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Künstliche Intelligenz auf einem Modul für Edge Computing

| Redakteur: Margit Kuther

Avnet Integrated hat zur Präsentation der Intel-Atom-x6000E-Series diese CPUs auf alle etablierten Embedded-Standards integriert. Avnets COM-Express-Modul MSC C6C-TLU ist das erste, das auf Intels neuer 11. Generation für High-End-Anwendungen basiert.

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Bild 1: Das COM-Express-Type-6-Modul MSC C6C-EL integriert Intels Atom x6000E Series.
Bild 1: Das COM-Express-Type-6-Modul MSC C6C-EL integriert Intels Atom x6000E Series.
(Bild: Avnet Integrated)

Einer der zukunftsträchtigsten Wachstumsmärkte sind Lösungen für Computer Vision, die smarte Kameras, Edge- oder Cloud-basierende Computertechnologien, Software und künstliche Intelligenz (KI) kombinieren. Mit den leistungsfähigen Systemen zur Bildverarbeitung und -analyse lassen sich Objekte und Personen zuverlässig erkennen und identifizieren. Durch den Einsatz von Deep-Learning-Technologien kann mit Hilfe neuronaler Netzwerke und einer großen Datenmenge die zuverlässige Datenanalyse kontinuierlich verbessert werden.

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Die Einsatzgebiete von Computer-Vision-Lösungen sind äußerst vielfältig, einige Beispiele im Bereich industrielle Automation sind intelligente HMI Terminals, Bewegungskontrollsysteme und die Robotik. Weitere Anwendungen sind u.a. Gesichtserkennungssysteme für Zutrittskontrollen, intelligente Kameras zur Optimierung des Verkehrsflusses, POS/POI-Systeme und im Medizinsektor Monitoring-Systeme und Notfallausrüstungen für Patienten.

Voraussetzung zur Realisierung dieser anspruchsvollen Computer-Vision-Anwendungen ist eine hohe Rechen- und Grafikleistung, die nur die neuesten Prozessor- bzw. Modultechnologien bieten können. In zahlreichen Fällen ist es wichtig, dass die KI-Beschleunigung direkt vor Ort, also nicht erst in der Cloud oder in High Performance Computing-Lösungen zur Verfügung steht. Speziell für diese Edge Computing-Applikationen hat Intel die neue Multicore-Prozessortechnologie (Codename „Elkhart Lake“) für die Serien Intel Atom x6000E bzw. Intel Atom Pentium / Celeron N und J vorgestellt, die modernste Prozesstechnologien mit zahlreichen integrierten Funktionen und Schnittstellen zu einer einzigen Plattformlösung vereinen.

Die aktuellen Intel-Prozessoren Atom x6000E Series bzw. Intel Atom Pentium / Celeron N und J Series basieren auf Intels neuer Atom-Architektur und werden in 10-nm-Technologie gefertigt. Die Bausteine bieten im Vergleich zu den Vorgängertypen eine deutlich verbesserte CPU- und Grafik-Performance bei derselben Anzahl an Cores und ähnlicher Verlustleistung.

Alle aktuellen Embedded-Standards sind bereit für Intels neueste Prozessortechnologie

Zeitgleich zu Intels Vorstellung der Multicore Intel Atom x6000E Series hat Avnet Integrated diese neuen Prozessoren in alle vier etablierten Embedded-Standards COM Express Type 6 und Type 10, SMARC 2.1 und Qseven 2.1 integriert. Mit der Verfügbarkeit der sofort einsetzbaren Embedded-Module und der entsprechenden Design Tools von Avnet Integrated steht die neue Prozessortechnologie frühzeitig für die Entwicklung zukünftiger Anwendungen bereit. Das Standardmodul wird einfach auf ein passendes Baseboard gesteckt, auf dem alle anwendungsspezifischen Funktionen realisiert sind. Damit lassen sich vielfältige Endsysteme in kurzer Zeit mit optimierter Time-to-Market realisieren.

Die Embedded-Module in den verschiedenen Formfaktoren sind mit unterschiedlichen Quadcore- und Dualcore-Prozessorvarianten der Intel Atom x6xxxRE (Real-Time Embedded SKUs) oder Intel Atom x6xxxE (Embedded SKUs) bestückt. Darüber hinaus sind auch Module mit Intels Quadcore-Prozessoren Intel Pentium / Celeron J64xx oder Dual / Quadcore Intel Pentium / Celeron N6xxx erhältlich. Die TDP (Thermal Design Power) liegt je nach Prozessortyp zwischen 6 W und 12 W.

Embedded-Modulfamilien mit Intels Atom x6000E Series für kostenoptimierte Rechenleistung

Die auf den neuen Intel-Prozessoren Atom x6000E Series basierenden Embedded-Modulfamilien von Avnet Integrated sind bestens für Anwendungen geeignet, wo eine kostenoptimierte dezentrale Rechenleistung und eine hohe Konnektivität gefragt sind. Durch die Integration der neuen Prozessorserie in alle gängigen Embedded-Standards kann Avnet Integrated für alle Anwendungen die passende Modullösung anbieten.

Speziell für moderne Netzwerkanwendungen bieten die Standardmodule besondere Echtzeitfähigkeiten wie die Unterstützung von TSN (Time-Sensitive Networking). Die TSN-Spezifikation ergänzt die Datenübertragung über Standard-Ethernet-Netzwerk um eine neue Funktionalität, die einen sicheren Transfer in Echtzeit mit geringer Latenz und hoher Verfügbarkeit ermöglicht. Das ist die Voraussetzung für eine deterministische Kommunikation, um unterschiedliche Maschinen zuverlässig zu steuern und weitreichende Anlagen sicher zu vernetzen. Um strenge Timing-Vorgaben und geringe Latenzzeiten auch unter harten Echtzeitbedingungen sicherzustellen, wird neben TSN (Time-Sensitive Networking) auch Intel TCC (Intel Time Coordinated Computing) unterstützt.

Die überwiegende Anzahl an Varianten der Elkhart Lake basierenden Modulfamilie von Avnet Integrated ist für den erweiterten Temperaturbereich von -40 bis 85 °C spezifiziert. Damit sind die robusten Baugruppen auch für den harten Einsatz in industriellen Umgebungen oder im Außenbereich bestens geeignet. Alle Boards sind mindestens 15 Jahre ab Einführung der integrierten Prozessortechnologie langzeitverfügbar.

Für KI, Deep-Learning und Home Automation

Mit diesen Eigenschaften und dem Support des Intel OpenVino Toolkits sind die neuen Modulfamilien u.a. bestens für Lösungen, die auf Künstlicher Intelligenz (KI) basieren und Deep-Learning-Funktionen beinhalten, ausgelegt. Weitere typische Einsatzgebiete sind u.a. leistungsfähige HMI- und Steuerungslösungen, IoT basierende Systeme, professionelle Kameras, moderne Medizingeräte und Home Automation-Produkte.

Die leistungsfähige COM-Express-Type-6-Modulfamilie MSC C6C-EL mit Intels Atom-Prozessoren x6000E Series kann mit schnellen, bis zu 32 GB großen Dual-Channel DDR4-3200-SDRAMs bestückt werden (Bild 1). Auf den kompakten, kostenoptimierten Modulen MSC SM2S-EL im SMARC-2.1-Short-Size-Format (82 mm x 50 mm) und den Qseven-2.1-Modulen MSC Q7-EL findet ein schneller LPDDR4-Speicher mit einer maximalen Kapazität von 16 GB Platz (Bild 2). Zur Sicherung der Speicherinhalte kann eine konfigurierbarer In-Band ECC-Funktionalität implementiert werden. Optional werden on-board bis zu 256 GB UFS (Universal Flash Storage) 2.0 Flash unterstützt. Diese Speicher bieten im Vergleich zu eMMCs eine deutlich höhere Schreib- und Lesegeschwindigkeit sowie höhere Speicherkapazitäten. Alle Baugruppen lassen sich mit einem Infineon Trusted Platform Module (TPM) 2.0 bestücken.

Die Modulfamilie MSC C6C-EL kann bis zu drei unabhängige Displays mit einer maximalen Auflösung von 4k ansteuern. Das COM Express Type 6 Interface erlaubt den direkten Zugriff zu Digital Display Interfaces einschließlich DisplayPort, HDMI und LVDS bzw. eDP. Die breite Auswahl an Hochgeschwindigkeitsschnittstellen umfasst bis zu acht PCIe Gen3 Lanes und zwei USB-3.1-Schnittstellen mit hoher Datenbandbreite. Massenspeicher können über zwei SATA 6 GB/s Kanäle angeschlossen werden.

Die SMARC 2.1-Modulfamilie MSC SM2S-EL bietet neben zwei Gigabit Ethernet-Schnittstellen und zwei CAN-FD (Flexible Data Rate)-Anschlüsse u.a. bis zu vier PCIe Gen3 Lanes und zwei USB 3 .1 Ports. Anstelle einer PCIe-Schnittstelle kann ein SGMII Interface herausgeführt werden, um einen speziellen Ethernet Controller oder ein Switch auf dem Baseboard integrieren zu können. Die Baugruppen können bis zu drei unabhängige Displays mit einer maximalen Auflösung von 4k ansteuern und unterstützen DirectX 12, OpenGL 4.5, OpenCL 1.2 und Vulkan v1.1. Massenspeicher sind über einen SATA 6 GB/s Kanal anschließbar.

Hochleistungsmodul MSC C6C-TLU mit Intels 11. Generation

Für extrem leistungshungrige Anwendungen hat Avnet Integrated die Modulfamilie COM Express Type 6 MSC C6C-TLU vorgestellt, die auf der neuen 11. Generation an Intel Core Prozessoren (Codename „Tiger Lake UP3“) mit zwei bzw. vier Cores basiert (Bild 3). Die High-End-Module zeichnen sich im Vergleich zu den Vorgängermodellen, die einen Intel-Core-Prozessor der 8. Generation integrieren, durch einen deutlichen Zuwachs an Rechen- und Grafikleistung aus. Dank der neuen Prozessorarchitektur und der 10-nm-Prozesstechnologie bietet die Modulfamilie eine gute Balance zwischen Performance und Verlustleistung.

Die Modulfamilie MSC C6C-TLU ist in der Lage, bis zu vier unabhängige Displays mit einer maximalen Auflösung von 4k steuern. An Grafikschnittstellen stehen drei DisplayPort/HDMI Interfaces und ein LVDS und Embedded DisplayPort Interface zur Verfügung. Die Auswahl an schnellen I/Os beinhaltet bis zu neun PCIe Gen3 Lanes, vier USB 3 .1 Schnittstellen und ein 6 Gb Ethernet Port.

Avnet Integrated bietet ebenfalls robuste MSC C6C-TLU Modulvarianten für den industriellen Umgebungstemperaturbereich von -40 bis +85 °C an. Die Produktfamilie ist unempfindlich gegen Schock und Vibrationen, da u.a. die Speicher auf das Board gelötet sind. Optional besteht die Möglichkeit, die Module durch eine Schutzbeschichtung zuverlässig gegen Umwelteinflüsse wie Verschmutzung und Feuchtigkeit zu schützen.

Mit der erneuten Erweiterung des Produktangebots kann Avnet Integrated neue Märkte erschließen und die Kunden vom Design-In bis hin zur kompletten Systemlösung umfassend unterstützen. Neben den Embedded-Modulen stellt Avnet Integrated das komplette Ecosystem mit passenden Design Tools wie Starter Kit und Board Support Package sowie umfangreiche Service-Leistungen wie Design-in Support und Carrier Design Review zur Verfügung. Alle Embedded Module werden von Avnet Integrated in den unternehmenseigenen Technology Campusse entwickelt und in hochautomatisierten Produktionsstätten im eigenen Hause gefertigt.

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