Prestazioni elevate per progetti sempre più sottili

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Sulle schede madri utilizzate per applicazioni industriali, come quelle integrate in box Pc rugged, panel Pc o sistemi all-in-one, sono frequentemente impiegati processori embedded di fascia alta in grado di fornire elevate prestazioni. Ciò è dovuto principalmente al fatto che gli Oem continuano ad arricchire con nuove funzionalità i loro dispositivi, macchinari e apparecchiature mediante aggiornamenti e miglioramenti a livello software. In linea con questa tendenza il software, sempre più potente e ricco di funzionalità, richiede processori con prestazioni spinte; ad esempio per la creazione di interfacce graficamente animate e con gestione multi-touch, in grado di garantire una maggiore semplicità di controllo da parte dell’utilizzatore. La connettività necessaria per i dispositivi IoT o le soluzioni per applicazioni M2M o Industry 4.0 richiedono un livello di prestazioni ancora maggiore. Per questo tipo di applicazioni è indispensabile prevedere ulteriori funzionalità per l'elaborazione dei dati e la comunicazione, comprese la cifratura e la protezione contro i virus. Senza dimenticare le risorse di elaborazione necessarie per supportare sia le velocità di refresh di display contraddistinti da risoluzioni sempre più elevate sia il funzionamento indipendente di più display. A questo punto è utile osservare che esistono severe limitazioni per l'integrazione delle piattaforme processore, legate alla dissipazione del calore. I progetti che non prevedono l'uso di ventole caratterizzati da un Tdp (Thermal Design Power) pari a circa 15W possono essere sviluppati a costi accettabili e, all'interno di questo intervallo, i processori Intel Core di 6a generazione possono garantire un significativo miglioramento sotto diversi punti di vista.


I nuovi processori Intel Core
I processori Intel di 6a generazione disponibili sotto forma di SoC sfruttano la nuova microarchitettura Skylake che, rispetto alla precedente architettura di quinta generazione, assicura un aumento delle prestazioni complessive e dell'efficienza energetica in misura pari rispettivamente al 10 e all'11%. Oltre a ciò, la struttura che collega i core della Cpu, l'unità grafica e la Last Level Cache (LLC, che in precedenza era la cache L3) attraverso un bus ad anello è stata ottimizzata. Le versioni U-SoC, ovvero quelle più idonee per l'impiego in progetti per applicazioni industriali che non prevedono l'uso di ventole e con dissipazione massima consentita di 15 W, integrano i controllori per display, memoria e I/O. Questi processori adottano anche la nuova tecnologia Intel Speed Shift che permette di commutare più velocemente tra i vari stati di consumo (power state, ovvero i vari livelli di consumo in cui si posiziona il processore in funzione del carico di lavoro istantaneo), fatto questo che in talune applicazioni si traduce in un aumento delle prestazioni compreso tra il 20 e il 45% rispetto ai processori Core di 5a generazione. A parità di prestazioni, i consumi sono ridotti in misura proporzionale.

Grafica ottimizzata e memoria Ram Ddr4 e I/O
Oltre a ciò, le prestazioni dell'unità grafica ottimizzata per Windows 10 sono state incrementate e sono disponibili nei nuovi SoC da 15W grazie alla grafica Intel 500. Questo chipset grafico di 9a generazione può gestire fino a 3 display in maniera indipendente, con risoluzione 4k e velocità di refresh di 60 Hz attraverso le interfacce DisplayPort 1.2 e Hdmi. È pure previsto il supporto della versione 12 di DirectX, per garantire un’esecuzione ancora più rapida delle applicazioni grafiche 3D sotto sistema operativo Windows 10. L'integrazione di un engine video aggiuntivo permette di effettuare la codifica e la decodifica dei formati Hevc, VP8, VP9 e Vdenc con un ridotto carico di lavoro per la Cpu, a tutto vantaggio dei consumi di potenza. Per la prima volta è anche possibile eseguire lo streaming bi-direzionale di video in alta definizione. Un’altra novità è rappresentata dal fatto che le versioni Ulv dei processori dispongono di un'interfaccia CS2 Mipi per due ingressi video. Grazie al supporto di OpenCL 2.0, le 24 unità di esecuzione dell'unità grafica sono in grado di farsi carico di onerosi compiti di elaborazione parallela al posto della Cpu. Il supporto delle memorie Ram nella versione Ddr4 comporta un certo numero di vantaggi. In primo luogo queste memorie garantiscono un'ampiezza di banda decisamente superiore e una maggiore velocità operativa. In secondo luogo, esse operano con una tensione di 1,2 V, inferiore agli 1,35 V richiesti dalle Ram Ddr3, con conseguente miglioramento dell'efficienza energetica. Grazie al raddoppio della densità di memoria, inoltre, è possibile disporre di un massimo di 32 GB di memoria operativa ricorrendo a soli due slot di Ram. Tenendo conto di tutti questi vantaggi, in termini sia economici sia di prestazioni, è molto probabile che un gran numero di progettisti adotterà in tempi brevi questi processori di nuova generazione per lo sviluppo dei loro design. Per soddisfare le esigenze, in termini di I/O, di applicazioni sempre più connesse in rete, i processori Intel Core di 6a generazione mettono a disposizione un maggior numero di interfacce ad alta velocità. Le versioni SoC con interfacce Pci Express Gen.3 garantiscono una velocità di trasferimento dati quasi doppia. Questi processori di nuova generazione ospitano inoltre 4 interfacce Usb 3.0, un numero doppio rispetto a quello dei loro predecessori. Per tutti coloro impegnati nello sviluppo di sistemi che devono garantire prestazioni spinte e bassi consumi con il vincolo di una dissipazione massima di 15 W, i nuovi processori di Intel realizzati con processo da 14 nm rappresentano un nuovo punto di riferimento.

Schede madri per applicazioni industriali
I processori Intel Core di 6a generazione sono ora disponibili sulle schede Thin Mini-ITX per applicazioni industriali sviluppate da congatec. Rispetto alle schede madri Mini-ITX tradizionali, le versioni Thin Mini-ITX di congatec offrono un lifecycle esteso di oltre 7 anni senza revisioni hardware e sono caratterizzate da un'altezza di soli 20 mm, in modo da consentire lo sviluppo di progetti contraddistinti da uno spessore ridotto. Gli Oem possono realizzare in modo semplice ed economico interfacce operatore, panel Pc, sistemi all-in-one e box Pc molto sottili che sfruttano tutte le potenzialità offerte dai nuovi processori. Queste schede madri, perfettamente conformi con le richieste provenienti dal mondo industriale – in termini di affidabilità, durata, dotazione di interfacce e integrazione di funzionalità di gestione e manutenzione remote – sono state progettate con estrema cura. Al fine di garantire un funzionamento affidabile su base continuativa per queste schede sono stai utilizzati componenti particolarmente robusti. Controllori, condensatori e convertitori di tensione sono stati progettati per il funzionamento nell'intervallo di temperatura industriale. Le schede, inoltre, sono conformi alle specifiche Emc ed Ems. Grazie al controllore integrato per la gestione della scheda e al supporto della tecnologia Intel vPro con Intel Amt (Active Management Technology) è possibile incrementare l'affidabilità delle installazioni di sistemi distribuiti e, in molti casi, evitare il ricorso alla manutenzione "on-site". Il supporto dell'interfaccia Lvds è particolarmente importante nel caso dei panel Pc perché consente la connessione con display caratterizzati da prezzi competitivi. Sono anche disponibili interfacce seriali, utili sia per garantire la connessione con le periferiche comunemente impiegate in applicazioni industriali sia per espletare operazioni di manutenzione. Sono altresì previste altre interfacce tipiche del mondo industriale come ad esempio Gpio o uno zoccolo per scheda Sim per garantire la connettività in applicazioni M2M o IoT. Per sistemi Pos, slot machine e distributori automatici queste nuove schede madri integrano ulteriori interfacce come ad esempio ccTalk, oltre a funzioni di rilevamento delle intrusioni. Grazie alle loro dimensioni compatte, queste schede Thin Mini-ITX di congatec risultano particolarmente adatte per l'uso in apparecchiature portatili alimentate a batteria come ad esempio dispositivi a ultrasuoni mobili. Per questo tipo di applicazioni è anche disponibile il modulo, opzionale, per la gestione della batteria.

Servizi, un fattore critico
Un progetto di tipo industriale, di per se stesso, è di scarsa utilità per gli Oem se il supporto è disponibile solamente in un'altra regione del mondo in quanto ciò comporta un inevitabile ritardo nei tempi di reazione. Altri scenari sono ancora più negativi, come ad esempio nel caso in cui servizi di questo tipo non sono disponibili in toto perché una serie è stata prodotta solo per un certo periodo di tempo oppure un ordine di un altro cliente importante differiva anche solo leggermente in termini di requisiti. Inoltre può anche verificarsi il caso che, nonostante le roadmap annunciate, i componenti vengano aggiornati su base continua oppure mutano le configurazione della scheda per cui la produzione in serie di un progetto congelato risulta meno profittevole per clienti di medie dimensioni. In alcune occasioni la documentazione, essenziale per la certificazione da parte degli Oem, non è disponibile, ragion per cui gli Oem devono reperire la documentazione da tutti i produttori dei componenti invece che dai fornitori della scheda. Può anche verificarsi il fatto che il supporto software termini al momento della consegna, sebbene gli aggiornamenti Uefi/Bios e dei driver siano essenziali nell'arco dell'intera vita operativa della soluzione del cliente per mantenere aggiornate le applicazioni IoT, un elemento importante soprattutto in termini di sicurezza. Di fronte a situazioni come quelle appena descritte, l'eventuale mancanza di servizi come ad esempio l'implementazione di marchi specifici del cliente o messa a punto del BIOS per l'adattamento del boot logo o delle routine di boot o la visualizzazione risulta una carenza che può considerarsi quasi banale. In sintesi si può affermare che anche una scheda che apparentemente soddisfa tutti i requisiti necessari può generare problemi agli Oem sia durante la fase di integrazione sia nel corso della vita operativa. I produttori di schede che hanno sviluppato competenze specifiche nelle applicazioni industriali ed embedded possono realmente fare la differenza. Senza dimenticare che alcuni clienti operanti nel settore industriale richiedono adattamenti specifici per lotti di produzione di medi volumi per i quali è necessario garantire la disponibilità sul lungo periodo: in queste situazioni il ricorso a un produttore che ha maturato un know-how specifico riveste un'importanza fondamentale. Per fornire tutti questi servizi in modo sicuro e affidabile, gli Oem richiedono una catena di fornitura e una gestione del ciclo di vita complesse che solo pochi produttori sono in grado di gestire in maniera adeguata.

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