Больше мощности для низкого энергопотребления

Сегодня промышленные приложения IoT нуждаются в сочетании высокопроизводительного процессора с низким энергопотреблением. technology, надежная работа в реальном времени, возможность подключения в реальном времени и технологии гипервизора реального времени. Платы и модули congatec, оснащенные новейшими процессорами Intel Atom, Celeron и Pentium, обеспечивают большую мощность для приложений с низким энергопотреблением во всех аспектах.

Целевые рынки включают автоматизацию и управление - от распределенного управления процессами в интеллектуальных энергетических сетях и обрабатывающей промышленности до интеллектуальной робототехники или даже управления ПЛК и ЧПУ для дискретного производства. Другие рынки, работающие в режиме реального времени, находятся в испытательной и измерительной технике и транспортных приложениях, таких как железнодорожные и путевые системы или автономные транспортные средства, все из которых также получают выгоду от расширенных вариантов температуры.

Новое поколение процессоров с низким энергопотреблением также идеально подходит для требовательных к графике приложений, таких как периферийные POS-терминалы, киоски и системы цифровых вывесок, или распределенные игровые и лотерейные терминалы, для которых новые платы и модули congatec также предлагают улучшенные удаленные машины. связь с машиной. Таким образом, новые маломощные процессоры Intel Atom, Celeron и Pentium (также известные как Elkhart Lake) быстро завоюют рынок встраиваемых и периферийных вычислений и станут новым флагманом безвентиляторных маломощных встроенных вычислений мощностью от 4.5 до 12 Вт. Для этого есть много веских причин:

Значительное увеличение процессор производительность

Новые процессоры Intel Atom, Celeron и Pentium с низким энергопотреблением обеспечивают значительное повышение производительности - до 50% многопоточности и даже до 70% однопоточной производительности по сравнению с их предшественниками на основе микроархитектуры Apollo Lake. Для многих промышленных приложений также важно поддерживать расширенный диапазон температур от -40 ° C до + 85 ° C. Благодаря наличию до 4 ядер и максимальной тактовой частоте до 3 ГГц в ускоренном режиме новые процессоры обеспечивают значительное улучшение производительности для всего рынка встраиваемых систем, включая как однопоточные, так и многопоточные приложения.

Однако тот факт, что процессорная технология Intel Atom теперь доступна по 10-нм техпроцессу, имеет еще большее значение для встраиваемых приложений. Таким образом, встроенные пользователи предыдущих маломощных архитектур Intel с кодовыми названиями Apollo Lake (14 нм), Braswell (14 нм) или Bay Trail (22 нм), которые переходят на новые варианты Elkhart Lake, могут воспользоваться преимуществами технологии Intel SuperFin. в первый раз. Наряду с более высокой плотностью упаковки это обеспечивает либо более низкое энергопотребление при той же производительности, либо более высокую производительность при равном TDP. Оба аспекта являются ключевыми во встроенных конструкциях. Сравнение новых конструкций, которые доступны в вариантах от 4.5 до 12 Вт, показывает, что пользователи каждого класса TDP могут извлечь выгоду из значительного увеличения производительности. А поскольку режимы энергосбережения процессоров сертифицированы Energy Star 3.0, подключенные приложения потребляют очень мало энергии в режиме ожидания без необходимости использования специального сетевого прокси-чипа.

Увеличенная пропускная способность данных поддерживается за счет большего объема оперативной памяти, которая может быть расширена до 16 ГБ памяти LPDDR4 со скоростью до 4267 млн ​​транзакций в секунду. Критически важные приложения реального времени также выигрывают от более экономичных реализаций ECC, поскольку Intel Inband Error Correction Code (IBECC) позволяет использовать более доступную обычную память вместо выделенной ECC RAM. Клиенты могут настроить режим ECC и режим без ECC в BIOS. Тот факт, что IBECC можно применять только к определенным областям памяти, является особым преимуществом, поскольку это означает, что разработчикам не нужно выбирать между всем или ничего. Например, область памяти, зарезервированная для критически важной виртуальной машины, может быть защищена от ошибок данных с помощью IBECC, тогда как оставшаяся основная память работает без этой функции в пользу более высоких скоростей передачи данных. Но даже с активированным IBECC достижимая скорость передачи данных часто более чем в два раза выше, чем при использовании памяти DDR3L ECC на процессорах Intel Atom E3900.

Встроенная флеш-память UFS 2.1 (Universal Flash Storage) привлекательна в этом контексте. По сравнению с eMMC эта новая технология хранения имеет гораздо более высокую пропускную способность, более быструю передачу данных и большую емкость хранения. Все это предлагается на одном и том же месте, а UFS можно даже использовать в качестве основного загрузочного диска.

В два раза более быстрая графика для захватывающих впечатлений

Новые платы и модули congatec также предлагают впечатляющую графику с удвоенной скоростью, до 3x 4k @ 60fps и 10-битной глубиной цвета. Столь значительное увеличение графической производительности стало возможным благодаря интеграции графического блока Intel Gen11, который уже был встроен в значительно более мощные процессоры Intel Core 10-го поколения (Ice Lake). Опять же, графический процессор находится на кристалле ЦП и выигрывает от оптимизации производительности и энергопотребления 10-нанометровой производственной технологии. Но, прежде всего, повышение производительности связано с количеством интегрированных исполнительных модулей (EU), которых насчитывается до 32. Таким образом, графическая производительность удваивается просто из-за более высокой эффективности и увеличения количества EU, так как низкое энергопотребление Графика Gen9 Apollo Lake имела максимум 18 EU. Графика Gen11 удовлетворяет возникающие в результате более высокие требования к пропускной способности благодаря лучшему сжатию, большему объему кеш-памяти L3 и более высокой максимальной скорости передачи данных. Он также поддерживает все основные API-интерфейсы ускорения, такие как DirectX 12, OpenGL 4.5, Vulkan 1.1, OpenCL 1.1 и Metal, что делает его идеальным для 3D-графики и широкого спектра приложений, управляемых GPGPU. Приложения с тяжелым видео, такие как цифровые вывески, игры, клиенты потоковой передачи и головные AV-системы, получают выгоду от аппаратного ускорения кодирования и декодирования новейших кодеков, таких как сверхэффективный для обработки данных, но также требующий больших вычислительных ресурсов HEVC (H .265) и VP9, ​​а также широко используемые предшественники AVC (H.264) и AV1.

Более высокая пропускная способность данных благодаря PCIe Gen3 и USB 3.1 Gen2

Для многих разработчиков более высокая пропускная способность периферийных устройств также будет ключевым преимуществом новых процессоров Intel Core. Впервые PCIe Gen3 доступен в процессоре с низким энергопотреблением, что означает, что скорость передачи данных удвоилась до максимального значения 32 гигабайт / с (16 гигабайт на исходящий и обратный канал) по сравнению с PCIe Gen2, поддерживаемым Apollo Lake. . Теперь это достигается на частоте 8 ГГц вместо тактовой частоты 5 ГГц.

Еще одна новая функция для x86 с низким энергопотреблением - поддержка USB 3.1 Gen2, которая обеспечивает значительное повышение производительности по сравнению с USB 3.1 Gen1. На скорости до 10 Гбит / с это обеспечивает вдвое более быструю передачу данных по сравнению с USB 3.1 Gen1, что позволяет впервые передавать несжатые видеосигналы UHD - например, с камеры на монитор - через USB.

Однако увеличение тактовой частоты периферийных шин может существенно повлиять на конструкцию системы, поскольку это создает новые проблемы для разработчиков несущих плат, особенно в отношении соответствия сигналам. Более высокие тактовые частоты делают маршрутизацию значительно более сложной и подверженной ошибкам. Поэтому congatec предлагает своим клиентам комплексные услуги по проектированию несущих плат и испытания на соответствие. Это избавляет клиентов от необходимости полагаться на внешние лаборатории и, в случае возникновения проблем, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они могут напрямую обращаться к экспертам, которые уже тщательно протестировали множество других комбинаций COM и носителей, что означает, что у них есть именно необходимый опыт.

Жесткий режим реального времени - даже через стандартный Ethernet

Функции новых плат и модулей, которые особенно ценятся в промышленных приложениях реального времени на основе VxWorks и Linux реального времени: TSN (Time Synchronized Networking), Intel® TCC (Time Coordinated Computing) и RTS (Real-Time Systems). поддержка гипервизора.

TSN позволяет использовать тактильные Интернет-приложения через IP в режиме реального времени. Новые модули и платы на базе процессоров Intel Atom от congatec предлагают интегрированные MAC, которые поддерживают TSN более 1 GbE. Поддерживая TSN уже долгое время, congatec также предоставляет платформы для разработки, которые сочетают сетевое соединение TSN с контролем в реальном времени. Таким образом, заказчики, которые хотят интегрировать TSN в свои приложения, могут получить прямую выгоду от уже имеющихся готовых решений.

Технология TCC координирует обмен данными на базе Intel IP в реальном времени также в направлении ввода-вывода, чтобы уменьшить задержку и минимизировать джиттер в синхронных процессах. Его можно настроить с помощью Intel TCC Software Toolkit. Это может быть полезно для приложений реального времени в транспортном секторе, где необходимо интегрировать интегрированную в процессор шину CAN.

Комплексная поддержка виртуализации для консолидации оборудования

Естественно, виртуализация оборудования играет важную роль в подключенных системах реального времени, поскольку многозадачность в реальном времени является ключевым требованием для IoT и периферийных устройств. Процессоры Intel Atom поддерживают виртуализацию с помощью технологии Intel VT, которая является привлекательным дополнением к технологиям гипервизора реального времени, таким как предлагаемые congatec с гипервизором RTS. Например, технология Intel VT поддерживает виртуализацию ввода-вывода с одним корнем (SR-IOV). Это позволяет нескольким приложениям, размещенным на виртуальных машинах с универсальными операционными системами (GPOS), иметь собственный доступ к интерфейсу ввода-вывода, например к одному из интерфейсов Ethernet. Это довольно привлекательная функция, особенно потому, что этих интерфейсов часто не хватает.

Гипервизор RTS от дочерней компании congatec Real-Time Systems органично сочетается с аппаратно-интегрированными возможностями виртуализации процессоров Elkhart Lake для запуска критически важных приложений в реальном времени - параллельно с другими многоцелевыми операционными системами, такими как Linux и Windows, без каких-либо дополнительных действий. задержка. Итак, виртуализация в первую очередь помогает объединить множество задач в одной системе. И количество задач быстро увеличивается в промышленных системах управления следующего поколения, которые в наши дни, помимо управления объектами, часто также должны взаимодействовать друг с другом в режиме реального времени. Кроме того, обмен данными на основе IIoT необходим для мониторинга распределенных машин, оптимизации производительности активов и внедрения новых бизнес-моделей с прогнозным обслуживанием и предложениями в виде услуги. Многие приложения также требуют интеграции искусственного интеллекта на основе зрения. Гипервизор RTS поддерживается всеми новыми платами и модулями congatec с новыми процессорами Intel Atom, Celeron и Pentium. Эта функция доступна только у congatec в этой форме.

Искусственный интеллект и машинное зрение

Искусственный интеллект сегодня широко используется для периферийной аналитики. Новые процессоры Intel поддерживают обширный портфель продуктов искусственного интеллекта и оптимизацию для общих платформ. Особого внимания заслуживает поддержка OpenVino и Microsoft ML. Microsoft ML - это бесплатная библиотека программного обеспечения для машинного обучения для языков программирования C # и F #. Он также поддерживает модели Python при использовании вместе с NimbusML. Набор инструментов OpenVINO ™ включает Intel® Deep Learning Deployment Toolkit, оптимизированные OpenCV и процедуры кодирования и декодирования мультимедиа, а также 20 предварительно обученных моделей и примеров кода. Эффективный способ начать работу с компьютерным зрением, а OpenVINO - это комплект консолидации рабочей нагрузки congatec для приложений ситуационной осведомленности на основе видения. Это готовое приложение, обеспечивающее осведомленность о контексте для роботов, автономных транспортных средств и видеонаблюдения, подсчета пассажиров и пешеходов или автоматических систем проверки на розничном рынке.

Комплект консолидации рабочей нагрузки для машинного зрения

Комплект консолидации рабочих нагрузок для приложений ситуационной осведомленности на основе видения от congatec, который сертифицирован корпорацией Intel как готовый к производству комплект Intel® IoT RFP Ready, демонстрирует преимущества эффективности виртуализации. Он предлагает три виртуальные машины (ВМ) для консолидации рабочих нагрузок приложений машинного зрения на основе технологии гипервизора от систем реального времени (RTS). Одна виртуальная машина запускает приложение искусственного интеллекта на основе технического зрения с использованием программного обеспечения Intel® OpenVino ™ для ситуационной осведомленности. Вторая виртуальная машина поддерживает работу в реальном времени и управляет программным обеспечением детерминированного управления, а третья виртуальная машина действует как шлюз IIoT / Industry 4.0. Комплект congatec, который был разработан в сотрудничестве с Intel и RTS, а также может быть доступен с новым поколением процессоров Intel Atom, нацелен на следующее поколение совместной робототехники на основе технического зрения, средств управления машинами и автономных транспортных средств, которые должны выполнять несколько задач в параллельно, включая ситуационную осведомленность на основе алгоритмов искусственного интеллекта на основе глубокого обучения.

Значительные улучшения безопасности

Все периферийные устройства IIoT должны иметь функции безопасности. OEM-производители могут использовать технологии виртуализации, такие как гипервизор реального времени от RTS, для их интеграции. Однако в идеале фундамент уже закреплен непосредственно на оборудовании. Новое поколение процессоров с низким энергопотреблением может многое предложить и в этом отношении. Например, новые платы и модули congatec на базе процессоров Intel Atom, Celeron и Pentium предлагают инновационные возможности для более полного внеполосного управления наряду с полным набором встроенных функций безопасности, таких как подтвержденная загрузка через Intel® Boot Guard 2.1, TPM поддержка, включая Intel® Platform Trust Technology (Intel® PTT) и Intel® Dynamic Application Loader (Intel® DAL) для разработки согласованных, действительно надежных приложений. Что касается шифрования и дешифрования данных, новые платы и модули также предлагают больше. Новые инструкции Intel® Advanced Encryption Standard (AES-NI) и расширения SHA для алгоритмов безопасного хеширования с аппаратным ускорением стали еще более мощными. Совершенно новой функцией является поддержка процессором шифров SMx, набора стандартных алгоритмов, которые особенно используются в Китае. Наконец, теперь доступна защита от копирования HDCP 2.3, необходимая для воспроизведения новейших HD-носителей.

Непрерывная работа 24/7 и долгосрочная поддержка

Новые платы и модули на базе процессоров Intel Atom, Celeron и Pentium от congatec разработаны для обеспечения высокой надежности и длительного срока службы. Для процессоров, которые будут использоваться в суровых промышленных условиях, Intel предлагает 10 лет непрерывной работы в режиме 24/7 (100% в спящем состоянии S0) и расширенный диапазон температур от -40 ° C до + 85 ° C или максимум TJ от 100 ° C до 110 ° C. Intel планирует предложить гарантированную доступность процессоров в течение 15 лет, что позволит congatec гарантировать такую ​​же доступность для идентичных по функциям продуктов - что, например, особенно важно для медицинского и транспортного сектора. В настоящее время стандартная доступность плат congatec составляет 10 лет. Для OEM-производителей с более высокими требованиями к доступности могут быть организованы специальные программы с более длительной доступностью.

Десять новых конфигураций

Новые платы и модули доступны в форм-факторах Pico-ITX SBC, SMARC, Qseven, COM Express Compact и Mini в следующих конфигурациях процессоров: