コンピューティングハードウェアに関しては、ビルド対購入の決定は常に難しいものです。カスタムハードウェアは最適化の機会を多く提供しますが、市販のボードはより迅速で簡単な設計パスを提供することができます。- 両方の利点を兼ね備えた第三の選択肢があったらどうでしょうか？
20年前、業界をリードするハードウェアメーカーがこの問題に答えるために力を合わせました。その結果がCOM Expressであり、シングルボードコンピュータ（SBC）を2つのコンポーネントに分割することでカスタマイズのジレンマを解決しました。1つはプロセッサやその他の高速回路を保持する標準化されたコンピュータオンモジュール（CoM）、またはシステムオンモジュール（SoM）であり、もう1つはI/Oのようなアプリケーション固有の機能を提供するカスタマイズされたキャリアボードです。
このアプローチは非常に成功を収め、エンジニアは完全にカスタム設計することなくハードウェアを最適化する能力を得ました。しかし、COM Expressは伝統的にx86アーキテクチャのプロセッサに限定されていました。20年前には論理的な選択でしたが、この制限は深刻な設計上の制約となっています。今日では、最新のArmプロセッサを使用したCOM Expressモジュールの導入により、統合、効率、AI性能の新たな境界を押し広げています。
COM ExpressにArmを導入する利点
x86アーキテクチャへの伝統的な焦点は、実用的な考慮によって駆動されていました。x86プロセッサの特徴、例えば広範なソフトウェアサポート、世代間互換性、高性能I/Oなどは、組み込みシステムにとって重要です。x86アーキテクチャのI/Oインターフェースと電力エンベロープは、COM Expressと密接に一致しています。
しかし、Armプロセッサの進化により、考慮事項のバランスが変わりました。それに応じて、SECOのようなメーカーは、ArmプロセッサをCOM Expressモジュールに統合する先駆者となっています。この動きは、いくつかの利点を提供します：
- 異種コンピューティング：COM Expressの追加の回路基板面積と入力電力能力は、SMARCのようなよりArmに焦点を当てた標準と比較して、ArmマイクロプロセッサとAIプロセッサのような追加のアクセラレータを組み合わせることを可能にします。
- 低エネルギー消費：Armプロセッサがアプリケーションの処理と周辺機器のニーズを満たす場合、通常、よりエネルギー効率の高い動作を提供します。
- 統合機能：多くのArmプロセッサは、x86プロセッサには存在しないかもしれない、ニューラルプロセッシングユニット（NPU）、カメラインターフェース、セキュリティエンジンなどの内蔵周辺機器と処理能力を備えています。
- マイクロコントローラサポート：多くのArm SoCには、通常Cortex-Mのバリアントである1つ以上のマイクロコントローラが含まれており、FreeRTOSやZephyrのようなリアルタイムオペレーティングシステムを実行する低レベルの制御機能を別々かつ同時に可能にします。
これらの利点を活用するために、異種コンピューティングに重点を置いて、SECOはCOM ExpressモジュールSOM-COMe-BT6-RK3588を開発しました。これを詳しく見ていきます。
COM-ExpressモジュールにフルArm CPUパワーを導入
SOM-COMe-BT6-RK3588を使用して、SECOはRockchip RK3588 ArmマイクロプロセッサとAxelera AI Metis人工知能処理ユニット（AIPU）を成功裏に統合しました。
RK3588は、4つのCortex-A76、4つのCortex-A55、3つのCortex-M0処理コア、統合GPU（Arm Mali-G610 MC4）、NPU、組み込みビデオエンコードおよびデコードアクセラレータを備えています。AIPUは、驚異的な214 TOPSのAI性能を提供します。さらに、このモジュールは、マイクロプロセッサ用に最大32 GBのLPDDR5-3200 RAMとAIPU用に2 GBのLPDDRx-2133をサポートします。
広範な接続性を確保するために、このCOM Express Type 6 Basicモジュールには、1xギガビットイーサネット、DP-Altモード付き2x USB Type-C、4x USB 5 Gbpsポート、1x USB 2.0ポート、最大4つのPCIeレーン（3または4つの合計ポートとして構成）が含まれています。追加のインターフェースには、I2S、UART、SPI、I2Cがあります。オンボードのTPM 2.0モジュールがセキュリティを促進します。このモジュールは、125 mm x 95 mmのCOM Express Type 6 Basic標準に準拠しています。
RK3588 ArmプロセッサとAxelera Metis AIPUを組み合わせることで、SOM-COMe-BT6-RK3588は、エッジでの高性能な複数ソースのビデオおよび画像検出と認識操作を促進し、完全なアプリケーションレベルの制御を提供します。
包括的なソフトウェアサポート
ハードウェアだけでなく、開発者はCoM展開のための堅牢なソフトウェアサポートも必要です。そこで、Clea、SECOのエッジからクラウドへのソフトウェアプラットフォームが登場します。Cleaは、IoTインフラストラクチャを完全に展開および運用するためのクラウドおよびエッジソフトウェアコンポーネントを含み、さまざまな粒度レベルでのデータ分析、通信、フリート管理を調整します。Cleaを使用すると、組織は単一のIoTプラットフォームからCOM Expressベースのシステムのフリートを運用、管理、および制御できます。
Clea OSは、エッジデバイス向けのYoctoベースの組み込みLinuxディストリビューションであり、IoTデータ管理、通信、デバイス管理、リアルタイムセキュリティ、およびその他の機能をDevOpsフレームワーク内で統合します。さまざまなプロセッサプラットフォーム間での移植性を考慮して設計されており、最小限の再コーディングと移植で、Clea OSは、無線機器指令（RED）サイバーセキュリティに関する委任法（DA）（EN 18031）などの新たなサイバーセキュリティ規制への準拠も促進します。
Clea OSはまた、Axelera AI Voyager SDKを統合しており、インテリジェントなエッジAIソリューションを促進します。Metisの性能、精度、エネルギー使用を評価するためのツールを提供し、最適化されたAIパイプラインとの統合を簡素化し、低レベルAPIを介して直接ハードウェアアクセスを可能にします。
未来の技術を推進
SOM-COMe-BT6-RK3588とCleaの組み合わせは、多くの産業にとって理想的です。特にコンピュータビジョンにおいて、リアルタイムのエッジベースのデータ処理がクラウドインフラへの依存を最小限に抑えるエッジAIコンピューティングで優れています。医療分野では、AI駆動の診断とリアルタイムの患者モニタリングをサポートします。自動車および輸送分野では、自律走行車両におけるリアルタイムの物体検出、経路計画、ナビゲーションに必要なパワーを提供します。
結論
COM Express上のArmは、新しいが有望なアプローチであり、異種処理、強化された電力効率、追加機能、高いスケーラビリティなどの利点を提供します。特にAIエッジコンピューティングや自律システムにおいて、専門的なユースケースの新たな機会を開きます。Clea OSと組み合わせることで、エッジAIアプリケーションの有効化を含むエッジIoTシステムの展開が簡素化されます。SECOは、複数のプラットフォームにわたってArmベースのCOM Expressサポートを拡張することで、これらの利点を広く利用可能にすることにコミットしています。
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