PRZYKŁAD: PAMIĘCI I DYSKI FLASH

 
Komputery kompaktowe typu Box PC

Zobrazowaniem powyższych tematów są w praktyce procesy doboru pamięci Flash. Popularyzacja tych ostatnich w przemyśle związana była z trendem usuwania z komputerów przemysłowych elementów ruchomych (tj. wentylatorów oraz talerzowych dysków HDD) i dzisiaj pamięci tego typu są nośnikiem pierwszego wyboru w wielu zastosowaniach profesjonalnych. Występują one jako karty, dyski 2,5" oraz jako specjalistyczne moduły montowane bezpośrednio na płytach głównych.

Przykład pamięci i dysków Flash jest znamienny, bowiem w Industrial PC stosowane mogą być zarówno ich wersje przemysłowe, jak też przeznaczone do zastosowań konsumenckich. Tych ostatnich w praktyce się jednak unika, m.in. ze względu na kwestie niezawodnościowe (związane z budową wewnętrzną pamięci oraz możliwościami detekcji i korekcji błędów) oraz temperaturowe zakresy pracy. Problem pojawia się, zdaniem dostawców, gdy odbiorca wymaga obniżenia ceny do tej znanej z rynku konsumenckiego, ale przy zachowaniu cech funkcjonalnych na poziomie przemysłowym.

"Pamięć NAND montowaną w dyskach SSD można ze względu na gęstość upakowania danych podzielić dzisiaj na: SLC, MLC, TLC oraz QLC. W przypadku SLC (Single Level Cell) każda komórka przechowuje jeden bit informacji. Zaletą tego typu dysków jest ich wysoka trwałość (odporność na zapis), wadą natomiast bardzo wysoka cena. Obecnie najpopularniejsze dyski w naszej ofercie wykonane są w technologii MLC (Multi Level Cell). Pozwala ona na zapis w pojedynczej komórce danych dwóch bitów informacji. Rozwiązanie to sprawia, że dyski MLC zapewniają wysoką odporność na wielokrotny zapis oraz mają przystępną cenę" - wyjaśnia Kamil Grzeszczak z firmy Elmark Automatyka.

Nasz rozmówca dodaje, że problemem jest, gdy przykładowo odbiorcy chcą stosować dyski SSD wykonywane w technologii TLC (Triple Level Cell, trzy bity na sektor) lub QLC (Quad Level Cell, cztery bity na sektor), które są o wiele tańsze niż SLC. W tym przypadku "kosztem" jest jednak niezawodność - przykładowo SLC zapewnia około 100 tys. zapisów na sektor, TLC około 3 tys. zapisów na sektor, zaś QLC - jeszcze mniej. Jeżeli wziąć pod uwagę, że dana pamięć ma być elementem systemu pracującego w trybie ciągłym (24/7), to potencjalne różnice w niezawodności mogą mieć szybki i niekorzystny wpływ na działanie aplikacji.

LISTA WYMOGÓW

 
Rys. 5. Najważniejsze dla klientów cechy komputerów przemysłowych

Statystyka dotycząca wymogów klientów względem komputerów przemysłowych zawiera szereg punktów, w tym po części ze sobą sprzecznych. Z jednej strony liczą się bowiem przede wszystkim moc obliczeniowa, interfejsy oraz cechy mechaniczne urządzeń, z drugiej zaś kluczowa jest ich niska cena.

IPC powinny być też dostępne na rynku dłużej niż standardowe pecety (o tym w kolejnym rozdziale), a nad tym wszystkim góruje dyskutowany wcześniej wymóg wysokiej niezawodności. Zestawienie w postaci wykresu dla kilku raportów przedstawiono na rysunku 5, przy czym zdecydowanie nie wyczerpano tu całości wymagań. Na te ostatnie nakłada się bowiem różnorodność wykonań komputerów oraz rynków obsługiwanych przez ich dostawców.

CZAS ŻYCIA IPC

Mówiąc o wymogach stawianych IPC, warto skomentować kwestie długoterminowej dostępności (czasu życia) komputerów. Są one wyznaczane przede wszystkim przez czas produkcji najważniejszych podzespołów używanych do ich budowy - procesorów. Jako że w tym zakresie Intel jest praktycznie monopolistą, można uznać, że to de facto on rozdaje tutaj karty.

Temat ten komentuje cytowany już wcześniej Kamil Grzeszczak z Elmarku - "w komputerach przemysłowych stosowane są jednostki obliczeniowe z linii embedded, co w przypadku Intela oznacza, że dany procesor będzie dostępny w sprzedaży przez co najmniej siedem lat od daty jego wprowadzenia do sprzedaży. Jest to w większości przypadków wystarczające".

Okazuje się jednak, że dla niektórych zastosowań IPC konieczne staje się np. wyrobienie specyficznego certyfikatu, którego koszty są wysokie, podobnie jak wymagane nakłady czasowe. "W takich przypadkach owe siedem lat nie jest zadowalająca wartością. Intel dostrzegł ten problem i w 2017 roku dla wybranych procesorów z linii embedded wydłużył czas dostępności do 15 lat. Wbrew pozorom klienci nie mają takiej świadomości, a warto brać ten fakt pod uwagę w przypadku doboru platformy sprzętowej do nowego projektu" - dorzuca nasz rozmówca. Warto dodać, że przykładem procesora o piętnastoletnim cyklu produkcyjnym jest Intel Celeron J1900.

MINIATURYZACJA I ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ

 
Przemysłowe płyty główne

Jakie są nowości w omawianej branży? Jak wyglądają kierunki jej rozwoju? Mamy tutaj do czynienia przede wszystkim z ciągłą miniaturyzacją. Płyty komputerowe stają się coraz mniejsze, użytkownicy mogą korzystać z różnych modułów SoM/CoM o wymiarach nawet kilkunastu centymetrów kwadratowych.

Ograniczeniem stają się głównie fizyczne rozmiary złączy, a nie same układy obliczeniowe czy pamięć. Do tego dochodzi wysoki stopień ochrony (np. IP65 ze wszystkich stron), przy czym dotyczy to wersji Box PC.

Drugi z głównych trendów wskazywanych przez respondentów dotyczy zwiększania energooszczędności układów obliczeniowych, co powiązane jest z zapewnianiem możliwości pasywnego chłodzenia urządzeń. W tym przypadku wymieniane były m.in. procesory Atom oraz komponenty pozwalające na wyświetlanie multimediów 4K z zachowaniem bezwentylatorowego chłodzenia. Wskazywano też na nowe technologie pamięci oraz dalszą popularyzację dysków SSD.

Pojawiło się również kilka odpowiedzi dotyczących interfejsów - głównie w kontekście bramek IIoT (chodzi tu o IPC przeznaczone do zastosowań jako niewielkie urządzenia typu Edge) oraz możliwości komunikacji bezprzewodowej (np. dzięki wbudowanym modemom GSM).

Dostawcy IPC coraz częściej umożliwiają też doposażenie komputera w potrzebny w danej aplikacji rodzaj interfejsu poprzez wykorzystanie wymiennych kart lub modułów. Przykładem są produkty z rodziny iDoor firmy Advantech; dostępne są też podobne rozwiązania od innych producentów.

Warto dodać, że we wskazaniach kilkakrotnie pojawiła się też sztuczna inteligencja - np. jako "moduły AI z sieciami neuronowymi". Jest to rozwijający się trend, który w kolejnych latach powinien być coraz istotniejszy nie tylko w branży IPC, ale generalnie w całym obszarze sterowania i kontroli.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty