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Die PICMG 1.3 Industrie Slot-CPU der oberen Performanceklasse integriert den leistungsfähigen Chipsatz Intel Q67.
Der 19“-Industrierechner basiert auf einem industriellen ATX Mainboard mit Intel-Core-Prozessor der zweiten Generation.
Die Lebensdauer verschiedener Elkos bei einer Betriebstemperatur von 65 °C. Bei den 85-°C-Typen ergibt sich eine Lebensdauer von 8.000 h, bei den 105-°C-Elkos mit 32.000 h der vierfache Wert

Das Unternehmen DSM Computer zählt zu den wenigen Lieferanten, die sowohl Industrie-PCs mit ATX Mainboard als auch mit Slot-CPU anbieten. Der Industrie-PC-Hersteller hat nun den neuen auf Mainboard oder Slot-CPU basierenden IPC Infinity 96M1594-ATXQ67 vorgestellt, der auf einem rechenstarken Intel-Core-Prozessor der zweiten Generation mit vier oder zwei Rechenkernen und dem Intel-Q67-Chipsatz basiert. Die in einem 32-nm-Prozess gefertigten Prozessoren integrieren alle CPU Cores zusammen mit dem Grafik- und Speichercontroller auf einem einzigen Chip. Das verbessert die Anbindung des Grafikprozessors Intel GPU HD 3000 oder  des HD 2000 und wirkt sich positiv auf die Grafikperformance aus. Ein gemeinsam genutzter Cache-Speicher L3 trägt zudem zu einem erhöhten Datendurchsatz zwischen den einzelnen Recheneinheiten und Controllern bei. Im Gegensatz zu den Vorgängerversionen wie Intel-Core-2-Duo-Plattform bestehend aus den drei Komponenten CPU, Chipsatz und Grafikcontroller weist die Zwei-Chip-Lösung eine geringere Gesamtverlustleistung auf.

Chip-Funktionen erhöhen die Leistung

Die Intel-Core-i5- und i7-Prozessoren der zweiten Generation sind mit der Turbo-Boost-Technologie von Intel ausgestattet, durch die sich die Rechenleistung dynamisch kurzzeitig an anspruchsvollere Anforderungen anpassen lässt. Möglich wird dies durch ein kontrolliertes Übertakten von einzelnen Rechenkernen und dem Grafikcontroller, abhängig von den Umgebungsparametern und der Systemauslegung, insbesondere der Prozessorkühlung. Mit der Turbo-Boost-Version 2.0 können nicht nur ein Prozessorkern, sondern auch zwei oder vier Cores kurzzeitig schneller betrieben werden. Eine weitere Leistungsverbesserung ermöglicht die Lastenverteilung zwischen Grafik- und Prozessorkernen entsprechend der aktuellen Aufgaben durch die Kombination der Intel Turbo-Boost- mit der Intel-Advanced-Speedstep-Technologie. Die Speedstep-Technologie  ändert die Taktfrequenz dynamisch (Dynamic Frequency) je nach der aktuellen Leistungsanforderung, übertaktet jedoch nicht. Die Intel-Core-Prozessoren der zweiten Generation verfügen über den erweiterten Advanced-Vector-Extensions-(AVX)-Befehlssatz. AVX erweitert den x86-Befehlssatz für Mikroprozessoren. Dies erhöht beispielsweise die Parallelität und den Durchsatz von Gleitkomma-Berechnungen.

Technik im Detail

Der Industrie-PC-Markt
Eine neue Marktstudie von IMS Research prognostiziert dem Weltmarkt für Industrie-PCs eine Umsatzsteigerung von 2,07 Milliarden Dollar (2010) auf 3,52 Milliarden Dollar im Jahr 2015. Der Löwenanteil machen nach wie vor Anwendungen im Industriesektor aus, wobei auch andere Branchen, wie die Medizintechnik und der Bereich Transport und Verkehr, signifikant wachsen werden. Eine Vielzahl der Applikationen in diesen Branchen verlangt nach robusten Rechnersystemen, die eine hohe Rechenleistung, ausreichend Speicherkapazität und eine gute Grafik-Performance bieten. Zu den wesentlichen Anforderungen zählt außerdem die Industrietauglichkeit der einzelnen Komponenten, angefangen beim eingesetzten CPU Board bis hin zum Belüftungssystem und massivem Gehäuse.

Eine Vielzahl von Möglichkeiten in Embedded-Systemen eröffnet die in den i5- und i7-Prozessoren implementierte Virtualisierungstechnologie von Intel, die virtuelle Systeme (VT-x) besser unterstützt. Das bedeutet, dass parallel, in gegenseitig voreinander geschützten Speicherbereichen, unterschiedliche Betriebssysteme und Applikationen ablaufen können. Darüber hinaus ist die Virtualisierung von I/O-Schnittstellen und Laufwerken möglich.

Die integrierte Intel-vPro-Technologie ist ein Konzept, das mit verschiedenen Funktionen in Prozessoren und Chipsätzen die Verwaltung der PCs erleichtert. Die Funktionen laufen weitgehend ohne den Prozessor und Betriebssystem-Support ab. Wichtig ist auch die im Intel-Q67-Chipsatz integrierte Intel-Active-Management-Technologie AMT 7.0, die das Rechner-Management über ein Netzwerk unterstützt. Diese Funktion findet auch in der Industrie immer mehr Interesse, da sie Remote-Wartung fernab installierter Maschinen erleichtert.

Gegen Hitze gewappnet

Der vorgestellte 4 HE große 19″-Industrierechner basiert in der Mainboard-Version auf einem industriellen Mainboard im ATX-Formfaktor. Da in vielen Anwendungen die Umgebungstemperatur des 19″-Systems bis zu 50 °C erreichen kann, ist das Mainboard für einen Temperaturbereich von 0 bis 60 °C spezifiziert. Nur so ist ein zuverlässiger Dauerbetrieb im Industrieumfeld möglich. Deshalb sind sämtliche Komponenten, vor allem die Elektrolyt-Kondensatoren, für eine hohe Temperaturbelastung ausgelegt. Das Mainboard ist mit Elektrolyt-Kondensatoren der Longlife-Serie bestückt, die für mindestens 105 °C spezifiziert sind. Vergleicht man die Lebensdauer verschiedener Elkos bei einer Betriebstemperatur von 65 °C, so ergibt sich bei den 85-°C-Typen eine Lebensdauer von 8.000 h und bei den 105-°C-Elkos mit 32.000 h der vierfache Wert. Für einen störungsfreien Betrieb unter erhöhten Umgebungstemperaturen kommen darüber hinaus spezielle Bauteile wie RS232-Buffer und Quarze mit einem erweiterten Temperaturbereich sowie Schalt- statt Linearregler zum Einsatz.

Industrie-PC mit vielen Varianten

Um verschiedene Anwendungen zu realisieren ist der 19“-Industrierechner mit Intel-Q67-Chipsatz und unterschiedlichen Intel-Core-Prozessoren der zweiten Generation lieferbar. Neben dem Modell mit Intel-Core-i3-2120-Prozessor (3,3 GHz, 3 MB Cache), der zwei Cores integriert, sind optional leistungsfähigere Systeme mit Intel Core i7-2600 (3,4 GHz, 8 MB Cache) oder  mit Intel Core i5-2400 (3,1 GHz, 6 MB Cache) erhältlich. Diese beiden rechenstarken Prozessoren verfügen über vier Cores. Optional wird darüber hinaus eine kostengünstige Variante mit Intel Pentium G850 mit zwei Rechenkernen und 3 MB Cache angeboten. Der Hauptspeicher lässt sich über vier Dimm-Steckplätze bis auf eine Kapazität von 32 GB erweitern. Ein weiteres wichtiges Merkmal sind die Boot-Möglichkeiten des implementierten AMI Bios wie Recovery Bios, Quick Boot, Logo Boot und Quiet Boot.

Der 19″-Computer bietet eine Auswahl an Standardschnittstellen, unter anderem zwölf externe und zwei interne USB 2.0 Ports, Dual GigaBit LAN, zweimal PS/2, zweimal COM und Audio. Über DVI-I und Display Port lassen sich drei unabhängige Displays anschließen. Darüber hinaus sind Sata-Schnittstellen für vier Sata-II-300-Laufwerke mit 3 GBit/s und für zwei Sata-III-600-Laufwerke mit 6 GBit/s vorhanden, die alle Raid 0, 1, 5 und  1+0 unterstützen.

Für Systemerweiterungen stehen insgesamt sieben Slots zur Verfügung: ein PCI Express x8 (eine Lane), ein PCI Express 2.0 x16, ein PCI Express 2.0 x16 (vier Lanes) und vier PCI-Steckplätze. Von außen zugänglich sind vier 5,25″-Laufwerkseinschübe und ein 3,5″-Einschub. Auf Anfrage ist ein Sata-Wechselrahmen, zum Beispiel für drei Laufwerke, drei in zwei lieferbar. Dieser belegt dann zwei der 5,25″-Einschübe. Alle Laufwerke und Bedienungselemente sind hinter einer abschließbaren Metalltüre geschützt.

Untergebracht ist der Industrie-PC in einem massiven Rack für den Einbau in 19″-Schränke. Um die thermische Bauteilbelastung zu verringern, erarbeitet der Hersteller für jedes Produkt ein Lüfterkonzept zur Kühlung des Industrierechners. Dementsprechend werden die Komponenten integriert und positioniert. Darüber hinaus die Systembelüftung optimal eingestellt.

Passende Slot-CPU

Die Slot-CPU-Version des Industrie-PCs basiert auf einem PICMG 1.3 Industrie Slot-CPU 96M4361o. Dieser integriert den Chipsatz Intel Q67 und einen Intel-Core-Prozessor der zweiten Generation. Die Steckkarte lässt sich  in der High-End-Version mit dem rechenstarken Intel Core i7-2600 bestücken, der vier Cores und 8 MB Cache integriert. Darüber hinaus lässt sich der Industrie-SBC mit dem Intel Core i5-2400 mit vier CPU Cores oder Intel Core i3-2120 (zwei Cores) ausstatten. Die kostengünstige Variante ist mit Intel-Pentium-G850-Prozessor, zwei Rechenkernen und 3 MB Cache erhältlich. Die Slot CPU verfügt über zwei Dimm-Steckplätze für DDR3-333/1066-Speichermodule, die eine maximale Kapazität von insgesamt 8 GB aufweisen können.

Dem PICMG-1.3-Standard entsprechend bietet die Slot-CPU viermal PCI, einmal PCI Express x16 und viermal PCI Express x1 oder einmal PCI Express x4. Zur Grafikanbindung sind intern DVI-D und 24 bit Dual Channel LVDS vorhanden. Direkt am I/O-Slot-Blech frontseitig stehen neben VGA zwei schnelle Dual-GigaBit-LAN-Schnittstellen für den 10/100/1000 Base-T/TX Support zur Verfügung. Das Sata Interface ist für den Anschluss von zwei Sata-III-600- und zwei Sata-II-300-Laufwerken ausgelegt. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, zwei weitere Sata-II-Laufwerke über die Busplatine anzubinden. Die Unterstützung für Raid 0, 1, 0+1 und 5 ist für alle Anschlüsse konfigurierbar. Darüber hinaus werden neben vielen parallelen und seriellen Schnittstellen 14 USB 2.0 Ports, viermal GPI, viermal GPO und HD Audio angeboten. Der  338 mal 126 mm kleine Single Board Computer 96M4361o lässt sich über einen Mini-PCI-Express-x1-Slot schnell erweitern.