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Der PC auf einem Chip für industrielle Anwendungen

| Autor / Redakteur: Rudolf Sosnowsky * / Margit Kuther

Evaluationboard mit Vortex86DX3-CPU von DMP: Dank Verkleinerung der Halbleiterstrukturen lassen sich nicht nur mehr CPU-Kerne oder Cache auf dem Die unterbringen, sondern auch weitere Peripherie auf dem Chip integrieren.
Evaluationboard mit Vortex86DX3-CPU von DMP: Dank Verkleinerung der Halbleiterstrukturen lassen sich nicht nur mehr CPU-Kerne oder Cache auf dem Die unterbringen, sondern auch weitere Peripherie auf dem Chip integrieren. (Bild: HY-LINE Computer Components)

Ein Chip, der neben CPU und Cache auch die Peripherie integriert, kann den externen Beschaltungsaufwand immens vereinfachen

Im industriellen Umfeld muss ein Rechner ganz andere Qualitäten aufweisen als ein Desktoprechner für das Büro: Die Umgebungstemperatur kann stark schwanken oder an den Extrempunkten des Thermometers liegen, der Rechner muss zuverlässig ohne Unterbrechung oder Reboot arbeiten, und eine kompakte Bauform ermöglicht den flexiblen Einsatz an Maschinen aller Art.

In der Anfangszeit des PCs hatte das Mainboard die Größe einer Pizzaschachtel. Das Board war mit ICs bestückt, die jedes für sich eine genau definierte Funktion ausführte, z.B. Timer, DMA-Controller und Grafik. Durch höhere Integration auf Chipebene konnten sich kompakte Formatipe etablieren, die in der Industrie zum Standard wurden, z.B. PC104, ETX oder 3,5“.

Vollgepackt mit Funktionen und Interfaces sind Boards nach dem Mini-ITX-Standard. Dabei sind die so genannten „Legacy“-Schnittstellen wie RS-232 und ISA-Bus oft dem Mangel an Platz auf dem Board gewichen.

Für den Einsatz in einem Büro-PC spielt dies keine Rolle und ist sogar erwünscht, da neuere Komponenten wie Grafikkarten oder Festplatten auch neue Schnittstellen haben, die höhere Geschwindigkeit oder geringere Leistungsaufnahme bieten. Industrielle Anwendungen setzen hingegen oft auf Spezial-Hardware.

Fertigungsanlagen oder Prozessautomatisierungen erfordern spezielle Erweiterungen, die in der Lage sind, das Maschinenprotokoll anzusteuern und umzusetzen. Beim Austausch oder Ersatz eines Steuerrechners müssen diese Karten weiter verwendet werden. Langfristige Investitionen in Hard- und Software können damit gesichert werden.

Kompakte Funktionsvielfalt und erweiterter Temperaturbereich

Der Vortex86DX3 von DMP aus Taiwan setzt an dieser Stelle an und setzt damit den Erfolg seiner Vorgänger fort: Der durch fortgeschrittene Verkleinerung der Halbleiterstrukturen höhere Integrationsgrad wurde nicht nur verwendet, um mehr CPU-Kerne oder Cache auf dem DIE unterzubringen, sondern auch um weitere Peripherie auf dem Chip zu integrieren.

Zusätzlich zu den üblichen Standards bringt die CPU Schnittstellen und Funktionen mit, die in der Automatisierung gute Dienste leisten. Das Besondere daran ist, dass alle Funktionen in einem einzigen Chip integriert sind.

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Damit wird der Aufwand für die externe Beschaltung, die für einen vollwertigen PC benötigt wird, minimiert. Alle Funktionsblöcke sind integriert, so dass nur noch RAM und ein Massenspeicher extern angebunden werden müssen. Für letzteren stehen PATA, SATA als auch ein SD-Card-Interface zur Verfügung, so dass sowohl Festplatten, Solid-State-Disks als auch SD-Karten als Boot- und Datenmedium angeschlossen werden können.

Mit der Zielrichtung der Automatisierung in der Industrie bringt der DX3 weitere Hardware-Funktionen mit: Eine GPU mit zwei unabhängigen Kanälen, PCI Express und 8/16 Bit ISA, neun COM-Ports, zwei I²C-Busse, USB 2.0, Ethernet und ein 11-Bit 8-Kanal-ADC.

Mit zwei CPU-Kernen und 1 GHz Takt bietet die CPU ausreichend Rechenleistung für typische Anwendungen bei kleiner Verlustleistung. Für den industriellen Einsatz sprechen der erweiterte Temperaturbereich von -40 bis 85 °C und die langfristige Verfügbarkeit, der Hersteller garantiert mindestens sieben Jahre. Für minimale externe Beschaltung ist sogar das BIOS mit AMI-Lizenz auf einem internen Flash-Speicher integriert.

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