Ivy Bridge erobert Embedded

Eine integrierte HD4000-Grafik mit nunmehr 16 statt wie bisher 12 parallelen Rechenheinheiten und eine um 40 Prozent gestiegene Grafikleistung bietet die neue Prozessorgeneration der Core i-Serie von Intel. Der wesentliche Vorteil dieser Prozessoren mit dem Codenamen Ivy Bridge liegt jedoch primär in einem bei etwa gleicher Rechenleistung um rund 20 bis 25 Prozent gesunkenen Stromverbrauch. Geringe Leistungssteigerungen sind durch höhere Taktfrequenzen und höhere Taktsteigerungen im Turbo-Modus möglich. Mit seiner dritten Prozessorgeneration hat Intel in der Chipfertigung nun den Wechsel von einer konventionellen Technologie mit 32 nm Strukturweite auf eine neue Technologie mit 3D-Trigate-Transistoren mit nur 22 nm vollzogen.

Beim COM-Express-Typ-6-Modul Conga-TM77 verwendet Congatec die dritte Generation von Intels Core-Prozessoren.Congatec

Von noch größerer Bedeutung für die Embedded-Gemeinde sind neben dem geringeren Stromverbrauch die Unterstützung von schnellem DDR3/1600 Memory sowie die native Unterstützung von PCI 3.0 und USB 3.0. Bei Grafikanwendungen sind dies die neu hinzugekommene Pipe für einen dritten unabhängigen Bildschirm und die Unterstützung von Direct X 11, Open GL 3.1 und Open CL 1.1.

Steigen werden die Anforderungen an die Logistik der Board-Hersteller, da die neuen Bausteine in ihren Embedded-Varianten nur noch fest verlötet und nicht mehr gesockelt angeboten werden. Die gegenüber dem Vorgänger verkleinerte Chipfläche führt zu einer höheren Wärmekonzentration (Hotspot) auf den Gehäuseoberflächen und stellt hohe Ansprüche bezüglich des Kühlkonzeptes. Intel bietet daher erstmals eine Konfiguration beziehungsweise Begrenzung der thermischen Wärmeleistung (TDP – Thermal Design Power) an.

Lüfterloses Design

Andererseits steht mit dem Intel Core i7-3612QE erstmals ein Quadcore-Prozessor zur Verfügung, der trotz einem Systemtakt von 2,1 GHz (im Turbo-Modus sogar bis zu 3,1 GHz) die magische Grenze von 35 W TDP nicht überschreitet. 35 W TDP stellen aktuell die Grenze dar, mit der sich bei vertretbarem Aufwand gerade eben noch lüfterlose Systeme realisieren lassen. Ein lüfterloses Design ist jedoch für viele Anwendungen in Medizin-, Verkehrs- und Militärtechnik aufgrund der höheren Zuverlässigkeit oder einer hermetischen Kapselung unabdingbar. Für noch leistungshungrigere Anwendungen stellt derzeit der Intel Core i7-3615QE mit 2,3 GHz im Standard- und 3,3 GHz im Turbomodus und 45 W TDP die Obergrenze der Embedded Quadcore-Prozessoren dar. Die Dual-Core-Prozessoren sind mit den verschiedenen Ausführungen von Intel Core i3 bis Intel Core i7 und von 1,6 GHz bis zu 2,7 GHz (im Turbo-Modus bis zu 3,4 GHz) bei 17 bis 35 W TDP skalierbar.

Verfügbar ist diese neue energieeffiziente Generation bereits auf den Embedded-Computer-Modulen von Congatec. Mit seinem Pin Out vom Typ 6 nutzt das Conga-TM77 die Vorzüge der HD4000-Grafik mit ihren erweiterten digitalen Display-Interfaces, den erhöhten Bandbreiten von USB 3.0 und PCI 3.0 sowie mit weiteren PCI Express Lanes. Das COM-Express-Modul kann mit den bereits erwähnten neuen Quad Cores Intel Core i7-3612QE- (4x 2.1 GHz, 6 MB L2 Cache, TDP 35 W) und Intel Core i7-3615QE- (4x 2.3 GHz, 6 MB L2 Cache, TDP 45 W) Prozessoren bestückt werden. Es weist darüber hinaus native USB 3.0-Unterstützung auf und verfügt über einen bis zu 16 GByte schnellen Dual Channel DDR3-Speicher (1600 MHz). Die integrierte, gegenüber dem Vorgängermodell bis zu 50 Prozent leistungsfähigere HD4000-Grafik, unterstützt Intel Flexible Display Interface (FDI), Direct X 11, Open GL 3.1, Open CL 1.1, sowie eine hoch performante MPEG-2 Hardware-Dekodierung, um auch mehrfach hochauflösende Full-HD-Videos parallel zu dekodieren.

Mächtige Programmierumgebung

Bei OpenCL handelt es sich um eine mächtige Programmierumgebung, mit der Rechenaufgaben hardwareübergreifend innerhalb heterogener Prozessorsysteme verteilt und verarbeitet werden können. Das Besondere dabei ist, dass bei OpenCL in jedem einzelnen Schritt mehrfache parallele Ausführung (SIMD=Single Instruction Multiple Data) möglich ist, also klassische Parallelrechnerarchitektur mit unterstützt wird. So lassen sich nicht nur grafische Darstellungen sondern auch viele analytische Probleme sehr effizient mit Parallelisierung lösen. Neben VGA und LVDS verfügt es über drei digitale Display-Interfaces, die jeweils für Display-Port (DP), HDMI oder DVI ausgeführt werden können. Dadurch lassen sich maximal drei unabhängige Displays in Anwendungen der Medizin-, Automatisierung- und auch Gaming-Industrie unterstützen.

Native USB 3.0-Unterstützung

Mit der ersten nativen USB 3.0-Unterstützung wird die Datenübertragung deutlich schneller, der Energieverbrauch niedriger und jetzt auch gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten ermöglicht. Insgesamt werden acht USB Ports bereitgestellt, vier davon sind in der Lage, USB 3.0 Superspeed zu unterstützen. Sieben PCI Express 2.0 Lanes, PCI Express Graphik 3.0 (PEG) x 16 Lanes für hochleistungsfähige externe Grafikkarten, vier SATA-Schnittstellen mit bis zu 6 GBit/s, ein EIDE und eine Gigabit Ethernet-Schnittstelle ermöglichen schnelle und flexible Systemerweiterungen. Lüfterkontrolle, LPC-Bus für die einfache Anbindung von Legacy I/O-Schnittstellen und das Intel High-Definition-Audio runden das Funktionsset ab.

(ah)