Что такое процессорные модули: полное руководство

Промышленные процессорные модули — это гибкая основа для построения классических и встраиваемых компьютерных систем. Они представляют собой компактные модули, содержащие все необходимые интерфейсы, упакованные в стандартизованный форм-фактор. Модульный дизайн подразумевает использование собственной несущей платы, которая соединяется с процессорным модулем через определенные типы коннекторов. Эти коннекторы включают в себя сигнальные линии для обмена данными с несущей платой, а также питание.

Процессорные модули имеют длительный жизненный цикл и адаптированы для применения в промышленном сегменте. Кроме того, они бывают различных размеров и ранжируются по производительности и функционалу. Эти модули выполнены в основном в форматах SOM (System on Module) и COM (Computer on Module). Характерная черта - повышенная надежность, устойчивость к вибрационным нагрузкам и способность работать в широком диапазоне температур. Вместе с этим, использование процессорных модулей позволяет перейти на новые поколения процессоров, не внося существенных изменений в конструктив базовой платы.

Проведем аналогию: процессор (CPU) — это мозг, а процессорный модуль — это голова, в которой уже есть мозг, память и органы чувств (порты ввода-вывода), она готова принимать решения и управлять «телом» (остальной частью устройства).

Процессорный модуль позволяет разработчикам не создавать вычислительную систему с нуля (проектировать сложную материнскую плату, подбирать совместимые компоненты), а использовать уже готовое, отлаженное и компактное модульное решение.

Форм-факторы процессорных модулей

COM Express
COM Express  – это стандарт для Computer On Module. Модули имеют четыре размера: Mini (84 x 55 мм), Compact (95 x 95 мм), Basic (95 x 125 мм), Extended (155 x 110 мм).Доступны распиновки типов 6, 7 и 10.

COM HPC
COM HPC - новое поколение Computer on Module. На модуле предусмотрен один или два разъема, обеспечивающих высокую пропускную способность на основе 800 контактов, что в два раза больше по сравнению со стандартом COM Express.

Qseven (Q7)
Qseven (Q7) - это стандарт Computer On Module. В этом форм-факторе представлены энергоэффективные решения в компактных габаритах 70 x 70 мм и 70 x 40 мм.

SMARC
SMARC (Smart Mobility Architecture) - это стандарт для Computer On Module. Адаптирован для систем с низким уровнем потребления энергии. Модули имеют компактные габариты (82 x 50 мм) и выполнены на базе ARM.

ETX
ETX - это один из первых стандартов Computer On Module.В этом форм-факторе представлены решения с поддержкой ISA, PCI в габаритах 114 x 95 мм

SO-DIMM (NVIDIA Jetson)
Это решения, адаптированные для систем ИИ в формате SODIMM SOM и других форматах, используемых в решениях на базе NVIDIA Jetson.

Уникальные особенности одноплатных компьютеров и процессорных модулей

• Промышленное исполнение.
• Модульный принцип построения системы.
• Длительный жизненный цикл.
• Устойчивость к вибрации.
• Масштабируемость и проверенные стандарты.
• Широкий ассортимент поддерживаемых форм-факторов и интерфейсов.
• Расширенный температурный диапазон (от -40°C до +70°C).

Области применения

• Встраиваемые системы (Embedded Systems):
  - Медицинское оборудование
  - Промышленная автоматизация (ПЛК, HMI-панели)
  - Торговые терминалы, банкоматы
• Интернет вещей (IoT) и «умный дом»:
  - Умные датчики и шлюзы
  - Системы автоматизации дома
• Робототехника:
  - Управление роботами, автономными транспортными средствами
• Прототипирование:
  - Изучение электроники и программирования на платформах типа Arduino и Raspberry Pi
• Высокопроизводительные вычисления (HPC) и серверы:
  - Модульные серверные системы в дата-центрах

Можно сказать, что процессорный модуль — это готовое вычислительное ядро, которое ускоряет и упрощает разработку сложных электронных устройств.

Выбор конкретного типа зависит от задачи:

• Для задач ИИ и компьютерного зрения — специализированные платформы типа NVIDIA Jetson.
• Для создания энергоэффективных и компактных встраиваемых систем — модули формата Q7 и SMARC.
• Для создания производительных встраиваемых систем — модули формата COM Express. Этот формат - самый распространенный на индустриальном рынке.
• Для создания высокопроизводительных устройств серверного уровня — модули форм-фактора COM HPC. Такой форм-фактор - самое производительное решение на рынке.

Мы подготовили каталог, подробно рассказывающий о процессорных модулях, чтобы ориентироваться их типах было проще, ознакомиться можно по ссылке.

В продуктовом портфеле «Ниеншанц-Автоматики» представлен широкий выбор промышленных процессорных модулей, ориентированных на работу в жестких условиях эксплуатации, где требуется высокая надежность. Мы предлагаем решения в различных форм-факторах — от одноплатных компьютеров до систем-на-модуле промышленного исполнения, что позволяет подобрать оптимальную платформу для любой задачи встраиваемой электроники и автоматизации. В том числе в линейку входит отечественный одноплатный компьютер NAPI, внесенный в реестр промышленной продукции Минпромторга РФ, что подтверждает его соответствие требованиям локализации и делает его доступным для проектов с приоритетом на российские разработки.