבת להיות בלתי מוגבלת. תקן COM Express הקיים, (בקיצור COMe), מוגבל לחיבור של 440 פינים, ועל כן אינו מאפשר מספיק ממשקים לשרתי edge חזקים. גם הביצועים הפיזיים של מחברי ה-COM Express מתקרבים לאט לאט למגבלתם הפיזית. בעוד ש-COM Express יכול להתמודד בקלות עם מהירות השעון של 8.0 גיגה-הרץ ותפוקה של 8 ג’יגה-ביט לשנייה של PCIe Gen 3, עדיין נדרשת התקדמות טכנולוגית מסוימת אשר תאפשר מעבר ל PCIe Gen 4 ו-Gen 5.
מגבלה נוספת של COMe עבור ביצועים גבוהים בשרתים בטכנולוגית קצה היא הספק המעבד (עד 80 וואט בדור הנוכחי) ושילוב מוגבל של מודולי זיכרון SODIMM.
COM-HPC® קשור ל- COM Express, אך ישנם הבדלים משמעותיים. COM-HPC® נועד להשלים את COMe, לא להחליף אותו. COMe ימשיך לחיות שנים רבות. חלק מהתכונות ב-COM-HPC® שאינן זמינות בדרך כלל ב-COMe כוללות:
 מחברי נושא חדשים במהירות גבוהה (32 GT/s) ובצפיפות גבוהה (400 פינים)
 הרחבת זיכרון העבודה של יחידת המחשב עד ל 8 מודולי DIMM בגודל מלא
 תמיכה במעבד עם מעטפת הספק עד 358W
 יותר ממשקים במהירות גבוהה
 תמיכה במודולים הכוללים מעבדים שאינם x86 כגון Arm,GPU ו FPGA
מודולי COM-HPC עשויים לארח מערכות x86 מסורתיות או לארח ארכיטקטורות CPU חלופיות כגון ARM64 או RISC-V. בעוד ש-COM-HPC מתמקדת בעיקר ביישומי x86, התקן תומך בארכיטקטורות הטרוגניות עבור מודולים מיוחדים לשיפור הביצועים ויעילות האנרגיה.
תקן COM-HPC® מגדיר שני סוגים של מודולים – יישומי לקוח ושרת, בשתי טופולוגיות חיווט שונות, עם סט תכונות שונות ב-5 גדלים שונים
מודול שרת הסטנדרטי בתקן COM-HPC® מיועד ליישומי מחשוב ללא צורך בתצוגות הדורשים יכולת עיבוד אינטנסיבית, קיבולת זיכרון גדולה והרבה קלט/פלט (I/O) ברוחב פס גבוה, כולל ערוצי Ethernet מרובים של 10Gbps או 25Gbps, ועד 65 ערוצי PCIe, במהירויות של עד PCIe Gen 5.
שימושים אופייניים למודולי שרת משובץ מחשב מוקשח כולל יישומים כגון רכבים אוטונומיים, תחנות בסיס של מגדל סלולרי, ציוד שדה גיאופיסי, ציוד רפואי, מערכות הגנה ועוד.

תמונה 2: גדלים ותכונות של מודולי מחשוב במפרט הבסיס של COM HPC

ממשק ניהול הפלטפורמה לוקח בחשבון מגוון רחב של מודולי COM-HPC. תכונות הניהול מחולקות בין COM-HPC Carrier Board, שיכול להיות לא מנוהל (CU) או מנוהל (CM) עם BMC ו-3 רמות של יכולות ניהול מודול COM-HPC: לא מנוהל (MU – ללא MMC), מנוהל בסיסי (MB עם MMC) ומנוהל באופן מלא (MF עם MMC בתכונות מלאות).
דוגמא לממשקי ניהול נתמכים: SMBus SMBus, IPMI via IPMB, IPMI via Ethernet, RedFish, iKVM.

הצמיחה בשוק השרתים גדלה באופן משמעותי כאשר עומסי עבודה רבים, התומכים באחסון נתונים, בינה מלאכותית ותוכן עשיר, עוברים לענן במהירות חסרת תקדים. עם זאת, רוב תשתיות הענן של היום עדיין משתמשות בטכנולוגיות מעבדים בני 30 שנה. כדי לתת מענה לדרישות הענן המודרני, נדרשות פלטפורמות מחשוב גמישות לשילוב ארכיטקטורות מיקרו-מעבדים חדשות. גמישות זו תאפשר מדרגיות, אבטחה ויעילות צריכת חשמל תוך התמקדות באופן ייחודי בעומסי עבודה ומחשוב הקצה של היום.
מודולי שרת עושים שימוש בדרך כלל ב- DIMMs בגודל מלא ומאפשרים בשל גודל זיכרון העבודה סביבת ווירטואליזציה נרחבת.
מודול לקוח(Client) בתקן COM-HPC® מותאם למשתמשים מתקדמים שצריכים מסך אחד או יותר, סט שלם של I/O ברוחב פס נמוך, בינוני וגבוה מאוד, מעבדים חזקים וגודל קומפקטי. התקן אופייני לשימושים בתחום הציוד רפואי, מכשור מתקדם, ציוד תעשייתי, ציוד משחקי קזינו, מחשבי שטח מוקשחים, מערכות תחבורה והגנה ועוד ועוד.

מאז 1993 מובילה חברת קומטל אלקטרוניקס (Comtel Electronics) הגרמנית בתחום ה BP (לוחות האם) ומערכות משובצות מחשב. עם ייצור בטכנולוגיות קצה מתקדמות מבוססות תקנים גבוהים כולל ATCA, CompactPCI, MicroTCA, PXIe, VPX, CompactSerial ובשילוב מחברי ההיי-ספיד העדכניים ביותר. כחברה בוועדת תקינה PICMG® ויצרנית פלטפורמות מחשוב פיתחה קומטל אלקטרוניקס קו מוצרים של שרתים המאפשרים שירותי האצה ברוחב פס גבוה, בצורה יעילה תוך חיסכון משמעותי בנפח. הפלטפורמה מתאימה באופן אידיאלי לתצורות מחשוב בעל ביצועים גבוהים (HPC), ‘למידה עמוקה’ )למידת מכונה המבוססת על רשתות עצביות מלאכותיות בעלות מספר שכבות של עיבוד(, בינה מלאכותית (AI) וכן לטכנולוגיות אחסון ברמה גבוהה.

תמונה Front and rear view of the Comtel 4U 20 slot PCIe 19“ rack :3
«
mount system
מבט קדמי ואחורי של מערכת קומטל 4U 20 slot PCIe 19 “
קרדיט: COMTEL

הדור החדש של פלטפורמה זו 20 SLOT-PCIe 4.0 מספקת ללקוח התעשייתי סביבה קומפקטית בגודל בגודל 19 אינץ’, 4U, בעומק 500 מ”מ הניתנת להרכבה עבור עשרים כרטיסי PCIe 4.0 ברוחב מקסימלי ושני מודולי COM-HPC Server בגודל D.
עם צפיפות הספק גבוהה וביצועים תרמיים מיטביים (עד 225W לכל חריץ כרטיס PCIe בודד) בסביבת 0-40c, השרת הינו אידיאלי עבור כרטיסי מחשוב עם צריכת חשמל גבוהה ותעבורת נתונים משמעותית.
השרת יכול לכלול בתוכו עד שני מודולי CPU המבוססים על מעבדי AMD Ryzen, EPYC Rome או Intel ICE Lake. דורות המעבדים העתידיים ישולבו בתקן COM HPC ויאפשרו גידול והרחבת ביצועים ללא צורך בתיקוני עריכה ועדכון חומרה משמעותי.
הפלטפורמה החדשה של Comtel Electronics ניתנת להפעלה, ניטור ותחזוקה מרחוק בדומה ליחידות מחשוב מתקדמות המריצות יישומים במרכזי נתונים מתקדמים.
בדומה למוצריה הרבים האחרים של Comtel, פלטפורמת השרתים החדשה היא הפתרון המודולרי האמיתי המספק יכולת התאמה אישית בלתי מוגבלת בהקשר של יעילות, יתירות, מדרגיות וגמישות. אינטגרטור יכול לבחור לא רק מספרים וסוג מעבד, אלא גם לייעל את העלות של חריצי PCIe מנוצלים באמת (מ-5 עד 20), ביצועי קירור נבחרים, מספרים וסוג יחידות הכוח הניתנות להחלפה בטווח של W1000-8000. פלטפורמה זו כוללת שרת I/O סטנדרטי עם VGA, USB ו-Ethernet ושני ממשקי Ethernet של 10Gbps מעליהם.
קבוצת Comtel Electronics הנה חברה רב לאומית, שהנהלתה ממוקדמת בגרמניה, וכוללת פעילות באירופה, ארה”ב, אוסטרליה, סין וכמובן ישראל. החברה הנה פעילה בקונסורציום PICMG ותורמת לפיתוח תקני טלקומוניקציה מתקדמים כמו AdvancedTCA ו-MicroTCA. מנכ”ל קומטל ישראל, נתן סרנגה, מסכם: “היכולת של קומטל אלקטרוניקה להטמיע ולהעצים טכנולוגיות מתקדמות בעולם, היא ההצלחה שאנו מביאים לישראל”.

לפרטים נוספים:

COMTEL ISRAEL -09-7677240 – sales@comtel.co.il – www.comtel.co.il
LinkedIn: COMTEL ISRAEL