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Computer-on-Modules in crescita inarrestabile. I motivi del loro successo.

I Computer-on-Modules sono schede CPU altamente integrate che vengono utilizzate a bordo di una scheda d’alloggiamento, denominata carrier board, che integra le porte e i connettori necessari per la comunicazione con le periferiche di input e output. A differenza delle tradizionali single-board-computer infatti i computer-on-modules sono dotati di connettori che servono solo ed esclusivamente a trasferire i segnali della CPU verso la scheda di alloggiamento, sia essa standard o sviluppata ad hoc dal cliente. Questo approccio consente di “separare” l’architettura PC in due parti completamente indipendenti: l’elettronica di campo (carrier-board) e l’elaborazione a microprocessore (Computer-on-Modules).

L’approccio modulare garantisce una serie di vantaggi che si concretizzano nell’intero ciclo di vita di un progetto. A partire da ETX, considerato il primo vero standard per Computer-on-Modules, il mercato ha assistito infatti ad una crescita continua vedendo sorgere negli anni nuovi standard tra cui COM ExpressQseven e SMARC, ciascuno con le proprie peculiarità. I progetti di elettronica embedded possono essere estremamente eterogenei tra loro in base alla tipologia di applicazione e al relativo ambito d’impiego. Vi sono tuttavia problematiche comuni che nascono da una serie di fattori che armonizzano molte delle esigenze dei progettisti elettronici. Possiamo quindi affermare che ciascun progetto embedded sia accomunato da una serie di problematiche comuni a cui i Computer-on-Modules possono rispondere in maniera efficiente.

In primo luogo la crescente spinta al contenimento dei costi di sviluppo e produzione rappresenta una spinta verso l’uso di Computer-on-Modules. In progetti industriali infatti la complessità dei processori x86 moderni si scontra spesso con volumi di produzione contenuti che non giustificano lo sviluppo di un’elettronica full-custom partendo dal microprocessore. I progetti richiedono inoltre un tempo di realizzazione (time-to-market) sempre più ridotto spingendo ulteriormente le aziende verso l’uso di prodotti COTS (commercial-of-the-shelf) che garantiscano un buon livello di personalizzazione. Da questo punto di vista i Computer-on-Modules rappresentano la scelta ottima in quanto garantiscono la massima personalizzazione a livello di carrier-board sfruttando, a livello di elaborazione, moduli CPU pronti all’uso. Essi garantiscono inoltre una maggiore velocità di realizzazione del progetto in quanto la disponibilità di “starter-kit” consente uno sviluppo immediato hardware e software.

In confronto all’uso di single-board-computer poi, i moduli lasciano ampio spazio al progettista per l’eventuale implementazione di funzioni e interfacce fuori dal classico mondo PC (es. FPGA, DSP, Fieldbus, motion control ecc.) consentendo ai progettisti di concentrarsi sul proprio know-how, il vero valore aggiunto di ogni azienda. I Computer-on-Modules sono inoltre veri e propri standard industriali aperti gestiti da consorzi che ne dettano le specifiche garantendo l’intercambiabilità da produttore a produttore. Questo consente ai progettisti di sfruttare un intero ecosistema di fornitori garantendo agli uffici acquisti la possibilità di ridurre il rischio e la dipendenza dal fornitore grazie alle molteplici e possibili fonti d’approvvigionamento. Al momento sono due i consorzi che regolano i vari standard: da una parte SGET (Standardization Group for Embedded Technologies) a cui fanno capo gli standard SMARC e Qseven e dall’altra PICMG (PCI Industrial Manufacturers Computer Group) a cui fanno capo gli standard COM Express.

Il mercato dei Computer-on-Modules è solido, in continua crescita e supportato da tutte le principali aziende del settore industriale che consentono di sfruttare in modo immediato lo stato dell’arte della tecnologia. Grazie alle partnership dirette con aziende come Intel, AMD ed NXP infatti i produttori di Computer-on-Modules hanno accesso privilegiato alle nuove CPU consentendo ai clienti di poter sfruttare queste tecnologie nel modo più rapido possibile. Lo sviluppo continuo di nuovi moduli da parte dei produttori consente poi di massimizzare il proprio investimento avendo la possibilità di sfruttare moduli di nuova generazione senza necessità di modificare la carrier-board. Questo consente anche facili upgrade e downgrade di progetto senza oneri in quanto i Computer-on-Modules offrono scalabilità verso l’alto e verso il basso all’interno dello stesso standard. Sfruttando la stessa carrier-board il progettista ha infatti la possibilità di creare molteplici varianti di prodotto in termini prestazionali sfruttando moduli di classe differente.

Dal punto di vista tecnico poi vi sono differenti standard per Computer-on-Modules, ciascuno con le proprie peculiarità. Oggi i principali standard di mercato sono costituiti da COM Express con le sue varianti, Qseven e SMARC. Nei prossimi articoli analizzeremo le differenze tra i vari standard e le conseguenti implicazioni applicative.