Echtzeit-Computing

Die Intel Echtzeit-Technik unterstützt neue Lösungen, die sowohl innerhalb als auch über vernetzte Geräte hinweg ein hohes Maß an Abstimmung erfordern. Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) fähige Prozessoren bieten optimale Rechen- und Zeitleistung für Echtzeitanwendungen 1. Mit integrierten oder separaten Ethernet-Controllern mit IEEE 802.1 Time Sensitive Networking (TSN) können diese Prozessoren komplexe Echtzeitsysteme unterstützen.

Echtzeit-Anwendungsfälle ermöglichen

Die Rechenleistung und -lösungen von Intel IoT in Echtzeit konzentrieren sich auf harte Echtzeit-Anwendungsfälle, in denen ein Systemausfall eine Frist versehlt. In Bereichen wie Robotik, Automobiltechnik und Utilitys ist harte Echtzeit erforderlich, wenn eine Funktion ausfällt, wenn sie nicht innerhalb der vorgesehenen Frist ausgeführt werden kann (Frist).

Das Echtzeit-Angebot von Intel unterstützt neue Lösungen, die sowohl Hochleistung als auch Echtzeitleistung bieten, indem:

  • Priorisierung von Echtzeit-Workloads beim Zugriff auf Cache, Speicher und Netzwerktechnik
  • Minimierung der Unterbrechung durch andere Workloads
  • Optimierte Leistung für Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Workloads
  • Gewährleistung der Verfügbarkeit in nativen und virtualisierten Umgebungen

Wichtige Anwendungsfälle

Luftfahrt

Fabrikautomatisierung

Gesundheitswesen

Nukleare

Öl und Gas

Robotik

Transport

Versorgungswirtschaft und Wasser

Leistung in Echtzeit

Intel® TCC und TSN

Intel® TCC-Zeitsynchronisierung
Bietet einen Hardware-Mechanismus zur Koordinierung der verschiedenen Takte, die in einzelnen IP-Blöcken zu finden sind.

Intel® TCC Zeitleisten
Bietet einen Hardware-Mechanismus zur Festlegung der Latenz von Datenpaketen von einem Funktionsblock zu einem anderen.

TIME-Sensitive Networking (TSN)

Bietet eine bestimmte maximale Latenz für geplanten Datenverkehr über switched Ethernet-Netzwerke. TSN ist ein Satz von IEEE 802-Standards, die von der IEEE TSN-Taskgruppe definiert werden. Diese Standards ermöglichen ultra-zuverlässige Kommunikation über Ethernet mit geringer Latenz, um zeitsensible Anwendungen zu unterstützen. TSN erzielt dies durch den Einsatz von Zeitsynchronisierung, Datenverkehrsplanung und Netzwerkkonfiguration.

"Zeitsensible Netzwerktechnik" (TSN) bezieht sich auf eine Sammlung von IEEE-Standards, -Spezifikationen und -Funktionen, die auf standardmäßigen Ethernet-Netzwerken basieren, um zeitsensible Anwendungen zu unterstützen, und unterstützt die Präzisions-Zeitsynchronisierung, Zeitleisten für die Datenbereitstellung und die Datenplanung.

Warum TSN?

  • Sichere und zuverlässige Bereitstellung von Daten

  • Garantierte Latenz für die Datenbereitstellung

  • Konvergente Netzwerke sparen Betriebskosten

  • Vereinfacht die Systemkonfiguration und den Betrieb

  • Offenes Ökosystem

Plattform-Funktionen

  • Integrierte 1-3 Ethernet-TSN-Controller
  • Ermöglicht ultra-zuverlässige Kommunikation zwischen Maschinen und Maschinen mit geringer Latenz (URLLC) mit Geschwindigkeiten von bis zu 2,5 Gbit/s/Port
  • Unterstützt den Einsatz harter Betriebstechnik in Echtzeit (OT) und den leisen Echtzeit-Datenverkehr in der Informationstechnik in einem einzigen Netzwerk, um die Infrastrukturkosten zu senken
  • Vereinfachtes Board-Design mit integrierten Ethernet-Controllern; weniger Energieverbrauch, kleinerer Formfaktor, Materialkosteneinsparung
  • Optimieren Sie die Softwareentwicklung mit standardoffener Referenzsoftware

Unterstützte Ethernet-TSN-Standards

  • IEEE 802.1AS – Allgemeines Präzisions-Zeitprotokoll
  • IEEE 802.1Qbv – Zeitbewusster Shaper
  • IEEE 802.1Qav Formr mit Leistungsnachweis
  • IEEE 802.1Qbu Frame-Preemption

Weitere Informationen:

Artikel: Die Art und Weise, wie industrielle Echtzeitsysteme gestaltet werden, ändern

Artikel: Einsatz zeitsensibler Netzwerktechnik (TSN) für Automatisierungssysteme

Whitepaper: Die geschäftlichen Auswirkungen von TSN auf industrielle Systeme

Whitepaper: Zeitsensible Netzwerktechnik (von der Theorie bis zur Implementierung in der industriellen Automatisierung)

Wichtige Elemente

  • Die Zeitsynchronisierung bietet Hardwarefunktionen, um eine präzise Zeitsynchronisierung zu erzielen und eliminiert die Notwendigkeit einer softwarebasierten Synchronisierung und der entsprechenden schädlichen Auswirkungen durch das Betriebssystem. Koordinieren Sie verschiedene Takte in einzelnen IP-Blöcken, wie CPU, PCIe, Netzwerk, Audio und mehr.

  • Timelines bietet Hardwarefunktionen, die die Latenz von Datenpaketen von einem IP-Block zum anderen minimieren. Weisen Sie kritische Ressourcen wie Cache für Echtzeitanwendungen zu. Priorisieren Sie I/O, z. B. PCIe-Datenverkehr.

Vorteile von Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) und Intel® TCC Tools:

  • Ermöglichen Sie zuverlässige I/O-I/O (Worst-Case Execution Time, WCET) innerhalb eines Rechenknotens.

  • Beschleunigen Sie die Markteinführungszeit und reduzieren Sie die Gesamtbetriebskosten durch einfache Feinabstimmung.

  • Einfache Skalierung von Intel Atom® x6000E Prozessoren (Codenamen Elkhart Lake) und Intel® Core™ Prozessoren der 11. Generation (Codenamen Tiger Lake UP3) bis zur nächsten Generation mit Intel® TCC.

  • Maximieren Sie Ihre Effizienz, indem Sie zeitkritische und nicht auf Zeit beschränkte Anwendungen auf einem einzigen Board aggregieren.

Intel® TCC-Aktivierung

Es gibt keine Lösung für "one size fits all". Nach der Wahl des richtigen Enhanced for IoT Intel Prozessors sind die folgenden Schritte eine empfohlene Abfolge, in der Kunden verschiedene "Tuning"-Funktionen anwenden sollten, die Intel als Teil unseres Echtzeit-Angebots anbietet:

  • Nutzen Sie unser Board Support Package (BSP) mit Echtzeit-Optimierungen
  • Aktivieren Intel® TCC Mode im BIOS
  • Nutzen Intel® TCC Tools (demnächst verfügbar) für die feinst abgestufte Feinabstimmung in Echtzeit oder um ein Gleichgewicht zwischen Echtzeitleistung, Energieverbrauch und allgemeiner Rechenleistung zu erzielen.

Silicon

Intel Atom® Prozessoren

Die folgenden SKUs wurden für Echtzeit optimiert und verfügen über Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) und 3 integrierte TSN-bereite Ethernet-Ports:

  • Intel Atom® x6427FE Prozessor
  • Intel Atom® x6425RE Prozessor
  • Intel Atom® x6414RE Prozessor
  • Intel Atom® x6212RE Prozessor
  • Intel Atom® x6200FE Prozessor

Intel® Core™ Prozessoren

Die folgenden SKUs wurden für Echtzeit optimiert, mit Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) und 1 integrierten TSN- ready Ethernet-Port:

  • Intel® Core™ i7-1185GRE Prozessor
  • Intel® Core™ i5-1145GRE Prozessor
  • Intel® Core™ i3-1115GRE Prozessor

Separate Ethernet-Produkte

Die folgenden Ethernet-Produkte verfügen über TSN-Funktionalität:

  • Intel® I225-LM (Embedded-Einsatzbedingungen, 2,5G TSN-fähiges separates Ethernet)
  • Intel® I225-IT (Extended Temp, 2,5G TSN-fähiges separates Ethernet)

Software- und Entwickler-Tools

Intel® Edge-Steuerelemente

Intel® Edge Controls for Industrial ist eine Software-Referenzplattform, die auf kompatibler Hardware läuft und Echtzeit-Rechenleistung, normenbasierte Konnektivität, Sicherheit, Virtualisierung und IT-orientierte Verwaltung integriert. Sie beschleunigt die Umwandlung industrieller Steuerungssysteme in Software-definierte Lösungen.

Intel® Time Coordinated Computing (Intel® TCC) Tools

Intel führt ein neues Produkt namens Intel® Time Coordinated Computing Tools (Intel® TCC Tools) ein, das APIs, Utilitys, Beispielanwendungen, Dokumentationen und mehr enthält, um Kunden und Entwicklern zu helfen, das Potenzial der Echtzeit-Funktionen von Intel Prozessoren auszuschöpfen. Es ist durch 3 Hauptbereiche gekennzeichnet:

  • Die Echtzeitkonfiguration und -optimierung konzentriert sich auf die Feinabstimmung und Optimierung von Prozessoren, die Workload-orientierte Prozessoroptimierungen unterstützen, die das Timing für den Datenzugriff für Anwendungen gebundenen.
  • Time Sync und Kommunikation enthalten Beispiele, die Entwickler als Ausgangspunkte für Anwendungen verwenden können, die eine präzise Zeitsynchronisierung erfordern.
  • Die Mess- und Analyseinhalte unterstützen Entwickler beim Debugging, der Fehlerbehebung, den Messungen und den Analyseanforderungen.

Weitere Informationen

Dokumentation

Erhalten Sie Designdokumente, Treiber, Datenblätter, Versionshinweise und mehr für IoT-Echtzeitlösungen.

Übersicht über Echtzeitsysteme

Entdecken Sie die Auswirkungen von Echtzeitsystemen auf Anwendungen des Internet der Dinge in Branchen wie der Fertigung, dem Gesundheitswesen, dem Öl und Gas und der Robotik.

Vorgestellte Plattformen

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Produkt- und Leistungsinformationen

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Die Funktionsmerkmale und Vorteile von Intel® Techniken hängen von der Systemkonfiguration ab und können geeignete Hardware, Software oder die Aktivierung von Diensten erfordern. Die Leistungsmerkmale variieren je nach Systemkonfiguration. Kein Produkt und keine Komponente bieten absolute Sicherheit. Informieren Sie sich beim Systemhersteller oder Fachhändler oder auf https://www.intel.de.

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