Performanță înaltă într-un factor de formă mic

9 IUNIE 2020

Plăci compacte de 3.5-inch cu procesoare Intel Core Mobile din a 8-a generație

Performanța livrată de a 8-a generație de procesoare Intel Core Mobile este cu până la 40% mai mare în comparație cu generația precedentă. congatec oferă acum noile nuclee pe computerele pe o singură placă (SBC) extrem de compacte, de 3.5-inch.

Figura 1: Performanță maximă, integrată într-o singură placă cu o amprentă minimală: procesoarele Intel® Core™ i7, Core ™ i5, Core ™ i3 și Celeron® Embedded de ultimă generație oferă computerelor SBC de 3.5-inch un salt puternic de performanță pentru fiecare clasă. 

Creștere masivă în performanță datorită mai multor nuclee
Noile plăci de calculatoare sunt analizate și comparate în primul rând prin prisma performanțelor oferite de procesoarele lor. Noua placă de 3.5-inch de la congatec echipată cu procesoare Intel Core Mobile din generația a 8-a (nume de cod „Whiskey Lake”) nu face nici ea excepție. De data aceasta, însă, placa atinge niveluri de performanță care nu s-au mai văzut de mult timp. Mulțumită unei microarhitecturi îmbunătățite și mai ales datorită celor de două ori mai multe nuclee, noile plăci cu procesoare Intel® Core™ i7, Core™ i5, Core™ i3 și Celeron® Embedded oferă cu până la 40% mai multă performanță în comparație cu plăcile anterioare, dotate cu procesoare din seria U (nume de cod „Kaby Lake”). De asemenea, memoria a fost proiectată pentru a se potrivi cu creșterea de performanță: două sloturi DDR4 SODIMM oferă până la 2400 MT/s cu până la 64 GB.

Performanță pentru utilizator
Este binecunoscut faptul că multe dintre performanțele adăugate unui procesor se pot pierde dacă proiectarea plăcii finale nu poate reduce pierderile de putere în aplicațiile industriale. Dispunând de un procesor Intel Core i5-8365UE, cu doar 4 GB de memorie RAM dintr-un posibil de 64 GB RAM și rulând Windows 10 Pro, versiunea testată a noilor plăci SBC de 3.5-inch de la congatec a atins procentul de 85% în comparația generală oferită de UserBenchmark. Acest lucru înseamnă că a venit pe locul 15 din 100, adică a obținut rezultate excepționale, mult peste rezultatele obținute de alte mii de computere – inclusiv cele cu procesoare mult mai puternice. Indicatorul cheie pentru excelenta proiectare a plăcii este dat de unitatea centrală în sine care a obținut un scor de doar 73.1%. Acest lucru confirmă că scorul general mai bun rezultă dintr-o excelentă implementare, incluzând toate componentele, precum ar fi chipset-ul și controlerele externe.

Figura 2: Selecția cuprinzătoare de interfețe și numeroasele opțiuni de extensie fac din ultra-compactul calculator SBC de 3.5-inch, o platformă de calcul embedded universală, gata pentru utilizare și potrivită pentru o gamă largă de aplicații.

Excelentă disipare a căldurii și proiectare termică
În plus, testul arată că unitatea centrală (CPU) se descurcă foarte bine cu TDP-ul său de 15 W atunci când se ia în considerare consumul de putere.

(n.red. TPD – Thermal Design Power; uneori numit punct de proiectare termică, este cantitatea maximă de căldură generată de un cip sau componentă a calculatorului (adesea un procesor, GPU sau un SoC – sistem pe un cip) pe care sistemul de răcire dintr-un computer este proiectat să-l disipeze, indiferent de volumul operare.)

În consecință, s-a constatat că placa conga-JC370 oferă un raport putere-per-watt extrem de bun, precum și un comportament termic excelent. Când s-a efectuat testul de stres pe SBC timp de aproape o oră, în condiții de temperatură industrială, cu o utilizare generală a unității centrale de 98.7%, conga-JC370 nu a încercat niciun procedeu special pentru răcirea procesorului. Acest lucru este important pentru toate aplicațiile care depind de obținerea unei performanțe maxime în orice moment. Așadar, consumul total de putere a rămas sub 15 W, iar temperatura medie a fost de până la 39.2°C, cu un maxim de doar 61°C. Concluzia acestor rezultate excepționale, pe lângă microarhitectura procesorului, este răcirea avansată și adaptată pe care congatec o oferă pentru placa SBC conga-JC370 de 3.5-inch. Soluțiile de răcire pentru noul SBC de 3.5-inch ajung de la modele pasive, fără piese mobile pentru aplicații robuste, la sisteme active de răcire pentru cazuri de utilizare de înaltă performanță. Soluțiile de răcire gata de funcționare reprezintă un beneficiu uriaș pentru toate OEM-urile care caută o platformă ușor de utilizat, gata de utilizat și care nu există pe raft.

Figura 3: Rezultatele testului de stres pe durata unei ore demonstrează clar soluțiile excelente de proiectare termică și de răcire oferite de placa conga-JC370.

Odată ce am lămurit problemele de performanță și de proiectare termică, poate doriți să consultați în profunzime interfețele plăcii. Dar înainte de a ajunge la asta, haideți să cercetăm și alte caracteristici oferite de conga-JC370: suport extins pentru aplicații industriale de margine, numite TSN (Time-Sensitive Networking), aplicații ‘real-time’, mașini virtuale și tehnologie AMT (Active Management Technology).

Suport TSN inclus
Împreună cu OPC UA, suportul TSN este predestinat să înlocuiască Ethernet-ul în timp real cu o soluție autentică open source1. În consecință, computerul pe o singură placă (SBC) va fi interesant pentru multe dispozitive embedded, care sunt de așteptat să fie utilizate în mediile IIoT și Industry 4.0 și care vor trebui să facă schimb de date cu mașinile învecinate și sistemele de management ale fabricilor de nivel superior, cu constrângeri de timp real. OEM-urile și utilizatorii impun aceeași cerință asupra înregistratoarelor de date pentru monitorizarea rețelelor wireless, precum și asupra sistemelor de testare din industria auto pentru a stoca fluxuri de date de mare viteză de la senzori externi pe dispozitive solid-state sau hard disk-uri pentru a le analiza, precum și pentru a capta și înregistra fluxuri de date de mare viteză pentru a detecta obiecte 3D și pentru a executa aplicații LiDAR de imagistică și cartografiere mobilă.

(N. red.: TSN reprezintă un set de standarde IEEE 802.1 și 802.3 create pentru a îmbunătăți rețelele Ethernet industriale, cu scopul de a suporta mai bine aplicațiile sensibile la timp, cum ar fi controlul automatizărilor industriale.)

Suport Real-time și Hipervizor
Conform acestor scenarii, conga-JC370 suportă, de asemenea, utilizarea software-ului RTS hypervisor, prin care mai multe mașini virtuale pot fi consolidate într-un singur sistem, de exemplu, pentru a controla doi sau patru roboți – coordonați prin TSN – de pe o singură platformă hardware. Astfel, prin virtualizare, OEM-urile pot integra, de asemenea, diverse funcții suplimentare, cum ar fi gateway-uri Industry 4.0 sau inteligență artificială în mașini virtuale adecvate, făcând astfel programarea aplicației mai ușoară, mai flexibilă și chiar mai portabilă. Pentru aceasta, memoria de pe placă este proiectată pentru a satisface cerințele consolidării mai multor aplicații ale sistemului de operare pe o singură platformă. Prin două sloturi DDR4 SODIMM cu până la 2400 MT/s, puteți obține până la 64 GB de memorie, ceea ce este impresionant.

Tehnologia AMT îmbunătățește controlul dispozitivelor aflate la mare distanță
AMT este o tehnologie care permite controlul de la distanță al unui computer OOB (out of band). Înseamnă că sistemul țintă poate fi gestionat chiar și atunci când pe acesta nu rulează un sistem de operare (OS). Acest lucru este important pentru instalațiile distribuite și pentru controlul sistemelor din teren, de exemplu, parcuri eoliene sau aplicații Industry 4.0 instalate la nivel global, unde sistemele aflate în câmp trebuie monitorizate și gestionate dintr-o cameră centrală de control a unui OEM.

Figura 4: Soluția opțională de răcire activă de la congatec a fost creată special pentru noua placă conga-JC370 cu scopul de a oferi o disipare ideală a căldurii – o cerință importantă pentru a beneficia de performanța maximă dată de procesoarele Intel Core din generația a 8-a.

Dar haideți să aruncăm acum o privire la setul de caracteristici în detaliu. Deoarece SBC-urile sunt produse gata de utilizare, este important ca acestea să ofere toate interfețele de care utilizatorii ar putea avea nevoie vreodată. Deviza fiind cu atât mai mult, cu atât mai bine. Aici, noile plăci de 3.5-inch impresionează și cu funcții interesante care nu au mai fost oferite anterior. Pentru prima dată, un procesor Intel seria U oferă acum suport nativ USB 3.1 Gen 2.

Această interfață USB SuperSpeed+ poate transfera până la 10 Gbps sau 1.25 GB/s, astfel încât chiar și un video UHD necomprimat poate fi transferat de la o cameră la un monitor. Pentru aceasta, procesorul integrează înalt performantul modul Intel UHD Graphics 620 care permite performanțe grafice impresionante pentru până la trei display-uri UHD de 60-Hz cu o rezoluție de până la 4096 × 2304 pixeli. Mulțumită conexiunii mai rapide la memorie a generației a 8-a, procesorul funcționează mult mai bine în aplicațiile grafice de înaltă performanță în comparație cu ceea ce putea realiza grafica modelului precedent. Datorită funcțiilor suplimentare, precum suportul opțional Intel® Optane™ Memory 2, sarcinile de zi cu zi pot fi, de asemenea, finalizate mai rapid. Mai mult, nucleele procesorului permit o planificare eficientă a sarcinilor pentru o și mai bună optimizare a transferului de date I/O din canalele de intrare către nucleele procesorului.

Suportă trei display-uri UHD independente
Când vine vorba de interfețe fizice, placa impresionează prin portul său USB-C cu canal DisplayPort integrat pentru a permite monitorizarea conexiunilor cu un singur cablu. Pe partea din spate, placa implementează, de asemenea, un DP++ separat, prin care, optional, se poate selecta HDMI. Există, de asemenea, o opțiune pe placă de a utiliza fie un LVDS sau un (chiar două opțional) eDP (1.2 și 1.4) pentru conectarea display-urilor prin intermediul conectorilor existenți pe placă. În total, placa implementează astfel toate cele trei ieșiri video suportate de procesor. Sursa de alimentare pentru iluminarea din spate a display-ului este, de asemenea, implementată pe placă. Iluminarea din spate poate fi reglată prin jumper la 3.3 V, 5 V sau 12 V, în funcție de cerințe.

Interfețe extinse
Pentru conectivitate periferică rapidă, conga-JC370 oferă trei porturi USB 3.1 Gen. 2, (2x conectori duali Type A și 1x Type C, deja menționat). Toate aceste porturi suportă USB 3.1 Gen 2 (SuperSpeed+ 10 Gbit/s). Alte două interfețe USB 2.0 pot fi utilizate, de exemplu, pentru a conecta o tastatură și un mouse.

Pentru conectivitate industrială, SBC-ul de 3.5-inch de la congatec oferă patru interfețe UART. Unul dintre aceste porturi RS-232/422/485 se află pe rama frontală iar conexiunea se realizează printr-un conector DE-9 sub-D; conexiunea la celelalte trei porturi se realizează prin conectori aflați pe placă. O interfață CAN dedicată poate fi integrată ca opțiune. În plus, diverse funcții ale sistemului pot fi controlate prin interfețe I2C și SMBus, precum și prin doi conectori GPIO cu 8-pini fiecare – unul dintre conectori fiind deja preconfigurat și gata de utilizare. Un detector suplimentar pentru carcasă de tentativă de intruziune oferă sistemului o protecție suplimentară.

Controlul acestor pini și magistrale a fost destul de ușor datorită sistemului de operare API de la congatec. După instalarea unui driver sau a unei biblioteci, caracteristicile plăcii (specifice congatec) sunt accesibile printr-o interfață CLR (Common Language Runtime) .NET Framework cu diverse limbaje de programare precum C#, Visual Basic, J# și gestionate prin C++. În plus, pachetul Python CgosPy oferă funcții ctypes pentru utilizarea API-ului CGOS cu Python. Nu numai că API-ul oferă acces la pini și porturi, dar poate fi solicitat și pentru a obține informații, de exemplu, despre video și despre perifericele de stocare.

Figura 5: congatec oferă, de asemenea, plăci de bază COM Express Type 6 și Thin Mini-ITX. echipate cu noile procesoare Intel Core din generația a 8-a.

Cele mai flexibile opțiuni de extensie
Pentru extensii bazate pe specificația clientului, există un slot MiniPCIe și un slot M.2 de tip B (2242/3042) – pentru două PCIe și un USB2.0 – și slot de tip M (2280) pentru un SATA și patru PCIe, de asemenea conforme cu tehnologia Intel® Optane™. WLAN opțional poate fi conectat printr-un slot M.2 tip E (2230), care suportă și un PCIe, CNVi și USB 2.0. În plus, un slot pentru card SIM este conectat la slotul M.2 tip B (opțional, de asemenea, pe mPCIe) pentru conectarea sistemului la rețele celulare. SSD-urile pot fi, de asemenea, conectate prin intermediul portului SATA. Licența opțională și protecția datelor este suportată prin intermediul unui TPM. Sursa de alimentare este furnizată printr-o intrare cu un domeniu larg de tensiune, de 12V – 24V. Noua placă conga-JC370 oferă toate acestea cu un TDP economic de 15 W, care este scalabil de la 12.5 W/800 MHz la 25 W/4.6 GHz în modul Turbo Boost.

Disponibilitate pe termen lung, de până la 15 ani
Dar toate aceste caracteristici nu ar avea niciun sens pentru inginerii embedded sau pentru cei din mediul industrial dacă placa nu oferă disponibilitate pe termen lung. Noua placă de la congatec stabilește un nou reper pentru calculatoarele SBC de 3.5-inchi, deoarece aceasta poate fi comandată cu o disponibilitate pe termen lung de peste 10 ani.

Este prima promisiune cu o disponibilitate atât de mare pentru întregul sector de calcul embedded de la lansarea noului procesor Intel Core Mobile din generația a 8-a, care oferă o disponibilitate pe termen lung de 15 ani. Aceasta respectă nevoile crescute ale ciclului de viață necesar pentru sectoarele de transport și mobilitate, dar este perfectă, de exemplu și pentru dispozitive medicale și controlere industriale, clienții ‘embedded edge’ și interfețe HMI, deoarece permit cicluri de viață extinse, fără costuri suplimentare pentru clienți. Până la urmă, întreaga piață profită de această disponibilitate ridicată, deoarece, în mod natural, nimeni nu este exclus.

Gestionarea pragmatică a saltului de disponibilitate
Nu toți producătorii de echipamente erau capabili să suporte acest salt remarcabil de la 7 la 15 ani, motiv pentru care doar puțini producători de module și plăci embedded au fost capabili până acum să urmeze această disponibilitate pe termen lung. congatec este una dintre puținele companii care a depus mult efort pentru a îndeplini această promisiune de disponibilitate pe termen lung și a venit cu o soluție pragmatică: compania oferă acum plăci și module cu o disponibilitate standard de peste 10 ani. Iar în baza unui contract de cumpărare special pe durată mare de timp, se poate face o extindere la 15 ani. congatec oferă clienților săi soluții standard pentru aceasta. În baza unui acord corespunzător, orice componentă ajunsă la sfârșitul ciclului de viață, este menținută în stoc de congatec și finanțată cu scopul de a acoperi volumul agreat.

Resurse adiționale:

1) https://www.embedded-software-engineering.de/time-sensitive-networking-tsn-was-ist-das-und-wie-geht-das-a-801013/index2.html

Un hipervizor (sau VMMVirtual Machine Monitor) este un software specializat, utilizat pentru a gestiona mașinile virtuale. Acesta rulează direct pe un echipament fizic și parta­jează și gestionează hardware-ul permițând mai multor medii diferite, izolate unele de altele, să fie executate pe aceeași mașină fizică.

Virtualizarea este o tehnologie software care partajează și alocă resursele hardware ale unui server pe mai multe mașini virtuale și face posibilă rularea mai multor sisteme de operare și aplicații simultan pe același server.


Despre autor
Jürgen Jungbauer, Senior Manager pentru linia de produse SBC (Single-Board Computer) la congatec

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre