Server-On-Modules mit Intel Xeon - module-store.com · zielen die Intel® Xeon® Prozessoren vor allem auf eingebettete und industrielle IoT-Server- Plattformen ab. Einsatzgebiete

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Server-on-Modules

Der Small Form Factor Trend hat das High-End Segment der industriellen Computertechnologie erreicht. Intel® Xeon® Prozessoren sind ab sofort als hochintegrierte und robuste BGA-Versionen verfügbar. Damit kann auch eine neue Kategorie von Embedded Computing Plattformen entstehen: Server-on-Module. Die Verwendung der COM Express Spezifikation für dieses neue Module-Klasse macht dabei durchaus Sinn.

Parallel zu der 5. und 6. Generation der Intel® Core™ Prozessoren (ehemaliger Codenamen Broadwell und Skylake) wurden auch Intel® Xeon® Prozessoren auf Basis der gleichen Mikroarchitektur verfügbar. Sie werden im 14nm Prozess gefertigt und integrieren die CPU und GPU auf einem robusten BGA Multi-Chip-Modul mit kleinem Formfaktor: Die Paketgröße für Gen 5 ist 37,5mm x 32mm x 1,8mm.

Während sich die Intel® Core Prozessoren für alle ‚normalen‘ High-End Anwendungen eignen, von der industriellen Automatisierung über die Medizintechnik bis hin zum Einzelhandel und Gaming, zielen die Intel® Xeon® Prozessoren vor allem auf eingebettete und industrielle IoT-Server-Plattformen ab. Einsatzgebiete sind hier beispielsweise Edge-Node-Server der Carrier-Klasse sowie industrielle Cloud-Server mit hoher Packungsdichte und/oder minimalem Platzbedarf.

Die hohe Grafikleistung der integrierten Intel® Iris ™ Pro-Technologie – die in Carrier-grade Applikationen beispielsweise in Content-Delivery-Plattformen mit Echtzeit-Video-Transcoding von mehreren Streams und bei der Netzwerk-Funktions-Vitalisierung (NFV) zum Einsatz kommt – erfüllt in industriellen Applikationen auch Situational Awareness Aufgaben, z.B. für die Steuerung autonomer Fahrzeuge oder für Vision-basierte industrielle Sicherheitsschranken. GPGPU-basierte Anwendungen finden sich zudem in der parallelen Deep Packet Inspection, in der Content-Ver- und -Entschlüsselung sowie in der Big Data Analytik. Bei serverbasierten Anwendungen liefert die Grafik-Engine verteilten Clients eine attraktive und responsive 3D-Leistung für CAD, 3D-Modellierung oder Videowiedergabe.

Für Anwendungen, bei denen Standard-Server-Boards nicht passenEinige dieser Anwendungen kann man mit 19-Zoll-Industrieservern umsetzen, die auf Basis von industriellen Standard-Motherboards wie ATX oder vergleichbaren Derivaten entwickelt wurden. Die meisten der neuen Embedded Server Anwendungen sind jedoch platzbeschränkt und erfordern ein individuelles Featureset. Deshalb ist es an der Zeit, eine neue Server-Klasse für Computermodule zu definieren, mit denen Entwickler in die Lage versetzt werden, die erforderlichen individuellen Anpassungen mit begrenztem Aufwand und Kosten umzusetzen.

Ein großer Vorteil ist dabei die Verfügbarkeit des offenen COM Express Standards für Computer-on-Module, der von der PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG) gehostet wird. Diese Spezifikation liefert alles, was erforderlich ist, um industrielle High-End Embedded Server zu entwerfen. Das Layerdesign der Module ist für hohe EMV-Konformität in rauer Industrieumgebung ausgelegt. Die zwei zweireihigen SMD-Steckverbinder sind robust und bieten 440 Pins für zahlreiche Schnittstellen. COM Express ist für die Hochleistungsschnittstellen

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der Standardcomputertechnologie optimiert und erfüllt gleichzeitig auch die höchsten Robustheits-anforderungen dank der stabilen Verbindung zum anwendungsspezifischen Carrierboard. In vielen Fällen sind es deshalb insbesondere die High-End Embedded Designs, die auf COM Express setzen – vor allem, wenn die Standard-Features der Motherboards nicht die Design-Anforderungen erfüllen oder wenn der Platz für die Anwendung beschränkt ist.

COM Express liefert die solide BasisDie einzige Frage ist also: Passen diese neuen SOC Server-Prozessoren auf den COM Express Formfaktor. Und ja, sie tun es: Die 125mm x 95mm große COM Express Basic-Formfaktor kann die Intel® Xeon® E3 Prozessoren der V4 und V5 Generationen hosten, solange Entwickler nicht vier DDR4 RAM Steckplätze brauchen. Abgesehen davon kann alles mit COM Express perfekt bedient werden, was mit bis zu 32 GB RAM bestückt werden soll. Das ist ein großer Vorteil, denn Embedded Server-Designer können dadurch das gesamte Ökosystem nutzen, das sich seit vielen Jahren rund um diesen Formfaktor entwickelt hat.

Einige werden nun einwenden, dass sie nicht das gesamte I/O-Angebot der neuen Intel® Xeon® Prozessoren verwenden können. Und ja, das ist wahr. Aber auf der anderen Seite werden Standards nicht dafür entwickelt, jedermanns Bedürfnisse zu erfüllen. Sie werden besser nach dem Pareto-Prinzip entwickelt, um 80% der Anwendungen zu entsprechen. Es reduziert nämlich deutlich die Kosten, nicht auch noch die Anforderungen der letzten 20% erfüllen zu müssen. Die 440 Pins des COM Express Type 6-Spezifikation bieten genau diesen 80% der Anwendungen eine große Vielzahl an Schnittstellen. In den meisten Fällen werden sie auch viel mehr bieten, als das, was die meisten High-End Embedded-, Industrie- und IoT Edge Node-Server tatsächlich brauchen. Und für die Server der Carrier-Klasse oder für rechenzentrumstaugliche Industrieserver könnte es eine Idee sein, das Setup der Display-Schnittstellen zu ändern, um so noch mehr Hochgeschwindigkeits-I/O-Schnittstellen zur Verfügung zu stellen. Warum also nicht die gleiche Spezifikation nutzen, um wirklich reinrassige COM Express Module der Serverklasse zu entwickeln? Dies wäre eine sehr attraktive Option im Vergleich zu einem Full-Custom-Design. COM Express kann auf jeden Fall alle Anforderungen erfüllen, die Embedded Server in einem kleinen Formfaktor benötigen, entweder in der Standardausführung oder als Derivat mit überarbeiteten Schnittstellen. In jedem Fall werden wir diese neue Kategorie der Computer-on-Module in Zukunft öfter sehen. Und wir wollen sie von nun an Server-on-Module nennen, um den Einsatzbereich dieser neuen Art der Embedded Computing Plattformen genau zu spezifizieren. Ohne Zweifel hat damit also der Small Form Factor Trend das High-End-Segment der industriellen Computertechnologie erreicht.

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Bild 1: Embedded Server-Designs auf Basis der Server-on-Modules können mit 125mm x 95mm auf ein sehr kompaktes Format gebracht werden.




http://www.congatec.com/de/produkte/com-express-typ6/conga-ts170.html


Was charakterisiert Server-on-Module?Server-on-Module unterscheiden sich von klassischen Computer-on-Modulen durch die Prozessoren, das Featuerset sowie die Power- und Performanceklassen. Zudem ist es selbstverständlich, dass ausgereifte Server-on-Module auch leistungsfähige Tools der Serverklasse bieten, mit denen man verteile IoT-, M2M- und Industrie 4.0-Anwendungen verwalten kann. Sie bieten damit eine perfekte Passform für viele an das Internet der Dinge angebundene Geräte und Edge-Server. Dank Intel® vPro Technologie und einem integrierten Board-Management-Controller mit Watchdog-Timer und Power Loss Control eignen sich solche Module ideal auch für Überwachungs-, Verwaltungs- und Wartungsaufgaben aus der Ferne bis hin zum Out-of-Band Management. Ein Muss für industrielle Servertechnologie, wenn sie eine hohe Zuverlässigkeit bieten soll.

Die erste Generation der Server-on-ModuleDie ersten Plattformen dieser neuen Computer-on-Module Serverklasse sind mit Quad-Core Intel® Core™ Prozessoren der fünften Generation oder Xeon® E3 v4 Prozessoren bestückt und bieten 6 MB L2-Cache bei einer TDP von 47 Watt. Unterstützt werden Intel® Core™ i7-5700EQ, Core™ i7-5850EQ sowie Intel® Xeon® E3-1258L v4 und E3-1278L v4 Prozessoren. Der bis zu 32 GB umfassende, besonders schnelle 1600 DDR3L Arbeitsspeicher liegt auf Serverniveau und ist damit für besonders datenintensive Applikationen ausgelegt. Dank Support für AVX 2.0, SSE 4.2 und OpenCL 2.0 können die neuen Module auch hoch-parallele Tasks extrem schnell und effizient verarbeiten.

Die integrierte Gen 8 HD Graphics von Intel® skaliert bis zur Intel® Iris™ Pro P6300 mit 48 Execution Units. Das ermöglicht den 60 Hz Betrieb von bis zu 3 unabhängigen 4k Displays (3840 x 1260) über HDMI 1.4, DVI und DisplayPort 1.2. Zudem steht ein Dual-Channel LVDS Ausgang zur Verfügung. Für eine hochwertige Darstellungsqualität mit neuesten 3D-Features sorgen DirectX11.2 und OpenGL 4.3. Der integrierte Videotranscoder entlastet die CPU bei der Bereitstellung von H265, H264, MPEG2 und VC1 Videostreams in Echtzeit.

An I/O Interfaces führen die Module PCI Express Graphics, sieben PCI Express Gen 2.0 Lanes, 4x USB 3.0, 8x USB 2.0, LPC sowie I²C aus. Massenspeicher wie SSD, HDD und BluRay können über 4x SATA 3.0 inklusive RAID 0/1/5/10 Support angebunden werden. Mit Intel® AMT 9.1 und congatec‘s Board Management Controller inklusive Watch Dog Timer und Power Loss Control sind die Module auch für das Remote Monitoring, Management und Maintenance – bis hin zum Out-of-Band Management – umfassend ausgestattet, was im Zeitalter des Internets der Dinge für jeden Embedded Server selbstverständlich sein sollte.


Bild 2: conga-TS97: congatec‘s COM Express Basic Module mit Quad-Core Intel® Core™ Prozessoren der fünften Generation oder Xeon® E3 v4 Prozessoren bieten eine Perfornance der Embedded Serverklasse mit integrierter Intel® Gen 8 HD Graphics die bis zur Intel® Iris™ Pro P6300 mit 48 Execution Units skaliert.







Betriebssystem-Support wird für alle gängigen Linux und Microsoft Distributionen geboten. Zudem sind die Module bereits auf Microsoft Windows 10 vorbereitet.

Prozessor Tabelle:

Processor Cores Smart Cache [MB]

Clock [GHz]

Turbo Boost [GHz] TDP [W] Graphics

Intel Core i7-5700EQ 4 6 1.9 - 2.6 3.4 47 / 37 Intel HD

Graphics 5600

Intel Core i7-5850EQ 4 6 1.9 - 2.7 3.4 47 / 37 Intel Iris Pro

Graphics 6200

Intel Xeon E3-1258L v4 4 6 1.8 3.2 47 Intel HD

Graphics 6200

Intel Xeon E3-1278L v4 4 6 2.0 3.3 47 Intel Iris Pro

Graphics P6300

Das Datenblatt und weitere Informationen zum neuen conga-TS97 Computermodul unter: www.congatec.com/de/produkte/com-express-typ6/conga-ts97.html

Die zweite Generation der Server-on-ModuleDie zweite Generation der Server-on-Module ist mit den neuesten 14nm Xeon® v5 oder Intel® Core™ Prozessoren der 6ten Generation mit einer TDP zwischen 25 bis 45 Watt bestückt und bietet bis zu 8 MB Smart Cache. Der bis zu 32 GB umfassende, besonders schnelle 2133 DDR4 Arbeitsspeicher ist für die Intel® Xeon® Varianten zudem als ECC-Speicher für sicherheitskritische Applikationen ausgelegt. Für einen energieeffizienten 24/7-Betrieb unterstützen die neuen Module den ‚disconnected Standby‘, der den S3 Modus ablöst. Dieser neue Standby wechselt in weniger als einer halben Sekunde von dem energiesparenden Sleep-Modus auf volle Performance, so dass Systeme öfter den Schlafmodus nutzen können, ohne die Usability und Response zu beeinträchtigen.

Die integrierte Intel® Gen 9 HD Graphics 530 unterstützt DirectX in der Version 12 für schnellere Windows 10 basierte 3D Grafik auf bis zu 3 unabhängigen 4k Displays (3840 x 1260) über HDMI 1.4, DVI und DisplayPort 1.2. Für Legacy-Applikationen stehen zudem ein Dual-Channel LVDS Ausgang und optional VGA zur Verfügung. Da nicht nur die


Bild 3: conga-TS170: congatec‘s COM Express Basic Module Xeon® v5 oder Intel® Core™ Prozessoren der 6ten Generation bieten eine Computingperformance der Serverklasse und bis zu 32GB DDR4 Arbeitsspeicher.







Decodierung sondern auch die Encodierung von HEVC, VP8, VP9 und VDENC hardwareseitig unterstützt wird, ist das energieeffiziente Streaming von HD-Videos in beide Richtungen möglich.

An I/O Interfaces führen die Module neben PCI Express Graphics Gen 3.0 (PEG) noch 8x PCI Express Gen 3.0 Lanes, 4x USB 3.0, 8x USB 2.0, LPC sowie I²C aus. Massenspeicher wie SSD, HDD und BluRay können über 4x SATA 3.0 inklusive RAID 0/1/5/10 Support angebunden werden. Betriebssystem-Support wird für alle gängigen Linux Distributionen und Microsoft Windows Varianten geboten – Microsoft Windows 10 inklusive. Umfangreiches, das Design-In erleichterndes Zubehör – wie Kühllösungen, Carrierboards und Starterkits– rundet das Angebot ab.

Prozessor Tabelle:

Processor Cores Smart Cache [MB]

Clock GHz]

Turbo Boost [GHz] TDP [W] Graphics

Intel Core i7-6820EQ 4 8 2.8 3.5 45 Intel HD

Graphics 530


Graphics 530


Graphics 530

Intel Core i5-6442E 4 6 1.9 2.7 25 Intel HD

Graphics 530

Intel Core i3-6100E 2 3 2.7 - 35 Intel HD

Graphics 530

Intel Core i3-6102E 2 3 1.9 - 25 Intel HD

Graphics 530

Intel Xeon E3-1505M

v54 8 2.8 3.7 45 / 35 Intel HD

Graphics P530

Intel Xeon E3-1505L v5 4 8 2.0 2.8 25 Intel HD

Graphics P530

Das Datenblatt und weitere Informationen zum neuen conga-TS170 Computermodul unter: www.congatec.com/de/produkte/com-express-typ6/conga-ts170.html

Autor: Christian Eder, Director Marketing, congatec AG







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Über die congatec AGMit Hauptsitz in Deggendorf, Deutschland ist die congatec AG ein führender Anbieter von industriellen Computermodulen auf den Standard-Formfaktoren Qseven, COM Express, XTX und ETX, sowie für Single Board Computer und EDM-Services. Die Produkte und Dienstleistungen des innovativen Unternehmens sind branchenunabhängig und werden z.B. in der Industrie-Auto-matisierung, der Medizintechnik, im Entertainment, im Transportwesen, bei Telekommunikation, Test & Measurement sowie Point-of-Sale Anwendungen eingesetzt. Wesentliches Kern-Know-How sind besondere, erweiterte BIOS- und Treiberunterstützung und umfangreiche Board Support Packages. Die Kunden werden ab der Design-In Phase durch umfassendes Product Lifecycle Management betreut. Die Fertigung der Produkte erfolgt bei spezialisierten Dienstleistern nach modernsten Qualitätsstandards. congatec unterhält Niederlassungen in Taiwan, Japan, China, USA, Australien und Tschechien. Weitere Informationen finden Sie unter www.congatec.de oder bei Facebook, Twitter und YouTube.

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