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11. Generation Intel Core für COM-HPC

Massiver Performance-Schub fürs Edge

Die neuen Intel-Prozessoren der Xeon-, Core- sowie Celeron-Klasse können ihre Power auf COM-HPC voll entfalten
© Congatec

Die neuen Intel-Prozessoren der Xeon-, Core- sowie Celeron-Klasse können ihre Power auf COM-HPC voll entfalten. Ab sofort sind sie beim Modulhersteller Congatec verfügbar und läuten eine neue Ära an Computermodulen ein. Entwicklern bieten sich neue, umfangreiche Designoptionen.

Bislang waren COM-HPC-Module von Congatec ausschließlich mit Intels Tiger-Lake-U-Prozessoren ausgestattet. Seit Kurzem ist jedoch die 11. Generation an Intel-Prozessoren der Familien »Core vPro«, »Xeon W-11000E« und »Celeron« – Codename: »Tiger Lake H« verfügbar. Hiermit kommt der Performance-Unterschied von COM-HPC im Vergleich zu COM-Express deutlicher zum Vorschein:

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Das COM-HPC-Modul »conga-HPC/cTLH« unterstützt unter anderem Thunderbold-4.0-Designs
Bild 1. Das COM-HPC-Modul »conga-HPC/cTLH« unterstützt unter anderem Thunderbold-4.0-Designs.
© Congatec

Bei den Modulen mit Tiger Lake U beschränkt sich der Mehrwert von COM-HPC im Vergleich zu COM-Express auf wenige Schnittstellen. Beim neuen Modul im COM-HPC-Client-Formfaktor namens »conga-HPC/cTLH« (Bild 1) kommt der Bandbreitenvorteil von COM-HPC deutlicher zum Vorschein.

Vorsprung bei der Bandbreite

Zum Anschluss von Peripheriegeräten mit großer Bandbreite unterstützen die COM-HPC-Module 20 PCIe-Gen4-Lanes (x16 und x4), während die COM-Express-Variante via PCI Express for Graphics (PEG) 16 PCIe-Gen4-Lanes ausführt. Zudem können Entwickler bei COM-HPC 20 PCIe-Gen3.0-Lanes nutzen, beim COM-Express-Modul sind es acht. Um NVMe-SSDs zu unterstützen, bieten die Module zudem eine PCIe-x4-Schnittstelle in Richtung Carrierboard. COM-Express-Module müssen hingegen die NVMe-SSD onboard implementieren, um alle nativen Gen-4-Lanes, die der neue Prozessor unterstützt, optimal zu nutzen. In Summe führen COM-HPC-Module mit 44 PCIe-Lanes beinahe doppelt so viele Lanes aus wie das COM-Express-Modul, das die gesamte Bandbreite von 24 Lanes ausschöpft. Insgesamt möglich sind bei COM-HPC 49 Lanes (Bild 2).

Auf COM-HPC-Client-Modulen können Entwickler deutlich mehr Schnittstellen nutzen als bei COM-Express-Typ-6-Modulen
Bild 2. Auf COM-HPC-Client-Modulen können Entwickler deutlich mehr Schnittstellen nutzen als bei COM-Express-Typ-6-Modulen.
© Congatec

Der Bandbreitenvorsprung von COM-HPC kommt ebenso bei weiteren Schnittstellen zum Tragen. So bietet das Tiger-Lake-H-Modul zwei USB-4.0-Schnittstellen, die bei COM-Express gar nicht vorkommen, bei insgesamt identischer Anzahl an USB-Ports. Für vernetzte Systeme bieten die COM-HPC-Module zudem zweifach 2,5-Gigabit-Ethernet (GbE), während die COM-Express-Module lediglich über eine 2,25-GbE-Schnittstelle verfügen. Beide Modulreihen unterstützen allerdings Intel Time Coordinated Computing (TCC) sowie Time-Sensitive Networking (TSN) für Echtzeitaufgaben. Für vernetzte Infrastrukturen ist besonders der zweite Ethernet-Port komfortabel, da Entwickler so ohne weitere Logik eine Ring-Topologie umsetzen können. Gerade für Industrial-Ethernet-Applikationen ist das bequem, weil hiermit weniger Anschlussleitungen gegenüber einer Sternverteilung nötig sind.

Multitasking am Edge

Mit dem Plus an Schnittstellen ist noch lange nicht das Ende von COM-HPC-Client-Modulen erreicht, denn gut 40 der 800 Pins sind heute noch nicht belegt. COM-Express stößt hingegen mit seinen 440 Pins an seine Leistungsgrenzen. COM-HPC-Modulen gehört deshalb überall dort die Zukunft, wo die Anforderung an Embedded Computer und somit an die Anzahl der erforderlichen Schnittstellen steigt. Ansonsten profitieren beide Formfaktoren von den neuen Prozessoren der Tiger-Lake-H-Generation.

Bis zu acht Prozessorkerne mit bis zu 4,7 GHz Taktrate ermöglichen eine gesteigerte Leistung von bis zu 65 % bei der Multi-Thread- und bis zu 32 % bei der Single-Thread-Performance gegenüber den Vorgängern. Möglich ist das mit bis zu 128 GB DDR4-SO-DIMM-Arbeitsspeicher mit 3.200 MT/s und optionalem Error Correction Code (ECC) bei COM-HPC. Bei COM-Express sind aktuell bis zu 96 GB möglich. Außerdem erfahren visualisierungs-, sound- und grafikintensive Workloads eine Leistungssteigerung von bis zu 70 % im Vergleich zu den Vorgängermodellen.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Applikationen, die direkt von der verbesserten GPU-Leistung profitieren, finden sich in den Bereichen Chirurgie, medizinische Bildgebung und Electronic Health. Zum optimalen Diagnostizieren unterstützen die neuen Module von Congatec 8K-HDR-Videos. In Kombination mit den Fähigkeiten zu künstlicher Intelligenz (KI) der Plattformen und dem »OpenVINO Toolkit« von Intel, erhalten Ärzte einen einfachen Zugang und Einblick mithilfe Deep-Learning-basierter Diagnosedaten.

Jedoch ist das lediglich ein Vorteil der integrierten UHD-Grafik, die bis zu vier unabhängige 4K-Displays unterstützt. Weiterhin kann die Grafikengine bis zu 40 HD-Videostreams in einer Auflösung von 1080p/30 fps parallel verarbeiten und analysieren – und bietet so 360-Grad-Ansichten in alle Richtungen. So ist die auf KI gestützte Vision-Leistung für viele weitere Märkte wichtig – darunter:
➔ Automation
➔ Maschinelle Bildverarbeitung zur Qualitätsprüfung in der Produktion
➔ Sicherheit im öffentlichen Raum und in Städten
Weitere Anwendungsbereiche sind die kollaborative Robotik sowie autonome Fahrzeuge in den Branchen Logistik, Landwirtschaft und öffentlicher Verkehr. Für solche Applikationen gibt es Varianten der neuen Prozessoren, die für Temperaturen von -40 bis +85 °C ausgelegt sind.

Integrierter KI-Beschleuniger

KI- und Deep-Learning-basierte Inferenzalgorithmen sind zudem nahtlos ausführbar – entweder parallel auf der integrierten GPU oder auf der CPU mit integriertem Deep Learning Boost. Der Boost kombiniert drei Befehle in einem und beschleunigt hierdurch die Inferenzverarbeitung und Situationserkennung.

Hauptanwendungsbereiche für KI in industriellen Applikationen sind vor allem Predictive Maintenance, Qualitätssicherung, das Optimieren von Fertigungsprozessen oder der Supply Chain. Hierfür stellt Congatec ein komplettes Ökosystem mit Kameras und passender Bildverarbeitungssoftware von Herstellern wie Basler oder Matrix Vision bereit.

Für die neuen COM-HPC-Client- und COM-Express-Typ-6-Module sind zudem integrierte Safety-Funktionen bei der PICMG in Arbeit. Sie sind sowohl für den ausfallsicheren Betrieb von mobilen Fahrzeugen und Robotern als auch für stationäre Maschinen wichtig. Weil für solche Applikationen Echtzeitsupport zwingend erforderlich ist, unterstützen die Module Echtzeitbetriebssysteme wie »Real Time Linux« und Wind River »VxWorks«. Zudem bieten sie Support für den Echtzeit-Hypervisor von Real-Time Systems. Weitere Echtzeit-Features sind TCC und TSN für deterministisch vernetzte IIoT/Industrie-4.0-Gateways und Edge-Computing-Geräte. Verbesserte Security-Funktionen wie Intels Total Memory Encryption (TME) oder »Boot Guard« helfen dabei, Embedded-Systeme vor Angriffen zu schützen. TME verschlüsselt die Speicherinhalte, somit sind Daten im Arbeitsspeicher nicht unautorisiert auszulesen, beispielsweise über Kaltstartangriffe. Mit Boot Guard ist gewährleistet, dass das System keine andere als die validierte Firmware beim Systemstart lädt.


  1. Massiver Performance-Schub fürs Edge
  2. Sicherheit erhöhen

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