COM-Express-Modul von TQ-Systems Für performante Messtechnik-Anwendungen

Sichere und schnelle Datenspeicherung

In vielen modernen Messtechnik-Applikationen ist die temporäre oder dauerhafte Speicherung der Daten als Basisfunktion berücksichtigt. Die immer größer werdenden Datenmengen geben auch hier Anlass zum Nachdenken. In der Vergangenheit wurden Daten klassisch auf SATA-Festplatten oder -SSDs gespeichert. Hierfür stehen bei den Kaby-Lake-H-Prozessoren auf COM Express weiterhin bis zu vier SATA-Schnittstellen zur Verfügung. Wer jedoch auch hier einen hohen Datendurchsatz benötigt, stößt mit den maximal 480 MB/s Nutzdaten-Bandbreite, die SATA Gen. 3 bietet, an Grenzen.

Höhere Bandbreiten können bei neuen Speichermedien wie NVMe-SSDs im M.2-Formfaktor genutzt werden. Bei den schnellen NVMe-Ausführungen der M.2-Speicher erfolgt die Anbindung per PCIe x2 oder PCIe x4 am PCH des CPU-Moduls, wobei Übertragungsraten von über 2 GB/s erreicht werden können. Interessant wird dies vor allem aufgrund der immer schneller werdenden Flash-Speicher, die mit einer SATA-Anbindung nicht die volle Performance zeigen können. Da es bei M.2-Speichermedien sowohl SATA- als auch PCIe-Ausführungen gibt, ist ein genauer Blick ins jeweilige Datenblatt besonders wichtig.

Wer für die dauerhafte Speicherung von sehr großen Datenmengen auf den Einsatz einer SATA-Festplatte angewiesen ist, kann für die kurzfristige Beschleunigung des Datentransfers auf Intels Optane-Speicher mit 3D-XPoint-Technologie zurückgreifen (Bild 4). Es handelt sich hierbei um eine neuartige Speichertechnologie, die eine sehr geringe Latenzzeit aufweist und sich unter anderem als Cache für die Datenübertragung zur Festplatte eignet. Die im M.2-Formfaktor erhältlichen Speichermodule werden erstmals mit der 7. Generation von Intels Core-Technologie unterstützt. Einige Anwender nutzen diese neue, nichtflüchtige Speichertechnologie aber auch, um den System- und Programmstart zu beschleunigen. Eine Kombination aus Software (Intel Rapid-Storage-Technologie) und Hardware bietet eine für den Anwender transparente Möglichkeit, häufig genutzte Daten nicht von der Festplatte, sondern aus dem superschnellen Optane-Speicher zu laden. Dadurch können Boot- und Ladezeiten für Anwendung drastisch sinken.

Für die Datenspeicherung über Netzwerk oder auf einen Wechseldatenträger stehen auch bei dieser Prozessorgeneration Gigabit-Ethernet und mehrere USB-3.0-Ports zur Verfügung.

Schnittstelle/AnbindungKonfig/Rev.

max. Datenraten (inkl. Protokoll-Overhead)


Benchmark*): Cache
 
ca. 140 GB/s (reale Bandbreite)

Benchmark*): DDR4-2400 (Dual Channel)
 ca. 26 GB/s (reale Bandbreite)

Verbindung Kaby Lake-H Prozessor / PCH (DMI 3.0)
 
ca. 4 GB/s
PCIe (z. B. zur Anbindung FPGA)x1
250 MB/s (Gen1)
ca. 1 GB/s (Gen3)
 x2500 MB/s (Gen1)ca. 2 GB/s (Gen3)
 x4
1000 MB/s (Gen1)
ca. 4 GB/s (Gen3)
 x82000 MB/s (Gen1)ca. 8 GB/s (Gen3)
 x16
4000 MB/s (Gen1)
ca. 16 GB/s (Gen3)

SATA (HDD/SSD)

150 MB/s (Gen1)


600 MB/s (Gen3)
NVMe (SSD)PCIe x2ca. 2 GB/s
 
PCIe x4
ca. 4 GB/s
USB2.0
60 MB/s
 3.0625 MB/s
Gigabit Ethernet125 MB/s

 

Tabelle: Maximaler Datendurchsatz diverser Schnittstellen und Bussysteme. *) Benchmarkwerte wurden mit TQMx70EB / Intel Xeon CPU E3-1505M v6 und Benchmark-Tool Sandra SiSoft 2015 ermittelt.

Fazit 
 
Die Realisierung leistungsfähiger Messtechnik-Anwendungen kann durch die neue Prozessorgeneration Kaby Lake von Intel, einem modularen Designansatz und bei Bedarf durch die Zusammenarbeit mit einem kompetenten Partner sehr effizient und kostenoptimiert durchgeführt werden. Im Idealfall bietet der Partner fertige Building-Blocks, kompetente Designunterstützung sowie Entwicklungs- und Fertigungsdienstleistungen an. Gerade im Bereich moderner Messtechnik gibt es genügend Potenzial, um neue Systeme mit Innovationen und ausreichend Rechenleistung für zukunftsorientierte Funktionserweiterungen auszustatten.