Lebih Banyak Daya untuk Daya Rendah

Apa yang dibutuhkan aplikasi IoT industri saat ini adalah kombinasi prosesor berkinerja tinggi dan berdaya rendah teknologi, pengoperasian real-time yang tangguh, konektivitas real-time, dan teknologi hypervisor real-time. Menampilkan generasi prosesor Intel Atom, Celeron, dan Pentium terbaru, papan dan modul congatec menawarkan lebih banyak daya untuk aplikasi berdaya rendah di setiap aspek.

Target pasar mencakup otomatisasi dan kontrol – mulai dari kontrol proses terdistribusi dalam jaringan energi cerdas dan industri proses hingga robotika cerdas, atau bahkan kontrol PLC dan CNC untuk manufaktur terpisah. Pasar real-time lainnya ditemukan dalam teknologi pengujian dan pengukuran dan aplikasi transportasi, seperti sistem kereta api dan rel atau kendaraan otonom, yang semuanya juga mendapat manfaat dari opsi suhu yang diperpanjang.

Generasi prosesor berdaya rendah yang baru juga sangat cocok untuk aplikasi intensif grafis seperti POS, kios dan sistem signage digital yang terhubung ke tepi, atau terminal permainan dan lotere terdistribusi, di mana papan dan modul congatec baru juga menawarkan mesin jarak jauh yang ditingkatkan. -komunikasi ke mesin. Oleh karena itu, prosesor Intel Atom, Celeron, dan Pentium berdaya rendah yang baru (alias Elkhart Lake) akan dengan cepat menaklukkan pasar komputasi embedded dan edge dan menjadi unggulan baru komputasi embedded berdaya rendah tanpa kipas dari 4.5 hingga 12 watt. Ada banyak alasan bagus untuk ini:

Peningkatan yang signifikan dalam prosesor prestasi

Prosesor Intel Atom, Celeron, dan Pentium berdaya rendah yang baru menawarkan peningkatan kinerja yang signifikan hingga 50% multi-thread dan bahkan hingga 70% kinerja single-thread dibandingkan pendahulunya berdasarkan mikroarsitektur Apollo Lake. Untuk banyak aplikasi industri, penting juga untuk mendukung rentang suhu yang diperpanjang dari -40 °C hingga +85 °C. Dengan hingga 4 core dan kecepatan clock maksimum hingga 3 GHz dalam mode boost, prosesor baru ini menghadirkan peningkatan kinerja yang signifikan ke seluruh pasar tertanam, termasuk aplikasi tunggal maupun multi-threaded.

Namun, fakta bahwa teknologi prosesor Intel Atom sekarang tersedia dalam 10nm bahkan lebih penting untuk aplikasi tertanam. Pengguna tertanam arsitektur Intel berdaya rendah sebelumnya dengan nama kode Apollo Lake (14nm), Braswell (14nm) atau Bay Trail (22nm) yang bermigrasi ke varian Elkhart Lake baru, oleh karena itu dapat memanfaatkan keunggulan teknologi SuperFin Intel untuk pertama kalinya. Di samping kepadatan pengepakan yang lebih tinggi, ini menawarkan konsumsi daya yang lebih rendah pada kinerja yang sama atau kinerja yang lebih tinggi pada TDP yang sama. Kedua aspek tersebut merupakan kunci dalam desain yang disematkan. Perbandingan desain baru, yang tersedia dalam varian dari 4.5 hingga 12 watt, menunjukkan bahwa pengguna dari setiap kelas TDP dapat memperoleh manfaat dari peningkatan kinerja yang signifikan. Dan karena mode hemat daya dari prosesor bersertifikasi Energy Star 3.0, aplikasi yang terhubung mengkonsumsi sangat sedikit daya dalam mode siaga tanpa memerlukan chip proxy jaringan khusus.

Peningkatan throughput data didukung oleh lebih banyak RAM, yang dapat diupgrade hingga maksimum 16 GB memori LPDDR4 hingga 4267 MT/s. Aplikasi real-time kritis misi juga mendapat manfaat dari implementasi ECC yang lebih hemat biaya, karena Intel Inband Error Correction Code (IBECC) memungkinkan penggunaan memori konvensional yang lebih terjangkau daripada RAM ECC khusus. Pelanggan dapat mengkonfigurasi mode ECC dan non-ECC di BIOS. Fakta bahwa dimungkinkan untuk menerapkan IBECC hanya pada area memori tertentu adalah keuntungan khusus karena ini berarti bahwa pengembang tidak harus memilih di antara semua atau tidak sama sekali. Misalnya, area memori yang dicadangkan untuk mesin virtual mission-critical dapat dilindungi dari kesalahan data dengan menerapkan IBECC, sedangkan memori utama yang tersisa beroperasi tanpa fitur ini demi kecepatan data yang lebih tinggi. Tetapi bahkan dengan IBECC yang diaktifkan, kecepatan data yang dapat dicapai seringkali lebih dari dua kali lebih tinggi dengan memori DDR3L ECC pada prosesor Intel Atom E3900.

Memori flash UFS 2.1 onboard (Universal Flash Storage) menarik dalam konteks ini. Dibandingkan dengan eMMC, teknologi penyimpanan baru ini memiliki bandwidth yang jauh lebih tinggi, transfer data yang lebih cepat, dan kapasitas penyimpanan yang lebih besar. Semua ini ditawarkan pada footprint yang sama, dan UFS bahkan dapat digunakan sebagai drive boot utama.

Grafik dua kali lebih cepat untuk pengalaman imersif

Papan dan modul congatec baru juga menawarkan grafis yang mengesankan dengan kecepatan dua kali lipat hingga 3x 4k @ 60fps dan kedalaman warna 10-bit. Peningkatan besar dalam kinerja grafis ini dimungkinkan dengan mengintegrasikan unit grafis Intel Gen11, yang telah dibangun ke dalam prosesor Intel Core generasi ke-10 (Ice Lake) yang jauh lebih kuat secara signifikan. Sekali lagi, GPU duduk di CPU mati dan manfaat dari kinerja dan optimalisasi energi dari teknologi manufaktur 10nm. Namun di atas semua itu, peningkatan kinerja berasal dari jumlah Unit Eksekusi (UE) terintegrasi, yang ada hingga 32. Oleh karena itu, kinerja grafis berlipat ganda hanya karena efisiensi yang lebih tinggi dan peningkatan jumlah UE, karena daya rendah Grafik Gen9 dari Apollo Lake memiliki maksimum 18 EU. Grafik Gen11 menjawab kebutuhan bandwidth yang lebih tinggi dengan kompresi yang lebih baik, cache L3 yang lebih besar, dan kecepatan transfer data maksimum yang lebih tinggi. Ini juga mendukung semua API akselerasi utama seperti DirectX 12, OpenGL 4.5, Vulkan 1.1, OpenCL 1.1 dan Metal, menjadikannya ideal untuk grafik 3D dan berbagai aplikasi berbasis GPGPU. Aplikasi video-berat, seperti signage digital, game, klien streaming, dan sistem head-end AV, mendapat manfaat dari encoding dan decoding yang dipercepat perangkat keras dari codec terbaru, seperti HEVC (H .265) dan VP9, ​​serta pendahulu yang banyak digunakan AVC (H.264) dan AV1.

Throughput data yang lebih tinggi berkat PCIe Gen3 dan USB 3.1 Gen2

Bagi banyak pengembang, throughput data yang lebih tinggi ke periferal juga akan menjadi manfaat utama dari prosesor Intel Core baru. Untuk pertama kalinya, PCIe Gen3 tersedia dalam prosesor berdaya rendah, yang berarti bahwa kecepatan data telah berlipat ganda hingga maksimum 32 Gigabyte/dtk (16 Gigabyte per saluran keluar dan kembali) dibandingkan dengan PCIe Gen2 yang didukung oleh Apollo Lake . Ini sekarang dicapai pada 8 GHz, bukan pada frekuensi clock 5 GHz.

Fitur baru lainnya untuk x86 berdaya rendah adalah dukungan USB 3.1 Gen2, yang menawarkan peningkatan kinerja yang signifikan dibandingkan dengan USB 3.1 Gen1. Hingga 10 GBit/s, ini memungkinkan transfer data dua kali lebih cepat dibandingkan dengan USB 3.1 Gen1, sehingga memungkinkan untuk mentransfer sinyal video UHD yang tidak terkompresi – misalnya, dari kamera ke monitor – melalui USB untuk pertama kalinya.

Namun, peningkatan clock rate bus periferal dapat berdampak besar pada desain sistem karena hal ini menyebabkan tantangan baru bagi pengembang papan operator, terutama terkait kepatuhan sinyal. Kecepatan clock yang lebih tinggi membuat perutean secara signifikan lebih kompleks dan rawan kesalahan. congatec, oleh karena itu, menawarkan layanan desain papan operator yang komprehensif dan tes kepatuhan kepada pelanggannya. Ini menyelamatkan pelanggan dari keharusan bergantung pada laboratorium eksternal dan, jika terjadi masalah, memiliki keuntungan tambahan bahwa mereka dapat berbicara langsung dengan para ahli yang telah menguji secara menyeluruh berbagai kombinasi COM dan operator lainnya, yang berarti mereka memiliki keahlian yang dibutuhkan.

Sulit real-time – bahkan melalui Ethernet standar

Fungsi papan dan modul baru yang sangat dihargai dalam aplikasi real-time industri berbasis VxWorks dan Linux real-time adalah TSN (Time Synchronized Networking), Intel® TCC (Time Coordinated Computing), dan RTS (Real-Time Systems) dukungan hypervisor.

TSN memungkinkan aplikasi Internet taktil melalui IP secara real-time. modul dan papan berbasis prosesor Intel Atom baru dari congatec menawarkan MAC terintegrasi yang mendukung TSN lebih dari 1 GbE. Setelah mendukung TSN sejak lama, congatec juga menyediakan platform pengembangan yang menggabungkan jaringan TSN dengan kontrol waktu nyata. Oleh karena itu, pelanggan yang ingin mengintegrasikan TSN ke dalam aplikasi mereka dapat memperoleh manfaat langsung dari solusi siap-aplikasi yang sudah tersedia.

Teknologi TCC mengatur komunikasi berbasis IP Intel secara real-time juga ke I/O untuk mengurangi latensi dan meminimalkan jitter dalam proses sinkron. Itu dapat disesuaikan melalui Intel TCC Software Toolkit. Ini dapat berguna untuk aplikasi waktu nyata di sektor transportasi di mana bus CAN yang terintegrasi prosesor perlu diintegrasikan.

Dukungan virtualisasi komprehensif untuk konsolidasi perangkat keras

Secara alami, virtualisasi perangkat keras memainkan peran penting dalam sistem real-time yang terhubung karena multitasking real-time adalah persyaratan utama untuk IoT dan perangkat edge. Prosesor Intel Atom mendukung virtualisasi dengan teknologi Intel VT, yang merupakan tambahan menarik untuk teknologi hypervisor real-time seperti yang ditawarkan oleh congatec dengan RTS Hypervisor. Teknologi Intel VT mendukung virtualisasi I/O akar tunggal (SR-IOV), misalnya. Hal ini memungkinkan beberapa aplikasi yang dihosting di mesin virtual dengan sistem operasi tujuan umum (GPOS) untuk mengakses antarmuka I/O secara native, misalnya salah satu antarmuka Ethernet. Ini adalah fitur yang agak menarik, terutama karena antarmuka ini sering kekurangan pasokan.

RTS Hypervisor dari anak perusahaan congatec, Real-Time Systems, berpadu mulus dengan kemampuan virtualisasi terintegrasi perangkat keras dari prosesor Elkhart Lake untuk menjalankan aplikasi real-time kritis – secara paralel dengan sistem operasi multiguna lainnya seperti Linux dan Windows, tanpa menyebabkan tambahan latensi. Jadi, virtualisasi terutama membantu mengkonsolidasikan banyak tugas pada satu sistem. Dan jumlah tugas berlipat ganda dengan cepat dalam sistem kontrol industri generasi berikutnya, yang saat ini, di atas kontrol lokasi, sering kali juga diminta untuk berinteraksi satu sama lain secara real-time. Selain itu, pertukaran data berbasis IIoT diperlukan untuk memantau mesin terdistribusi, mengoptimalkan kinerja aset, dan memperkenalkan model bisnis baru dengan pemeliharaan prediktif dan penawaran as-a-service. Banyak aplikasi juga memerlukan integrasi kecerdasan buatan berbasis visi. RTS Hypervisor didukung oleh semua papan dan modul congatec baru dengan prosesor Intel Atom, Celeron, dan Pentium yang baru. Ini adalah fitur yang hanya tersedia dari congatec dalam formulir ini.

Kecerdasan buatan dan visi mesin

Kecerdasan buatan banyak digunakan untuk analisis tepi saat ini. Prosesor Intel yang baru mendukung portofolio produk AI yang luas dan pengoptimalan untuk kerangka kerja umum. Yang paling penting adalah dukungan OpenVino dan Microsoft ML. Microsoft ML adalah perpustakaan perangkat lunak pembelajaran mesin gratis untuk bahasa pemrograman C# dan F#. Ini juga mendukung model Python ketika digunakan bersama dengan NimbusML. Toolkit OpenVINO™ mencakup Intel® Deep Learning Deployment Toolkit, OpenCV yang dioptimalkan dan rutinitas encoding dan decoding media, serta 20 model dan sampel kode yang telah dilatih sebelumnya. Cara yang efisien untuk memulai dengan visi komputer dan OpenVINO adalah kit konsolidasi beban kerja congatec untuk aplikasi kesadaran situasional berbasis visi. Ini adalah aplikasi yang siap dan memungkinkan kesadaran konteks untuk robot, kendaraan otonom dan pengawasan video, penghitungan penumpang dan pejalan kaki, atau sistem checkout otomatis di pasar ritel.

Kit konsolidasi beban kerja untuk visi mesin

Kit konsolidasi beban kerja untuk aplikasi kesadaran situasional berbasis visi dari congatec, yang memenuhi syarat Intel sebagai Intel® IoT RFP Ready Kit yang siap produksi, menunjukkan manfaat efisiensi virtualisasi. Menawarkan tiga mesin virtual (VM) untuk konsolidasi beban kerja aplikasi visi berdasarkan teknologi hypervisor dari Real-Time Systems (RTS). One VM menjalankan aplikasi AI berbasis visi menggunakan perangkat lunak Intel® OpenVino™ untuk kesadaran situasional. VM kedua mampu secara real-time dan mengoperasikan perangkat lunak kontrol deterministik, sedangkan VM ketiga bertindak sebagai gateway IIoT/Industry 4.0. Kit congatec, yang dikembangkan bekerja sama dengan Intel dan RTS dan juga dapat tersedia dengan prosesor Intel Atom generasi baru, menargetkan generasi berikutnya dari robotika kolaboratif berbasis visi, kontrol mesin, dan kendaraan otonom yang perlu melakukan banyak tugas dalam paralel, termasuk kesadaran situasional berdasarkan algoritma AI berbasis pembelajaran mendalam.

Peningkatan keamanan yang signifikan

Semua perangkat edge IIoT harus mengintegrasikan fitur keamanan. OEM dapat menggunakan teknologi virtualisasi seperti hypervisor real-time dari RTS untuk mengintegrasikannya. Namun, idealnya, fondasi sudah ditambatkan langsung ke perangkat keras. Generasi prosesor berdaya rendah yang baru juga menawarkan banyak hal dalam hal ini. Misalnya, papan dan modul berbasis prosesor Intel Atom, Celeron dan Pentium baru dari congatec menawarkan opsi inovatif untuk manajemen out-of-band yang lebih komprehensif bersama dengan berbagai fitur keamanan tertanam seperti boot terverifikasi melalui Intel® Boot Guard 2.1, TPM dukungan termasuk Intel® Platform Trust Technology (Intel® PTT), dan Intel® Dynamic Application Loader (Intel® DAL) untuk memungkinkan pengembangan aplikasi yang konsisten dan benar-benar tepercaya. Dan dalam hal enkripsi dan dekripsi data, papan dan modul baru juga menawarkan lebih banyak. Intel® Advanced Encryption Standard New Instructions (AES-NI) dan Ekstensi SHA untuk Algoritma Secure Hash yang dipercepat perangkat keras sekarang bahkan lebih kuat. Sebuah fitur yang benar-benar baru adalah dukungan prosesor cipher SMx, satu set algoritma standar yang secara khusus digunakan di Cina. Terakhir, perlindungan salinan HDCP 2.3, yang diperlukan untuk pemutaran media HD terbaru, kini juga tersedia.

Operasi 24/7 terus menerus dan dukungan jangka panjang

Papan dan modul berbasis prosesor Intel Atom, Celeron dan Pentium baru dari congatec dirancang untuk keandalan tinggi dan masa pakai yang lama. Untuk prosesor yang akan digunakan di lingkungan industri yang keras, Intel menawarkan 10 tahun operasi 24/7 berkelanjutan (100% dalam kondisi tidur S0), dan rentang suhu yang diperpanjang dari -40 °C hingga +85 °C atau TJ maksimum dari 100 °C hingga 110 °C. Intel memiliki rencana untuk menawarkan jaminan ketersediaan prosesor selama 15 tahun, yang akan memungkinkan congatec untuk menjamin ketersediaan yang sama untuk produk yang identik dengan fungsi – sesuatu yang sangat penting untuk sektor medis dan transportasi, misalnya. Saat ini, standar ketersediaan papan congatec adalah 10 tahun. Untuk OEM dengan persyaratan ketersediaan yang lebih tinggi, program khusus dengan ketersediaan yang lebih lama dapat diatur.

Sepuluh konfigurasi baru

Papan dan modul baru tersedia dalam faktor bentuk Pico-ITX SBC, SMARC, Qseven, COM Express Compact, dan Mini dalam konfigurasi prosesor berikut: