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【ホワイトペーパー】AMD Ryzen Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact~ヘテロジニアス エッジコンピューティングのための8コア

ホワイトペーパー

AMD Ryzen Embedded V2000プロセッサ搭載のCOM Express Compactモジュール「conga-TCV2」の適応分野について解説しています。

【ホワイトペーパー】AMD Ryzen Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact~ヘテロジニアス エッジコンピューティングのための8コア
このホワイトペーパーは、AMD Ryzen Embedded V2000プロセッサ搭載のCOM Express Compactモジュール「conga-TCV2」の適応分野について解説しています。
組込みエッジにおけるタスクはますます複雑になっています。最近リリースされた最大8コア、16スレッドをサポートするAMD Ryzen Embedded V2000プロセッサは、前例のない処理能力とワットあたりのパフォーマンスで、x86ベースの組込み機器への参入の道を開きます。コンガテックは COM Express Compactモジュールに、この新しいZen 2ベースのプロセッサの6コアと8コアバージョンを搭載した製品を投入し、V1000プロセッサ製品を補完します。

キーワード:PICMG, COM Express Type 6 Compact, AMD Ryzen Embedded V2000, IIoT, マルチタスク, AI, リアルタイム, セキュリティ

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】AMD Ryzen Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact~ヘテロジニアス エッジコンピューティングのための8コア
ドキュメント種別 ホワイトペーパー
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ホワイトペーパー ヘテロジニアス エッジコンピューティングのための8コア AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact
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1 AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact ヘテロジニアス エッジコンピューティングのための8コア 組込みエッジにおけるタスクはますます複雑になっています。 最近リリースされた最大8コア、16スレッドを サポートするAMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサは、 前例のない処理能力とワットあたりのパフォ ーマンスで、x86ベースの組込み機器への参入の道を開きます。 コンガテックは COM Express Compact モジュールに、この新しいZen 2ベースのプロセッサの6コアと8コアバージョンを搭載した製品を投入し、 V1000プロセッサ製品を補完します。 IIoT(産業用IoT)が増加しデジタル化がより進むことによって、 組込みシステムはますます多くのタスクを 処理する必要に迫られています。 そのタスクの中には、 トランスコードしなければならないアプリケーショ ンデータの収集もあり、 時には人工知能(AI)を使ってエッジでローカルに分析する必要も出てきます。 そ れと同時に、 エンタープライズクラウドや他のアプリケーションとデータのやり取りをする必要もあり、その 通信は非常に安全でなければなりません。 なぜなら新しい従量課金モデルでは、 デバイスやマシン、 そし てシステムを収益源に変えるため、 通信データが厳格に保護されている必要があるためです。 理想的に は、悪意のある攻撃の先手を打つために、 組込みシステムを常に監視するべきです。 これを実現するため には多くのプロセスを並行して実行する必要があるため、 組込みシステムにおいてプロセッサコアが増え ることは、 非常に好ましいことで、 コアが増えることによって、 リアルタイム対応のハイパーバイザテクノロ ジーを使用して、 専用タスクを割り当てることができます。 新しいAMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサは、 V1000プロセッサテクノロジーへのアドオンとして、 大幅な設計強化が施されており、 初めてCOM Express Type 6モジュールに8コア、 16スレッドのプロセッ サを搭載することを可能にしました。 さらに、 TDPは最大54ワットまでスケールアップしていながら、 最低 10ワットまで電力を抑えることができます。 これは、多くのファンレス組込みシステムにとって非常に重要で あると同時に、パフォーマンスが大幅に向上し、 マルチタスクの処理能力が飛躍的に増加しています。 新し いAMD Embedded Ryzen™ V2000シリーズは前モデルに比べて、 ワットあたりの処理能力が2倍になって いて、 クロックあたりの実行命令数(IPC)が約15%増え、 コアの数は2倍になっています。 AMD Ryzen V2000 AMD Ryzen V1000 CPU Max. CPU/Cores/ Threads 8/16 4/8 Max. Boost Freq. 4.25 GHz 3.8 GHz CPU Architecture Zen 2 Zen Manufacturing Technology 7nm 14nm L2 Cache 4 MB 2 MB L3 Cache 8 MB 4 MB TDP Range 10-54 W 12-54 W Max. Memory 64 GB DDR4@3200MHz 32 GB DDR4@3200MHz ECC Support Yes Yes 新しい7nm Zen 2マイクロアーキテクチャ AMD Ryzen™ Embedded V1000プロセッサを超える、 これらの大幅なパフォーマンスの向上は、 現在7nm テクノロジーで製造されている新しいZen2プロセッサアーキテクチャによって可能になりました。 AMDは、 最初のZenマイクロアーキテクチャの多くの革新を継承しています。 たとえば、 最大4つのコアを組み合わ せたCPUコアコンプレックス(CCX)です。
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2 AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact AMD Ryzen V2000 AMD Ryzen V1000 Graphics GPU Core AMD Radeon Vega AMD Radeon Vega Max. Freq. 1600 MHz 1300 MHz Displays 4x 4k @ 60Hz 4x 4k @ 60Hz Video Decode Accelerator 4k 10/8-bit HVEC, 10/8-bit VP9, H264 4k 10/8-bit HVEC, 10/8-bit VP9, H264 Video Encode Accelerator 4k 10/8-bit HVEC, H264 4k 10/8-bit HVEC, H264 Video I/Os 4x DP++ (DP++ 6G) as well as DP 1.4 4x DP++ DisplayPort 1.4 as well as eDP 1.4 3D APIs DirectX@ 12 technology OpenCL®, DirectX@ 12 technology OpenCL®, OpenGL, OpenGL, VulkanTM API VulkanTM API I/Os PCIe 20x PCIe Gen 3 Max. 16x PCIe with 12x PCIe Gen 3.0 & 4x PCIe Gen2.0 USB 4x USB 3.1 Gen2, of which 2x with 4x USB 3.1 Gen2, of which 2x with DP-Alt DP-Alt and PD (USB C) 4x USB 2.0 and PD 1x USB 3.1 Gen1 1xUSB 2.0 SATA SATA/ SATA Express SATA/ SATA Express NVMe 2x 4NVMe NVMe Ethernet - Up to 2x 10GbE AMD Memory Guard and AMD Secure Yes Yes Processor Low-speed Interfaces GPIO, I2C, LPC, SMBus, SPI, UART, GPIO, I2C, LPC, SMBus, SPI, UART, AZ, SoundWire EMMC, eSPI, I2S, SD 機能比較:AMD Ryzen™ V2000 vs. AMD Ryzen™ V1000 CCX内では、 各コアは共有のL2とL3キャッシュに同じ低遅延でアクセスできます。 しかしながら、 以前の V1000シリーズに比べるとメモリは倍になっていて、 L2キャッシュは2MBから4MBに、 L3キャッシュは各 CCXに対し8MBになっています。 L1キャッシュのサイズは大きくなっていませんが、 帯域幅は倍になってい てクロックサイクルあたり16から32Kバイトのスループットになっています。 浮動小数点演算の帯域幅も 128ビットから256ビットに倍増し、 これによってAVX2命令の処理などが大幅に高速化されます。 その1つの効果は、 IPC(クロックあたりの実行命令数)レートが15%向上したことです。 これらの変更と合 わせて、製造テクノロジーの微細化により14nmから7nmになったことで、 ワットあたりのマルチスレッド性 能が2倍になり、 シングルスレッド性能は最大30%向上しています。 現在のベンチマーク AMDは、AMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサのパフォーマンスを証明するために、 代表的なベンチ マークを使用しています。 AMD Ryzen™ V2718プロセッサ(公称TDPが15ワット、 8コア、 ベースクロックレ ートは1.7 GHz)と、6コアのIntel Core i7 10710Uプロセッサ(ベースクロックレートは1.6 GHz)、 および4 コアのIntel Core i7 10510Uプロセッサ(公称クロックレートは1.8 GHz)との比較をおこないました。 どち らも第10世代のIntel Coreプロセッサで、 TDPは15ワットです。 6コアおよび4コアのIntel Coreプロセッサ はシングルスレッドのパフォーマンスでAMD Ryzen™ V2000と同等ですが、マルチコアのパフォーマンスに関 しては状況が一変します。 AMD Embedded Ryzen™ V2000プロセッサは、 4コアi7プロセッサの2倍以上 の速さであり、明らかに6コアi7よりも約33%リードしています。 グラフィックスのパフォーマンスについても
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3 AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact AMD Ryzen™ V2000プロ セッサのほうが優位です。 3DMark Time Spyベンチ マークでは、 両方のIntel Core i7プロセッサと比較 して、 2倍以上のスコアに なっています。 TDPが45 ワットの6コアIntel Core i7 9750Hプロセッサ(ベ ースクロックレート2.6 GHz)のように、 はるかに 高いTDPのプロセッサと 比較しても、 AMD Ryzen™ いくつかのベンチマークは、大幅なパフォーマンス向上を示しており、Cinebench R15 nTでは、140%という驚異的なパフォーマンス向上を記録しています。 V2000は卓越したパフォ ーマンスを発揮します。 シ ングルスレッドのパフォー マンスではほぼ同等です が、マルチスレッドパフォ ーマンスでは約45%も高 速で、グラフィックスのパフ ォーマンスも約40%優れ ています。 グラフィックパフォーマン スが40%も向上 コンピューティングパワー に加えて、グラフィックス AMD Ryzen™ V2000プロセッサと第9世代および第10世代のIntel Core i7プロセッサとの比較。 出典:AMD のパフォーマンスには目を見張るものがあります。 パワフルなAMD Ryzen™ Embedded V2000 SoCに統 合されたAMD Radeon™ RX Vegaグラフィックスは、最大7つのGPUプロセッシングユニットを提供します。 Radeon™グラフィックスは、 第5世代のGCNアーキテクチャに基づいており、GPUパフォーマンスはAMDで は高いほうでしたが、 前モデルと比較して40%も向上しています。 また、 よりエネルギー効率の高い7 nm テクノロジーのおかげで、 1.6 GHzでは動作クロックレートが300MHz高速になっています。 4x 4k UHDサポート AMD Embedded Ryzen™ V2000ファミリーは、 4つの独立した4kディスプレイを並列に制御することがで き、シームレスな60Hzのリフレッシュレートで、 チャネルあたり10ビットの色深度のリアルなハイダイナミッ クレンジ(HDR)再生を実現します。 これは、 没入型のデジタルサイネージやゲームアプリケーションの他 に、 10ビットの色深度が必要なデジタルX線画像の表示など、 高品質な医療診断システムに特に有効で す。 DirectX 12やOpenGL 4.4は3Dグラフィックスのサポートを提供し、 統合されたビデオエンジンによっ て、 CPUに負担をかけることなく、 ハードウェアアクセラレーションで4k HEVC(H.265およびVP9)ビデオの 双方向、 60Hzでのストリーミングを可能にします。 グラフィック信号がフルの帯域幅でディスプレイに確実 に届くようにするために、 Vegaグラフィックは、 最大4x DisplayPort 1.4、 HDMI 2.1、 およびeDP 1.4など 最新のインタフェーステクノロジーをサポートしています。 HSAとOpenCL 2.0がサポートされているため、 ディープラーニングのワークロードをGPUに割り当てることもできます。
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4 AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact 最適化されたインタフェース AMDはインタフェースの実装を大幅に最適化し、高性能エッジシステムやIPCのニーズに応えるために、今 日特に要求の高いI/Oを拡張しています。 AMD Ryzen™ V2000プロセッサでは、 20のPCIe Gen 3レーンをサ ポートしています。 これは、 V1000シリーズよりも8つ多くなっており、 V1000シリーズにPCIeレーンを4つ追 加したとしても、合計16レーンしかサポートできません。 さらに、 V2000プロセッサは、 標準でフルのUSB-C をサポートしています。 そのため、 合計4つの10 Gbit/s USB 3.1 Gen 2対応USBポートのうち、2つがUSB Power DeliveryとDisplayPort 1.4が使える DP Altモードをサポートしています。 そして、新しいSoCは4x USB 2.0をサポートしています。 これまでと同様に、 最大2つのSATAポートをデータストレージに使用する ことができますが、ストレージメディアは、 広い帯域幅を提供する4x PCIeを使用した高速NVMeインタフェ ースを介して接続するのが最適です。 AMD Ryzen™ V2000 SoCはさらに、レガシーのUART、 I²C、 SMBus、 SPI、 GPIOなど、 特に組込み市場で採用されているインタフェースをサポートしています。 強化されたセキュリティ AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズプロセッサは、 パフォーマンスと効率の向上に加えて、保存され たデータや重要なソフトウェアへの不正アクセスに対する保護を強化するための高度なセキュリティ機 能も提供します。 AMD Ryzen™ Embedded V1000とR1000シリーズと同様に、 AMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサにおいてもAMD Memory Guardによって次のようなセキュリティ機能をサポートしてい ます。 - メインメモリを暗号化するための Secure Memory Encryption。 物理的な攻撃者が機密データにアク セスするのを防ぎ、 コールドスタート攻撃からの防御に役立ちます。 - Secure Bootがブートプロセスを保護するため、許可されていないソフトウェアやマルウェアが重要な システム機能を乗っ取ることはありません。 - UEFI Secure Bootは、 システムの起動時に悪意のあるコードや不正なソフトウェアが読み込まれるの を防ぎます。 暗号データのエンコードとデコードによってパフォーマンスに影響が出ないようにするために、AMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサではAES-NIをサポートしており、ハードウェアによるAES暗号化デー タのエンコードとデコードがおこなえます。 Zen 2は、 既知のハードウェアレベルの脆弱性であるSpectre やSpectre v4 exploitに対して、 AMDプロセッサにハードウェアによる保護も提供します。 このため、ユー ザはファームウェアやOSベースのセキュリティメカニズムに依存する必要がなくなります。 COM Express Compactモジュール AMDは、新しいAMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズを4つのプロセッサバリアントでリリースしました。 これらはすべて、 コンガテックの新しいconga-TCV2 COM Express Type 6 Compactモジュールでサポート されています。 モジュールは、4 MB L2キャッシュ、 8 MB L3キャッシュ、 そして最大64 GB、 最高3200 MT/s の高速でエネルギー効率の高い、 64ビットデュアルチャネルDDR4メモリを 搭載し、 最高のデータセキュリティのためのECCをサポートしています。 イ ンテグレートされたAMD Radeon™ グラフィックスは、 最大7つのプロセッ シングユニットを備えており、 GPUのハイパフォーマンスなデータ処理を必 要とするアプリケーションに対応しています。 conga-TCV2 コンピュータ・オ ン・モジュールは、 3x DisplayPort 1.4/HDMI 2.1と1x LVDS/eDPを介して、 最大4k60 UHDの解像度で、 最大4つの独立したディスプレイをサポートし ます。 ほかのパフォーマンス指向のインタフェースとしては、 1x PEG 3.0 x8 と8x PCIe Gen 3レーン、 2x USB 3.1 Gen 2、 8x USB 2.0、 最大2x SATA Gen 3、1xギガビットイーサネット、8 GPIO、 SPI、 LPC、 そしてボードコントローラ コンガテックは、AMD Ryzen™ Embedded V2000 シリーズの8コアプロセッサを搭載した最初の によって提供される2xレガシーUARTが含まれています。 COM Expressモジュールを市場に投入します。
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5 AMD Ryzen™ Embedded V2000シリーズ搭載のCOM Express Compact モジュールはRTSハイパーバイザの他、Microsoft Windows 10、 Linux/Yocto、 Android Q、 およびWind River VxWorksオペレーティングシステムによりサポートされます。 高いセキュリティが要求されるアプリ ケーションでは、 インテグレートされたAMD Secureプロセッサのハードウェアによる、 RSA、 SHA、 および AESの暗号化と復号化が利用できます。 また、 オンボードのTPMもサポートされています。 あらゆるタイプのエッジデバイスに最適 COM Express Type 6における、 最高のコア数とパフォーマンス密度により卓越した機能を持つこのモジ ュールは、 デジタル化や並列エッジ分析(ワークロードバランスやコンガテックのRTSリアルタイムハイパ ーバイザの実装によるバーチャルマシンを使った統合を含む)のための、 新しいコンピュータ・オン・モジュ ールとなるでしょう。 最大16スレッドのAMD Ryzen™ V2000シリーズを搭載したconga-TCV2モジュールは、 同じTDPで2倍のタスクを実行できる高性能の組込みシステム設計を可能にします。 これは、 並列タスク の増加に対応することに役立つため、エッジコンピューティングにとって本当に素晴らしいニュースです。 最大4台の独立した4k60ディスプレイで、優れた3Dグラフィックス品質を提供し続けるインテグレートされ たグラフィックスにも驚きです。 また、 54ワットのTDPからわずか10ワットの超低電力のコンフィグレーショ ンまでスケーラブルであるという事実も同様に特筆すべき性能です。 しかしながら、 これは新しいプロセッ サのリリースによって、 AMD Ryzen™ Embedded V1000プロセッサシリーズが販売中止になったことを意 味するものではありません。 コア数が少なくパフォーマンスが低くて良い場合には、 V1000シリーズが最適 です。 Clock [GHz] (base/ L2/L3 Cache Processor Cores/Threads GPU Compute Units TDP [W] boost) (MB) AMD Ryzen™ Embedded V2748 8/16 2.9/4.25 4/8 7 35-54 AMD Ryzen™ Embedded V2718 8/16 1.7/4.15 4/8 7 10-25 AMD Ryzen™ Embedded V2546 6/12 3.0/3.95 3/8 6 35-54 AMD Ryzen™ Embedded V2516 6/12 2.1/3.95 3/8 6 10-25 AMD Ryzen™ Embedded V2000プロセッサを搭載したコンガテックの新しいのCOM Express Compactモジュールの主要性能表 新しいモジュールのその他の使用例としては、 産業用ボックスPCやシンクライアント、 優れたコンピューテ ィングとグラフィックスパフォーマンスを備えた組込みシステムなど、 すべての一般的な組込みアプリケー ションが含まれます。 さらに、 ディープラーニングを使用して状況認識を最適化する、 スマートロボティク ス、eモビリティ、 自動運転車アプリケーションなどの新しい重要なマーケットにも最適です。 新しい高性能conga-TCV2COM Express Type 6 Compactモジュールの詳細については、以下のサイトを ご覧ください。 https://www.congatec.com/jp/products/com-express-type-6/conga-tcv2/ 著者: ゼリコ・ロンカリック(Zeljko Loncaric)、congatec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、 標準フォームファクタのCOMExpress、 Qseven、 SMARCを使用した産業用コンピュータモジュー ル、およびシングル・ボード・コンピュータとカスタマイズサービスのリーディングサプライヤーです。 コンガテックの製品は、 産 業オートメーション、 医療、 エンターテインメント、 輸送、テレコミュニケーション、 試験と計測、 POSなど、さまざまな産業とア プリケーションで使用できます。 コア知識と技術的ノウハウには、 独自の拡張BIOS機能と、 包括的なドライバとボード・サポー ト・パッケージが含まれます。 設計フェーズに続いて、 お客様は長い製品ライフサイクル管理を通じてサポートを受けることが できます。 コンガテックの製品は、 最新の品質基準に従って専門のサービスプロバイダーによって製造されています。 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 ユニゾ浜松町一丁目ビル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