Industrie-PCs mit leistungsstarken GPUs

Industrie-PCs mit leistungsstarken GPUs werden immer notwendiger, da rechenintensive Aufgaben wie Machine Vision, künstliche Intelligenz und fortschrittliche Automatisierung die Grenzen der CPUs überschreiten. So dringen sie mittlerweile in den Bereich der dedizierten Grafikhardware vor. Jedoch ist es schwierig, Spitzenleistung in einem lüfterlosen Solid-State-System zu ermöglichen, da Kühlkapazität, Stromverbrauch, Kosten und Systemverlässlichkeit im Gleichgewicht sein müssen.

Die treibende Kraft hinter dieser Entwicklung von Industrie-PCs (IPCs) sind kommerzielle Anwendungen, die von einer erstklassigen Datenverarbeitungs- und Grafikleistung profitieren. Beispielsweise erfordert die medizinische Bildgebung extreme visuelle Wiedergabetreue bei minimaler Latenz. Gleichzeitig müssen CAD– und CNC-Workstations in Fertigungsbereichen reaktionsschnelle Design-Erfahrungen in belastenden Umgebungen bieten. Von Videowänden mit mehreren Bildschirmen bis hin zu Machine Vision in Echtzeit zur Erkennung von Fertigungsfehlern – High Performance Industrie-PCs mit leistungsstarken Grafikprozessoren verändern alles. So erfordern Anwendungen, bei denen es schon immer auf Verlässlichkeit, Konsistenz und Verfügbarkeit von Ersatzteilen ankam, heute auch eine hochmoderne Grafikverarbeitung.

Lösung des Kühlungsproblems von Industrie-PCs mit leistungsstarken GPUs

Ein typischer High-Performance-PC der Verbraucherklasse ist mit mehreren Lüftern und Kühlkörpern ausgestattet. Außerdem verfügt er über leistungsstarke GPUs, die eine thermische Verlustleistung (Thermal Design Power, TDP) von 200 Watt oder mehr aufweisen können. Allerdings ist diese Art von Ansatz für Industrie-PCs problematisch. Denn diese setzen für maximale Effizienz und Verlässlichkeit auf Solid-State-Designs. Aber es gibt immer mehr Industrie-PCs mit leistungsstarken GPUs, die diese Lücke schließen. Wenn Sie sich unsere eigene Produktlinie ansehen, werden Sie feststellen, dass es verschiedene Ansätze gibt, um die Herausforderung der Kühlung einer GPU zu meistern.

Helix 600

Der Helix 600 ist ein flacher, leistungsstarker Industrie-PC mit Optionen für Grafikkarten. Dabei wird die Solid-State-Verlässlichkeit des Hauptsystems durch eine sogenannte lüfterlose Hybrid-Lösung erhalten. Der HX600-Erweiterungsschacht kann durch Lüfter gekühlte Karten und GPUs aufnehmen. Jedoch bleibt das Motherboard in einer separaten, passiv gekühlten Kammer.

Karbon 700

Wenn der PC in einer Umgebung installiert werden soll, die eine robustere Lösung erfordert, ist der Karbon 700 von OnLogic ein Beispiel für einen Rugged Industrie-PC mit demselben lüfterlosen Hybriddesign. Beim K700 ist nur die GPU lüftergekühlt. Somit wird der Rest des PCs vor Staub und Schmutz geschützt, der durch den Lüfter eindringen könnte.

Nuvo-5095GC

Das Nuvo-5095GC-System von Neousys bietet ein modulares, kassettenbasiertes Design. Es ermöglicht einem lüfterlosen IPC die Aufnahme eines separaten Grafikkartenmoduls, komplett mit Lüfter und Kühlkörper. Dadurch ist es möglich, leistungsstarke GPUs für spezifische Datenverarbeitungsaufgaben wie Bildanalyse und -anzeige zu nutzen. Außerdem lässt sich die GPU-Kassette bei Wartungsarbeiten oder Aufrüstungen leicht austauschen, ohne dass das gesamte System ersetzt werden muss.

Cincoze DS-1100

Eine weitere Lösung ist die Verwendung von Grafikkarten mit niedrigem Profil in halber Höhe und geringerem Stromverbrauch, die direkt über einen standardmäßigen PCIe-Erweiterungssteckplatz betrieben werden. So tragen sie zur Kostensenkung bei. Gleichzeitig bieten sie eine kompakte Stellfläche und eine effiziente Kühlung. Dabei werden halbhohe Grafikkarten manchmal auch als Mini-Karten bezeichnet. Sie eignen sich für Grafik-Subsysteme mit einem TDP unter 75. Ein Beispiel ist der Cincoze DS-1100. In diesem System kommt eine derartige Lösung zum Einsatz.

Kundenspezifische Motherboard-Designs können auch dazu beitragen, einige der wichtigsten GPU-Komplikationen zu vermeiden. Dazu werden die Komponenten strategisch so positioniert, dass eine maximale Kühlung und elektrische Effizienz erreicht wird. Dennoch ist die kleine Oberfläche von kompakten industriellen PC-Gehäusen eine Herausforderung. Die Gehäusetemperaturen müssen so niedrig bleiben, dass sie keine Verbrennungen bei Berührung durch Nutzer:innen verursachen. Zuletzt hängt diese Lösung von der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Grafikverarbeitungstechnologie ab. Diese verspricht eine höhere Rechenleistung ohne höhere Wärmeabgabe.

OnLogic MC850-50

Lösungen mit Lüfter

Natürlich sind nicht alle Industrie-PCs lüfterlos. In Anwendungen, in denen die Bedenken bezüglich der Umgebung weniger stark ausgeprägt sind und eine aktive Kühlung toleriert werden kann, können sich Benutzer:innen dafür entscheiden, dedizierte Grafiklösungen in ein belüftetes Gehäuse zu integrieren. Bisher waren Systeme, die Standardmethoden zur GPU-Integration verwenden, sperrig und ließen sich in Situationen mit begrenztem Platzangebot nur schwer installieren. Dies ist ein häufiges Anliegen von OEM-Maschinenbauern und Systemintegratoren. Daher wurde unser MC850-50-System so konzipiert, dass er eine fortschrittliche Verarbeitung auf einer kleinen Standfläche ermöglicht. Somit eignet er sich für Kontrollraum-, Edge-Computing- und industrielle Automatisierungsanwendungen, die keinen ungünstigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind.

Entdecken Sie auch alle Industrie-PCs mit GPU-Optionen, die OnLogic anbietet.

Den vollen Lebenszyklus ausnutzen

Es gibt eine Reihe kommerziell verfügbarer Lösungen, die leistungsstarke GPUs mit stromhungrigen CPUs kombinieren. Jedoch bieten nur wenige Anbieter von Grafikhardware eine verlässliche Verfügbarkeit der Teile und eine garantierte Lebensdauer der Komponenten von fünf Jahren. Dabei ist dies in der Regel die Mindestvoraussetzung für den Einsatz von Industrie-PCs. Das Ergebnis: Da es an zeitnah gelieferten Ersatzteilen und/oder gleichwertigen Konfigurationen mangelt, lassen sich viele der anderen auf dem Markt befindlichen Industrie-PCs mit leistungsstarken GPUs nur schwer warten.

Es gibt einige Ausnahmen vom Dilemma des Lebenszyklus. So bietet AMD derzeit Versionen seines Embedded Radeon-Grafikcontrollers mit einem fünfjährigen Herstellungszyklus an. Dies betrifft insbesondere die Karten der AMD Radeon G- und E-Serie. Beispielsweise die AMD ER91FL PCI-e basierte Grafikkarte mit Radeon E6460 GPU. Doch bei den spezifischen Anforderungen vieler industrieller Anwendungen in den Bereichen Datenverarbeitung, Automatisierung und IoT ist es nahezu unmöglich, die für jede Situation geeignete Kombination aus Grafikkarte und System zu finden.

Weiterentwicklung und zusätzliche Services

OnLogic arbeitet mit führenden Anbietern zusammen, um längere Lebenszyklen zu fördern und die Verfügbarkeit von Komponenten zu sichern. Außerdem arbeiten wir in der Zwischenzeit mit unseren Kund:innen zusammen, um sie bei der proaktiven Verwaltung von Komponentenbeständen und der Planung für das Ende der Produktlebensdauer zu unterstützen. Dazu gehört auch die Unterstützung bei der Umstellung bestehender Konfigurationen auf aktuelle Teile sowie die Bereitstellung von Tests und anderen Dienstleistungen. So gewährleisten wir einen reibungslosen Übergang und den anhaltenden Erfolg laufender Projekte, die eine spezielle Grafikverarbeitung erfordern.

Die Rolle von IPCs entwickelt sich weiter. Damit wächst auch die Herausforderung der Verwaltung von IPC-Implementierungen. Damit die Systeme sowohl Ihre Leistungs- als auch Ihre Verlässlichkeitsziele erfüllen, sollten Sie sich die Zeit nehmen, alle Optionen in Betracht zu ziehen. Gleichzeitig sollten Sie sich über die Herausforderungen informieren, die jedes hochleistungsfähige, grafikintensive IPC-Projekt mit sich bringt.

Hinweis: Dieser Blogbeitrag wurde ursprünglich am 7. September 2017 erstellt und am 7. Juli 2020 inhaltlich aktualisiert.

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