Más potencia para bajo consumo

Lo que las aplicaciones industriales de IoT necesitan hoy en día es una combinación de procesador de alto rendimiento y bajo consumo de energía. la tecnología, operación robusta en tiempo real, conectividad en tiempo real y tecnologías de hipervisor en tiempo real. Con la última generación de procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium, las placas y módulos congatec ofrecen más potencia para aplicaciones de bajo consumo en todos los aspectos.

Los mercados objetivo incluyen la automatización y el control, desde los controles de procesos distribuidos en las redes de energía inteligente y la industria de procesos hasta la robótica inteligente, o incluso los controles de PLC y CNC para la fabricación discreta. Otros mercados en tiempo real se encuentran en la tecnología de prueba y medición y las aplicaciones de transporte, como los sistemas de trenes y vías o los vehículos autónomos, todos los cuales también se benefician de las opciones de temperatura extendidas.

La nueva generación de procesadores de bajo consumo también es perfecta para aplicaciones con uso intensivo de gráficos, como POS conectados en el borde, quioscos y sistemas de señalización digital, o terminales de juegos distribuidos y loterías, para las cuales las nuevas placas y módulos congatec también ofrecen una máquina remota mejorada. -Comunicación a máquina. Por lo tanto, los nuevos procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium de bajo consumo (también conocidos como Elkhart Lake) conquistarán rápidamente el mercado de la informática integrada y de vanguardia y se convertirán en el nuevo buque insignia de la informática integrada de baja potencia sin ventilador de 4.5 a 12 vatios. Hay muchas buenas razones para esto:

Un aumento significativo en procesador actuación

Los nuevos procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium de bajo consumo ofrecen un aumento significativo del rendimiento de hasta un 50% de múltiples subprocesos e incluso hasta un 70% de rendimiento de un solo subproceso con respecto a sus predecesores basados ​​en la microarquitectura Apollo Lake. Para muchas aplicaciones industriales, también es importante que se admita el rango de temperatura extendido de -40 ° C a + 85 ° C. Con hasta 4 núcleos y velocidades de reloj máximas de hasta 3 GHz en modo boost, los nuevos procesadores traen mejoras de rendimiento significativas a todo el mercado integrado, incluidas las aplicaciones de subprocesos múltiples y únicos.

Sin embargo, el hecho de que la tecnología del procesador Intel Atom esté ahora disponible en 10 nm es aún más importante para las aplicaciones integradas. Los usuarios integrados de las arquitecturas anteriores de Intel de bajo consumo con los nombres en código Apollo Lake (14nm), Braswell (14nm) o Bay Trail (22nm) que están migrando a las nuevas variantes de Elkhart Lake, pueden beneficiarse de las ventajas de la tecnología SuperFin de Intel. por primera vez. Además de una mayor densidad de empaque, esto ofrece un menor consumo de energía con el mismo rendimiento o un rendimiento más alto con el mismo TDP. Ambos aspectos son clave en los diseños integrados. Una comparación de los nuevos diseños, que están disponibles en variantes de 4.5 a 12 vatios, muestra que los usuarios de cada clase de TDP pueden beneficiarse de importantes aumentos de rendimiento. Y dado que los modos de ahorro de energía de los procesadores cuentan con la certificación Energy Star 3.0, las aplicaciones conectadas consumen muy poca energía en el modo de espera sin la necesidad de un chip proxy de red especial.

El mayor rendimiento de datos es compatible con más RAM, que se puede expandir hasta un máximo de 16 GB de memoria LPDDR4 con hasta 4267 MT / s. Las aplicaciones en tiempo real de misión crítica también se benefician de implementaciones ECC más rentables, ya que el Código de corrección de errores en banda de Intel (IBECC) permite el uso de memoria convencional más asequible en lugar de RAM ECC dedicada. Los clientes pueden configurar el modo ECC y no ECC en el BIOS. El hecho de que sea posible aplicar IBECC solo a ciertas áreas de la memoria es una ventaja particular, ya que significa que los desarrolladores no tienen que elegir entre todo o nada. Por ejemplo, el área de memoria reservada para una máquina virtual de misión crítica se puede proteger de errores de datos aplicando IBECC, mientras que la memoria principal restante funciona sin esta característica a favor de velocidades de datos más altas. Pero incluso con IBECC activado, las velocidades de datos alcanzables son a menudo más del doble que con la memoria DDR3L ECC en los procesadores Intel Atom E3900.

La memoria flash integrada UFS 2.1 (Universal Flash Storage) es atractiva en este contexto. En comparación con eMMC, esta nueva tecnología de almacenamiento tiene un ancho de banda mucho mayor, una transferencia de datos más rápida y una mayor capacidad de almacenamiento. Todo esto se ofrece en el mismo espacio y UFS incluso se puede utilizar como unidad de arranque principal.

Gráficos dos veces más rápidos para experiencias inmersivas

Las nuevas placas y módulos congatec también ofrecen gráficos impresionantes con el doble de velocidad para hasta 3x 4k @ 60fps y profundidad de color de 10 bits. Este enorme aumento en el rendimiento de los gráficos fue posible gracias a la integración de la unidad gráfica Intel Gen11, que ya se había integrado en los procesadores Intel Core significativamente más potentes de la décima generación (Ice Lake). Una vez más, la GPU se encuentra en la matriz de la CPU y se beneficia de las optimizaciones de rendimiento y energía de la tecnología de fabricación de 10 nm. Pero sobre todo, el aumento de rendimiento se debe al número de Unidades de Ejecución (EU) integradas, de las cuales hay hasta 10. Por lo tanto, el rendimiento gráfico se duplica simplemente debido a la mayor eficiencia y al mayor número de EU, ya que el bajo consumo de energía Los gráficos Gen32 de Apollo Lake tenían un máximo de 9 EU. Los gráficos Gen18 abordan los requisitos de mayor ancho de banda resultantes con mejor compresión, mayor caché L11 y mayores tasas de transferencia de datos máximas. También es compatible con todas las principales API de aceleración, como DirectX 3, OpenGL 12, Vulkan 4.5, OpenCL 1.1 y Metal, lo que lo hace ideal para gráficos 1.1D y una amplia gama de aplicaciones impulsadas por GPGPU. Las aplicaciones de video pesado, como la señalización digital, los juegos, los clientes de transmisión y los sistemas de cabecera AV, se benefician de la codificación y decodificación acelerada por hardware de los códecs más recientes, como el HEVC ultraeficiente en datos pero también con uso intensivo de cómputo (H .3) y VP265, ​​así como los predecesores AVC (H.9) y AV264 ampliamente utilizados.

Mayor rendimiento de datos gracias a PCIe Gen3 y USB 3.1 Gen2

Para muchos desarrolladores, un mayor rendimiento de datos en los periféricos también será un beneficio clave de los nuevos procesadores Intel Core. Por primera vez, PCIe Gen3 está disponible en un procesador de bajo consumo, lo que significa que la velocidad de datos se ha duplicado hasta un máximo de 32 Gigabytes / s (16 Gigabytes por canal de salida y retorno) en comparación con PCIe Gen2 compatible con Apollo Lake. . Esto ahora se logra a 8 GHz en lugar de una frecuencia de reloj de 5 GHz.

Otra característica nueva para x86 de bajo consumo es la compatibilidad con USB 3.1 Gen2, que ofrece un aumento significativo del rendimiento en comparación con USB 3.1 Gen1. Con hasta 10 GBit / s, esto permite transferencias de datos dos veces más rápidas en comparación con USB 3.1 Gen1, lo que hace posible transferir señales de video UHD sin comprimir, por ejemplo, de una cámara a un monitor, a través de USB por primera vez.

Sin embargo, aumentar la frecuencia de reloj de los buses periféricos puede afectar de manera importante el diseño del sistema, ya que esto genera nuevos desafíos para los desarrolladores de tarjetas portadoras, especialmente en lo que respecta al cumplimiento de la señal. Las velocidades de reloj más altas hacen que el enrutamiento sea significativamente más complejo y propenso a errores. Congatec, por lo tanto, ofrece a sus clientes servicios integrales de diseño de placas portadoras y pruebas de cumplimiento. Esto evita que los clientes tengan que depender de laboratorios externos y, en caso de problemas, tiene la ventaja adicional de que pueden hablar directamente con los expertos que ya han probado minuciosamente otras numerosas combinaciones de COM y portadoras, lo que significa que tienen exactamente la experiencia necesaria.

Difícil tiempo real, incluso a través de Ethernet estándar

Las funciones de las nuevas placas y módulos que son particularmente apreciadas en aplicaciones industriales en tiempo real basadas en VxWorks y Linux en tiempo real son TSN (Time Synchronized Networking), Intel® TCC (Time Coordinated Computing) y RTS (Real-Time Systems). soporte de hipervisor.

TSN habilita aplicaciones táctiles de Internet a través de IP en tiempo real. Los nuevos módulos y placas basados ​​en el procesador Intel Atom de congatec ofrecen MAC integrados que admiten TSN de más de 1 GbE. Habiendo soportado TSN durante mucho tiempo, congatec también está proporcionando plataformas de desarrollo que combinan la red TSN con control en tiempo real. Los clientes que deseen integrar TSN en sus aplicaciones pueden, por tanto, beneficiarse directamente de las soluciones listas para aplicaciones que ya están disponibles.

La tecnología TCC organiza la comunicación basada en IP de Intel en tiempo real también hacia las E / S para reducir la latencia y minimizar la fluctuación en los procesos síncronos. Se puede ajustar a través del kit de herramientas de software Intel TCC. Esto puede resultar útil para aplicaciones en tiempo real en el sector del transporte donde el bus CAN integrado en el procesador debe integrarse.

Soporte integral de virtualización para consolidación de hardware

Naturalmente, la virtualización de hardware juega un papel importante en los sistemas conectados en tiempo real, ya que la multitarea en tiempo real es un requisito clave para IoT y dispositivos de borde. Los procesadores Intel Atom admiten la virtualización con tecnología Intel VT, que es una adición atractiva a las tecnologías de hipervisor en tiempo real, como las que ofrece congatec con RTS Hypervisor. La tecnología Intel VT admite la virtualización de E / S de raíz única (SR-IOV), por ejemplo. Esto permite que varias aplicaciones alojadas en máquinas virtuales con sistemas operativos de propósito general (GPOS) accedan de forma nativa a una interfaz de E / S, por ejemplo, una de las interfaces Ethernet. Esta es una característica bastante atractiva, especialmente porque estas interfaces a menudo escasean.

El hipervisor RTS de la subsidiaria de congatec, Real-Time Systems, se combina a la perfección con las capacidades de virtualización integradas en hardware de los procesadores Elkhart Lake para ejecutar aplicaciones críticas en tiempo real, en paralelo a otros sistemas operativos multipropósito como Linux y Windows, sin causar ningún problema adicional. latencia. Por lo tanto, la virtualización ayuda principalmente a consolidar numerosas tareas en un solo sistema. Y la cantidad de tareas se está multiplicando rápidamente en los sistemas de control industrial de próxima generación, que en estos días, además del control del sitio, a menudo también deben interactuar entre sí en tiempo real. Además, se necesita el intercambio de datos basado en IIoT para monitorear máquinas distribuidas, optimizar el rendimiento de los activos e introducir nuevos modelos comerciales con mantenimiento predictivo y ofertas como servicio. Muchas aplicaciones también requieren la integración de inteligencia artificial basada en visión. El hipervisor RTS es compatible con todas las nuevas placas y módulos congatec con los nuevos procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium. Esta es una función que solo está disponible en congatec en este formulario.

Inteligencia artificial y visión artificial

En la actualidad, la inteligencia artificial se usa ampliamente para el análisis de borde. Los nuevos procesadores Intel admiten una amplia cartera de productos de inteligencia artificial y optimizaciones para marcos comunes. Particularmente digno de mención es el soporte de OpenVino y Microsoft ML. Microsoft ML es una biblioteca de software de aprendizaje automático gratuita para los lenguajes de programación C # y F #. También admite modelos de Python cuando se usa junto con NimbusML. El kit de herramientas OpenVINO ™ incluye el kit de herramientas de implementación de aprendizaje profundo Intel®, OpenCV optimizado y rutinas de codificación y decodificación de medios, así como 20 modelos y muestras de código previamente entrenados. Una forma eficiente de comenzar con la visión por computadora y OpenVINO es el kit de consolidación de carga de trabajo de congatec para aplicaciones de conciencia situacional basadas en la visión. Está listo para la aplicación y permite el conocimiento del contexto para robots, vehículos autónomos y videovigilancia, conteo de pasajeros y peatones, o sistemas de pago automático en el mercado minorista.

Kit de consolidación de carga de trabajo para visión artificial

El kit de consolidación de carga de trabajo para aplicaciones de conciencia situacional basadas en la visión de congatec, que está calificado por Intel como un kit Intel® IoT RFP Ready listo para producción, demuestra los beneficios de eficiencia de la virtualización. Ofrece tres máquinas virtuales (VM) para la consolidación de cargas de trabajo de aplicaciones de visión basadas en tecnología de hipervisor de Real-Time Systems (RTS). Una máquina virtual ejecuta una aplicación de inteligencia artificial basada en la visión que utiliza el software Intel® OpenVino ™ para el conocimiento de la situación. La segunda VM tiene capacidad en tiempo real y opera un software de control determinista, mientras que la tercera VM actúa como puerta de enlace IIoT / Industry 4.0. El kit congatec, que fue desarrollado en cooperación con Intel y RTS y que también puede estar disponible con la nueva generación de procesadores Intel Atom, apunta a la próxima generación de robótica colaborativa basada en visión, controles de máquinas y vehículos autónomos que necesitan realizar múltiples tareas en paralelo, incluida la conciencia situacional basada en algoritmos de inteligencia artificial basados ​​en el aprendizaje profundo.

Mejoras de seguridad significativas

Todos los dispositivos de borde IIoT deben integrar funciones de seguridad. Los OEM pueden utilizar tecnologías de virtualización como el hipervisor en tiempo real de RTS para integrarlas. Sin embargo, idealmente, la base ya está anclada directamente en el hardware. La nueva generación de procesadores de bajo consumo también tiene mucho que ofrecer a este respecto. Por ejemplo, las nuevas placas y módulos basados ​​en procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium de congatec ofrecen opciones innovadoras para una administración fuera de banda más completa junto con una gama completa de funciones de seguridad integradas, como el arranque verificado a través de Intel® Boot Guard 2.1, TPM soporte que incluye Intel® Platform Trust Technology (Intel® PTT) y Intel® Dynamic Application Loader (Intel® DAL) para permitir el desarrollo de aplicaciones consistentes y verdaderamente confiables. Y cuando se trata de cifrado y descifrado de datos, las nuevas placas y módulos también ofrecen más. Las nuevas instrucciones del estándar de cifrado avanzado Intel® (AES-NI) y las extensiones SHA para algoritmos de hash seguro acelerados por hardware son ahora incluso más potentes. Una característica completamente nueva es la compatibilidad del procesador con cifrados SMx, un conjunto de algoritmos estándar que se utilizan especialmente en China. Por último, ahora también está disponible la protección de copia HDCP 2.3, que es necesaria para la reproducción de los últimos medios HD.

Operación continua 24/7 y soporte a largo plazo

Las nuevas placas y módulos basados ​​en procesadores Intel Atom, Celeron y Pentium de congatec están diseñados para ofrecer una alta fiabilidad y una larga vida útil. Para los procesadores que se utilizarán en entornos industriales hostiles, Intel ofrece 10 años de funcionamiento continuo las 24 horas del día, los 7 días de la semana (100% en estado de suspensión S0) y rangos de temperatura extendidos de -40 ° C a + 85 ° C o TJ máximo de 100 ° C a 110 ° C. Intel tiene planes de ofrecer una disponibilidad de procesador garantizada de 15 años, lo que permitiría a congatec garantizar la misma disponibilidad para productos con funciones idénticas, algo que es particularmente importante para el sector médico y del transporte, por ejemplo. Actualmente, la disponibilidad estándar de tableros congatec es de 10 años. Para los OEM con mayores requisitos de disponibilidad, se pueden organizar programas especiales con mayor disponibilidad.

Diez nuevas configuraciones

Las nuevas placas y módulos están disponibles en los factores de forma Pico-ITX SBC, SMARC, Qseven, COM Express Compact y Mini en las siguientes configuraciones de procesador: