康佳特推出采用新款低功耗英特爾凌動(dòng)?x6000、賽揚(yáng)?和奔騰?系列處理器（代號(hào)Elkhart Lake）的五種嵌入式模塊與單板：SMARC、Qseven、COM Express Compact/Mini、Pico-ITX單板計(jì)算機(jī)(SBC)。這些新款低功耗x86平臺(tái)有哪些優(yōu)勢(shì)？

如今的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要兼具高性能與低功耗的處理器、可靠的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)連接和實(shí)施虛擬機(jī)監(jiān)控技術(shù)。康佳特的單板和模塊采用最新款英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)和奔騰處理器，能夠?yàn)榈凸膽?yīng)用提供各個(gè)方面的強(qiáng)大性能。

目標(biāo)市場(chǎng)包括自動(dòng)化與控制——從智能電網(wǎng)和加工工業(yè)中的分布式流程控制，到智能機(jī)器人，甚至精密制造業(yè)中的PLC和CNC控制。其它的實(shí)時(shí)市場(chǎng)包括測(cè)試與量測(cè)技術(shù)，以及交通類應(yīng)用，例如火車與軌道系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛車輛，它們都受益于更廣的工作溫度范圍支持。

圖解1

SMARC、Qseven和COM Express Mini計(jì)算機(jī)模塊的尺寸相當(dāng)；主要的區(qū)別只是隨著時(shí)間的推移，OEM廠商選擇了其中一種規(guī)格尺寸。

新一代低功耗處理器系列還適用于需要大量圖形運(yùn)算的應(yīng)用，例如邊緣互聯(lián)的POS機(jī)、自助終端(kiosk)和數(shù)字標(biāo)牌系統(tǒng)，或者分布式博弈和彩票終端，新的康佳特板卡和模塊還為這些應(yīng)用提供增強(qiáng)的遠(yuǎn)程機(jī)器間通信。新款低功耗英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)和奔騰處理器（代號(hào)Elkhart Lake）將迅速征服嵌入式和邊緣計(jì)算市場(chǎng)，并成為4.5W至12W區(qū)間內(nèi)的無風(fēng)扇低功耗嵌入式計(jì)算產(chǎn)品中的王牌。有以下充分的理由來支持這個(gè)結(jié)論：

處理器性能顯著提升

相比基于Apollo Lake架構(gòu)的前代產(chǎn)品，新款低功耗英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)和奔騰處理器的多線程性能大幅提升50%，而單線程性能甚至提升了70%。支持-40°C到+85°C的擴(kuò)展溫度范圍對(duì)于很多工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。新處理器擁有多達(dá)4個(gè)核心，在Boost模式下的最大時(shí)鐘頻率可達(dá)3GHz，無論是單線程還是多線程應(yīng)用，它們都為整個(gè)嵌入式市場(chǎng)帶來了大幅的性能提升。

圖解2

基于Elkhart Lake 處理器的康佳特板卡與模塊整體測(cè)試表現(xiàn)中令人驚艷,與Apollo Lake處理器相比，性能有了明顯的提高，每瓦特性能更高。

英特爾凌動(dòng)處理器技術(shù)現(xiàn)在可達(dá)到10納米，這對(duì)嵌入式應(yīng)用來說具有重大的意義。采用前代英特爾低功耗嵌入式產(chǎn)品，代號(hào)為Apollo Lake(14nm)、 Braswell(14nm)、Bay Trail(22nm)的的用戶在換用新款Elkhart Lake 系列產(chǎn)品后，將首次體會(huì)到英特爾SuperFin技術(shù)帶來的優(yōu)勢(shì)。除了更高的封裝密度，該技術(shù)還能以低功耗實(shí)現(xiàn)同等性能，或者以相同功耗實(shí)現(xiàn)更高性能。這兩點(diǎn)都是嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。新產(chǎn)品的功耗從4.5瓦到12瓦不等，通過比較可以看出，各級(jí)別功耗的用戶都能從性能的顯著提升中獲益。處理器的節(jié)能模式獲得了Energy Star 3.0認(rèn)證，連網(wǎng)的應(yīng)用將在待機(jī)模式下消耗極少的電量，且無需特制的網(wǎng)絡(luò)代理芯片。

現(xiàn)在支持更快速且更大的內(nèi)存，最多可拓展至16GB LPDDR4內(nèi)存和4267 MT/s。關(guān)鍵性的實(shí)時(shí)應(yīng)用還將受益于更具性價(jià)比的糾錯(cuò)碼技術(shù)，因?yàn)橛⑻貭枎?nèi)糾錯(cuò)碼（IBECC）可采用較低成本的傳統(tǒng)內(nèi)存，而無需專門的ECC內(nèi)存。用戶可以在BIOS中設(shè)置ECC或非ECC模式，還可將IBECC適用于內(nèi)存中的特定區(qū)塊，這對(duì)開發(fā)者來說是一項(xiàng)突出的優(yōu)點(diǎn)，讓他們不用再面對(duì)“全舍棄”和“全保留”的矛盾。例如，應(yīng)用IBECC可避免某個(gè)關(guān)鍵虛擬機(jī)內(nèi)存區(qū)域出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，同時(shí)又讓主要內(nèi)存區(qū)域正常運(yùn)作，保持更高的數(shù)據(jù)傳輸率。不過，哪怕激活了IBECC，可實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸率往往還是能達(dá)到英特爾凌動(dòng)E3900處理器的DDR3L ECC內(nèi)存的2倍以上。

圖解3

COM Express Compact模塊主要用于高性能設(shè)計(jì)。該模塊是可廣泛擴(kuò)展性能范圍的低端平臺(tái)，它可以實(shí)現(xiàn)特別便宜的設(shè)計(jì)。

雙倍圖形性能帶來沉浸式體驗(yàn)

新款康佳特單板與模塊的圖形性能也實(shí)現(xiàn)翻倍，可呈現(xiàn)3x4K@60fps和10位色深的圖像。這樣的大幅提升得益于第11代英特爾圖形單元，且已經(jīng)被建置到更強(qiáng)大的英特爾第十代酷睿處理器（代號(hào)Ice Lake）。同樣，GPU也位于CPU芯片上，受益于10nm制造技術(shù)帶來的性能與功耗改善。不過歸根到底，性能提升還是因?yàn)榧蓤?zhí)行單元(EU）的數(shù)量增多到了32個(gè)。更高的效率和更多的EU數(shù)量能輕松地就實(shí)現(xiàn)圖形性能翻倍，而Apollo Lake的第9代圖形單元只有18個(gè)EU。第11代圖形單元帶來了更高的帶寬要求、更高的壓縮率、更大的L3緩存和更快的數(shù)據(jù)傳輸率。它還支持各種主流的圖形加速API，例如DirectX 12、OpenGL 4.5、Vulkan 1.1、OpenCL 1.1和Metal，因而適用于3D圖形和眾多GPGPU驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域。需要大量視頻運(yùn)算的應(yīng)用，像數(shù)字標(biāo)牌、游戲、直播客戶端和影音前端系統(tǒng)等，都受益于具有硬件加速編碼和解碼功能的最新解碼器，例如超高數(shù)據(jù)傳輸效率但也需要大量運(yùn)算的HEVC (H.265)和VP9，或者廣泛運(yùn)用的前代產(chǎn)品AVC (H.264)和AV1。

PCIe3.0和USB3.1 Gen2提供更高數(shù)據(jù)傳輸

對(duì)很多開發(fā)者來說，新款英特爾酷睿處理器具有支持外圍設(shè)備的更高數(shù)據(jù)傳輸能力，這是一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì)。PCIe Gen3首次出現(xiàn)在低功耗處理器中，這意味著與Apollo Lake所支持的PCIe Gen2相比，數(shù)據(jù)傳輸率翻了一番，最高達(dá)到32 Gigabyte/s（輸出和返回通道各16GB/s），時(shí)鐘頻率也從5GHz提升到了8GHz。

低功耗x86平臺(tái)的另一個(gè)新特色是支持USB 3.1 Gen2，與USB 3.1 Gen1相比，性能有了顯著的提升。數(shù)據(jù)傳輸率翻倍至10GBit/s，因而能夠傳輸未壓縮的超高清視頻信號(hào)，例如從影院向顯示器傳輸——這還是USB接口首次實(shí)現(xiàn)這種操作。

不過，提升外設(shè)總線的時(shí)鐘頻率會(huì)大幅影響到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這會(huì)給載板開發(fā)者們帶來新的問題，尤其是在信號(hào)兼容方面。更高的時(shí)鐘頻率會(huì)顯著增加走線的復(fù)雜程度，容易導(dǎo)致錯(cuò)誤，因此康佳特也為客戶提供全面的載板設(shè)計(jì)和兼容性測(cè)試服務(wù)。出現(xiàn)問題時(shí)，客戶不必再求助外部實(shí)驗(yàn)室，而是能夠直接對(duì)話專家，這些專家全面測(cè)試過眾多型號(hào)的計(jì)算機(jī)模塊(COM)和載板組合，這意味著他們擁有所需的專業(yè)知識(shí)。

圖解4

Pico-ITX單板是立即可用的平臺(tái)。搭配VARs和合作伙伴提供的廣泛配件和多款系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使Pico-ITX單板成為有吸引力的選擇?？导烟匾矘芬鉃榭蛻暨x擇合適的系統(tǒng)合作伙伴提供建議。

普通以太網(wǎng)也可支持硬實(shí)時(shí)

新板卡和模塊支持的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、英特爾時(shí)間協(xié)調(diào)計(jì)算(英特爾?TCC）和RTS（Real-Time Systems）虛擬機(jī)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)基于VxWorks和實(shí)時(shí)Linux的工業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用來說是相當(dāng)重要的功能。

TSN能夠通過IP實(shí)現(xiàn)硬實(shí)時(shí)觸覺互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用?；谛驴钣⑻貭柫鑴?dòng)處理器的康佳特板卡和模塊提供集成MAC，支持高于1GbE的TSN?？导烟禺a(chǎn)品不僅早就支持TSN，還提供融合了TSN與實(shí)時(shí)控制技術(shù)的開發(fā)平臺(tái)。客戶若想在自己的應(yīng)用中集成TSN，可直接受益于該立即可用的開發(fā)平臺(tái)。

TCC技術(shù)可以協(xié)調(diào)基于實(shí)時(shí)英特爾IP的I/O通信，從而減少同步過程中的延遲和信號(hào)不穩(wěn)。該功能可通過英特爾? TCC 軟件工具包進(jìn)行調(diào)節(jié)。這對(duì)具備處理器集成CAN總線的運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崟r(shí)應(yīng)用相當(dāng)有用。

用于硬件整合的全方位虛擬化支持

毫無疑問，硬件虛擬化在互聯(lián)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中扮演著重要角色，因?yàn)閷?shí)時(shí)多任務(wù)處理功能是物聯(lián)網(wǎng)和邊緣設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo)。英特爾凌動(dòng)處理器通過英特爾VT技術(shù)支持虛擬化，這對(duì)實(shí)時(shí)擬機(jī)監(jiān)控技術(shù)(像康佳特提供的RTS虛擬機(jī)監(jiān)控器)來說是相當(dāng)有吸引力的功能。舉例來說，英特爾VT技術(shù)支持單根 I/O虛擬（SR-IOV）。這使虛擬機(jī)中執(zhí)行通用操作系統(tǒng)(GPOS)的多個(gè)應(yīng)用能直接與I/O接口連接，例如某個(gè)以太網(wǎng)接口。這是一個(gè)頗有吸引力的功能，因?yàn)檫@些接口往往供不應(yīng)求。

圖解5

實(shí)時(shí)虛擬監(jiān)控器與多個(gè)操作系統(tǒng)完美結(jié)合

康佳特子公司Real-Time Systems開發(fā)的RTS虛擬機(jī)監(jiān)控器可以無縫整合Elkhart Lake處理器的硬件基礎(chǔ)虛擬化功能，從而運(yùn)行關(guān)鍵的實(shí)時(shí)應(yīng)用，并可同時(shí)執(zhí)行其它多任務(wù)操作系統(tǒng)，例如Linux和Windows，且不會(huì)造成額外延遲。虛擬化主要可以整合多個(gè)任務(wù)至單一系統(tǒng)上。新一代工業(yè)控制系統(tǒng)中的任務(wù)數(shù)量正飛速增加，除了現(xiàn)場(chǎng)控制外，這些系統(tǒng)如今還需要進(jìn)行相互間的實(shí)時(shí)互動(dòng)。此外，人們還需要進(jìn)行基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，從而監(jiān)控分布式設(shè)備、優(yōu)化資產(chǎn)績(jī)效、引入包括預(yù)防性維護(hù)和“即服務(wù)”的新業(yè)務(wù)模式。許多應(yīng)用要需要整合基于視覺的人工智能?？导烟厮行驴顔伟搴湍K均支持RTS虛擬機(jī)監(jiān)控器，它們還采用新款英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)、奔騰處理器。只有康佳特才提供這些功能支持。

人工智能與機(jī)器視覺

人工智能如今被廣泛運(yùn)用于邊緣分析領(lǐng)域。新款英特爾處理器支持廣泛的AI產(chǎn)品以及常用架構(gòu)的優(yōu)化。特別值得一提的是OpenVino和Microsoft ML。Microsoft ML是一種免費(fèi)的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件庫，適用于編程語言C #和F #。在與NimbusML結(jié)合使用時(shí)，它還支持Python模型。OpenVINO?工具包包含英特爾? 深度學(xué)習(xí)部署工具包、優(yōu)化版OpenCV和媒體解碼/編碼程序，另有20個(gè)預(yù)訓(xùn)練的模型和代碼范本?？导烟氐墓ぷ髫?fù)載整合套件組適用于視覺情境感知應(yīng)用，能夠讓用戶快速地進(jìn)入計(jì)算機(jī)視覺和OpenVINO領(lǐng)域。它能立即投入使用，讓機(jī)器人、自動(dòng)駕駛車輛、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、旅客和行人計(jì)數(shù)、零售商場(chǎng)中的自動(dòng)結(jié)算系統(tǒng)等都實(shí)現(xiàn)情境感知功能。

面向機(jī)器視覺的工作負(fù)載整合套件組

面向視覺情境感知應(yīng)用的康佳特工作負(fù)載整合套件組已被英特爾認(rèn)證為可立即投產(chǎn)的Intel? IoT RFP Ready Kit，它體現(xiàn)了虛擬化的諸多效率優(yōu)勢(shì)。它透過Real-Time Systems (RTS)公司的虛擬機(jī)監(jiān)控器技術(shù)，提供三種面向視覺類應(yīng)用工作負(fù)載整合的虛擬機(jī)（VM）。第一個(gè)VM使用面向情境感知的英特爾? OpenVino?軟件來運(yùn)行視覺AI應(yīng)用；第二個(gè)VM具有實(shí)時(shí)功能，運(yùn)行確定性控制軟件；第三個(gè)VM則充當(dāng)IIoT/工業(yè)4.0網(wǎng)關(guān)。該套件組由康佳特和英特爾、RTS共同開發(fā)，同樣支持新一代英特爾凌動(dòng)處理器，適用于新一代基于視覺的協(xié)作機(jī)器人、機(jī)器控制和自動(dòng)駕駛車輛——它們都需要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，包括基于深度學(xué)習(xí)AI算法的情境感知。

圖解4

面向視覺情境感知應(yīng)用的康佳特工作負(fù)載整合套件組已被英特爾認(rèn)證為可立即投產(chǎn)的Intel? IoT RFP Ready Kit，它體現(xiàn)了虛擬化的諸多效率優(yōu)勢(shì)。

顯著的安全性提升

所有的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)邊緣設(shè)備都必須整合各種安全功能。OEM可利用虛擬化技術(shù)(如RTS公司的實(shí)時(shí)虛擬機(jī)監(jiān)控器)來做到這點(diǎn)。然而理論上，設(shè)備的基礎(chǔ)已經(jīng)由其硬件直接確定。新的低功耗處理器系列則在這方面大有所為。例如，基于新一代英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)和奔騰處理器的康佳特板卡和模塊具有多種創(chuàng)新特性，可實(shí)現(xiàn)更全面的帶外管理，并具有一系列嵌入式安全功能，例如Intel? Boot Guard 2.1帶來的認(rèn)證啟動(dòng)、英特爾? 平臺(tái)可信技術(shù) (英特爾l? PTT)等TPM支持，以及Intel? Dynamic Application Loader (英特爾? DAL)。這些都有助于開發(fā)穩(wěn)定、可靠的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)加密和解密方面，新板卡和模塊也不缺亮點(diǎn)。Intel? Advanced Encryption Standard New Instructions (AES-NI)以及用于硬件加速版安全哈希算法的SHA Extensions變得更加強(qiáng)大。另外，一個(gè)全新的功能是處理器支持SMx密鑰，它由一系列標(biāo)準(zhǔn)算法構(gòu)成，在中國(guó)尤為常用。最后還有播放最新的高清媒體所必須的HDCP 2.3拷貝保護(hù)。   

全天候運(yùn)轉(zhuǎn)與長(zhǎng)期供貨支持

基于新一代英特爾凌動(dòng)、賽揚(yáng)和奔騰處理器的康佳特板卡和模塊設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)高可靠性與悠長(zhǎng)使用壽命。對(duì)于嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境下使用的處理器，英特爾提供10年期的全天候運(yùn)轉(zhuǎn)保障（100%處于S0睡眠狀態(tài))。它們的工作溫度范圍為-40°C至+85°C，最大結(jié)溫為100°C至110°C。目前，康佳特產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)期限為10年。至于需要更長(zhǎng)供應(yīng)期限的OEM，可簽訂延長(zhǎng)期限的特別項(xiàng)目。

八種新配置

新板卡和模塊規(guī)格包含Pico-ITX單板、SMARC、Qseven、COM Express Compact和Mini，具體處理器配置如下：