Cartes processeur:performances en hausse, consommation en baisse

Avec ses six cœurs, la 8e génération des processeurs Intel Core et Intel Xeon offre davantage de performances pour une consommation d'énergie abaissée. Une tendance dont bénéficie la dernière génération de modules processeur COM Express signée congatec. Jusqu'à l'arrivée de la technologie multicœur, les gains de performances étaient principalement dus à l'accélération de la fréquence d'horloge. Aujourd'hui, la performance par fréquence d'horloge tend à augmenter le nombre de cœurs par processeur, rendant possible l'exécution de plus de tâches en parallèle. La 8 e génération des processeurs embarqués Intel Core et Intel Xeon a été modifiée à deux niveaux : pour la première fois, un ordinateur embarqué généraliste est alimenté par un processeur six coeurs et, pour la première fois, il peut traiter 12 « threads» avec jusqu'à 4,4 GHz. Le plus grand nombre de cœurs et la fréquence d'horloge plus élevée augmentent de façon significative la puissance de calcul totale. Et des applications telles que le contrôle de la vision et la surveillance de machines CNC complexes figurent parmi les grands bénéficiaires de cette évolution, de même que les salles de contrôle et les systèmes de surveillance pour usines intelligentes avec la prise en charge de jusqu'à trois écrans 4K indépendants. Dans l'industrie de l'automatisation, cette augmentation des performances bénéficie aussi aux systèmes ayant à traiter et coordonner de nombreuses tâches différentes en parallèle. La commande robotique, les cellules de fabrication ainsi que les outils de conditionnement et les machines complexes en sont quelques exemples. La technologie multicœur rend possible le fonctionnement de procédés individuels comme l'interface homme-machine et le contrôle temps réel, sur une plateforme matérielle embarquée. La robotique collaborative: un marché en plein essor Le conga-TS3?Û avec processeurs embarqués Intel Xeon et Intel Core de 8 e génération est le premier module COM Express Type 4 avec jusqu'à 4 cœurs de processeur. Le nombre de systèmes informatiques dans une seule machine s'en trouve réduit, ce qui diminue les coûts et accroît la fiabilité. Un exemple de contrôle des mouvements : les axes de mouvement qui sont assignés à des cœurs processeur individuels. Dans de telles installations, l'échange des données nécessaire à la coordi-nation des séquences de mouvement se déroule au sein du système, ce qui est bien plus efficace que la connexion des contrôles de moteur séparés, notamment parce que des temps de latence s'observent même dans les systèmes connectés, ce qui peut réduire la précision d'une machine. La robotique collaborative est un nouveau marché en plein essor pour les systèmes multicœurs de hautes performances. Les robots collaboratifs nécessitent encore plus de capacités informatiques car ils ont besoin de sous-systèmes supplémentaires pour la connaissance situationnelle et le contrôle adaptatif, en plus du contrôleur proprement dit. Il peut s'agir de systèmes tels que les Lidar et les caméras de détection d'obs-tacles (stéréoscopiques) ou des sous-systèmes pour le contrôle adaptatif et le choix d'itinéraires dans les solutions mobiles. Ces systèmes nécessitent des recours informatiques supplémentaires qui peuvent être mis en œuvre très efficacement dans les systèmes de contrôle avec davantage de cœurs. loT et surveillance des conditions Les OEM travaillant dans l'automatisation veulent eux aussi davantage de cœurs informatiques pour intégrer l'IoT et l'Industry 4.0 ainsi que la surveillance des conditions d'utilisation et de fonctionnement de leurs machines et systèmes. À ce niveau, la virtualisation commence à avoir du sens dans la séparation des tâches individuelles. Selon le logiciel, les contrôles temps réel des composants individuels peuvent encore être réalisés en t a n t que logiciel « multithread» sur une simple instance de fonctionnement ; néanmoins, la fonctionnalité de la passerelle doit être séparée des contrôles temps réel. De même, la surveillance de la «remise en état» peut être intégrée efficacement en utilisant les moteurs de règles locaux pour évaluer et surveiller l'état des composants mécaniques, par exemple par une analyse des vibrations. Cela requiert parfois beaucoup de puissance informatique. Les systèmes embarqués haut de gamme pour le contrôle machine ne peuvent littéralement pas avoir trop de cœurs informatiques et de puissance de traitement par cœur. Mais quels sont exactement ces gains en performances de traitement? Six-packs puissants Les premiers tests avec les modules congatec COM Express Type 6 montrent que ces tout nouveaux processeurs six cœurs offrent entre 45 et 50% de « multi-thread» supplémentaires et 15 à 25% de performances « monothread» en plus par rapport aux variantes de processeurs Intel Core de 7 e génération. À une enveloppe thermique donnée, les concepteurs de systèmes peuvent désormais atteindre un plus haut débit avec une consommation d'énergie globale moins élevée. Cela leur permet de disposer des fonctions et de puissance informatique haut de gamme au plus proche du terrain et d'augmenter de manière significative les fonctionnalités de leurs applications. Par ailleurs, la microarchitecture des processeurs de 8 e génération demeure la même que celle de la 7 e géné-ration, mais la fabrication en 14 nm a été optimisée grâce à une réduction des courants de fuite, ce qui permet en retour des fréquences d'horloge plus élevées. Sous tous les autres aspects, le cœur de processeur est presque identique. Par conséquent, il n'y a nul besoin de personnalisation côté logiciel, ce qui facilite une migration fluide vers cette dernière génération. Mises à niveau rapides avec COM Express Type 6 Avec ce nouveau module, la carte-mère Mini-ITX conga-IT6 de congatec peut être montée d a n s n'importe quel système standard ATX. Si les OEM ont conçu leurs systèmes avec des cartes processeur de type Computer-on-Modules, ils peuvent intégrer très rapidement la dernière technologie de processeur car il y a tout ce qu'il faut pour accéder aux nouveaux niveaux de performances à une enveloppe thermique donnée, en changeant simplement un module. La spécification COM Express Type 6 prévoit que les modules aient un format, des fonctions et des solutions de refroidissement identiques comme les super composants prêts à l'emploi qui disposent d'un BSP (board support package) complet avec tous les pilotes standards requis. Les spécifications complètes pour la construction d'une carte porteuse aident les développeurs d'ordinateurs industriels à la conception d'une solution système spécifiquement adaptée à leurs besoins. Par rapport aux projets entièrement personnalisés, les développeurs peuvent s'attendre à économiser entre 50 et 90 % d'efforts déployés pour développer une solution adaptée au niveau carte. Donc, quand les cartes-mères standards ne répondent pas aux besoins des spécifications ou si elles sont trop grandes, les Computer-on-Modules constituent la solution idéale, sauf en cas de production en série, bien sûr. Machines virtuelles pour une connexion loT Grâce à l'acquisition de RealTime Systems (RTS), fabricant d'hyperviseurs temps réel pour OEM des secteurs du contrôle industriel et médical, congatec, premier fabricant européen de modules pour l'embarqué, offre de nombreux avantages aux OEM qui souhaitent enrichir leur contrôle temps réel avec des machines virtuelles supplémentaires pour une connexion IoT ou Industry 4.0. Parce que les deux cœurs de processeur supplémentaires, en plus de la solution à quatre cœurs précédente, sont littéralement prédestinés à des fonctions supplémentaires. Par ailleurs, congatec s'engage à développer le connecteur IoT universel du SGET, qui sert à la standardisation de la logique pour la prise de décision et la communication aux pourtours de l'IoT. À côté du matériel pur avec BSP complets, congatec propose également une large gamme de modules logiciels standards importants que les OEM peuvent utiliser en tant que logique simple pour leurs applications. Disponibles directement à l'achat, ils ont l'avantage de réaliser des gains significatifs en développement. Comme ils s'appuient sur les standards, les OEM gagnent aussi une plus grande indépendance par rapport aux solutions provenant de différents fournisseurs. Principales données techniques Les modules conga-TS370 équipés de processeurs Intel Xeon et Intel Core i7 quatre cœurs Intel Core i5 présentent une enveloppe thermique entre 35 et 45 watts et prennent en charge jusqu'à 32 Go de Ram DDR4 2666. Même avec une virtualisation complète et de nombreuses machines virtuelles, chaque instance dispose de plus de mémoire que nécessaire. Pour les applications critiques au niveau sécurité, comme la connaissance situationnelle pour les robots collaboratifs, le code de correction d'erreurs (ECC) peut être fourni en option. De plus, les modules possèdent un choix important d'entrées/sorties à haut débit, parmi lesquelles 4x USB 3.1 Gen 2 (10 Gbit/s), 8x USB 2.0 et lxPEG, ainsi que 8 voies PCIe Gen 3.0 pour des extensions systèmes puissantes. La disponibilité à long terme sur au moins dix ans et la prise en charge de la mémoire Intel Optane, plus des fonctions de sécurité étendues comme les extensions Intel Software Guard, Intel Trusted Execution Engine et Intel Platform Trust Technology, ajoutent de l'attraction supplémentaire aux modules. Ils prennent en plus en charge tous les systèmes d'exploitation Linux ainsi que les versions 64 bits de Microsoft Windows 10 et Windows lOIoT