Daten-Express Embedded-Server mit Core-Duo-Prozessor und PCI-Express

Autor / Redakteur: Suna Akman-Richter / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Dual-Core-Prozessoren und PCI-Express-Schnittstellen zur Verarbeitung und Übertragung hoher Datenmengen haben auf Embedded-Modulen in den letzten Monaten einen wahren Siegeszug erfahren. Doch auch Anwendungen in der Automatisierungstechnik profitieren von diesen innovativen Technologien. Ein Beispiel dafür ist die neue NanoServer-Generation E6 der DSM Computer, die – ausgestattet mit Intel-Core-Duo-Prozessor und einem PCIe-Interface – als dezentrale Steuerungseinheit erstmals die Lücke zwischen komplexen Industrierechnern zu modernen Desktop-Systemen schließt.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Um die wachsenden Datenmengen auch in Automatisierungs-Anwendungen generieren und übertragen zu können, kommen immer mehr Prozessoren mit zwei Kernen zum Einsatz. Dual-Core-Prozessoren weisen gegenüber den klassischen Prozessoren – trotz höherer Rechenleistung – eine geringere Verlustleistung auf. Damit lassen sich kompakte Steuerungseinheiten mit kleineren Formfaktoren oder mobile, dezentrale industrielle Control-Systeme realisieren. In vielen Fällen kann der Anwender auf aufwändige Kühlsysteme verzichten.

Insbesondere Anwendungen, bei denen große Datenmengen anfallen, beispielsweise bei industriellen Bildverarbeitungs-Systemen sowie anspruchsvollen Steuerungs- und Visualisierungs-Anlagen, profitieren heute von den leistungsfähigen Dual-Core-Lösungen. Um die hohe Rechenleistung auch an die Peripheriegeräte weiterzugeben, müssen die Daten schnell über PCI-Express-Schnittstellen übertragen werden.

Prozesse parallel bearbeiten

Darüber hinaus bieten Dual-Core-Prozessoren dank ihrer parallelen Struktur die Möglichkeit, umfangreiche Aufgaben auf mehrere Recheneinheiten zu verteilen. Früher mussten diese Aufgaben auf zwei oder mehrere dezidierte Systeme aufgesplittet werden, jetzt können die unterschiedlichen Aufgaben jeweils auf einem separaten Core laufen. Ein Beispiel hierfür sind Systeme, die einerseits eine Echtzeitsteuerung und auf der anderen Seite eine Visualisierung unter dem Windows-Betriebssystem vereinen. Darüber hinaus wäre eine Applikation denkbar, bei der Webserver und Soft-SPS in einem System realisiert sind. Auch Steuerungseinheiten, die mehrere Roboter gleichzeitig, aber unabhängig voneinander kontrollieren, können die beiden Prozessorkerne nutzen.

Vorstoß in High-End-Regionen

Mit dem E6 hat jetzt die DSM Computer ihr erstes verteiltes und unabhängiges Embedded-System aus der NanoServer-Familie mit Dual-Core-Prozessor und einem PCIe-Interface ausgestattet. Damit dringt die neue Generation an NanoServern, die in der Vergangenheit beispielsweise als Steuerungseinheit, Messwert- oder Kommunikations-Server eingesetzt wurde, in bislang unerreichte Leistungsklassen vor und eröffnet eine breite Palette an High-End-Applikationen.

Schnelle Verbindung

Herzstück des mit 206 × 220 × 110 mm sehr kompakten E6-NanoServers ist ein Mini-ITX-Motherboard, das speziell für hohe Leistung bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch konzipiert ist. Der integrierte Intel-Core Duo-Prozessor taktet mit einer Frequenz bis 2,33 GHz. Beide Prozessor-Kerne greifen über einen 533 MHz bzw. 667 MHz Front-Side-Bus auf den gemeinsam genutzten Systemspeicher zu. Der Hauptspeicher lässt sich über zwei DIMM-Sockel durch Einstecken von schnellen DDR2-RAMs auf eine maximale Kapazität von vier GByte ausbauen.

Der für raue Industrieumgebungen ausgelegte Server unterstützt dank seines PCI-Express-x1-Steckplatzes eine hohe Datentransfer-Rate. Die schnelle serielle Punkt-zu-Punkt-Verbindung PCIe x1 besteht aus einer Lane, die in ein unidirektionales Leitungspaar für das Senden bzw. zum Empfangen der Daten aufgeteilt ist. Die einzelne Punkt-Verbindung wird über Switches geschaltet, so dass die angeschlossenen Baugruppen die bereitstehende Bandbreite der Verbindung voll nutzen können. Über eine PCIe-x1-Schnittstelle lassen sich somit 2,5 GBit/s in jede Richtung bzw. insgesamt 5 GBit/s an Daten übertragen – knapp das Vierfache gegenüber dem herkömmlichen 32 Bit PCI-Bus. Neben dem PCIe-Slot stehen beim NanoServer für Standard-Erweiterungen auch ein Steckplatz für PCI-32 Bit und ein Mini-PCI zur Verfügung.

Der auf dem Board integrierte 82573-GBit-LAN-Controller unterstützt eine schnelle 10/100/1000 Base-T-LAN-Netzwerkverbindung. Über den Mini-PCI-Slot lässt sich zum Beispiel ein WLAN- oder ein Dual-Ethernet-Netzwerk aufbauen. Und auf Wunsch ist auch eine Bluetooth-Verbindung realisierbar. Zur Kommunikation mit Peripheriegeräten sind als Standard-Interfaces sechs USB 2.0 Ports vorhanden. Die Massenspeicherung serieller Daten ohne aufwändiges Verkabeln unterstützen zwei SATA-II Ports (300 MByte/s).

Für eine ausgezeichnete Grafikleistung sorgt der Northbridge-Chipsatz Mobile-Intel-945GM-Express. Die Ausgabe der hochauflösenden Videostreams ist über LVDS und DVI sowie Dual DVI und Dual CRT parallel an zwei unabhängigen Bildschirmen möglich. Der VGA-Speicher hat eine Kapazität von 224 MB (shared).

Die optimale Nutzung der Dual-Core-Technologie hängt wesentlich von der Unterstützung durch das Betriebssystem und dessen Abstimmung auf die jeweilige Applikation ab. Auf dem E6-NanoServer ist Windows XP Embedded lauffähig, das symmetrisches Multiprocessing (SMP) unterstützt. Beim SMP läuft auf beiden Cores eine einzige Betriebssystem-Installation. Das Betriebssystem kann selbständig auf den verschiedenen CPU-Cores und zusätzlich, je nach Bedarf, den einzelnen Applikationen Ressourcen zuordnen. Damit wird eine optimale Hardware-Auslastung des kompletten Systems erreicht.

DSM Computer, Tel. +49(0)89 15798250

Suna Akman-Richter ist Marcom Manager bei DSM Computer

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