Mais potência para baixo consumo

O que as aplicações industriais de IoT precisam hoje é uma combinação de processadores de alto desempenho e baixo consumo de energia. tecnologia, operação robusta em tempo real, conectividade em tempo real e tecnologias de hipervisor em tempo real. Apresentando a mais recente geração de processadores Intel Atom, Celeron e Pentium, as placas e módulos congatec oferecem mais potência para aplicações de baixo consumo em todos os aspectos.

Os mercados-alvo incluem automação e controle - de controles de processos distribuídos em redes de energia inteligentes e na indústria de processos à robótica inteligente, ou mesmo controles PLC e CNC para manufatura discreta. Outros mercados em tempo real são encontrados em tecnologia de teste e medição e aplicações de transporte, como sistemas de trens e trilhos ou veículos autônomos, todos os quais também se beneficiam das opções de temperatura estendidas.

A nova geração de processador de baixo consumo de energia também é perfeita para aplicativos gráficos intensivos, como POS, quiosque e sistemas de sinalização digital conectados à borda, ou terminais de jogos e loteria distribuídos, para os quais as novas placas e módulos congatec também oferecem máquina remota aprimorada comunicação -para-máquina. Os novos processadores Intel Atom, Celeron e Pentium de baixo consumo (também conhecidos como Elkhart Lake) irão, portanto, conquistar rapidamente o mercado de computação embarcada e de ponta e se tornar o novo carro-chefe da computação embarcada sem ventoinha de baixa potência de 4.5 a 12 watts. Existem muitos bons motivos para isso:

Um aumento significativo de processador atuação

Os novos processadores Intel Atom, Celeron e Pentium de baixo consumo oferecem um aumento significativo de desempenho de até 50% multithread e até 70% de desempenho single-thread sobre seus predecessores baseados na microarquitetura Apollo Lake. Para muitas aplicações industriais, também é importante que a faixa de temperatura estendida de -40 ° C a + 85 ° C seja suportada. Com até 4 núcleos e taxas de clock máximas de até 3 GHz no modo boost, os novos processadores trazem melhorias de desempenho significativas para todo o mercado embarcado, incluindo aplicativos simples e multithread.

No entanto, o fato de que a tecnologia do processador Intel Atom agora está disponível em 10 nm é de importância ainda maior para aplicativos embarcados. Usuários embarcados das arquiteturas Intel de baixo consumo anteriores com os codinomes Apollo Lake (14nm), Braswell (14nm) ou Bay Trail (22nm) que estão migrando para as novas variantes Elkhart Lake, podem, portanto, se beneficiar das vantagens da tecnologia SuperFin da Intel pela primeira vez. Além de maior densidade de embalagem, isso oferece menor consumo de energia com o mesmo desempenho ou maior desempenho com TDP igual. Ambos os aspectos são fundamentais em designs incorporados. Uma comparação dos novos designs, que estão disponíveis em variantes de 4.5 a 12 watts, mostra que os usuários de cada classe TDP podem se beneficiar de aumentos de desempenho significativos. E como os modos de economia de energia dos processadores são certificados pela Energy Star 3.0, os aplicativos conectados consomem muito pouca energia no modo de espera sem a necessidade de um chip proxy de rede especial.

A maior taxa de transferência de dados é suportada por mais RAM, que é expansível até um máximo de 16 GB de memória LPDDR4 com até 4267 MT / s. Os aplicativos de missão crítica em tempo real também se beneficiam de implementações ECC mais econômicas, já que o Código de correção de erros Intel Inband (IBECC) permite o uso de memória convencional mais acessível em vez de ECC RAM dedicada. Os clientes podem configurar o modo ECC e não ECC no BIOS. O fato de ser possível aplicar IBECC apenas a certas áreas de memória é uma vantagem particular, pois significa que os desenvolvedores não precisam escolher entre tudo ou nada. Por exemplo, a área de memória reservada para uma máquina virtual de missão crítica pode ser protegida de erros de dados aplicando IBECC, enquanto a memória principal restante opera sem esse recurso em favor de taxas de dados mais altas. Mas mesmo com o IBECC ativado, as taxas de dados alcançáveis ​​são geralmente mais de duas vezes mais altas do que com a memória DDR3L ECC nos processadores Intel Atom E3900.

A memória flash UFS 2.1 integrada (Universal Flash Storage) é atraente neste contexto. Em comparação com o eMMC, esta nova tecnologia de armazenamento tem uma largura de banda muito maior, transferência de dados mais rápida e maiores capacidades de armazenamento. Tudo isso é oferecido no mesmo espaço físico, e o UFS pode até ser usado como uma unidade de inicialização primária.

Gráficos duas vezes mais rápidos para experiências envolventes

As novas placas e módulos congatec também oferecem gráficos impressionantes com o dobro da velocidade de até 3x 4k @ 60fps e profundidade de cor de 10 bits. Este aumento massivo no desempenho gráfico foi possível através da integração da unidade gráfica Intel Gen11, que já havia sido construída nos processadores Intel Core significativamente mais poderosos da 10ª geração (Ice Lake). Novamente, a GPU fica no chip da CPU e se beneficia das otimizações de desempenho e energia da tecnologia de fabricação de 10 nm. Mas, acima de tudo, o aumento de desempenho decorre do número de Unidades de Execução (EUs) integradas, das quais existem até 32. O desempenho gráfico é, portanto, dobrado simplesmente por causa da maior eficiência e aumento do número de EUs, uma vez que o baixo consumo de energia Os gráficos Gen9 do Apollo Lake tinham no máximo 18 EUs. Os gráficos Gen11 atendem aos requisitos resultantes de maior largura de banda com melhor compactação, cache L3 maior e taxas máximas de transferência de dados mais altas. Ele também suporta todas as principais APIs de aceleração, como DirectX 12, OpenGL 4.5, Vulkan 1.1, OpenCL 1.1 e Metal, tornando-o ideal para gráficos 3D e uma ampla gama de aplicativos baseados em GPGPU. Aplicativos pesados ​​de vídeo, como sinalização digital, jogos, clientes de streaming e sistemas AV head-end, se beneficiam da codificação e decodificação acelerada por hardware dos codecs mais recentes, como o ultra-eficiente em dados, mas também de computação intensiva HEVC (H .265) e VP9, ​​bem como os predecessores amplamente usados ​​AVC (H.264) e AV1.

Maior taxa de transferência de dados graças ao PCIe Gen3 e USB 3.1 Gen2

Para muitos desenvolvedores, a maior taxa de transferência de dados para periféricos também será um benefício importante dos novos processadores Intel Core. Pela primeira vez, PCIe Gen3 está disponível em um processador de baixo consumo de energia, o que significa que a taxa de dados dobrou para um máximo de 32 Gigabyte / s (16 Gigabyte por canal de saída e retorno) em comparação com PCIe Gen2 compatível com Apollo Lake . Isso agora é alcançado em 8 GHz em vez da frequência de clock de 5 GHz.

Outro novo recurso para x86 de baixo consumo de energia é o suporte a USB 3.1 Gen2, que oferece um aumento significativo de desempenho em comparação com USB 3.1 Gen1. Em até 10 GBit / s, isso permite transferências de dados duas vezes mais rápidas em comparação com USB 3.1 Gen1, tornando possível transferir sinais de vídeo UHD não compactados - por exemplo, de uma câmera para um monitor - via USB pela primeira vez.

No entanto, aumentar a taxa de clock dos barramentos periféricos pode impactar principalmente o design do sistema, pois isso causa novos desafios para os desenvolvedores de placa de operadora, especialmente em relação à conformidade do sinal. Taxas de clock mais altas tornam o roteamento significativamente mais complexo e sujeito a erros. A congatec, portanto, oferece aos seus clientes serviços abrangentes de design de placa de operadora e testes de conformidade. Isso evita que os clientes tenham que depender de laboratórios externos e, em caso de problemas, tem a vantagem adicional de poder falar diretamente com os especialistas que já testaram exaustivamente várias outras combinações de COM e de operadora, o que significa que eles têm exatamente a experiência necessária.

Hard real-time - mesmo via Ethernet padrão

As funções das novas placas e módulos que são particularmente apreciadas em aplicações industriais em tempo real baseadas em VxWorks e Linux em tempo real são TSN (Time Synchronized Networking), Intel® TCC (Time Coordinated Computing) e RTS (Real-Time Systems) suporte de hipervisor.

O TSN habilita aplicativos táteis da Internet sobre IP em tempo real. Os novos módulos e placas baseados no processador Intel Atom da congatec oferecem MACs integrados que suportam TSN acima de 1 GbE. Tendo o TSN já há muito tempo, a congatec também fornece plataformas de desenvolvimento que combinam rede TSN com controle em tempo real. Os clientes que desejam integrar o TSN em seus aplicativos podem, portanto, se beneficiar diretamente das soluções prontas para aplicativos já disponíveis.

A tecnologia TCC orquestra a comunicação baseada em IP Intel em tempo real também para os I / Os para reduzir a latência e minimizar o jitter em processos síncronos. Ele pode ser ajustado por meio do Intel TCC Software Toolkit. Isso pode ser útil para aplicações em tempo real no setor de transporte, onde o barramento CAN integrado ao processador precisa ser integrado.

Suporte de virtualização abrangente para consolidação de hardware

Naturalmente, a virtualização de hardware desempenha um papel importante em sistemas conectados em tempo real, pois a multitarefa em tempo real é um requisito fundamental para IoT e dispositivos de borda. Os processadores Intel Atom oferecem suporte à virtualização com a tecnologia Intel VT, que é uma adição atraente às tecnologias de hipervisor em tempo real, como as oferecidas pela congatec com o RTS Hypervisor. A tecnologia Intel VT suporta virtualização de E / S de raiz única (SR-IOV), por exemplo. Isso permite que vários aplicativos hospedados em máquinas virtuais com sistemas operacionais de uso geral (GPOS) acessem nativamente uma interface de E / S, por exemplo, uma das interfaces Ethernet. Este é um recurso bastante atraente, especialmente porque essas interfaces geralmente são escassas.

O RTS Hypervisor da subsidiária da congatec Real-Time Systems combina perfeitamente com os recursos de virtualização integrada de hardware dos processadores Elkhart Lake para executar aplicativos críticos em tempo real - em paralelo a outros sistemas operacionais multiuso, como Linux e Windows, sem causar nenhum latência. Portanto, a virtualização ajuda principalmente a consolidar várias tarefas em um único sistema. E o número de tarefas está se multiplicando rapidamente nos sistemas de controle industrial de última geração, que hoje em dia, além do controle do local, muitas vezes também precisam interagir uns com os outros em tempo real. Além disso, a troca de dados baseada em IIoT é necessária para monitorar máquinas distribuídas, otimizar o desempenho de ativos e introduzir novos modelos de negócios com manutenção preditiva e ofertas como serviço. Muitos aplicativos também requerem a integração de inteligência artificial baseada na visão. O RTS Hypervisor é compatível com todas as novas placas e módulos congatec com os novos processadores Intel Atom, Celeron e Pentium. Este é um recurso que só está disponível na congatec neste formulário.

Inteligência artificial e visão de máquina

A inteligência artificial é amplamente usada para análises de ponta hoje. Os novos processadores Intel suportam um amplo portfólio de produtos de IA e otimizações para estruturas comuns. Particularmente dignos de nota são o suporte a OpenVino e Microsoft ML. Microsoft ML é uma biblioteca de software de aprendizado de máquina gratuita para as linguagens de programação C # e F #. Ele também oferece suporte a modelos Python quando usado em conjunto com NimbusML. O kit de ferramentas OpenVINO ™ inclui o Intel® Deep Learning Deployment Toolkit, OpenCV otimizado e rotinas de codificação e decodificação de mídia, bem como 20 modelos pré-treinados e exemplos de código. Uma maneira eficiente de começar a trabalhar com visão computacional e OpenVINO é o kit de consolidação de carga de trabalho congatec para aplicativos de consciência situacional baseados em visão. Está pronto para aplicação e permite a percepção do contexto para robôs, veículos autônomos e vigilância por vídeo, contagem de passageiros e pedestres ou sistemas de checkout automático no mercado de varejo.

Kit de consolidação de carga de trabalho para visão de máquina

O kit de consolidação de carga de trabalho para aplicativos de consciência situacional baseados em visão da congatec, que é qualificado pela Intel como um Intel® IoT RFP Ready Kit pronto para produção, demonstra os benefícios de eficiência da virtualização. Ele oferece três máquinas virtuais (VMs) para consolidação de carga de trabalho de aplicativos de visão com base na tecnologia de hipervisor da Real-Time Systems (RTS). Uma VM executa um aplicativo de IA baseado em visão usando o software Intel® OpenVino ™ para consciência situacional. A segunda VM tem capacidade em tempo real e opera software de controle determinístico, enquanto a terceira VM atua como gateway IIoT / Industry 4.0. O kit congatec, que foi desenvolvido em cooperação com a Intel e RTS e também pode ser disponibilizado com a nova geração de processador Intel Atom, visa a próxima geração de robótica colaborativa baseada em visão, controles de máquina e veículos autônomos que precisam realizar várias tarefas em paralelo, incluindo consciência situacional com base em algoritmos de IA baseados em aprendizagem profunda.

Melhorias de segurança significativas

Todos os dispositivos de borda da IIoT devem integrar recursos de segurança. Os OEMs podem usar tecnologias de virtualização, como o hipervisor em tempo real da RTS para integrá-las. No entanto, idealmente, a base já está ancorada diretamente no hardware. A nova geração de processadores de baixo consumo de energia também tem muito a oferecer a esse respeito. Por exemplo, as novas placas e módulos baseados em processadores Intel Atom, Celeron e Pentium da congatec oferecem opções inovadoras para gerenciamento fora de banda mais abrangente, juntamente com uma gama completa de recursos de segurança integrados, como inicialização verificada via Intel® Boot Guard 2.1, TPM suporte incluindo Tecnologia Intel® Platform Trust (Intel® PTT) e Intel® Dynamic Application Loader (Intel® DAL) para permitir o desenvolvimento de aplicativos consistentes e verdadeiramente confiáveis. E quando se trata de criptografia e descriptografia de dados, as novas placas e módulos também oferecem mais. As novas instruções do padrão de criptografia avançada Intel® (AES-NI) e as extensões SHA para algoritmos de hash seguros acelerados por hardware estão agora ainda mais poderosos. Um recurso totalmente novo é o suporte do processador para cifras SMx, um conjunto de algoritmos padrão usados ​​especialmente na China. Por último, a proteção contra cópia HDCP 2.3, necessária para a reprodução da mídia HD mais recente, também está disponível.

Operação contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana e suporte de longo prazo

As novas placas e módulos baseados nos processadores Intel Atom, Celeron e Pentium da congatec são projetados para alta confiabilidade e longa vida útil. Para os processadores que serão usados ​​em ambientes industriais adversos, a Intel está oferecendo 10 anos de operação contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana (100% em estado de repouso S0) e faixas estendidas de temperatura de -40 ° C a + 85 ° C ou TJ máximo de 100 ° C a 110 ° C. A Intel tem planos de oferecer uma disponibilidade de processador garantida de 15 anos, o que permitiria à congatec garantir a mesma disponibilidade para produtos com funções idênticas - algo que é particularmente importante para o setor médico e de transporte, por exemplo. Atualmente, a disponibilidade padrão das placas congatec é de 10 anos. Para OEMs com requisitos de maior disponibilidade, programas especiais com maior disponibilidade podem ser arranjados.

Dez novas configurações

As novas placas e módulos estão disponíveis nos formatos Pico-ITX SBC, SMARC, Qseven, COM Express Compact e Mini nas seguintes configurações de processador: