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【ホワイトペーパー】新しいIntel Atom x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード~エッジの信頼性とパフォーマンスを向上

ホワイトペーパー

Intel Atom x6000Eプロセッサを搭載したPico-ITXボード「conga-PA7」の詳細と適応アプリケーションについて解説しています。

【ホワイトペーパー】新しいIntel Atom x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード~エッジの信頼性とパフォーマンスを向上
このホワイトペーパーは、Intel Atom x6000Eプロセッサを搭載したPico-ITXボード「conga-PA7」の詳細と適応アプリケーションについて解説しています。
新しいIntel Atom x6000Eシリーズ、インテル Celeron、 およびPentium N&Jプロセッサ(以前のコードネームはElkhart Lake)は、前世代のプロセッサに比べてグラフィックスピードが2倍になっていて、最大4コアでマルチスレッドのパフォーマンスは50%の向上を実現しています。現在、コンガテックはこれらのプロセッサを2.5インチpico-ITXフォームファクタで提供しており、産業用の品質で可能な限り最も信頼性高くパフォーマンスを向上させます。

キーワード:Intel Atom x6000E, Elkhart Lake, Pico-ITX, のエッジコンピュータ, ハイパーバイザ, OpenVINO, リアルタイム, IIoT, インダストリー 4.0, 信頼性, 拡張温度範囲, TTC, TSN

このカタログについて

ドキュメント名 【ホワイトペーパー】新しいIntel Atom x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード~エッジの信頼性とパフォーマンスを向上
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
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1 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード ホワイトペーパー エッジの信頼性とパフォーマンスを向上 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピュ ーティングボード
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1 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード エッジの信頼性とパフォーマンスを向上 新しいIntel Atom® x6000Eシリーズ、 インテル® Celeron®、 およびPentium® N&Jプロセッサ( コード名Elkhart Lake)は、 前世代のプロセッサに比べてグラフィックスピードが2倍になってい て、 最大4コアでマルチスレッドのパフォーマンスは50%の向上を実現しています。 現在、 コンガテ ックはこれらのプロセッサを2.5インチpico-ITXフォームファクタで提供しており、 産業用の品質で 可能な限り最も信頼性高くパフォーマンスを向上させます。 インテル® Elkhart Lake プロセッサを搭載したコンガテックのボードとモジュールは、幅広いレンジに適合し、ワットあたりのパフォーマンスが高く、 Apollo Lake プロセッサに比べてパフォーマンスを大きく向上させます。 デジタル化の流れとIoTのトレンドにより、 今日では小型のエッジコンピュータでさえも、 信頼性の要 件を満たすことが要求されます。 スタートアップやメーカー、そして産業関連の大手企業からのスピン オフは、 新しいビジネスモデルとIoTを使ったサービスを展開するために、 ますます広範囲に分散され るアプリケーションに小型のエッジコンピュータを導入しています。 これらの企業の多くは似たような 課題に直面しています。 それは、 アプリケーションは市場投入の準備が整いつつありますが、 ハード ウェアプラットフォームが量産向け、 あるいは過酷な環境で使用するために設計されていないため、 信頼性を欠いているということです。 しかし、 産業用のエッジコンピュータは、 長期間にわたって高い 信頼性で24時間連続稼働しなければなりません。 そのため、 長期間の供給性と堅牢に設計されてい るということは非常に重要です。 そしてコンガテックのボードは、 正にこのような要件に適合していま す。 優れた設計品質 高品質は性能にも表れます。 conga-JC370 3.5インチ シングル・ボード・コンピュータ(SBC)は、 2019 年10月23日から実施されたElektorテストですばらしい設計評価を獲得しました。 これは慎重なコン ポーネントの選定と、 ハードウェアに関わるソフトウェアを細心の注意を払って調整した結果です。 ま た、 UserBenchmarkスピードテストでは驚異的な結果を出し、良いパフォーマンスを出すためには、 品質が重要であることを証明しました。 最終的なボードの設計によって、 アプリケーションのパフォー
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2 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード マンスを発揮することができなかった場合、 いかにプロセッサが高性能であっても、 それを台無しにす るということはよく知られています。 私たちElektorは、 新しいコンガテックの Pico-ITXボードがこれに当てはまるかどうか、 まだテストで きていません。 しかし、 すでにサンプル出荷が始まっているconga-PA7 Pico-ITX SBC が、 品質の高 い製品として仕上がっていると確信するに足る十分な理由があります。 それは、 そのコストに見合う 価値があり、 最終的には費用を削減します。 なぜならば、 故障の発生によって、 保守の費用がボード のコストをはるかに超えることがよくあるからです。 特に広範囲に大量に導入されている場合などは、 影響のある装置の保守のために出張するだけで、 ボード以上のコストがかかります。 そのため、 品質 は常に最重要なのです。 新しいPico-ITXボードは優れた品質に加えて、 6~12ワットとスケーラブルで、 優れた機能セットを提供します。 CPU L2 GFE Cores/ TDP Processor Clock [GHz] (Base/Boost) Cache Execution Threads (W) (MB) Units Intel Atom® X6425E 4 1,8 / 3,0 1,5 32 12 Intel Atom® X6413E 4 1,5 /3,0 1,5 16 9 Intel Atom® X6211E 2 1,2 /3,0 1,5 16 6 Intel Atom® X6425RE 4 1,9/ - 1,5 32 12 Intel Atom® X6414RE 4 1,5/ - 1,5 16 9 Intel Atom® X6212RE 2 1,2 / - 1,5 16 6 Intel® Pentium® J6425 4 1,8 / 3,0 1,5 32 10 Intel® Celeron® J6413 4 1,8/ 3,0 1,5 16 10 新しいPico-ITXシングル・ボード・コンピュータ(SBC)には多くのバリエーションがあります。 リアルタイムでのエッジコンピューティング 新しいconga-PA7 SBCには、 8種類のパフォーマンスレベルがあり、 Intel Atom® x6000Eシリーズプ ロセッサのほか、 低消費電力10nmテクノロジーのインテル® Celeron®、 あるいはPentium® M&J プロセッサの中から選択することができます。 新しいSBCのIntel Atom® x6425Re と、 Intel Atom® x6414Re、 Intel Atom® x6212Re のバージョンは、 -40℃~+85°Cの拡張温度範囲をサポートしてい ます。 最大16 GBのLPDDR4xメモリで、 最大4267 MT/sがサポートされています。 ミッションクリティカ ルなアプリケーション用に、 BIOSによってインバンドECCモードをアクティベートすることができ、 標 準のRAMを使用して高価なECCメモリと同じレベルのデータセキュリティを実現することができます。 これらは堅牢性が必要なリアルタイムアプリケーションにとって必須の機能です。 タッチインターネ ットアプリケーションで特に有用なその他の機能としては、 2xギガビットイーサネットと合わせて、 イ ンテル® TCC(Time Coordained Computing)、 TSN(Time Synchronized Networking)、 および Real-Time Systems 社のRTSハイパーバイザによるリアルタイムのサポートがあります。 これらは、 オ ートメーションや制御技術などの市場向けの大幅な改善で、 スマートエネルギーネットワークにおけ る分散プロセス制御から、 個々の製造現場で使われるインテリジェントなロボットや、 PLC、 CNCにま で及びます。 その他のリアルタイムアプリケーションには、 試験・計測システムのほか、 電車やトラック
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3 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード システム、 ネット接続された商用の自動運転車などを含む、 輸送技術や自動車関連のエンジニアリン グアプリケーションがあります。 強化されたグラフィック性能 Intel Atom®、 Celeron® あるいはPentium® プ ロセッサを搭載した新しいPico-ITXボードは、 リ アルタイム処理が必要のないアプリケーションに も最適です。 なぜなら、 これらのプロセッサは、 ネット接続された組込みシステムにとって不可欠 なさまざまな機能を提供するからです。 POS、 キ オスク、デジタルサイネージシステム、 あるいは 分散型ゲームや宝くじ端末は、 M2M通信を必要 とする分散型設置のほんの一例です。 これらのア プリケーションのために、 すべての品種には最大 32個の実行ユニットを提供する、 パワフルなイン テル® Gen 11 UHDグラフィックを搭載しており、 前の組込み Intel Atom® 世代と比較して、グラフ ィックスのパフォーマンスを2倍にします。 さらに、 DirectX 12、 OpenGL 4.5、 Vulkan 1.1、 Pico-ITXボードは2.5インチのフォームファクタで、小さいにもかかわら OpenCL 1.1、 およびMetalなど、 すべて ず、幅広いインタフェースの選択肢を提供します。 の主要なアクセラレーションAPIをサポートしており、 3Dグラフィックスや幅広いレンジのGPGPUを使 ったアプリケーションに最適です。 デジタルサイネージやゲーム、 ストリーミングクライアント、 あるい はAVヘッドエンドシステムなど、 ビデオを多用するアプリケーションは、 非常にデータ効率の高い最 新のコーデック、例えば計算負荷の高い HEVC (H.265)やVP9、 あるいは広く一般に使われている前 世代のAVC (H.264) やAV1などのハードウェアアクセラレーションによるエンコード/デコードによる恩 恵を受けることができます。 低消費電力でもPCIe Gen 3を実装 一般的な拡張機能は M.2 Type Bソケットの2x PCIe Gen 3/SATAとUSB 2.0によって、 あるいは M.2 E ソケットの1x PCIe Gen 3とUSB 2.0によって接続することができます。 低消費電力のプロセッサと PCI Gen 3との組み合わせはこのような小型のボードでは新しいものです。 多くの開発者にとって、 ペリフ ェラルのデータスループットが最大32 GB/s(アウトバウ ンドとインバウンドチャネルあたり16 GB/s)への倍増は 非常に重要です。 もう1つの新機能は、 USB 3.1 Gen2イ ンタフェースのサポートで、 USB 3.1 Gen1と比較して大 幅にパフォーマンスが向上しています。 最大の転送速度 は10 Gbit/sで、 USB 3.1 Gen1と比較して2倍高速なデ ータ転送が可能です。 これにより、 初めて USB経由で非 圧縮のUHDビデオ信号をカメラからモニタに転送する ことが可能となりました。 ハイライト:USB Type Cコネクタ CPUは、コンガテックの Pico-ITX SBCの下側に実装されています。 ファ Pico-ITXボードはさらに、 機能拡張コネクタ(feature ンレスのパッシブ冷却ソリューションにより、熱を直接ハウジングに伝導 させるため、可動部品なしで、長い耐用年数とMTBFの堅牢なシステム connector)を介して2つのUSB 2.0を提供し、 2つの が構築できます。 外部USB 3.1 Gen 2 Type Aポートも提供します。 しか
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4 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード し、 ハイライトは、 USB Type Cコネクタで、データレートが最大10 Gbit/sのUSB 3.1 Gen 2のほか、 DisplayPortと電源供給機能により外部ディスプレイを単一のケーブルで接続することができます。 1x DP++およびLVDS/EDP/MIPI DSIにより追加のディスプレイを2つ接続することができます。 最大 64 GBのプライマリブートおよびストレージドライブは、 UFS 2.0(Universal Flash Storage)を介して オンボードに実装することができます。 これにより、 eMMCよりもはるかに広い帯域幅、 より速いデー タ転送、 そしてより大きな記憶容量が得ら れます。 新しいPico-ITX SBCによって提供 される、 その他のインタフェースには、 2x COM(RS232/RS485)、 8x GPIO、 オプショ ンの2x CANバス、 およびI2S経由のインテ ル® LPEオーディオI2Sがあります。 そして、 このSBCは、 Windows10 IoTバージョンや Wind River VxWorks、 Android、 および 現行のLinuxバージョンなどのOSをサポー トしています。 これらのすべてが、100 x 72 mmという小型サイズに収まっています。 Pico-ITXボードに加えて、コンガテックは新しいIntel Atom® プロセッサを搭載したCOM IT管理者はボードのリモート管理機能も気 Express Type 6とType 10、SMARC、およびQsevenも提供しています。 に入っています。 たとえば、 コンガテックの 新しいIntel Atom®、 Celeron®、 あるいはPentium® プロセッサを搭載したボードとモジュールは、 包括的なアウトオブバンド管理のための、 革新的でコプロセッサにより実行可能なオプションに加え て、完全に信頼できるアプリケーションを開発できるようにするために、 ベリファイドブート(verified boot)、 メジャーブート(measured boot)、 インテル® プラットフォーム・トラスト・テクノロジー(インテ ル® PTT)、 およびインテル® ダイナミック・アプリケーション・ローダー (インテル® DAL)など、 フルレン ジの組込みセキュリティ機能を提供します。 ハードウェアを統合するための仮想化を包括的にサポート リアルタイムマルチタスクがIoTデバイスやエッジデバイスの重要な要件であるため、 当然のことなが らハードウェアの仮想化はネット接続されたリアルタイムシステムにおいても重要な役割を果たしま す。 Intel Atom® プロセッサはインテル® VTテクノロジーによる仮想化をサポートしており、 これは、 コ ンガテックが提供する RTSハイパーバイザようなリアルタイムハイパーバイザテクノロジーへの魅力 的な追加機能です。 たとえば、 インテル® VTテクノロジーは、 シングルルートI/O仮想化(SR IOV)をサ ポートしています。 これにより、 仮想マシンの汎用オペレーティングシステム(GPOS)上でホストされて いる複数のアプリケーションは、 I/Oインタフェース、例えばイーサネットインタフェースの1つにネイテ ィブにアクセスすることができます。 特にこれらのインタフェースは不足がちなので、 これは、 かなり 魅力的な機能です。 コンガテックの子会社である Real-Time Systems 社のRTSハイパーバイザは、 Elkhart Lakeプロセ ッサにインテグレートされた仮想化機能とシームレスに組み合わされて、 LinuxやWindowsなどの多 目的オペレーティングシステムの実行と並行して、 クリティカルなリアルタイムアプリケーションを、遅 延することなく実行することができます。 そのため、 仮想化はひとつのシステムで多数のタスクを集約 するのに非常に役立ちます。 また、 次世代の産業用制御システムにおいてタスクの数は急速に増加 しており、 最近では、 サイト管理に加えて、 リアルタイムでの相互通信が必要になることも増えてきて います。 さらに、 分散配置された機器をモニターして機器の有効活用を促進するとともに、 予知保全 や「as-a-service」などの新しいビジネスモデルを提供するために、 IIoTベースのデータ通信が必要と なってきています。 また、 多くのアプリケーションでは、 ビジョンベースの人工知能の統合も必要にな ってきています。 RTSハイパーバイザは、 新しいIntel Atom®、 Celeron®、 およびPentium® プロセッサ
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5 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード を搭載した、 すべての新しいコンガテックボードとモジュールによってサポートされています。 これを 提供できるのは、 コンガテックだけです。 人工知能とマシンビジョン 人工知能は今日では、 エッジでの分析に広く使用されています。 新しいインテル® プロセッサは、 AI製 品の幅広いポートフォリオと、 共通フレームワークの最適化をサポートしています。 特に注目に値する のは、 インテル® OpenVINO™とMicrosoft MLのサポートです。 Microsoft MLは、 プログラミング言語 のC#やF#のための無料の機械学習ソフトウェアライブラリです。 NimbusMLと組み合わせて使用す る場合、 Pythonモデルもサポートしています。 OpenVINO Toolkitには、 インテル® Deep Learning Deployment Toolkitや、 最適化されたOpenCV、 およびメディアエンコード/デコード ルーチンのほ か、20個のすでにトレーニングされたモデルとコードサンプルが含まれています。 コンピュータビジョ ンとOpenVINOを使って開発を始めるための効率的な方法は、 コンガテックのビジョンベース状況認 識アプリケーションのためのワークロード統合キットを使うことです。 このキットはアプリケーションレ ディで、ロボット、自律走行車、ビデオ監視、 旅客や歩行者のカウント、 または小売店での自動精算シ ステムに対応できるように作られています。 マシンビジョンのためのワークロード統合キット 量産向けのキットとしてインテル® IoT RFP(Ready For Production:量産向け)として認定されてい る、 コンガテックのビジョンベース状況認識アプリケーションのためのワークロード統合キットは、 仮 想化の効率上の利点を実証します。 このキットはビジョンアプリケーションのワークロード統合のた めに、 Real-Time Systems(RTS)社のハイパーバイザテクノロジーを使った3つのバーチャルマシン (VM)を提供します。 1つ目のVMは、 状況認識のためにインテル® OpenVINOソフトウェアを使用して ビジョンベースのAIアプリケーションを実行します。 2番目のVMは、時間を保証する制御ソフトウェア をリアルタイムで実行し、3番目のVMはIIoT/インダストリー 4.0ゲートウェイとして機能します。 インテ ル® やRTS社と協力して開発したコンガテックのキットでは、新しい世代のIntel Atom® プロセッサを 利用することができ、 そのターゲットは、 次世代のビジョンベースの協働ロボットや、マシン制御、 ある いは AIアルゴリズムに基づいたディープラーニングによる状況認識など複数のタスクを並列で実行す る必要のある自律走行車両にまで及びます。 コンガテックのワークロード統合用インテル® IoT RFP(Ready For Production:量産向け)キット は、RTSハイパーバイザテクノロジーを使用してリアルタイム仮想化を実現します。
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6 新しいIntel Atom® x6000Eプロセッサ(Elkhart Lake)を搭載したエッジコンピューティングボード eMMC 5.1 USB 3.1 DP/USB DP1 MUX USB-C USB PD DP0 DP++ Backlight eDP eDP to LVDS LVDS 2x USB 3.1 2x USB 3.1 Type A RGMII 0 Gigabit Phy GbE GbE Intel Atom® x6000E RGMII 1 Gigabit Phy and HP out/ DC-Jack Intel® Pentium® and HDA Mic In/ AUDIO CODEC Celeron® N and J S/PDIF Out 2x USB 2.0 2x USB 2.0 Onboard Series processors LPDDR4 LPDDR4x (“Elkhart Lake”) USB 2.0 M.2 2280 memoryy SATA/PCIe x2 Key-B PCIe M.2 2230 USB 2.0 Key-E CAN0 Dual Can CAN0 CAN1 Transceiver CAN1 eSPI FSPI TPM congatec UART 0 Mul�protocol COM0 Board UART 1 Transceiver Legend COM1 Controller Op�onal 5th Genera�on GPIO 0-7 External I/O Front I2C, FAN Internal I/O RTC Ba�ery Panel Watchdog 4-Pin header DC-In 12v コンガテックの新しいPico-ITX SBCのブロック図 Note: * Assembly options on request only 著者: ゼリコ・ロンカリック(Zeljko Loncaric) コンガテック社 マーケティングエ ンジニア
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コンガテック(congatec)について コンガテック(congatec)は、組込みコンピューティング製品にフォーカスする、急速に成長しているテクノロジー企業です。 ハ イパフォーマンス コンピュータモジュールは、 産業オートメーション、医療技術、 輸送、 テレコミュニケーション、その他の多くの 分野の幅広いアプリケーションやデバイスで使用されています。 当社は、 成長する産業ビジネスにフォーカスする、 ドイツのミッ ドマーケットファンドである株主のDBAG Fund VIIIに支えられており、 これらの拡大する市場機会を活用するための資金調達 とM&Aの実績があります。 また、コンピュータ・オン・モジュールの分野では、世界的なマーケットリーダーであり、 新興企業か ら国際的な優良企業まで優れた顧客基盤を持っています。コンガテックは、ドイツのデッゲンドルフに本社を置き、 現在、 米国、 台湾、 中国、 日本、 オーストラリア、 英国、 フランス、 チェコ共和国に事業拠点を置いています。 詳細については、 当社の Web サイト www.congatec.com/jp、 または LinkedIn、 Twitter、 YouTube をご覧ください。 本社 congatec GmbH Auwiesenstraße 5 94469 Deggendorf Germany Phone +49 (991) 2700-0 info@congatec.com www.congatec.com 子会社 congatec Asia Ltd. congatec, Inc. コンガテックジャパン株式会社 congatec China Technology Ltd. 2F., No.186, Sec. 3, 6262 Ferris Square 〒105-0013 東京都 港区 浜松町1-2-7 Sunyoung Center, 901 Building B, Chengde Rd. San Diego 浜松町一丁目ビル301 No. 28 Xuanhua Road, Changning District, 10366 Taipei, Taiwan CA 92121 USA Phone +81 (3) 6435-9250 Shanghai 200050, China Phone +886 (2) 2597-8577 Phone +1 (858) 457-2600 sales-jp@congatec.com Phone +86 (21) 6025-5862 sales-asia@congatec.com sales-us@congatec.com www.congatec.jp sales-asia@congatec.com www.congatec.tw www.congatec.us www.congatec.cn congatec Australia Pty Ltd. congatec Korea Ltd. Real-Time Systems GmbH Unit 2, 62 Township Drive Mr. Yoonsun Kim Gartenstrasse 33 West Burleigh (Yatap-Dong), #707, 88212 Ravensburg Queensland 4219, Australia 42, Jangmi-ro, Bundang-gu, Germany Phone +61 (7) 5520-0841 Seongnam-si, Gyeonggi-do, Phone +49 (751) 359558-0 sales-au@congatec.com South Korea info@real-time-systems.com www.congatec.com Phone: +82 (10) 2715-6418 www.real-time-systems.com yoonsun.kim@congatec.com セールスオフィス France United Kingdom / Ireland Nordics & Baltics Mr. Luc Beugin Mr. Darren Larter Mr. Anders Rasmussen Phone: +33 6 44 32 70 88 Phone: +44 784 581 4792 Phone: +45 285 649 92 cfr-sales@congatec.com cuk-sales@congatec.com cdk-sales@congatec.com