COM Express Type 7 mit AMD Epyc Embedded 3000 Prozessoren
Performance-Boost für raues Umfeld
Server-Prozessoren werden zunehmend energieeffizienter. Embedded Applikationsentwickler nutzen sie für einen Performance-Boost, der ihnen auch ganz neue Applikationsfelder eröffnet. congatec unterstützt solche OEM-Designs mit applikationsfertigen COM Express Type 7 Modulen und Plattformen. Die aktuelle Spitzenklasse markiert das Server-on-Module conga-B7E3 mit AMD Epyc 3000 Embedded Prozessoren.
Der Embedded Computing Markt verlangt in vielen Applikationsbereichen immer mehr Computing-Power: Industrie 4.0 Applikationen fordern die Synchronisation von mehreren Maschinen und Anlagen. Für das maschinelle Sehen kollaborativer und kooperativer Robotik müssen zunehmend mehr Bild- und weitere Umgebungsdaten verarbeitet werden. Gleiches gilt für autonome Robotik- und Logistik-Fahrzeuge. Für viele Edge-Computing-Aufgaben, die rund um die Entwicklung der 5G-Netze entstehen, wird ohnehin eine Performance der Serverklasse gefordert. Ganz zu schweigen von dem zunehmenden Bedarf, virtualisiertes On-Premise Equipment (vOPE) in rauem Umfeld zu installieren, um Funktionen wie industrielles Routing, Firewall Sicherheit und VPN-Technologien alleine über Software auf weitestgehend generischer Embedded Hardware ausführen zu können.
Zusatznutzen: Komfortablere Administration aus der Ferne
Zunehmend wichtig wird nicht nur in diesem Zusammenhang auch der Bedarf, eingebettete Systeme aus der Ferne heraus umfassend – sowohl im laufenden Betrieb als auch Out-of-Band – managen zu können. Auch neue Applikationsfelder wie Interferenzsysteme für Künstliche Intelligenz fordern ihre Rechen-Performance. System-Konsolidierungen über Virtualisierung mit Hypervisor-Technologien tragen ihr übriges dazu bei, dass die Anforderungen an die eingebettete Systemleistung steigen.
All diese Applikationsfelder fordern eine neue Leistungsklasse auf Embedded-Server-Niveau, die bislang von klassischer Embedded-Computer-Technologie, die zumeist nur bis circa 50 Watt verfügbar ist, nicht geliefert werden konnte. Die Zahl der verfügbaren Cores sowie die Bandbreite und Anzahl der Hochleistungsschnittstellen war bislang einfach zu gering und eine umfassende Fernwartungs-Features nicht gegeben. Prozessorhersteller wie AMD haben jedoch ihre Servertechnologien in den letzten Jahren zunehmend effizienter ausgelegt und bieten nun auch Multiprozessorsysteme in TDP-Klassen an, die bereits ab der 30 Watt Klasse und bis hin zu 100 Watt alle Funktionen bietet, die man nur von Serverprozessoren erwarten kann.
Extrem stromsparende 30 Watt Server
30 Watt Embedded Server Technologie ermöglicht dabei komplett passiv gekühlte Systeme in robuster Auslegung dank onboard gelöteten Prozessoren gepaart mit allen RAS (Reliability, Availability and Serviceability) Features, die man aus dem klassischen Serversegment kennt. Gleichzeitig haben sie auch keine Funktion zu viel – insbesondere nicht den umfassenden Grafiksupport von APUs, die CPU und GPU auf einem Die integrieren – sodass keine Ressourcen vorgehalten werden müssen, die nicht benötigt werden.
Die AMD Epyc Embedded 3000 Prozessorserie positioniert sich in dieser neuen Klasse der Embedded Serverprozessoren im absoluten Spitzenfeld: Sie bietet 4, 8, 12 oder 16 Hochleistungskerne, unterstützt simultanes Multithreading (SMT) sowie bis zu 1 TB DDR4-Speicher (über 4 Kanäle) und führt bis zu 64 PCIe Gen 3 Lanes aus. Im Vergleich zu den bislang auf dem Markt verfügbaren Lösungen werden folglich 52% mehr Anweisungen pro Takt und eine doppelt so hohe Konnektivität unterstützt. Und das Ganze bietet AMD zudem bei bis zu 2,7x mehr Leistung pro Dollar an. In der Summe also durchaus überzeugende Argumente. Ganz besonders gilt dies für Single-Socket-Auslegungen, da ihnen erstmals eine extrem hohe Speicherbandbreite zur Verfügung gestellt wird, die man bei Wettbewerbslösungen nur auf Dual-Socket-Niveau und damit auch zu deutlich höheren Kosten erhalten kann. Dieses Kostenargument ist gewichtig, da nicht nur der zweite Prozessor zu integrieren ist, sondern teils auch doppelte Softwarelizenzen anfallen.
Das congatec COM Express Type 7 Module conga-B7E3 mit AMD Epyc Embedded 3000 Prozessoren bieten Embedded Server-Class Performance auf einen lediglich 125 x 95 mm großen Formfaktor und kann bei Bedarf sogar komplett applikationsfertig mit kundenspezifischem Carrierboard und passendem Kühlkörper zur Verfügung gestellt werden
Flexible Auslegungsoptionen und umfassende Sicherheitsfeatures
Dank umfassenden Konfigurationsmöglichkeiten und hoher Softwarekompatibilität zu konkurrierenden Lösungen sind die AMD EPYC-Prozessoren höchst flexibel einsetzbar und die aktuell attraktivste Migrationsplattform für Next-Gen Embedded Server Designs. So werden bis zu 32 NVMe- oder SATA-Geräte und bis zu 8 native 10-GbE-Kanäle unterstützt. Support wird auch für Legacy-I/Os wie Feldbusse und diskrete I/O-Schnittstellen geboten, was für industrielle Servertechnologien von entscheidender Bedeutung ist. Attraktiv für HPC- und KI-Applikationen ist zudem der nahtlose Support der High-End AMD Radeon GPUs sowie die die verbesserte Gleitkommaleistung sowohl in Single- als auch in Dual-Die-Ausführung, was für die vielen aufkommenden KI-Anwendungen unerlässlich ist.
Attraktiv ist auch die hardwareintegrierte Virtualisierung der AMD EPYC Embedded Prozessoren für den parallelen Betrieb von RTOS und GPOS auf einem System sowie das umfassende Sicherheitspaket – vom Secure Boot System über Secure Memory Encryption (SME) und Secure Virtualization Execution bis hin zum sicheren Migrationskanal zwischen zwei SEV fähigen Plattformen. Für die 10 Gigabit-Ethernet-Ports unterstützen die neuen Embedded-Server-Prozessoren zudem IPsec mit integrierter Krypto-Beschleunigung. Das Ergebnis: Selbst der Serveradministrator hat keinen Zugriff auf eine derart verschlüsselte VM. Dies ist für die erforderliche hohe Sicherheit vieler Edge-Server-Dienste von großer Bedeutung. Es müssen nämlich sowohl Multi-Vendor-Anwendungen in der Industrie 4.0 Automatisierung ermöglicht als auch internationale Sabotagen von Hackern wirkungsvoll abgewehrt werden.
Applikationsfertige Server-on-Modules
congatec hat die AMD Epyc Embedded 3000 Prozessorserie nun auf COM Express Type 7 Server-on-Modules verfügbar gemacht. Dieser Formfaktor-Standard überzeugt durch seine geringen Abmaße von lediglich 125 x 95 mm und unterstützt aktuell bis zu 96 GB Memory onboard sowie unter anderem vierfach 10 GbE und bis zu 32 PCIe Gen 3 Lanes. Die Summe der unterstützten Schnittstellen entspricht damit zwar nicht der vollen Leistung der AMD Epyc Embedded 3000 Prozessoren. Kunden werden aber mit einem extrem kleinen und insbesondere auch applikationsfertigen Server-on-Module inklusive aller Treiber und Best Practice Designs und Guidelines belohnt, mit dem sich Embedded Server Designs im kleinen Formfaktor besonders effizient umsetzen lassen. Sie sparen dadurch zwischen 50 und 90 Prozent des Aufwands gegenüber einem hauseigenen Full-Custom-Design. Vorteilhaft ist bei Modulen auch die flexible Skalierbarkeit des Designs durch den besonders einfachen Austausch der Module. Wollen Kunden zudem noch mehr Schnittstellen nutzen oder gar Dual-Socket Lösungen umsetzen, bietet congatec auch Full-Custom Designs auf Basis dieser Prozessoren an, die sich mit einem bereits verfügbaren und applikationserprobten Modul- und Carrierboard-Layout vergleichsweise einfach und deutlich effizienter aufsetzen lassen, als wenn OEM alles komplett selbst umsetzen müssten.
Vielversprechende Roadmap für Embedded Server Technologien
Zukünftig wird das Leistungssegment der Server-on-Modules übrigens noch mehr Performance unterstützen, denn bereits auf der SPS/IPC/Drives 2018 gab die COM-HPC Working Group der PICMG in Form seiner Teilnehmer congatec und Samtec erste Informationen zu einem neuen COM Express Module-Standard bekannt, der für noch schnellere High-Speed Interfaces ausgelegt sein wird, wie beispielsweise 30 GbE, PCIe Gen 4 und 5 und der auch deutlich mehr Interfaces ausführen kann. Applikationsfertige Module nach diesem neuen Standard sind bereits im Jahr 2020 zu erwarten. Zukünftig wird das Server-on-Modules Segment folglich noch deutlich leistungsfähiger und Firmen wie congatec treiben sie einerseits über Standardisierungen im Rahmen der PICMG Spezifikationen, andererseits auch durch umfassende Services für OEM-Kunden voran, sodass sich sogar ein Markt für applikationsfertige Carrierboards etablieren konnte, wie man an Designs sehen kann, wie sie die congatec Kooperationspartner iesy oder Connect Tech anbieten. Wer folglich heute schon über Embedded-Server-Auslegungen von morgen Austausch sucht, sollte sich mit den führenden Unternehmen der Branche unterhalten, denn die neuen AMD Epyc Embedded 3000 basierten conga-B7E3 Server-on-Modules sind erst der Anfang und sowohl auf Prozessor- als auch auf Server-on-Module Ebene ist die Roadmap sehr vielversprechend. Auf Anfrage erhalten OEM-Kunden hierzu übrigens von congatec weitere Informationen. Ein NDA-Abkommen ist jedoch Voraussetzung. Die aktuelle COM Express Type 7 Variante ist jedoch perfekt für genau das ausgelegt, was oberhalb der bisherigen Embedded High-End mit integrierter Grafik geboten wurde. Perfekt also für eine evolutionäre Weiterentwicklung bisheriger Lösungsansätze – beispielsweise für autonomen Robotik-Fahrzeuge in Kombination mit Embedded Vision Lösungen und integrierter Künstlicher Intelligenz.
