Für den industriellen Einsatz brauchen Mainboards besondere Hardware-Features, die den durchgehenden Betrieb in erweiterten Temperaturbereichen ermöglichen, außerdem sind umfangreiche Dokumentations- und Softwaretools gefragt sowie ein spezielles Lifecycle-Management. Industrie-Mainboards sind in vielen Anwendungen zu finden, beispielsweise bei Digital Signage, in der Automatisierungstechnik, in Point-of-Sale-Systemen oder der Medizintechnik. Mit der sechsten Generation der Core-i-CPU-Familie (Bild 1) führt Intel eine Reihe technischer Neuerungen ein, die in anspruchsvollen industriellen Anwendungsszenarien viele Vorteile bringen.

Bild 1: Die Mikroarchitektur der sechsten Generation der Core-i-CPU-Familie (Codenamen Skylake).

Bild 1: Die Mikroarchitektur der sechsten Generation der Core-i-CPU-Familie (Codenamen Skylake).Intel

Features der Skylake-Prozessoren

Zunächst unterstützten die Prozessoren nun DDR4-Arbeitsspeicher mit 2133 MHz. Zwar kann die Skylake-Plattform auch weiterhin mit DDR3-Speicher und einer maximalen Taktrate von 1600 MHz umgehen, aber gerade für Industriekunden lohnt sich der Umstieg: DDR4 bringt deutlich mehr Performance und auch eine erhöhte Langlebigkeit. Im Vergleich zu DDR3 wird mittelfristig auch der Preis sinken, sobald sich DDR4 als Standardtechnologie im ersten Halbjahr 2016 etabliert haben wird.

Anstelle des LGA1150 ist der CPU-Sockel nun ein LGA1151. Die Skylake-Prozessoren sind nach den neuesten Typen der fünften Generation-Core-Prozessoren (Codename: Broadwell) bereits die zweite Generation, die eine feine 14-nm-Struktur nutzt. Sie erlaubt auf gleicher Chipfläche mehr Schaltungen, wobei sich gleichzeitig Schaltwege und -zeiten verringern. So kann die CPU schneller arbeiten und sie verbraucht weniger Strom. Für Industriekunden bedeutet dies, dass sie Boards mit niedrigerem Energieverbrauch in einem höheren Temperaturbereich einsetzen können, außerdem ist die Kühlung einfacher zu handhaben. Des Weiteren hat Intel die Funktionseinheiten auf dem Prozessor überarbeitet. Der Cache kann nun beispielsweise bis zu 8 MByte fassen.

Eckdaten

Mit der sechsten Generation der Core-Prozessoren (Skylake) und der dazugehörigen Serie-100-Chipsätze hat Intel sowohl neue Features eingeführt, etwa DDR4-Speicher, als auch überholte Technologien ausgemustert, zum Beispiel die analoge VGA-Grafik. Bei Bedarf lassen sich derlei Schnittstellen aber nachrüsten, sodass Fujitsu in den modernen Chips und Chipsätzen eine zukunftssichere Investition sieht.

Eine weitere Neuerung ist die HD530-Grafik. Diese neue Einheit verspricht ebenfalls hohe Performance beispielsweise beim Abspielen und Bearbeiten von Videos bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch. So verbraucht der Prozessor bei der Wiedergabe eines Videos im MP4-Format beispielsweise nur 1 W.

Embedded-Chipsätze

Für den Embedded-Bereich mit einer garantierten Verfügbarkeit von sieben Jahren bietet Intel drei Chipsätze mit unterschiedlichen Funktionen und Preisniveaus. Der C236-Chipsatz unterstützt die Server-Prozessoren der Intel Xeon-E3-1200-V5-Prozessorserie. Diese bieten im Vergleich zum Vorgänger Intel Xeon E3-1200 V3 nun 32 GByte Video-Memory und DDR4-Speicher gegenüber 16 GByte Video-Memory und DDR3-Speicher. Außerdem gibt es deutlich mehr USB-3.0- und 2.0-Anschlüsse sowie PCIe-3.0-Lanes.

Bei den Desktop-Varianten der sechsten Generation der Intel Core-i7-, i5- und i3-Prozessoren unterstützt der Chipsatz vier DDR4-Sockel für Arbeitsspeicher mit ECC (Error Correction Code). Fürs Out-of-Band-Management gibt es Intel V-PRO und Intel Active Management. Das Stable Image Platform Program (SIPP) garantiert dank seiner erweiterten Softwarestabilität zudem keinerlei Änderungen für den Chipsatz und mindestens 15 Monate Plattformstabilität für Treiber. Der C236-Chipsatz kann bis zu drei unabhängige Displays ansteuern.

Bild 2: Der Vergleich der beiden Chipsätze Q170 und H110 zeigt, an welchen Stellen Intel den H110 abgespeckt hat.

Bild 2: Der Vergleich der beiden Chipsätze Q170 und H110 zeigt, an welchen Stellen Intel den H110 abgespeckt hat.Fujitsu

Der Q170-Chipsatz ist hinsichtlich der Funktionalität fast identisch mit dem C236, allerdings ohne Xeon- und ECC-Support. Für geringere Anforderungen steht der H110-Chipsatz zur Verfügung (Bild 2). Dieser unterstützt ebenfalls ausschließlich die sechste Generation Core i7 / i5 / i3 mit vier SATA-Ports und zwei DDR4-Sockeln, allerdings ohne ECC-Support. Zudem ist der PCIe 3.0 nur für den x16-Slot verfügbar. Intels H110-Chipsatz unterstützt zwei unabhängige digitale Displays.

Einschränkungen

Trotz aller Neuerungen bringt die Skylake-Plattform auch gewisse Einschränkungen mit sich. Wie bereits bei der vierten Generation von Intels Core-Prozessor-Plattform entfällt der PCI-Support. Wer dennoch PCI einsetzen muss, braucht eine diskrete Lösung über einen zusätzlichen PCI-Bridge-Controller. Zudem unterstützt die sechste Generation keine analoge Grafik mehr (VGA). Dementsprechend müssen Kunden hier auf Adapter oder VGA-Steckkarten zurückgreifen.

Mit Intels vierter Generation Core-Prozessoren konnte man bei sämtlichen Desktop-Chipsätzen auch Xeon-Prozessoren nutzen. Die neue Chipsatz-Serie 100 unterbindet diese Funktion gänzlich. Xeon-Server- oder Workstation-Prozessoren setzt Mainboards mit Server-Chipsätzen wie dem C236 voraus.

Bild 3: Fujitsu hat die neuen Boards speziell für die Anforderungen im industriellen Einsatz entwickelt.

Bild 3: Fujitsu hat die neuen Boards speziell für die Anforderungen im industriellen Einsatz entwickelt.Fujitsu

Auch das USB-Enhanced-Host-Controller-Interface entfällt; bei einer Windows-7-Installation funktionieren daher keinerlei USB-Ports mehr. Somit kann man dieses Betriebssystem nur über ein optisches SATA-Laufwerk installieren und braucht dazu eine PS/2-Tastatur und -Maus. Der Support des SATA-IDE-Modes entfällt und der Parallelport unterstützt keinen LPC-DMA-Modus mehr.

Industriemainboards

Im Herbst hat Fujitsu (Bild 3) bereits ein umfangreiches Portfolio an µATX-Mainboards aus der Classic-Desktop- und Extended-Lifecycle-Serie gelauncht. Für Industriekunden stehen ab Jahresende die ersten drei Modelle im ATX- und µATX-Format zur Verfügung. Diese Modelle sind für den Dauerbetrieb geeignet, haben einen erweiterten Temperaturbereich von 0 bis 60 °C und einen Lebenszyklus von fünf Jahren. Strikte Revisionskontrollen und konsequentes Lifecycle-Management sowie umfangreiche Dokumentationen und Zertifizierungen machen die Boards industrietauglich.

Bild 4: Das Mainboard D3446-S basiert auf Intels C236-Chipsatz für Workstations/Server und unterstützt damit sowohl den Xeon-Prozessor als auch Core-Prozessoren der sechsten Generation sowie DDR4-Speicher.

Bild 4: Das Mainboard D3446-S basiert auf Intels C236-Chipsatz für Workstations/Server und unterstützt damit sowohl den Xeon-Prozessor als auch Core-Prozessoren der sechsten Generation sowie DDR4-Speicher. Fujitsu

Das Flaggschiff der Industrial-Serie ist das D3446-S (Bild 4). Es basiert auf Intels C236-Chipsatz für Workstations/Server und unterstützt damit sowohl den Xeon-Prozessor als auch Core-Prozessoren der sechsten Generation sowie DDR4-Speicher. Die ECC-Funktion steht bei Intel Core i3, Xeon, Pentium-G und Celeron-Prozessoren zur Verfügung. Dank des C236-Chipsatzes bietet dieses Modell auch umfangreiche Out-of-Band-Management-Funktionen wie AMT und vPRO. Der ATX-Formfaktor mit seiner Vielzahl an PCIe-Slots ermöglicht außerdem umfangreiche Erweiterungen. Trotz fehlendem PCI-Support im Chipsatz hat Fujitsu zwei PCI-Slots auf dem D3446-S berücksichtigt.

Kosten senken

Für kostengünstige Industriesysteme mit Bedarf an umfangreicher Ausbaufähigkeit eignet sich das D3445-S mit H110-Chipsatz. Es basiert auf demselben ATX-Layout wie das D3446-S. Eingeschränkt wird die Funktionalität durch den reduzierten Funktionsumfang des Chipsatzes im Gegensatz zum C236 sowie dem Wegfall des mSATA-Steckplatzes. Das Board unterstützt weder Intel Xeon-Prozessoren noch ECC-Speicher. Außerdem verfügt es über nur zwei DIMM-Sockel, weniger PCIe-Lanes und keine Out-of-Band-Management-Funktionen. Auch der M.2-Support entfällt. Im Gegenzug ist das D3445-S preislich deutlich günstiger als das D3446-S.

Das D3441-S wiederum ist ein Industriemainboard mit dem kleineren µATX-Formfaktor. Dieser begrenzt auch die Ausbaufähigkeit des Modells. Es bietet fünf PCIe-, aber keine PCI-Slots. Dank Q170-Chipsatz stehen umfangreiche Manageability-Funktionen zur Verfügung, allerdings entfallen die Unterstützung von Xeon-Prozessoren und der ECC-Support.

Bild 5: Durch ihr ausgefeiltes Power Management betreiben Skylake-Prozessoren jede ihrer Komponenten so sparsam wie möglich.

Bild 5: Durch ihr ausgefeiltes Power Management betreiben Skylake-Prozessoren jede ihrer Komponenten so sparsam wie möglich.Intel

Vernetzung

Die ersten drei Modelle der Industrial-Serie besitzen neben zwei Gigabit-Ethernet-Anschlüssen (Intel) auch mindestens eine RS232-Schnittstelle, einen Parallelport sowie die von Fujitsu bewährten Funktionen wie Watchdog, Silent-Fan und Erase-Disk. Eine weitere Besonderheit ist der niedrige Energieverbrauch in allen Betriebszuständen. Diesen verdanken die Boards einem optimierten Design der Spannungswandler (Bild 5). Alle Modelle arbeiten neben den Intel Core-Prozessoren auch mit Skylake-basierten Pentium-G-Prozessoren oder den zukünftigen Intel-Celeron-Prozessoren.

Sowohl das D3441-S als auch das D3446-S nutzen mittels M.2-Carrier-Board auch PCIe-basierte SSD-Module (AHCI). Zudem unterstützen sie mit dem mSATA-Sockel auch Mini-PCI-Express-Module. Nachwuchs für Fujitsus Industrial-Mainboard-Familie ist für das erste Quartal 2016 geplant mit zwei Mini-ITX-Modellen, basierend auf Chipsätzen H110 und Q170. Sie sollen auch die Bedürfnisse für kleinere Systeme erfüllen.

Zukunftssichere Plattform

Für Industriekunden lohnt sich der Umstieg auf Mainboards mit den neuen Intel-Chipsätzen. Die neue Plattform ist langlebig und bietet zeitgemäße Performance und Funktionalität. Mittelfristig gesehen sind auch die Preise der sechsten Generation von Core-Prozessoren und DDR4-Speicher günstiger. Anwender müssen zwar die beschriebenen Einschränkungen bedenken, können sie aber meist problemlos umgehen. Damit ist die Umrüstung auf die neue Plattform eine zukunftssichere Investition für Unternehmen.