更低功耗 更强性能,康佳特推出五种全新嵌入式模块与单板

供稿:康佳特科技有限公司

康佳特推出采用新款低功耗英特尔凌动®x6000、赛扬®和奔腾®系列处理器(代号Elkhart Lake)的五种嵌入式模块与单板:SMARC、Qseven、COM Express Compact/Mini、Pico-ITX单板计算机(SBC)。这些新款低功耗x86平台有哪些优势?


如今的工业物联网应用需要兼具高性能与低功耗的处理器、可靠的实时操作系统、实时连接和实施虚拟机监控技术。康佳特的单板和模块采用最新款英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器,能够为低功耗应用提供各个方面的强大性能。


目标市场包括自动化与控制——从智能电网和加工工业中的分布式流程控制,到智能机器人,甚至精密制造业中的PLC和CNC控制。其它的实时市场包括测试与量测技术,以及交通类应用,例如火车与轨道系统和自动驾驶车辆,它们都受益于更广的工作温度范围支持。


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SMARC、Qseven和COM Express Mini计算机模块的尺寸相当;主要的区别只是随着时间的推移,OEM厂商选择了其中一种规格尺寸。


新一代低功耗处理器系列还适用于需要大量图形运算的应用,例如边缘互联的POS机、自助终端(kiosk)和数字标牌系统,或者分布式博弈和彩票终端,新的康佳特板卡和模块还为这些应用提供增强的远程机器间通信。新款低功耗英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器(代号Elkhart Lake)将迅速征服嵌入式和边缘计算市场,并成为4.5W至12W区间内的无风扇低功耗嵌入式计算产品中的王牌。有以下充分的理由来支持这个结论:


处理器性能显著提升


相比基于Apollo Lake架构的前代产品,新款低功耗英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器的多线程性能大幅提升50%,而单线程性能甚至提升了70%。支持-40°C到+85°C的扩展温度范围对于很多工业应用至关重要。新处理器拥有多达4个核心,在Boost模式下的最大时钟频率可达3GHz,无论是单线程还是多线程应用,它们都为整个嵌入式市场带来了大幅的性能提升。


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基于Elkhart Lake 处理器的康佳特板卡与模块整体测试表现中令人惊艳,与Apollo Lake处理器相比,性能有了明显的提高,每瓦特性能更高。


英特尔凌动处理器技术现在可达到10纳米,这对嵌入式应用来说具有重大的意义。采用前代英特尔低功耗嵌入式产品,代号为Apollo Lake(14nm)、 Braswell(14nm)、Bay Trail(22nm)的的用户在换用新款Elkhart Lake 系列产品后,将首次体会到英特尔SuperFin技术带来的优势。除了更高的封装密度,该技术还能以低功耗实现同等性能,或者以相同功耗实现更高性能。这两点都是嵌入式产品设计的重点。新产品的功耗从4.5瓦到12瓦不等,通过比较可以看出,各级别功耗的用户都能从性能的显著提升中获益。处理器的节能模式获得了Energy Star 3.0认证,连网的应用将在待机模式下消耗极少的电量,且无需特制的网络代理芯片。


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现在支持更快速且更大的内存,最多可拓展至16GB LPDDR4内存和4267 MT/s。关键性的实时应用还将受益于更具性价比的纠错码技术,因为英特尔带内纠错码(IBECC)可采用较低成本的传统内存,而无需专门的ECC内存。用户可以在BIOS中设置ECC或非ECC模式,还可将IBECC适用于内存中的特定区块,这对开发者来说是一项突出的优点,让他们不用再面对“全舍弃”和“全保留”的矛盾。例如,应用IBECC可避免某个关键虚拟机内存区域出现数据错误,同时又让主要内存区域正常运作,保持更高的数据传输率。不过,哪怕激活了IBECC,可实现的数据传输率往往还是能达到英特尔凌动E3900处理器的DDR3L ECC内存的2倍以上。


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COM Express Compact模块主要用于高性能设计。该模块是可广泛扩展性能范围的低端平台,它可以实现特别便宜的设计。


双倍图形性能带来沉浸式体验


新款康佳特单板与模块的图形性能也实现翻倍,可呈现3x4K@60fps和10位色深的图像。这样的大幅提升得益于第11代英特尔图形单元,且已经被建置到更强大的英特尔第十代酷睿处理器(代号Ice Lake)。同样,GPU也位于CPU芯片上,受益于10nm制造技术带来的性能与功耗改善。不过归根到底,性能提升还是因为集成执行单元(EU)的数量增多到了32个。更高的效率和更多的EU数量能轻松地就实现图形性能翻倍,而Apollo Lake的第9代图形单元只有18个EU。第11代图形单元带来了更高的带宽要求、更高的压缩率、更大的L3缓存和更快的数据传输率。它还支持各种主流的图形加速API,例如DirectX 12、OpenGL 4.5、Vulkan 1.1、OpenCL 1.1和Metal,因而适用于3D图形和众多GPGPU驱动的应用领域。需要大量视频运算的应用,像数字标牌、游戏、直播客户端和影音前端系统等,都受益于具有硬件加速编码和解码功能的最新解码器,例如超高数据传输效率但也需要大量运算的HEVC (H.265)和VP9,或者广泛运用的前代产品AVC (H.264)和AV1。


PCIe3.0和USB3.1 Gen2提供更高数据传输


对很多开发者来说,新款英特尔酷睿处理器具有支持外围设备的更高数据传输能力,这是一项重要优势。PCIe Gen3首次出现在低功耗处理器中,这意味着与Apollo Lake所支持的PCIe Gen2相比,数据传输率翻了一番,最高达到32 Gigabyte/s(输出和返回通道各16GB/s),时钟频率也从5GHz提升到了8GHz。


低功耗x86平台的另一个新特色是支持USB 3.1 Gen2,与USB 3.1 Gen1相比,性能有了显著的提升。数据传输率翻倍至10GBit/s,因而能够传输未压缩的超高清视频信号,例如从影院向显示器传输——这还是USB接口首次实现这种操作。


不过,提升外设总线的时钟频率会大幅影响到系统设计,这会给载板开发者们带来新的问题,尤其是在信号兼容方面。更高的时钟频率会显著增加走线的复杂程度,容易导致错误,因此康佳特也为客户提供全面的载板设计和兼容性测试服务。出现问题时,客户不必再求助外部实验室,而是能够直接对话专家,这些专家全面测试过众多型号的计算机模块(COM)和载板组合,这意味着他们拥有所需的专业知识。


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Pico-ITX单板是立即可用的平台。搭配VARs和合作伙伴提供的广泛配件和多款系统设计,使Pico-ITX单板成为有吸引力的选择。康佳特也乐意为客户选择合适的系统合作伙伴提供建议。


普通以太网也可支持硬实时


新板卡和模块支持的时间敏感网络(TSN)、英特尔时间协调计算(英特尔®TCC)和RTS(Real-Time Systems)虚拟机监控技术,对基于VxWorks和实时Linux的工业实时应用来说是相当重要的功能。


TSN能够通过IP实现硬实时触觉互联网应用。基于新款英特尔凌动处理器的康佳特板卡和模块提供集成MAC,支持高于1GbE的TSN。康佳特产品不仅早就支持TSN,还提供融合了TSN与实时控制技术的开发平台。客户若想在自己的应用中集成TSN,可直接受益于该立即可用的开发平台。


TCC技术可以协调基于实时英特尔IP的I/O通信,从而减少同步过程中的延迟和信号不稳。该功能可通过英特尔® TCC 软件工具包进行调节。这对具备处理器集成CAN总线的运输领域实时应用相当有用。


用于硬件整合的全方位虚拟化支持


毫无疑问,硬件虚拟化在互联实时系统中扮演着重要角色,因为实时多任务处理功能是物联网和边缘设备的一项重要指标。英特尔凌动处理器通过英特尔VT技术支持虚拟化,这对实时拟机监控技术(像康佳特提供的RTS虚拟机监控器)来说是相当有吸引力的功能。举例来说,英特尔VT技术支持单根 I/O虚拟(SR-IOV)。这使虚拟机中执行通用操作系统(GPOS)的多个应用能直接与I/O接口连接,例如某个以太网接口。这是一个颇有吸引力的功能,因为这些接口往往供不应求。


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实时虚拟监控器与多个操作系统完美结合


康佳特子公司Real-Time Systems开发的RTS虚拟机监控器可以无缝整合Elkhart Lake处理器的硬件基础虚拟化功能,从而运行关键的实时应用,并可同时执行其它多任务操作系统,例如Linux和Windows,且不会造成额外延迟。虚拟化主要可以整合多个任务至单一系统上。新一代工业控制系统中的任务数量正飞速增加,除了现场控制外,这些系统如今还需要进行相互间的实时互动。此外,人们还需要进行基于工业物联网的数据交换,从而监控分布式设备、优化资产绩效、引入包括预防性维护和“即服务”的新业务模式。许多应用要需要整合基于视觉的人工智能。康佳特所有新款单板和模块均支持RTS虚拟机监控器,它们还采用新款英特尔凌动、赛扬、奔腾处理器。只有康佳特才提供这些功能支持。


人工智能与机器视觉


人工智能如今被广泛运用于边缘分析领域。新款英特尔处理器支持广泛的AI产品以及常用架构的优化。特别值得一提的是OpenVino和Microsoft ML。Microsoft ML是一种免费的机器学习软件库,适用于编程语言C #和F #。在与NimbusML结合使用时,它还支持Python模型。OpenVINO™工具包包含英特尔® 深度学习部署工具包、优化版OpenCV和媒体解码/编码程序,另有20个预训练的模型和代码范本。康佳特的工作负载整合套件组适用于视觉情境感知应用,能够让用户快速地进入计算机视觉和OpenVINO领域。它能立即投入使用,让机器人、自动驾驶车辆、视频监控系统、旅客和行人计数、零售商场中的自动结算系统等都实现情境感知功能。


面向机器视觉的工作负载整合套件组


面向视觉情境感知应用的康佳特工作负载整合套件组已被英特尔认证为可立即投产的Intel® IoT RFP Ready Kit,它体现了虚拟化的诸多效率优势。它透过Real-Time Systems (RTS)公司的虚拟机监控器技术,提供三种面向视觉类应用工作负载整合的虚拟机(VM)。第一个VM使用面向情境感知的英特尔® OpenVino™软件来运行视觉AI应用;第二个VM具有实时功能,运行确定性控制软件;第三个VM则充当IIoT/工业4.0网关。该套件组由康佳特和英特尔、RTS共同开发,同样支持新一代英特尔凌动处理器,适用于新一代基于视觉的协作机器人、机器控制和自动驾驶车辆——它们都需要同时执行多个任务,包括基于深度学习AI算法的情境感知。


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面向视觉情境感知应用的康佳特工作负载整合套件组已被英特尔认证为可立即投产的Intel® IoT RFP Ready Kit,它体现了虚拟化的诸多效率优势。


显著的安全性提升


所有的工业物联网(IIoT)边缘设备都必须整合各种安全功能。OEM可利用虚拟化技术(如RTS公司的实时虚拟机监控器)来做到这点。然而理论上,设备的基础已经由其硬件直接确定。新的低功耗处理器系列则在这方面大有所为。例如,基于新一代英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器的康佳特板卡和模块具有多种创新特性,可实现更全面的带外管理,并具有一系列嵌入式安全功能,例如Intel® Boot Guard 2.1带来的认证启动、英特尔® 平台可信技术 (英特尔l® PTT)等TPM支持,以及Intel® Dynamic Application Loader (英特尔® DAL)。这些都有助于开发稳定、可靠的应用。在数据加密和解密方面,新板卡和模块也不缺亮点。Intel® Advanced Encryption Standard New Instructions (AES-NI)以及用于硬件加速版安全哈希算法的SHA Extensions变得更加强大。另外,一个全新的功能是处理器支持SMx密钥,它由一系列标准算法构成,在中国尤为常用。最后还有播放最新的高清媒体所必须的HDCP 2.3拷贝保护。   


全天候运转与长期供货支持


基于新一代英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器的康佳特板卡和模块设计旨在实现高可靠性与悠长使用寿命。对于严苛工业环境下使用的处理器,英特尔提供10年期的全天候运转保障(100%处于S0睡眠状态)。它们的工作温度范围为-40°C至+85°C,最大结温为100°C至110°C。目前,康佳特产品的标准供应期限为10年。至于需要更长供应期限的OEM,可签订延长期限的特别项目。


八种新配置


新板卡和模块规格包含Pico-ITX单板、SMARC、Qseven、COM Express Compact和Mini,具体处理器配置如下:


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发布时间:2021年5月20日 15:39 人气: 审核编辑:刘婷
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