Neue Möglichkeiten mit COM-HPC-Server
Grenzenlose Freiheit für Edge-Server
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wissen weitergeben
Für ein schnelles, einfaches und effizientes Eintauchen in die Designregeln eröffnete Congatec sogar eine Online- und Vor-Ort-Schulungsakademie für COM-HPC-Server- und -Client-Designs. Sie bietet Entwicklern einen von Experten geführten Einstieg in die Welt der Embedded- und Edge-Computing-Designs auf Basis des neuen Standards. Experten stellen alle Designgrundlagen sowie Best-Practice-Schemata von COM-HPC-Carrierboards und Zubehör wie lüfterlose Kühlmodule für Serverdesigns für 100 W und mehr vor. Als Referenzplattform zum Schulen der Xeon-D-Prozessorimplementierung dienen die Evaluierungs-Carrierboards für COM-HPC-Servermodule. Sie bringen den vollen Funktionsumfang des Standards auf die Straße – Entwickler können sie zudem als Plattformen für das weitere Entwickeln nutzen.
Jobangebote+ passend zum Thema
Congatecs Trainingsakademie zielt darauf ab, Entwickler in allen COM-HPC-Designgrundlagen zu schulen – von PCB-Layer-Prinzipien, Power-Management-Regeln und Signalintegritätsanforderungen bis hin zur Komponentenauswahl. Einige Sessions richten den Fokus speziell auf Kommunikationsschnittstellen. Sie leiten an, wie Entwickler Fallstricke bei anspruchsvollen Designs von serieller
Hochgeschwindigkeitskommunikation vermeiden. Zum Beispiel PCIe Gen 4 und 5, USB 3.2 Gen 2 und USB 4 mit Thunderbolt auf USB-C. Für 100-Gigabit-Ethernet (GbE) ist zudem das Management von Seitenbandsignalen für die 10G/25G/40G/100G-Ethernet-KR-Schnittstellen inkludiert, die bei COM-HPC auf dem Carrierboard zu Deserialisieren sind. Nicht zuletzt erklären Congatecs Experten, wie Designs Schnittstellenstandards wie eSPI, I2C und GPIO nutzen.
Eine Einführung, wie Entwickler x86-Firmware in die Module integrieren, rundet die Sessions ab. Sie reicht von Embedded BIOS bis hin zu Board- und Module-Management-Controller-Funktionen. Schließlich gibt es Sitzungen zu Verifikations- und Teststrategien, um alle Herausforderungen von der anfänglichen Verifikation des Carrier-Board-Designs bis hin zum Massenproduktionstest zu bewältigen. Mit einem solchen Rundum-Sorglos-Paket zielt die Congatec-Akademie darauf ab, das Design robuster Edge-Server so einfach wie möglich zu gestalten. Hierbei bietet das Unternehmen OEM-Kunden optional komplette Systemdesigns auf Basis seiner neuen COM-HPC-Servermodule auch über sein Partnernetzwerk an.
Edge Server Workloads beschleunigen
Die neuen Server-on-Modules in den Größen COM-HPC Server Size E und Size D mit Ball Grid Array (BGA)-bestückten Xeon-D-Prozessoren überzeugen jedoch nicht nur mit dem Support des großen Temperaturbereichs. Sie brechen ebenfalls so manchen Flaschenhals bisheriger Edge-Serverrestriktionen auf und können hierdurch die nächste Generation von Echtzeit-Workloads in rauen Umgebungen beschleunigen. Zu den Verbesserungen gehören:
➔ bis zu 20 Kerne
➔ bis zu 1 TB RAM auf bis zu 8 DRAM-Sockeln bei 2933 MT/s (Megatransfers pro Sekunde)
➔ bis zu 48 PCIe Lanes, davon 32 PCIe Gen 4 Lanes mit doppeltem Durchsatz pro Lane
➔ bis zu 100-GbE-Konnektivität
➔ Unterstützung für Time Coordinated Computing (TCC)/Time Sensitive Networking (TSN) mit optimierter Leistungsaufnahme.
Video-Storage- und Analytik-Server profitieren zudem bei Datenanalysen auf Basis künstlicher Intelligenz (KI) von der integrierten Intel »AVX-512« Befehlssatzarchitektur, Intels »Vector Neuronal Network Instructions« (VNNI) sowie dem »OpenVino«-Toolkit, das bei Deep-Learning-Instruktionen unterstützt.
Umfassende Services für Edge-Server
Insofern ist die Markteinführung der Ice-Lake-D-basierten COM-HPC-Servermodule in dreierlei Hinsicht ein Meilenstein: Erstens zielen sie nicht nur auf Standard-Industrieumgebungen ab, sondern ebenfalls auf Applikationen im Freien und in Fahrzeugen. Zweitens erweitern die Module die Anzahl der verfügbaren Kerne erstmals auf 20 und ermöglichen mit bis zu acht DRAM-Sockeln eine höhere Speicherbandbreite. Drittens verfügen die Servermodule über Echtzeitfähigkeiten, sowohl in Bezug auf die Prozessorkerne als auch auf das TCC/TSN-fähige Echtzeit-Ethernet.
Anwender möchten jedoch außerdem für Echtzeit-Serverinstallationen am Edge Server Balancing und somit Server-Consolidation-Services realisieren. Über diese lassen sich diverse Echtzeitapplikationen unabhängig voneinander auf einem einzigen Edge-Server betreiben. Hierfür hilft es, wenn die Plattformen echtzeitfähige virtuelle Maschinen unterstützten, wie sie der RTS-Hypervisor von Real-Time Systems ermöglicht.
So können Industrie-4.0-Fabriken am Edge ihrer privaten 5G-Netze Echtzeitapplikationen auf einer einzigen Serverplattform hosten und den jeweiligen Prozessen Systemressourcen zuweisen. Server-on-Modules von Congatec sind für diese Services vorqualifiziert.
Passende Installationen mit allen erforderlichen Parametrierungen zählen zu den Standardservices, die Congatec für die neuen COM-HPC-Module anbietet.
Weiterhin sind die Module mit einem umfassenden Featureset in Serverqualität ausgestattet: Für unternehmenskritische Designs bieten sie Hardware- Sicherheitsfunktionen von Intel. Darunter »Boot Guard«, »Total Memory Encryption Multi-Tenant« (Intel TME-MT) sowie »Software Guard Extensions« (SGX). Für RAS-Fähigkeiten (Remote Accessibility and Serviceability) integrieren die Prozessormodule Intels »Manageability Engine« (ME) und unterstützen zudem Remote-Management-Funktionen wie »Intelligent Platform Management Interface (IPMI)« und »Redfish«. Hierfür gibt es inzwischen eine PICMG-Spezifikation, die die Interoperabilität gewährleistet und die ebenfalls Bestandteil des Schulungsportfolios der Congatec Academy ist.
Server-on-Module-Optionen für Xeon D
Alle neuen Module bietet Congatec in High Core Count (HCC)- sowie Low Core Count (LCC)-Varianten der Xeon-D-Prozessorserie an.
Die Server-Size-E-Module im COM-HPC-Formfaktor namens »conga-HPC/sILH« sind mit folgender Ausstattung erhältlich:
➔ Fünf verschiedene Xeon-D-27xx-HCC-Prozessoren mit wahlweise vier bis 20 Kernen
➔ Acht DIMM-Sockel für bis zu 1 TB DDR4-Speicher mit 2933 MT/s und 2666 MT/s mit Error Correction Code (ECC)
➔ 32x PCIe Gen 4 und 16x PCIe Gen 3
➔ 100 GbE plus echtzeitfähigem 2,5 GbE mit TSN- und TCC-Unterstützung
➔ Prozessorgrundleistung von 65 bis 118 W
Congatecs Server-Size-D-Module im COM-HPC-Formfaktor namens »conga-HPC/sILL« sowie Module nach dem etablierten COM-Express-Typ-7-Standard wie das »conga-B7Xl« sind in folgender Ausstattung erhältlich:
➔ Fünf verschiedene Xeon-D-17xx-LCC-Prozessoren mit wahlweise vier bis zehn Kernen
➔ Bis zu 128 GB DDR4 2666 MT/s RAM über bis zu vier SO-DIMM-Sockel bei COM-Express conga-B7Xl
➔ Vier DIMM-Sockel für bis zu 256 GB, 2933 MT/s DDR4 RAM bzw. 128 GB bei ECC UDIMM RAM bei COM-HPC conga-HPC/sILL
➔ 16x PCIe Gen 4 und 16x PCIe Gen 3
➔ Bis zu 100 GbE-Durchsatz für COM-HPC und 4x 10 GbE bei COM Express sowie TSN/TCC-Unterstützung über 2,5 GbE für beide
➔ Prozessorleistung von 40 bis 67 W
Entwickler können die Module ab sofort ordern, sie sind bereits applikationsfertig als Muster verfügbar. Das alles inklusive der zur Thermal Design Power (TDP) des Prozessors passenden Kühllösung. Das reicht von einer aktiven Kühlung mit Heatpipe-Adapter bis hin zur vollständig passiven Kühlmöglichkeit für mechanische Resistenz gegen Vibrationen und Stöße. Zudem lindern sie den Wärmestress für Applikationen, die mit kurzfristig hohen Temperatursprüngen zu kämpfen haben. Softwareseitig liefert das Unternehmen die neuen Module mit Board-Support-Paketen für Windows, Linux und VxWorks sowie RTS-Hypervisor aus.
_______________________________________________________________________
Referenzdesign für selbstlernendes KI-Clustering
COM-HPC Edge-Server-Designs sind nicht auf Single-Module-Designs limitiert. Der Standard unterstützt ebenso Multi Module Carrier mit heterogenen COM-HPC-Konfigurationen, beispielsweise mit FPGAs, GPGPUs oder weiteren KI-Rechenbeschleunigern. Ebenso ist der Mix von COM-HPC-Server- und COM-HPC-Client-Modulen auf einem Board möglich. So arbeitet Congatec aktuell zusammen mit der Uni Biele- feld und Christmann IT an einem Edge-Server-Design. Es vereint mehrere COM-HPC-Module auf einem Carrierboard. Hiermit können Entwickler Echtzeit-Workloads auf einer Multi-System-Konsolidierung für selbstlernendes KI-Clustering von hochdimensionalen Daten verarbeiten (Self Organizing Maps).
_________________________________________________________________________
Der Autor
Andreas Bergbauer ist Senior Product Line Manager Intel Xeon-D-Prozessoren (Ice Lake D) bei Congatec. Zuvor war er als Projektmanager für die Entwicklung und Markteinführung neuer Produkte verantwortlich. Vor seinem Wechsel zu Congatec war er lange Jahre in der IT-Unternehmensberatung tätig. Bergbauer studierte Wirtschaftsinformatik an der Hochschule Deggendorf und ist nach GPM zertifizierter Projektmanagement-Fachmann. E-Mail: Andreas.Bergbauer@congatec.com
- Grenzenlose Freiheit für Edge-Server
- Wissen weitergeben
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Raspberry Pi für die Industrie
Die Adaption geht munter weiter
Wenn die Cloud ausfällt
Edge Computing entlastet die Industrie
Interview mit Florian Haidn
»Es kann so einfach sein«
Interview mit Ina Schindler
Ziel der vollständigen Systemintegration
Interview mit Seco Northern Europe
»Wir entwickeln keine eierlegende Wollmilchsau«
