Mit doppeltem Speed

Industrie-PCs und Embedded-Systeme - Hohe Rechenleistungen und exzellente Grafikeigenschaften sind nur mit leistungsfähigen Dual-Core-Prozessoren realisierbar. Welche Vorteile bringen neue Plattformen, die mit dem neuen Intel Core 2 Duo ausgestattet sind?

30. März 2007

Standen noch zur SPS/IPC/DRIVES im November letzten Jahres die ersten Produkte basierend auf dem lntel Core Duo-Prozessor im Mittelpunkt, so wird nur knapp drei Monate später bereits eine breite Palette an Embedded-Systemen und Industrie- PCs vorgestellt, die mit der nächsten Generation an Dual-Core-Prozessoren, dem Intel Core 2 Duo, bestückt sind. Die schnelle Prozessorarchitektur kommt vor allem in Anwendungen zum Einsatz, wo extrem hohe Datenmengen verarbeitet werden müssen. Neben dem Paradebeispiel moderne Visualisierungssysteme lassen sich mit Dual-Core auch anspruchsvolle Automatisierungsaufgaben realisieren. Ein Beispiel hierfür sind Steuerungseinheiten, die mehrere Roboter gleichzeitig, aber unabhängig voneinander kontrollieren. Auch Systeme, die einerseits eine Echtzeitsteuerung und andererseits eine Bildverarbeitung unter dem Betriebssystem Windows vereinen, profitieren von zwei Prozessorkernen. Da dank Dual-Core ein Prozessor inklusive Peripherie wegfällt, lassen sich die industrietauglichen Rechner in wesentlich kompakteren Abmessungen bauen. Im Vergleich zur Verwendung mehrerer einzelner Prozessoren ist die Verlustleistung bei verdoppelter Rechenleistung nur um etwa 20 Prozent höher. Kein Wunder also, dass praktisch alle neu entwickelten Embedded-Systeme und IPCs der High-End-Klasse auf Multi-Core-Prozessoren basieren.

Jedem Prozessorkern steht ein separater Level- 1-Cache-Speicher zur Verfügung. Jedoch teilen sich die Cores einen gemeinsamen internen Level-2-Cache, der bei der Core-Duo-Technologie eine Kapazität von 2 GB aufweist. Die Intel-Core-2-Duo-Architektur bietet mit 4 GB einen doppelt so großen Speicher, der dynamisch den Cores zugeteilt werden kann. Der Level-2-Cache erlaubt gerade bei speicherintensiven Applikationen eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit, die eine gesteigerte Systemleistung zur Folge hat. Die beiden Mikroprozessorkerne nutzen gemeinsam das Speicher- und Interrupt-Subsystem sowie den Peripheriebus. Dabei muss sichergestellt werden, dass ein Core ? wenn erforderlich ? den exklusiven Zugang zu den benötigten Ressourcen erhält. Die im Intel Core 2 Duo implementierte Intel-64-Technologie bietet die Flexibilität, sowohl 64-Bit- als auch 32-Bit- Befehle auszuführen. Die Architektur verfügt damit über eine signifikant größere Kapazität des möglichen adressierbaren Arbeitsspeichers. Diese Eigenschaft ist gerade für Embedded-Applikationen mit hoher Rechenleistung wichtig. Darüber hinaus sind die Systeme damit bestens geeignet, um mit dem neuen Betriebssystem Microsoft Vista zusammenzuarbeiten.

Die optimale Nutzung der Dual-Core-Technologie hängt natürlich wesentlich von der Unterstützung durch das Betriebssystem und dessen Abstimmung auf die jeweilige Applikation ab. Das Betriebssystem Windows XP Embedded unterstützt symmetrisches Multiprocessing (SMP). Beim SMP läuft auf beiden Cores eine einzige Betriebssysteminstallation. Das Betriebssystem kann selbstständig auf den verschiedenen CPU-Cores und darüber hinaus den einzelnen Applikationen, je nach Bedarf, die Ressourcen zuordnen. Nur so wird eine optimale Hardware-Auslastung des kompletten Systems erreicht.

Die beiden unabhängig arbeitenden Prozessorkerne bieten simultane Computing-Fähigkeiten wie Multitasking und Multithreading. Multitasking bedeutet, dass mehrere Applikationen parallel ausgeführt werden. Da sich die Applikationen untereinander nicht stören, wird auch eine z. B. in Echtzeit arbeitende Task ausreichend geschützt. Beim Multithreading können die Aufgaben einer Applikation in mehrere Teilbereiche (Threads) aufgespalten und auf die beiden CPUs verteilt werden. Von Vorteil ist Multithreading vor allem bei Anwendungen, die eine hohe Rechenleistung benötigen, z. B. Systeme mit aufwendiger Grafikverarbeitung. Zur Optimierung der einzelnen Aufgaben können die integrierten Tracing-Tools die Betriebsdaten und die Interaktionen der Applikationen für den gesamten Multicore-Prozessor speichern. Mit diesen Informationen ist der Entwickler dann in der Lage, die Applikationen besser zu optimieren und zu debuggen.

Rechenleistung weitergeben

Um die hohe Rechen-Performance der Core 2 Duo-Prozessoren auch an die Peripheriegeräte weiterzugeben, müssen die Daten schnell über PCI-Express-Busschnittstellen übertragen werden. Bei PCI-Express (PCIe) werden im Gegensatz zum PCI-Bus die Daten nicht mehr parallel, sondern seriell übertragen. Erreicht wird damit eine vierfache Leistungssteigerung auf eine Datenübertragungsrate von 5 GBit/s. Die DSM bietet bereits eine breite Palette an Produkten an, die auf dem neuen, 2,16 GHz schnellen Intel Core 2 Duo-Prozessor T7400 (Merom) basieren. Auf der leistungsfähigen, nur 338 x 122 mm kleinen Industrie-Slot-CPU-Karte ›96M4271o‹ arbeitet der Prozessor mit den Chipsätzen Intel 945GM und ICH7-M zusammen. Der interne PCIExpress-Bus für LAN und Grafikanwendungen sichert die hohe Performance bei gleichzeitig geringer CPU-Belastung. Das PICMG-Bus-Interface 1.0 beinhaltet 16 Bit ISA und 32 Bit PCI.

Der auf der Steckkarte integrierte Intel Graphic Media Accelerator 950 VGA bietet eine ausgezeichnete Auflösung von bis zu 2048 x 1536 Bildpunkten bei einer Bildwiederholrate von 75 Hz. Dank Intels Dynamic Video Memory Technology lässt sich der dynamische Share-Systemspeicher flexibel konfigurieren. Intern stehen auf der Baugruppe LVDS, DVI und TV-Out-Anschlüsse zur Verfügung.

Für höchste Anforderungen ist auch das industrietaugliche Panel-System P3 aus DSMs Infinity-Reihe ausgelegt. Das Modell ›96M9315B‹ ist mit einem hochwertigen 15- Zoll-TFT-Farbbildschirm ausgestattet, der Panel-PC 96M9317B wird sogar mit einem 17-Zoll-Display geliefert. Die maximale Auflösung beträgt 1024 x 768 Bildpunkte bei der 15-Zoll-Version bzw. 1080 x 1024 beim 17-Zoller. Die Leuchtdichte wird mit 250 cd/ m² angegeben. Für eine hohe Bildqualität sorgt der integrierte VIA 2D/ 3D AGP 4x VGA-Controller mit 64 MB shared Memory. Der ELO AccuTouch Touchscreen bietet die Möglichkeit, individuelle Bedienoberflächen zu realisieren.

Das Panel-System wird in einem massiven, hochwertigen Industriegehäuse mit Vesa-Schraubanschluss oder als Einbausystem geliefert. Die pulverbeschichtete Frontblende aus 2 mm dünnem Stahlblech bzw. 4-mm- Aluminium ist in kundenspezifischen Farben lieferbar. Der IPC kann mit Alu-Front gemäß Schutzart IP65 bestellt werden. Auch das neue Embedded-System ›96M1558‹ aus der NanoServer-Familie ›E6‹ hat DSM Computer mit dem schnellen Intel Core 2 Duo ausgestattet. Der E6 schließt dank des schnellen Prozessors die Lücke zwischen den komplexen Industrierechnern und den modernen DeskTop-Systemen. Die neue Generation an NanoServern, die z. B. als Steuerungseinheit, Messwert- oder Kommunikations- Server eingesetzt werden, dringt so in bislang unerreichte Leistungsklassen vor und eröffnet eine breite Palette an High- End-Applikationen.

Suna Akman-Richter, DSM Computer

FAKTEN

- Die von DSM neu entwickelten Slot-CPU-Karten, Panel-PCs, Industrie-PCs und NanoServer für High-End-Anwendungen basieren auf dem Intel® Core™ 2 Duo-Prozessor.

- Mit diesem leistungsfähigen Prozessor lassen sich die hohen Anforderungen in der Bildverarbeitung und der Automatisierungsindustrie realisieren.

Erschienen in Ausgabe: 02/2007