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康佳特用于異構邊緣計算的8核

康佳特用于異構邊緣計算的8核

——— 基于AMD 銳龍? 嵌入式V2000處理器系列的 COM Express Compact模塊
2021/9/9 15:35:06

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當下嵌入式邊緣計算的任務變得越來越復雜。最新推出的的AMD銳龍嵌入式V2000處理器支持多達8個核心和16個線程,為基于x86的嵌入式設計鋪平了道路。康佳特在COM Express Compact大小的模塊上以6核和8核的新世代Zen 2架構處理器補足了V1000處理器。


工業物聯網(IIOT)連接和數字化趨勢的延續,促使嵌入式系統必須處理越來越多的任務。其他任務包括收集需要轉碼的應用程序數據,以及有時使用人工智能(AI)進行本地分析。同時,全新按使用付費的模式已將設備、機器和系統轉換為OEM收入來源,要求數據必須同時以高度安全的方式與客戶的企業云和其他OEM應用程序交換。理想情況下,會持續監控嵌入式系統以防范惡意攻擊。以上這些任務皆需要多個處理器并行,因此嵌入式系統中的每個額外核心都大受歡迎,且可利用實時性能管理程序技術分配專門任務。


基于V1000處理器技術,全新AMD 銳龍?嵌入式V2000處理器創建新標準,使COM Express Type 6模塊首次支持8核處理器和16線程,且TDP規模能升至高達54瓦,也可降至10瓦。這對于許多無風扇嵌入式系統來說是至關重要的特性,且產生巨大的性能飛躍并顯著提升多任務處理能力。得益于全新AMD嵌入式銳龍V2000系列,使用者可享受每瓦的處理能力增加一倍、IPC性能增加大約15%,以及相比上一代兩倍的核心數。


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全新7nm Zen2微架構


相比于AMD銳龍嵌入式V1000處理器,這些顯著提升的性能是通過目前采用7nm技術的新型Zen2處理器架構實現的。AMD保留了第一代Zen微架構的許多創新設計(例如CPU Core Complex (CCX)可集成最多4個核心)。


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在一個CCX中,每個核心都能以相同的低延遲訪問共享的L2和L3緩存。與之前的V1000系列相比,每個CCX的L2緩存從2MB增加到4MB,并搭載8MB L3緩存。大小沒有增加的L1緩存的帶寬,從每個時鐘周期的16KB吞吐量翻倍提升至32KB。而從128位翻倍增加至256位的浮點帶寬,則顯著加快了AVX2指令的處理速度。


其中一個影響是IPC率增加了15%。這些改進再加上更小的制造技術(從14納米降至7納米),使得每瓦多線程性能和單線程性能分別提高了200%和30%。


當前基準


AMD已使用權威基準來證明其AMD銳龍嵌入式V2000處理器的性能。AMD銳龍V2718處理器(標稱TDP為15瓦,8核,基本時鐘頻率為1.7Ghz)與6核英特爾酷睿i7 10710U處理器(基準時鐘率1.6GHz),以及4核英特爾酷睿i7 10510U處理器(標稱時鐘率1.8GHz)進行了比較。兩者都是TDP為15瓦的第10代英特爾酷睿處理器。雖然6核和4核英特爾酷睿處理器在單線程性能方面與AMD銳龍V2000相當,但在多核性能方面,則有顯著差異。


AMD銳龍V2000嵌入式處理器的速度在這方面是4核i7處理器的兩倍多,且明顯領先6核i7大約33%。AMD銳龍V2000處理器在圖形性能方面同樣處于有利地位。其在3D Mark Time Spy基準測試中比兩款英特爾酷睿i7處理器的得分高出兩倍多。英特爾銳龍V2000即使與TDP高得多的處理器(如TDP為45瓦、基準時鐘頻率為2.6GHz的6核英特爾酷睿i7 9750H處理器)相比,也具有令人印象深刻的出色性能。在單線程性能幾乎相同的情況下,多線程性能和圖形性能分別提高了約45%和近40%。


圖形性能提升40%


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圖形性能是除了純粹計算能力之外,真正令人印象深刻的特性。集成于AMD銳龍嵌入式V2000 SoC的AMDRadeon? RX Vega圖形,提供多達7個GPU處理單元。基于第五代GCN架構的AMD Radeon顯卡的GPU性能比上一代提高了40% ,工作時鐘頻率基于更

節能的7nm技術,在1.6GHz時接近300 MHz。


4x 4k UHD 支持


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因此AMD嵌入式銳龍V2000系列可以同時控制4個獨立的4k顯示屏——基于單通道10

位色深而具有無縫的60Hz刷新率,以及栩栩如生的高動態范圍(HDR)再現。此外,數字x射線圖像的顯示需要10位色深的高質量醫療診斷系統,是除了沉浸式數字標牌和游戲應用之外最受益的應基準測試顯示了一些顯著的性能提升,而Cinebench R15 nT記錄了140%的性能提升。


DirectX 12 和 OpenGL 4.4 提供3D圖形支持,而集成的視屏引擎能實現硬件加速流媒體4k HEVC(H.265 and VP9) 視頻(雙向, 60 Hz),且不占用CPU。


Vega圖形支持擁有最多4x DisplayPort 1.4, HDMI 2.1 以及 eDP 1.4的最新接口技術,以確保圖形信號在全帶寬到達顯示器。得益于HSA和OpenCL 2.0的支持,深度學習工作負載也可以分配給GPU。


優化接口


AMD已經顯著優化了接口并擴展了I/O,以滿足如今倍受關注的高性能邊緣系統和IPC的要求。AMD銳龍V2000處理器支持20個PCIe Gen 3通道,這比只提供16個通道(含4個附加PCIe通道)的V1000系列多了8個。V2000處理器甚至使完整的USB-C實現“開箱即用”。這是因為總共4個兼容10Gb/s的 USB 3.1 Gen 2 USB端口中,有2個同樣支持USB模式功率輸出和具有DisplayPort 1.4信號的Alt-DP,而新的SoC還支持4x USB 2.0。多達2x SATA 端口如前所述,可用于數據存儲,但存儲介質最好通過與4x PCIe配合,提供明顯更多帶寬的快速NVMe接口連接。AMD銳龍V2000 SoCs進一步支持一系列專門適合嵌入式市場的接口(如傳統UART, I2C, SMBus, SPI 和 GPIOs)。


增強安全


AMD銳龍嵌入式V2000系列處理器顯著改善了性能、效率和安全特性,以更好地防止未經授權訪問存儲數據或關鍵軟件。AMD Memory Guard與AMD銳龍嵌入式V1000和R1000系列,一樣支持AMD銳龍嵌入式V2000處理器中的如下幾個安全特性:


- Secure Memory Encryption(安全存儲加密),用于加密主存,可以防止物理攻擊者訪問機密數據以及幫助防御冷啟動攻擊。


- Secure Boot(安全啟動),保護啟動過程,以防止未經授權的軟件或惡意軟件接管重要系統功能。


- UEFI Secure Boot(安全啟動),防止在系統啟動時加載惡意代碼或未授權軟件


AMD銳龍嵌入式V2000處理器支持AES-NI對AES編碼的數據進行硬件加速加密和解密,以確保性能不受加密數據編碼和解碼的影響。Zen2還為AMD處理器提供了預防知名的Spectre和Spectrev4漏洞的硬件保護,從而使OEM和用戶不再依賴于固件或基于操作系統的安全機制。


COM Express Compact 模塊


康佳特的全新 COM Express Type6 Compact 模塊 conga-TCV2 支持AMD已推出的四種處理器版本的AMD銳龍嵌入式V2000系列。這些版本特別具有4MB L2緩存、8MB L3緩存,以及高達64GB的快速和節能64位雙通道DDR4內存(最高3200 MT/s和支持最大數據安全的ECC)。最多7個處理單元的AMD Radeon?圖形,支持需要高性能GPU數據處理的應用。因此conga-TCV2 模塊借助3xDisplayPort 1.4/HDMI 2.1 和 1x LVDS/eDP,支持最多4個分辨率高達4k60的超高清獨立顯示屏。


面向更高性能的接口包括1x PEG 3.0 x8 和 8x PCIe Gen 3 通道, 2x USB 3.1 Gen 2, 8x USB 2.0, 最高2x SATA Gen 3, 1x Gbit Ethernet, 8 GPIOs, SPI, LPC, 以及單板控制器提供的 2個傳統UART。


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RTS hypervisor監管程序以及微軟Windows 10, Linux/Yocto, Android Q 和 Wind River VxWorks操作系統,均獲得進一步支持。而安全性要求高的應用得益于可以幫助RSA、SHA和AES硬件加速加密和解密的集成AMD Secure處理器,還提供板載TPM支持。


完美適用于各種邊緣設備


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這些令人印象深刻的功能,在目前COM Express Type 6模塊的最高計算核心數和性能密度的引領下,注定了新的計算機模塊將用于數字化和并行邊緣分析——包括由基于康佳特RTS實時監管程序實施的虛擬機支持的工作負載平衡和整合。基于conga-TCV2模塊且最多有16個線程的AMDRyzen V2000系列,使高性能嵌入式系統設計能夠在指定TDP范圍內,執行兩倍多的任務。由于能夠幫助解決不斷增加的并行任務,而成為邊緣計算的理想之選。在多達4個獨立的4k60顯示屏上,繼續提供優秀的3D圖形質量的集成圖形也同樣令人印象深刻——因為所有這些僅消耗10瓦即可從康佳特在市場上推出首個COM Express模塊與AMD銳龍嵌入式V2000系列八核處理器基于康佳特COM Express Compact模塊的新AMD銳龍嵌入式V2000處理器的關鍵性能指標54瓦TDP擴展到超低功耗配置。但是,并未隨著新處理器的推出而過時的AMD銳龍嵌入式V1000系列,依然是較少核心的較低性能范圍的最佳選擇。


新模塊的進一步用例,包括從工業機箱PC和輕薄客戶端到具有令人印象深刻的計算和圖形性能的嵌入式系統等所有標準的嵌入式應用。這些新模塊也在智能機器人、機動性和自動駕駛汽車等使用深度學習來優化態勢感知的應用中找到了重要市場。


有關新的高性能conga-TCV2 COM Express Type 6 Compact模塊的更多信息,請瀏覽:

https://www.congatec.com/cn/products/com-express-type-6/conga-tcv2/

審核編輯(
王妍
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