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Fabricado para condiciones extremas

El módulo servidor estándar COM-HPC de PICMG despega con los procesadores Intel Xeon D

Andreas Bergbauer, Product Line Manager COM-HPC at congatec

27/05/2022
La climatización ha sido durante mucho tiempo un reto clave cuando se trata de edge computing en ambitos industriales, ya que el procesamiento de datos local y descentralizado se realiza a menudo en entornos adversos en el borde (edge) del Internet de las Cosas o en las fábricas de la Industria 4.0. Con la integración de los nuevos procesadores Intel Xeon D en los módulos servidor COM-HPC, este problema se convierte por fin en algo del pasado. Fabricantes como congatec ofrecen ahora también instalaciones de servidores edge sin centros de datos climatizados en entornos con grandes fluctuaciones de temperatura, es decir, directamente donde se necesitan para un rendimiento de datos muy elevado en tiempo real. Esto ahorra costes y abre oportunidades de aplicación completamente nuevas.
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Servidores para edge computing sin aire acondicionado adicional

Como resultado de la transformación digital, existe una creciente demanda de servidores edge que funcionen en entornos adversos, como entornos de producción directa, instalaciones exteriores para redes de comunicación, videovigilancia y otras infraestructuras críticas, o sistemas móviles como trenes, aviones o vehículos autónomos en ciudades inteligentes. Estas aplicaciones requieren sistemas embebidos que estén diseñados para rangos de temperatura de entre 40°C y 85°C y que también puedan soportar importantes y rápidas fluctuaciones de temperatura. Gracias a los nuevos procesadores Intel Xeon D, ahora se dispone de una tecnología de servidor muy potente para este rango de temperaturas extremas que garantiza un procesamiento de datos sin latencia, incluso y especialmente cuando no hay un centro de datos edge con aire acondicionado.

Para el funcionamiento convencional de los servidores edge en los centros de datos, la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE o, en castellano, Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado) recomienda una fluctuación de temperatura máxima de 20 °C en una hora y no más de 5 °C en 15 minutos. Esto requiere invertir en una tecnología de climatización y un aislamiento adecuados, y conlleva unos costes energéticos secundarios elevados. La tecnología de servidores ultrarrobustos que ahora está disponible con los nuevos procesadores Intel Xeon D ofrece un considerable potencial de ahorro de costes. Al funcionar de forma fiable sin necesidad de aire acondicionado adicional incluso a temperaturas extremas, es una solución mucho más rentable para los entornos difíciles.

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 Consolidación de servidores industriales 5G edge: hasta 20 núcleos pueden alojar una variedad de aplicaciones en tiempo real.

El diseño robusto ahorra energía y costes operativos

Los servidores edge robustos necesitan diseños de sistemas en los que cada componente individual esté reforzado y cualificado para funcionar en un entorno adverso. Esto requiere conocimientos especializados, sobre todo en lo que respecta al diseño y montaje de placas de circuito impreso, el uso de revestimientos adecuados para protegerlos de la condensación y otras influencias ambientales, y el blindaje contra señales electromagnéticas y de alta frecuencia extrañas que podrían interferir en el rendimiento del dispositivo. Los especialistas en sistemas embebidos como congatec, que cuentan con décadas de experiencia en el desarrollo, estandarización y personalización de este tipo de diseños, han puesto a disposición la innovadora tecnología del procesador Intel Xeon D en los módulos servidor COM-HPC estándar de la industria.

Los nuevos módulos servidor están disponibles en los tamaños E y D del servidor COM-HPC con procesadores Intel Xeon D montados en BGA. Están diseñados para el amplio rango de temperaturas desde 40°C a 85°C y se suministran con soluciones de refrigeración de alto rendimiento, en su mayoría sin ventilador, que van desde soluciones activas con adaptador de tubo de calor hasta soluciones de refrigeración totalmente pasivas. Estas últimas ofrecen una resistencia mecánica óptima contra las vibraciones y los golpes y reducen el estrés térmico para las aplicaciones que experimentan fluctuaciones bruscas de temperatura. Esto elimina la necesidad de un acondicionamiento adicional del aire ambiente, que es actualmente una práctica estándar cuando se operan servidores edge con gestión térmica de rack y en centros de datos con aire acondicionado.

Cargas de trabajo de los servidores edge en tiempo real

En comparación con las soluciones anteriores para entornos adversos, los módulos servidor COM-HPC también aceleran significativamente las cargas de trabajo de los microservidores en tiempo real. El rendimiento necesario lo proporcionan hasta 20 núcleos, hasta 1TB de memoria en hasta 8 zócalos DRAM a 2933MT/sg, hasta 47 canales PCIe por módulo en total y 32 canales PCIe Gen 4 con doble rendimiento por canal, y hasta 100 GbE de conectividad y soporte TCC/TSN con un consumo energético optimizado gracias a la fabricación en 10nm. Intel AVX-512, VNNI y OpenVINO integrados admiten análisis de datos basados en IA, lo que resulta útil, por ejemplo, en servidores de almacenamiento de vídeo y análisis de vídeo.

Ejecutar diferentes aplicaciones en tiempo real de forma independiente en un único servidor edge requiere servicios de balanceado y consolidación del rendimiento, lo que hace que sea tan importante la compatibilidad con la plataforma de las máquinas virtuales aptas para el tiempo real, tal y como permite el hipervisor RTS de Real-Time Systems. La virtualización permite a las empresas alojar aplicaciones heterogéneas en tiempo real en una única plataforma de servidor edge de sus redes 5G privadas y asignar recursos del sistema a tareas y procesos dedicados. Los módulos servidor de congatec están preparados para ello; las parametrizaciones necesarias para los servicios de coubicación en tiempo real -por ejemplo, para las instalaciones de múltiples proveedores en las fábricas de la Industria 4.0- se añaden rápidamente, de modo que los operarios de las fábricas pueden dar soporte a los diferentes servicios de sus proveedores de forma más eficiente con sus servidores de datos edge 5G con capacidad de tiempo real.

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 Las soluciones de refrigeración para entornos adversos también protegen contra el alto estrés térmico.

Nuevas dimensiones en edge computing

Así, los nuevos módulos servidor COM-HPC están revolucionando el diseño de los servidores edge en tres aspectos: Permiten el despliegue en entornos completamente nuevos; ofrecen más rendimiento; y admiten el tiempo real determinista. Además de los entornos industriales estándar, los módulos servidor Intel Xeon D ahora también pueden utilizarse en entornos exteriores y en aplicaciones de vehículos móviles, ya que admiten el rango de temperatura ampliado y hacen innecesario el aire acondicionado adicional. El aumento de rendimiento que ofrecen los primeros módulos servidor COM-HPC del mundo es el resultado de un ancho de banda de memoria mucho mayor, gracias a la disponibilidad de hasta 20 núcleos -otra novedad en el sector- y hasta 8 zócalos de DRAM. Gracias a los núcleos del procesador, así como a la Ethernet en tiempo real con capacidad TCC/TSN y a la red 5G, estos módulos servidor también ofrecen capacidades en tiempo real, lo cual es un factor decisivo para una digitalización exitosa y eficiente en proyectos de IIoT e Industria 4.0.

Los módulos incluyen una gran cantidad de características de servidor de alta calidad específicas para la aplicación: Potentes funciones de seguridad de hardware como Intel Boot Guard, Intel Total Memory Encryption - Multi-Tenant (Intel TME-MT) e Intel Software Guard Extensions (Intel SGX) para diseños de misión crítica, por ejemplo. Para proporcionar funcionalidades completas de servidor de aplicaciones remotas (RAS), los módulos de procesador integran el Intel ME Manageability Engine y soportan funciones de gestión remota de hardware como IPMI y Redfish, para las que también existe una especificación PICMG que garantiza la interoperabilidad de dichas implementaciones, y que se cubre en el programa de formación de la congatec Academy. congatec proporciona además servicios completos para desarrollos de sistemas individuales e implementaciones específicas para el cliente, desde la formación en diseño COM-HPC hasta el soporte de integración personal y las pruebas de conformidad de los diseños de placas portadoras específicas del cliente.

Ya disponible: Módulos servidor con Intel Xeon D

Ya están disponibles muestras listas para su aplicación de los siguientes módulos, incluyendo soluciones de refrigeración robustas que se ajustan al TDP del procesador. En cuanto al software, los nuevos módulos vienen con paquetes de soporte de placa completos para Windows, Linux y VxWorks e hipervisor RTS. Están disponibles en las variantes High Core Count (HCC) y Low Core Count (LCC) de la serie de procesadores Intel Xeon D.

Variantes HCC:

• Los módulos servidor COM-HPC Size E (conga-HPC/sILH) se ofrecen en 5 variantes diferentes del procesador Intel Xeon D 27xx HCC con una selección de 4 a 20 núcleos, 8 zócalos DIMM para hasta 1 Tbyte de memoria DDR4 rápida de 2933 MT/sg con ECC, 32x PCIe Gen 4 y 16x PCIe Gen 3, y un rendimiento de 100 GbE más Ethernet de 2,5 Gbit/sg en tiempo real con soporte TSN/TCC a una potencia base del procesador de 65 -118 vatios.

Variantes LCC:

• Los módulos servidor COM-HPC Size D, así como los módulos COM Express Type 7, vienen con 5 procesadores Intel Xeon D 17xx LCC diferentes con una selección de 4 a 10 núcleos. Mientras que los módulos servidor COM Express conga B7Xl soportan hasta 128 GB de RAM DDR4 2666 MT/sg en hasta 3 zócalos SODIMM, el módulo de servidor COM-HPC Size D conga-HPC/SILL ofrece 4 zócalos DIMM para hasta 256 GB de RAM DDR4 2933 MT/sg o 128 GB con RAM UDIMM ECC. Ambas familias de módulos ofrecen 16x canales PCIe Gen 4 y 16x PCIe Gen 3. Para una red rápida, ofrecen un rendimiento de hasta 50 GbE y compatibilidad con TSN/TCC a través de Ethernet de 2,5 Gbit/sg y una potencia de procesador de 40-67 vatios.

Los nuevos módulos servidor están disponibles en los tamaños E y D del servidor COM-HPC con procesadores Intel Xeon D montados en BGA. Están diseñados para el amplio rango de temperaturas desde 40°C a 85°C y se suministran con soluciones de refrigeración de alto rendimiento, en su mayoría sin ventilador, que van desde soluciones activas con adaptador de tubo de calor hasta soluciones de refrigeración totalmente pasivas

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