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TRENDS & TECHNOLOGIE STEUERUNGSTECHNIK
Halle 12,
Stand 404
CompactPCI mit Dual-Core-Technologie
Mehr Leistung pro Watt
CompactPCI gilt im Bereich der Embedded Computer-Technologie als High End-Technologie. Kontron
setzt noch eins drauf und stellt zur Embedded World die ersten 3HE- und 6HE-Baugruppen mit der für
den Notebook-Sektor gelaunchten Intel Core Duo Processor-Technologie vor. Die Dual Core-Prozessoren führen zu einer deutlichen Senkung der Verlustleistung.
Dual-Core-Prozessoren bieten gegen-
Enorme Rechengeschwindigkeit
über den klassischen Prozessoren mehr
Leistung pro Watt und reduzieren damit
die Verlustleistung bei gegebener Performance. Dieses Argument verhalf Pentium M zum Erfolg und wird daher auch
Dual-Core-Prozessoren zum Durchbruch
im Bereich der Embedded ComputingTechnologie verhelfen. Anwender werden sich am Anfang dieser Entwicklung
naturgemäß im High End-Bereich finden.
Auch Kontron integriert Dual-Core-Prozessoren daher zuerst auf entsprechenden Plattformen, allen voran CompactPCI. Die ersten CompactPCI CPU Boards
in 3HE und 6HE sind mit dem für den
Notebooksektor vorgestellten Intel Core
Duo Processor bestückt, welcher mit
einer dualen Taktfrequenz von 2 GHz arbeitet.
Was 2 GHz auf Dual-Core heißt, kann ein
Vergleich mit Single-Core Pentium M und
Desktop-Prozessoren verdeutlichen: Der
Single-Core Pentium M mit 2 GHz ist in
etwa genau so schnell wie der Pentium 4
mit 3,2 GHz. Rein theoretisch sind dann
die neuen Dual-Core-Prozessoren mit 2
GHz vergleichbar mit 6,4 GHz Desktop
Performance. Diesen Wert bestätigen
auch erste bei Kontron durchgeführte
Messungen. Vergleicht man den Intel
Pentium M 756-Prozessor (2,1 GHz) mit
dem Intel Core Duo Processor (2,16 GHz)
ergibt sich folgende Leistungssteigerung
bei identischer Taktfrequenz mit konventionellen Office-Applikationen:
Floating Point Performance: + 96,5 %
Integer Performance: + 89,3 %
3DMark: + 100 %
Es wird also annähernd die doppelte Leistung bei gleichem Takt und single-threated Software erbracht. Bei zukünftig multi-threated ausgelegter Software mit VT
ist sogar ein exponentieller Performance-Zuwachs zu erwarten. Steht man
vor der Frage, welcher Prozessor als
nächster in das System eingebettet werden soll, ist Dual-Core auf jeden Fall die
richtige Antwort.
Virtualization Technology –
Aufteilung von Prozessen
Neben der reinen Performancesteigerung (pro Watt) ist aber auch die kom AUTOR
Irene Hahner ist Product Managerin bei
Kontron Modular Computers in Kaufbeuren.
Die CompactPCI-Baugruppen CP6012 (6HE) und CP307 (3HE) sind mit dem Intel Core Duo Processor und mit dem 945GM-Chipsatz
bzw. E7520 (6HE CompactPCI) bestückt.
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IEE 51. Jahrgang 02-2006
STEUERUNGSTECHNIK
KOMPAKT
Die CompactPCI-Baugruppen CP6012
(6HE) und CP307 (3HE) sind mit dem
Intel Core Duo Processor und mit dem
945GM-Chipsatz bzw. E7520 (6HE
CompactPCI) bestückt. Die Boards arbeiten mit 2 GHz bei 31 W und verfügen über 2 MB L2 Cache. Sie sind alternativ auch mit einem Intel Core
Duo Processor mit 1,66 GHz oder mit
dem Intel Core Solo Processor 1,86 GHz
verfügbar. Für applikationsspezifische
Erweiterungen bietet ein XMC- bzw.
PMC-Steckplatz Raum. Softwaresupport besteht für Linux (SuSE 9.3 bzw.
10.0 und Redhat Enterprise 4.0) sowie
Windows XP, XP embedded und Windows Server.
mende Virtualization Technology für Embedded-Systeme interessant. Dieser zukünftige Standard aller neuen Intel-Plattformen macht die Hardwareverwaltung
noch leichter handhabbar, da multiple
Betriebssysteme und Applikationen als
‘virtuelle Maschinen’ in unabhängigen
Partitionen ablaufen können. Das führt
zu stabileren Gesamtsystemen, weil sich
Prozesse, die auf Single-Core-Systemen
gegebenenfalls kollidieren können, hier
voneinander trennen lassen. Bisher als
Stand-Alone betriebene Systeme wie
Steuerungen, Firewalls oder Datenserver
können so vollkommen isoliert von anderen Lösungen in ein einziges System integriert werden. Speziell 3HE- und 6HECompactPCI-Lösungen sind unter diesem
Gesichtspunkt beispielsweise für folgende Applikationen interessant:
Um zwei, vier oder mehr Roboter mit
nur einem System jeweils unabhängig
zu steuern
Zur Visualisierung z. B. unter Windows
und Steuerung mit VxWorks in einem
System
Für Webserver und Soft-SPS
Für softwareredundante Systeme
Um zwei Telecom-CPU Boards durch
ein Dual-Core Board zu ersetzen
Ist es möglich, herkömmliche Lösungen
mit mehreren Prozessoren in eine 2in1Lösung umzusetzen, winken beträcht-
IEE 51. Jahrgang 02-2006
liche Kosteneinsparungen. Die verschiedenen Betriebssystemhersteller werden
die Virtualization Technology (VT) ihrerseits unterstützen, z. B. wollen RedHat,
Suse und Montavista den Public Domain
XAN Virtual Machine Monitor mit ihrer
Software im Bundle anbieten. Die ersten
Dual-Core-Applikationen müssen jedoch
noch ohne VT auskommen, weil sich VTunterstützende Softwarelösungen noch
in der Entwicklungsphase befinden.
Skalierbare Leistung
Die neuen CompactPCI-Baugruppen
CP6012 (6HE) und CP307 (3HE) sind mit
dem Intel Core Duo Processor und mit
dem 945GM-Chipsatz bzw. E7520 (6HE
CompactPCI) bestückt. Die Boards arbeiten mit 2 GHz bei 31 W und verfügen über
2 MB L2 Cache. Alternativ sind die Boards
mit einem Intel Core Duo Processor mit
1,66 GHz (LV) verfügbar oder aber mit
dem Intel Core Solo Processor 1,86 GHz.
Der Solo-Prozessor ist um einen Core beraubt, unterstützt aber die Virtualization
Technology. Abgesehen von der geringeren Performance und dem reduzierten L2
Cache verhält er sich für den Entwickler
von Embedded-Systemen identisch.
Durch den Einsatz skalierbarer DualCore-Prozessoren in Kombination mit einem Server-Class-Chipsatz ist die CP6012-Baugruppe auf Leistung und hohen
Datendurchsatz getrimmt. Sie ist das
High End-Produkt für PICMG 2.16 konforme 6HE-CompactPCI-Systeme. Hoher Integrationsgrad und aktuelle Schnittstellentechnologien prägen das Profil des
Boards. So befinden sich onboard eine
PCI-Express-Schnittstelle, bis zu 4 GByte
DDR2 400 MHz-Arbeitsspeicher, eine Serial-ATA-Schnittstelle inklusive Festplatte, 4 GBit-Ethernet-Schnittstellen (zwei
zur Backplane/zwei frontseitig) sowie
max. 4 x USB. Je eine COM- und eine VGASchnittstelle sowie Rear-I/O-Support
runden das Featureset ab. Applikationsspezifische Erweiterungen finden auf je
einem XMC- (PCIe x8) oder alternativ
PMC-Steckplatz für Mezzaninekarten
Platz. Softwaresupport wird für Linux
(SuSE 9.3 bzw. 10.0 und RedHat Enter-
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TRENDS & TECHNOLOGIE STEUERUNGSTECHNIK
prise 4.0) sowie Windows XP, XP embedded und Windows Server geboten.
Anspruchsvolle Zielmärkte
im Visier
Speziell für Applikationen in rauer Umgebung eignet sich die 3HE CompactPCIKarte mit Dual-Core-Prozessor. Während
die 6HE-Karte auf Datendurchsatz optimiert ist, konzentriert sich die 3HE-Karte
auf ein optimales Verhältnis von Leistung
und robustem Design. Der Prozessor und
2 GB des maximal möglichen 4-GB-Speicherausbaus sind gelötet. Der schnelle
Speicherzugriff von 667 MHz, PCI-Express
onboard und Serial-ATA-Support sorgen
für hohen Datendurchsatz. DVI und VGA
im Dual-Monitor-Betrieb, 2-GBit-Ethernet-Schnittstellen, bis zu 6 x USB sowie
weitere I/O-Schnittstellen – auch über
den Rear I/O-Zugriff – runden das Featureset ab.
6HE-Baugruppen eignen sich dank ihrer
Systemfunktionen gemäß PICMG 2.16
mit IPMI Systemmanagement und redundanten 10/100/1000 MByte Ethernet
Ports zur Paket Switched Backplane in
erster Linie für Applikationen, die auf
Hochverfügbarkeit und frontseitigem
Hot-Swap der Baugruppen bauen. Es
handelt sich vielfach um Tele- und Datakom-Applikationen, aber auch um hochsensible sicherheitsgerichtete Lösungen.
Durch ihren robusten Aufbau kommen
sie auch für bildverarbeitende Systeme in
Featureset
Intel Pentium M
Prozessor
Intel Core Duo Processor
Cores
1
2
Frequency
Up to 2,0 GHz
Up to 2,0 GHz
Processor side bus
400 MHz / 533 MHz
533 MHz / 667 MHz
On-die L2 cache
2 MB
2 MB
Package
479-pin µFC-BGA
478-pin µFC-BGA
Power consumption
1,4 GHz 10 W LV
1,67 GHz 16 W LV
2,0 GHz/533 MHz 27 W
2,0 GHz 31 W
2,0 GHz/400 MHz 2 1 W
Technology
90 nm
65 nm
Der Vergleich mit Intel Pentium M zeigt kleine aber entscheidende Unterschiede.
der Medizintechnik (Tomographen) und
anderen vertikale Branchen infrage.
Wird dagegen IPMI, Redundanz und hoher Integrationsgrad pro Baugruppe bei
6HE nicht benötigt, kommen 3HE-CompactPCI-Baugruppen zum Einsatz. Auch
hier stehen schock- und vibrationsfeste
robuste Steckverbinder und der optional
verfügbare erweiterte Temperaturbereich im Vordergrund. Die Branchen
mit entsprechend rauem Umgebungsumfeld sind somit klassische Abnehmer
solcher Lösungen. Beschränkt die Prozessorleistung die Verarbeitungsgeschwindigkeit, zum Beispiel einer Laserschneidemaschine, wird mit Dual-Core der
Durchsatz entsprechend der Performancesteigerung erhöht.
Weitere Dual Core-Produkte
in Planung
Auf Basis der ersten Layouts will Kontron
in den nächsten Monaten weitere Embedded Boards und Systeme mit DualCore-Prozessoren auf den Markt bringen.
Im Vordergrund stehen dabei die gleichen Formfaktoren und Systeme, die
heute schon mit PCI-Express bestückt
sind. Sie können dadurch ideal die Performance auch zur Peripherie hin weitergeben. Aber auch PCI-basierte Systeme mit
Dual-Core sind geplant. Denn – anders als
im kommerziellen Sektor, wo schnelle
Grafik und hohe Rechenleistung im Vordergrund stehen, ist bei Embedded-Applikationen vielfach die schnelle Anbindung von Sensorik und Aktorik bzw. der
I/Os und der jeweiligen Kommunikationsnetze von Bedeutung.
Da der Einstieg in die Dual-Core-Technologie nicht nur einfach mehr Performance bietet, sondern applikationseitig
auch vollkommen andere Lösungsansätze verspricht, plant Kontron zusammen
mit Intel, weltweit Schulungen und
Roadshows zu initiieren.
Kennziffer 765
infoDIRECT
Produktivitätszuwachsfaktor bei identischer Taktfrequenz in konventionellen OfficeApplikationen
16
765iee0206
www.all-electronics.de
Datenblätter
IEE 51. Jahrgang 02-2006