8 kjerner for heterogen kantprosessering - Elektronikknett
01-Starter-large-sharp

8 kjerner for heterogen kantprosessering

Oppgavene ved den innvevde «kanten» blir mer og mer komplekse. Den nylig lanserte AMD Ryzen Embedded V2000-prosessorene støtter opptil 8 kjerner og 16 tråder, og baner vei for x86-baserte innvevde design med enestående beregningstetthet og ytelse per watt.

Andreas Bergbauer-Head-Shot Zeljko Loncaric.

congatec tilbyr den nye Zen 2-baserte prosessorgenerasjonen, som kompletterer V1000-prosessorteknologi med 6- og 8-kjerners versjoner, på COM Express Compact-moduler.

Etter hvert som trenden mot mer IIoT-tilkobling og digitalisering fortsetter, må innvevde systemer håndtere stadig flere oppgaver. Dette inkluderer innsamling av applikasjonsdata som må transkodes, og noen ganger analyseres lokalt ved hjelp av kunstig intelligens (AI). Parallelt må data utveksles med kundenes enterprise-skyer og andre OEM-apper, og denne kommunikasjonen må være svært sikker, fordi nye betal-per-bruk-modeller gjør enhetene, maskinene og systemene til en OEM-inntekts-
kilde som må være beskyttet. Ideelt sett overvåkes derfor innvevde systemer konstant for å forhindre ondsinnede angrep. Alt dette krever at mange prosesser kjøres parallelt, og det er derfor hver ekstra kjerne i et innebygd system er velkomment, siden det da også kan tildeles dedikerte oppgaver ved hjelp av hypervisor-teknologi i sanntid.

Som et tillegg til V1000 setter de nye AMD Ryzen Embedded V2000-prosessorene helt nye standarder, noe som gjør det mulig å levere COM Express Type 6-moduler med 8-kjerneprosessorer og 16 tråder for aller første gang. I tillegg skalerer TDP opp til 54 watt og ned til så lite som 10 watt. Dette er avgjørende for mange viftefrie innvevde systemer og gir både et enormt ytelsessprang og betydelig økt kapasitet for flere oppgaver. Med den nye AMD Embedded Ryzen V2000-serien drar brukerne fordel av dobbelt prosessorkraft per watt, omtrent 15% flere instruksjoner per klokke (IPC) og dobbelt så mange kjerner sammenlignet med forrige generasjon.

Congatec tabell

Den nye 7 nm Zen 2 mikroarkitekturen

congatec performance Referansetester viser betydelige økninger i ytelse, med Cinebench R15 nT som registrerer en ekstraordinær ytelsesforbedring på 140%. Kilde AMD

Disse betydelige ytelsesgevinstene over AMD Ryzen Embedded V1000-prosessorer er muliggjort av den nye Zen 2-prosessorarkitekturen, som nå er produsert i 7 nm-teknologi. AMD har beholdt mange innovasjoner i den første Zen-mikroarkitekturen: for eksempel CPU Core Complex (CCX) som kombinerer opptil 4 kjerner. I en CCX kan hver kjerne få tilgang til den delte L2- og L3-bufferet med samme lave forsinkelse. Imidlertid, sammenlignet med den forrige V1000-serien, har AMD doblet minnet fra 2 MB til 4 MB L2-hurtigbuffer og 8 MB per CCX for L3-hurtigbufferen. Mens L1-hurtigbufferen ikke har økt i størrelse, ble båndbredden doblet fra 16 til 32 kbyte gjennomstrømning per klokkesyklus. Flytende båndbredde ble også doblet fra 128 til 256 bits, noe som for eksempel gir raskere behandling av AVX2-instruksjoner.

En effekt av dette er en økning i IPC-raten med 15%. Kombinert med prosessteknologien, som har krympet fra 14 til 7 nm, har disse modifikasjonene resultert i dobbelt så høy ytelse med flere tråder per watt og opptil 30% høyere enkelttrådsytelse.

Referansetester
AMD har brukt anerkjente referanser for å bevise ytelsen til AMD Ryzen Embedded V2000-prosessorene. AMD Ryzen V2718-prosessor med en nominell TDP på 15 watt, 8 kjerner og en baseklokkehastighet på 1,7 GHz ble sammenlignet med en 6-kjerners Intel Core i7 10710U- prosessor med en baseklokkehastighet på 1,6 GHz og firekjerners Intel Core i7 10510U-prosessor med en nominell klokkehastighet på 1,8 GHz. Begge er 10. generasjons Intel Core-prosessorer og har en TDP på 15 watt. Mens 6- og 4-kjerners Intel Core-prosessorer er på nivå med AMD Ryzen V2000 i én-tråds-ytelse, endrer bildet seg med flere kjerner. Her er AMD Embedded Ryzen V2000-prosessor mer enn dobbelt så rask som en firekjerners i7-prosessor, og den har også en klar ledelse på rundt 33% over heksakjerne i7. Pendelen svinger til fordel for AMD Ryzen V2000-prosessoren også når det gjelder grafikkytelse. Sammenlignet med begge Intel Core i7-prosessorer, scorer den mer enn dobbelt så høyt i 3DMark Time Spy-testen. Selv når den er målt mot en prosessor med mye høyere TDP, som 6-kjerners Intel Core i7 9750H-prosessor med en TDP på 45 watt og 2,6 GHz baseklokkehastighet, imponerer Intel Ryzen V2000 med enestående ytelse. Det tilbyr nesten identisk ytelse med én tråd, men omtrent 45% mer multitråd og nesten 40% høyere grafikkytelse.

03-Performance-Vergleich-Intel AMD Ryzen V2000-prosessorer sammenlignet med 9. og 10. generasjons Intel Core i7-prosessorer. Kilde: AMD

40% høyere grafikkytelse
I tillegg til den rene datakraften er grafikkytelsen virkelig imponerende. AMD Radeon RX Vega-grafikk integrert i den kraftige AMD Ryzen Embedded V2000 SoC gir opptil 7 GPU-prosessorenheter. GPU-ytelsen til den integrerte Radeon-grafikken, som er basert på 5. generasjons GCN-arkitektur og tradisjonelt høy på AMD, har økt med 40% sammenlignet med forgjengeren. Den utnytter også den mer energieffektive 7 nm teknologien, og ved 1,6 GHz er klokkefrekvensen også 300 MHz raskere.

4x 4k UHD-støtte
AMD Embedded Ryzen V2000-familien kan derfor styre fire uavhengige 4k-skjermer parallelt - med en sømløs 60 Hz oppdateringsfrekvens og livaktig høy dynamisk rekkevidde (HDR)-gjengivelse med 10-bit fargedybde per kanal. Ved siden av digitale skilt- og spillapplikasjoner, er dette spesielt gunstig for medisinske diagnosesystemer av høy kvalitet, der 10-biters fargedybde er nødvendig for visning av digitale røntgenbilder. DirectX 12 og OpenGL 4.4 gir støtte for 3D-grafikk, og den integrerte videomotoren muliggjør maskinvareakselerert strømming av 4k HEVC (H.265 og VP9)-video ved 60 Hz i begge retninger uten å spenne CPU. For å sikre at grafikksignaler kommer til skjermen i full båndbredde, støtter Vega-grafikken de nyeste grensesnittteknologiene med opptil 4x DisplayPort 1.4, HDMI 2.1 samt eDP 1.4. Takket være HSA- og OpenCL 2.0-støtte kan arbeidsbelastninger for dyp læring også tildeles GPU.

Optimaliserte grensesnitt
AMD har optimalisert tilbudet av grensesnitt ganske betydelig og utvidet I/O til å oppfylle kravene til høyytelses kantsystemer og IPC’er, som er spesielt etterspurt i dag. AMD Ryzen V2000-prosessorer støtter 20 PCIe Gen 3-baner. Det er 8 flere enn V1000-serien, som selv med de fire ekstra PCIe-banene bare tilbyr totalt 16 baner. I tillegg muliggjør V2000-prosessorene full USB-C-implementering ut av esken. Det er fordi to av totalt 4 USB 3.1 Gen 2-kompatible USB-porter med 10 Gbit/s også støtter USB-modusene Power Delivery og Alt-DP med DisplayPort 1.4-signaler. I tillegg støtter de nye SoC’ene 4x USB 2.0. Som før er opptil 2x SATA-porter tilgjengelig for datalagring. Lagringsmedier kobles imidlertid best via det raske NVMe-grensesnittet, som med 4x PCIe gir betydelig mer båndbredde. AMD Ryzen V2000 SoC støtter videre en rekke grensesnitt som er spesielt tilpasset det innvevde markedet, for eksempel eldre UART, I²C, SMBus, SPI og GPIO.

Utvidet sikkerhet
Ved siden av bedre ytelse og effektivitet gir AMD Ryzen Embedded V2000-serie prosessorer også avanserte sikkerhetsfunksjoner for bedre beskyttelse mot uautorisert tilgang til lagrede data eller kritisk programvare. Som i AMD Ryzen Embedded V1000 og R1000-serien støtter AMD Memory Guard flere sikkerhetsfunksjoner i AMD Ryzen Embedded V2000-prosessorer, blant dem:

  • Sikker minnekryptering for kryptering av hovedminnet. Det forhindrer fysiske angripere å få tilgang til konfidensielle data og hjelper deg med å forsvare mot kaldstartangrep.
  • Secure Boot beskytter oppstartsprosessen slik at ingen uautorisert programvare eller skadelig programvare kan overta viktige systemfunksjoner.
  • UEFI Secure Boot forhindrer at skadelig kode eller uautorisert programvare lastes inn ved oppstart av systemet.

For å sikre at ytelsen ikke påvirkes av kryptert datakoding og dekoding, støtter AMD Ryzen Embedded V2000-prosessorer AES-NI for maskinvareakselerert kryptering og dekryptering av AES-kodet data. Zen 2 gir også AMD-prosessorer maskinvarebasert beskyttelse mot velkjente Spectre og Spectre v4-angrep. Derfor trenger ikke OEM’er og brukere lenger å kun stole på fastvare eller OS-baserte sikkerhetsmekanismer.

04-conga-TCV2-PR-Bild Basert på AMD Ryzen Embedded V2000 Series, gjør congatec den første COM Express-modulen med Octacore-prosessor tilgjengelig.

COM Express Compact-moduler
AMD har lansert den nye AMD Ryzen Embedded V2000-serien i fire prosessorvarianter, som alle støttes av congatecs nye conga-TCV2 COM Express Type 6 Compact-moduler. De har 4 MB L2-bufre, 8 MB L3-bufre og opptil 64 GB for rask og energieffektiv 64 bit Dual Channel DDR4-minne med opptil 3200 MT/s og ECC-støtte for maksimal datasikkerhet. Den integrerte AMD Radeon-grafikken med opptil 7 prosesseringsenheter støtter applikasjoner og bruk som krever høy-ytelses GPU-databehandling. Conga-TCV2 Computer-on-Modules støtter derfor opptil fire uavhengige skjermer med en oppløsning på opptil 4k60 UHD via 3x DisplayPort 1.4 / HDMI 2.1 og 1x LVDS / eDP. Flere ytelsesorienterte grensesnitt inkluderer 1x PEG 3.0 x8 og 8x PCIe Gen 3-baner, 2x USB 3.1 Gen 2, 8x USB 2.0, opptil 2x SATA Gen 3, 1x Gbit Ethernet, 8 GPIO, SPI, LPC og 2x eldre UART styrt av kortkontrolleren.

Operativsystemer som støttes er RTS hypervisor samt Microsoft Windows 10, Linux/Yocto, Android Q og Wind River VxWorks. Programmer med høye sikkerhetskrav drar nytte av den integrerte AMD Secure-prosessoren, som hjelper med maskinvareakselerert kryptering og dekryptering av RSA, SHA og AES. Innebygd TPM-støtte tilbys også.

Ideell for alle typer kantutstyr
Samlet representerer disse funksjonene, ledet av den nå høyeste kjerneantall og ytelsestetthet for COM Express Type 6-moduler, de nye Computer-on-Modules for digitalisering og parallellkantsanalyse - inkludert lastbalansering og konsolidering muliggjort av virtuelle maskiner basert på congatecs RTS sanntids hypervisorimplementeringer. Med opptil 16 tråder muliggjør AMD Ryzen V2000-baserte conga-TCV2-moduler høyytelses innebygde systemdesign som kan utføre dobbelt så mange oppgaver innen et gitt TDP-område. Dette er virkelig gode nyheter for kantprosessering, da det hjelper til med å løse det økende antallet parallelle oppgaver. Den integrerte grafikken, som fortsetter å gi utmerket 3D-grafikkvalitet på opptil fire uavhengige 4k60-skjermer, er også imponerende - det samme er det faktum at alt dette er skalerbart fra 54 watt TDP til ultralav strømkonfigurasjoner som bruker så lite som 10 watt. Dette betyr imidlertid ikke at AMD Ryzen Embedded V1000-prosessorserien har utgått med lanseringen av de nye prosessorene; for lavere ytelsesområder med færre kjerner, er V1000-serien fortsatt det beste valget.

congatec ytelsesberegning Viktigste ytelsesberegninger for de nye AMD Ryzen Embedded V2000-baserte COM Express Compact-modulene fra congatec.

Andre bruksområder for de nye modulene inkluderer alle innvevde standardapplikasjoner - fra industrielle PC’er og tynne klienter til innvevde systemer med imponerende databehandling og grafikkytelse. De nye modulene finner også et viktig marked innen smart robotikk, e-mobilitet og autonome kjøretøyapplikasjoner som bruker dyp læring for å optimalisere situasjonsbevissthet.

Mer informasjon om den nye høyytelses-conga-TCV2 COM Express Type 6 Compact-modulen er tilgjengelig på: https://www.congatec.com/en/products/com-express-type-6/conga-tcv2/

Kommentarer