Embedded & Mikroprozessoren Viel Plus für High-End-Systeme

E&E:

Was spricht aus Ihrer Sicht für den Einsatz der sechsten Generation der Intel-Core-Prozessoren?

Christian Eder:

Hierfür gibt es mehrere Gründe. Ich finde beispielsweise, dass die sehr breite Skalierbarkeit von wenigen Watt bis hin zu 91 Watt Hochleistungsvarianten für Entwickler sehr interessant ist. Sie können dadurch auf ein einheitliches Ökosystem zurückgreifen, ganz gleich in welcher Leistungsklasse sie entwickeln. Für die Wiederverwertungsoptionen von Wissen und Code wurden folglich optimale Voraussetzungen geschaffen.

E&E:

Eine hohe Skalierbarkeit gab es aber doch auch schon bei den früheren Generationen?

Christian Eder:

Das ist richtig. Aber bis hin zu 4 Watt hat es bislang noch keine Intel-Core-Prozessoren gegeben. Wir bewegen uns hier folglich auch in neue Leistungsbereiche hinein, die bislang von Intel-Atom-Prozessoren und vergleichbaren Lösungen besetzt wurden. Die High-End-Prozessorarchitekturen werden also auch für SFF-Designs interessant.

E&E:

Was bietet die neue Prozessorgeneration hierfür konkret an Mehrwert?

Christian Eder:

Ein deutliches Mehr an energieeffizienter Leistung. Schon alleine die Tatsache, dass jetzt ein DDR4-Speicher unterstützt wird, ist ein enormer Sprung nach vorne. Erstens bietet er eine deutlich höhere Bandbreite und arbeitet schneller, zweitens ist er mit 1,2 Volt auch energieeffizienter als ein bisheriger DDR3-RAM mit 1,35 Volt. Außerdem verdoppelt sich die Speicherdichte, so dass mit zwei RAM-Slots nun 32-GByte-Arbeitsspeicher möglich sind. Ein enormes Plus für viele High-End-Embedded-Systeme – und für viele Systementwickler voraussichtlich der Hauptgrund, möglichst schnell auf die neue Generation umzusteigen.

E&E:

Welche Applikationen profitieren von so viel RAM?

Christian Eder:

Alleine die Anforderungen, die wir durch die IoT- und Indus- trie-4.0-Anbindung gestellt bekommen, ist es wert, mehr und schnelleren RAM zur Verfügung gestellt zu bekommen. Aber auch viele High-End-Embedded-Systeme, die lüfterlos und komplett geschlossen sein müssen, profitieren von dem Mehr an Speicher im Low-Power-Segment. Stellen Sie sich alleine virtualisierte IPCs mit Steuerung und HMI in einem System vor oder Sicherheitstechnik mit Videoverarbeitung sowie Streaming Media im Bereich High-End Digital Signage und Digital out of Home Advertisement (DooH). Hier fallen immens hohe Datenmengen an, die im Arbeitsspeicher effizienter gehandhabt werden können, als auf Massenspeichern in einer Auslagerungsdatei.

E&E:

Bekomme ich die RAM-Bandbreite auch ins Feld?

Christian Eder:

Ja. Durchaus. Bis zu 40 Prozent mehr High-Speed-I/Os bietet die neue Intel-Core-Generation. Bei unseren COM-Express-Modulen konnten wir beispielsweise die Anzahl der USB-3.0-Schnittstellen auf vier verdoppeln und mit PCI Express Gen 3.0 haben wir bei den SoCs nun erstmals nahezu verdoppelte Datenrate. Es sind folglich einige Verbesserungen insbesondere in Richtung Peripherie erzielt worden, was für die schnelle horizontale und vertikale Kommunikation im IoT- und Indus- trie-4.0-Umfeld von entscheidender Bedeutung ist.

E&E:

Die Grafik wird ja auch immer wichtiger. Was bietet Skylake hier?

Christian Eder:

Die neue Grafikeinheit ist Windows 10 optimiert. Auf den neuen 15-Watt-SoCs ist sie als Intel HD Graphics 520 Series integriert. Sie versorgt bis zu drei unabhängige 4k-Displays mit 60 Hz via DisplayPort 1.2. Unterstützt wird außerdem auch HDMI 1.4; und der DirectX 12 Support sorgt für noch schnellere 3D-Grafik unter Windows 10. Integriert ist auch eine zusätzliche Video-Engine. Sie ermöglichen bei minimaler CPU-Last und damit geringem Stromverbrauch das En- und Decoding von HEVC, VP8, VP9 und VDENC.

E&E:

Wenn Video Standard ist: Gibt es auch passende Kameraschnittstellen?

Christian Eder:

Ja. Verfügbar ist nun eine SoC-integrierte CSI-MIPI-2-Kameraschnittstelle, die erstmalig auch einen integrierten Image-Signal-Prozessor (ISP) bietet. Damit können Bilder der Sensoren in Echtzeit und besonders energieeffizient verarbeitet werden, ohne dass die CPU eingreifen muss.

E&E:

Wie bekommt man all das in ein lüfterloses Design integriert?

Christian Eder:

Man muss die magische 15-Watt-Grenze einhalten. Aber auch dann ist es kein Kinderspiel, ein komplett geschlossenes lüfterloses Design zu entwickeln. Es kann nämlich immer auch applikationsabhängige Spitzenbelastungen geben, die das thermische System-Design überfordern können. Praktisch ist es deshalb, dass die 15-Watt-SoCs eine konfigurierbare TDP haben, die von 7,5 bis zu 15 Watt skalierbar ist. Hierzu passend bieten wir auch Kühllösungen vom standardisierten Heatspreader über aktive und passive Kühllösungen bis hin zur kundenspezifisch angepassten Kühlung, sodass Entwickler schneller das Optimum aus ihrer Applikation herausholen können.

E&E:

Was zeichnet Ihre Kühllösungen genau aus?

Christian Eder:

Im Rahmen der PICMG-Spezifikationen von COM Express kann man die Abmessungen des Heatspreaders auf eine definierte Bauhöhe festlegen und damit Footprint-identische Kühllösungen anbieten, die unterschiedliche Optionen bieten.

E&E:

Eine letzte Frage: Warum COM Express und nicht Qseven?

Christian Eder:

Weil die Intel-Core-Prozessortechnik High-End ist und somit viel besser zu den High-Speed-Schnittstellen von COM Express passt. Qseven ist für einen maximalen Leistungsbedarf von 12 Watt definiert und aus diesem Grund prädestiniert für die Intel-Atom- Prozessoren.