Wie klein ist ein kleiner PC? Erfüllung der Größenanforderungen heutiger Embedded-Computer

Die beiden Hauptanforderungen an Computerentwickler:innen sind seit Jahren im Wesentlichen dieselben. Es gilt, immer leistungsfähigere Systeme zu entwickeln. Zudem soll dies auf einer immer kleiner werdenden Standfläche erfolgen. Der Verbrauchermarkt hat sich schon immer in erster Linie auf die reine Prozessorleistung, fortschrittliche Grafikfunktionen und ein auffälliges ästhetisches Design konzentriert. Diese Eigenschaften sind auch für die Entwickler:innen von industriellen kleinen PCs wichtig. Allerdings müssen kommerzielle Integratoren auch auf die Langlebigkeit, den Lebenszyklus und die Robustheit ihrer Computersysteme mit kleinem Formfaktor achten. So fordern die daraus resultierenden immer kleiner werdenden Geräte immense Mengen an Prozessor- und Rechenleistung.
Jedoch kann die Prozessorarchitektur mit dem Mooreschen Gesetz nicht Schritt halten. Auch die Hersteller von Chipsätzen stoßen allmählich an die Grenzen des physikalisch Machbaren. Daher verlassen sich die Hardware-Entwickler:innen auf ein innovatives Gehäusedesign und modernste Kühltechnologie. So können sie den Anforderungen von Systemintegratoren und Ingenieur:innen weiterhin gerecht werden, die die neueste Gerätegeneration bauen.Was gilt also heutzutage als kleiner PC im Industriebereich? Was sind die notwendigen Kompromisse, um einen PC mit einem solch kleinen Formfaktor zu erreichen? Und welche kommerziellen Anforderungen treiben die kontinuierliche Verkleinerung von Embedded-Computersystemen voran?

Die Definition eines kleinen PCs

Seit jeher wird die Gesamtgröße von Computern traditionell durch die Größe des Motherboards bestimmt. Wenn Sie einen herkömmlichen Computer-Tower öffnen, werden Sie eine Menge leeren Platz finden. Abgesehen von der Kabelführung und zukünftigen Erweiterungen dient ein Großteil dieses scheinbar ungenutzten Raums lediglich der Luftzirkulation für die internen Komponenten. Denn wie bei jedem von uns gilt auch für ein Computersystem: Je härter es arbeitet, desto heißer wird es. All dieser leere Raum zusammen mit strategisch platzierten Lüftern sorgt dafür, dass die Temperaturen im Inneren des Towers nicht außer Kontrolle geraten. Dies verursacht nämlich Ausfälle.

Die Einführung des Micro-ATX-Formfaktors in den späten 90er Jahren läutete eine neue Ära kleinerer, voll ausgestatteter Computer ein. Jedoch erst mit der Einführung des noch kleineren Mini-ITX, dem Mini-ITX 2.0 im Jahr 2008, kamen die ultrakompakten Industrie-PCs so richtig in Schwung. Noch kleiner ist der NUC (Next Unit of Computing) von Intel. Er misst nur ca. 10 x 10 Zentimeter. Damit ist er ist neueste Vertreter einer immer kleiner werdenden Reihe von voll ausgestatteten Motherboards, die in Embedded-Anwendungen eingesetzt werden. Sogar Geräte wie der Raspberry Pi, die bisher nur von Hobby-Anwender:innen genutzt wurden, werden von Hardware-Ingenieur:innen in immer robusteren, industriellen Anwendungen eingesetzt.

Lüfterlose Innovationen bei Computern mit kleinem Formfaktor

Diese kleineren Motherboards fanden ihren Weg zunächst in nur geringfügig kleinere Gehäuse. Allerdings haben sie den Ingenieur:innen durch Innovationen der Kühlung die Möglichkeit eröffnet, voll ausgestattete Systeme zu entwickeln. Dabei benötigen sie weniger als ein Zehntel des Platzes herkömmlicher Tower. Die passive Kühltechnologie, die auf einer Reihe thermodynamischer Prinzipien beruht, hat zu lüfterlosen Systemen geführt. Diese Systeme sind in der Lage, die Wärme der heutigen modernen Prozessoren effektiv abzuleiten. Dazu sind weder sperrige Gehäuse noch laute, störanfällige Lüfter erforderlich. Möchten Sie erfahren, wie lüfterlose PCs kühl bleiben? Sehen Sie sich unser Tech Edge-Video zur lüfterlosen Kühlung an.

Was treibt die Nachfrage nach kompakten Computersystemen an?

Wer braucht also diese kleinen Hardware-Plattformen? Hier bei OnLogic sprechen wir regelmäßig mit Kund:innen, die eine kleinere Alternative zu ihren aktuellen Computern suchen. Einige arbeiten auch an einem neuen Projekt, für das ein System benötigt wird, das auf extrem begrenztem Raum funktioniert. Früher haben wir die räumlichen Beschränkungen von PCs in „Gesamtzentimetern“ angegeben. Doch die heutigen fortschrittlichen Embedded-Systeme müssen Standards entsprechen, die in Millimetern gemessen werden.

Wie wird ein kleiner PC verwendet?

„Das Konzept eines ‚kleinen PCs’ bringt viele Leute dazu, sich ein Mini-Desktop-System vorzustellen, das Platz auf dem Schreibtisch und Kabelsalat spart. Jedoch sind das bei weitem nicht die einzigen Gründe, warum unsere Kund:innen ein Gerät mit kleinem Formfaktor benötigen“, sagt Steve Winn, Technical Sales Specialist bei OnLogic. „Wir arbeiten mit Militär- und Strafverfolgungsbehörden zusammen. Diese installieren Steuersysteme in schnellen Einsatzfahrzeugen und benötigen ein Gerät, das unter einem Sitz verstaut werden kann. Wir haben Kunden aus dem Sicherheits- und Überwachungsbereich. Sie benötigen einen kleinen Computer, dem man nicht ansieht, dass es sich um einen PC handelt. Er sollte sich leicht verstecken lassen oder sogar direkt in ein Kameragehäuse eingebaut werden können. Bei industriellen Steuerungs- oder Workstation-Anwendungen muss das System vielleicht unter einem Schreibtisch, an einer Wand oder auf der Rückseite eines Monitors montiert werden. Dort wäre ein sperriger, schwerer Computer einfach nicht praktisch.“

Heutige industrielle Mini-PCs haben oft eine lange Liste von Spezifikationen zu erfüllen.

• den verfügbaren Platz optimieren
• eine unauffällige Installation
• Montage in jeder Konfiguration
• sich in den Gesamtrahmen eines größeren Projekts einfügen
• Integration in ein bestehendes System oder Einbau in ein altes Gehäuse

Unabhängig von den spezifischen Anforderungen bleibt das übergeordnete Ziel, nämlich die größte Leistung in das kleinste Gesamtpaket zu packen, eine Herausforderung. Darauf konzentrieren sich unsere Hardware-Ingenieur:innen am meisten.

Ein Mini-PC für Verbraucher vs. ein industrieller kleiner PC

OnLogic ML400-Serie

Immer mehr dieser kleinen Computer kommen auf den Markt. Was unterscheidet sie von einander? Die Einführung des NUC durch Intel hat eine große Anzahl von Mini-PCs auf Verbraucherniveau hervorgebracht. Jedoch nutzen die meisten dieser Systeme für Verbraucher Plastikgehäuse mit Lüftern. Diese sind für kommerzielle Anwendungen schlecht geeignet. Des Weiteren sind mangelnde Anpassungsmöglichkeiten eine der größten Einschränkungen von Verbraucher-Hardware. Während es oft möglich ist, grundlegende Parameter wie Arbeitsspeicher und Speicherplatz zu wählen, erfordern viele kommerzielle Anwendungen spezifische Komponenten, Softwarekompatibilität und I/O. Somit kann die Erfüllung dieser Spezifikationen bei den vorkonfigurierten Angeboten für Verbraucher:innen schwierig sein.

Tatsache ist, dass sich ein Mini-PC für Endverbraucher und ein industrieller kleiner PC so sehr voneinander unterscheiden wie die alten Tower von den heutigen ultrakompakten Geräten. Daher haben wir hier bei OnLogic unsere energieeffizienten, kompakten Systeme mit einer Vielzahl industrieller I/O und einem breiten Betriebstemperaturbereich entwickelt. So können wir die Anforderungen unserer Embedded- und Industriekunden erfüllen. Wir entwickeln unsere Systeme so, dass sie erweiterbar und anpassbar sind. So können wir die verschiedenen Kombinationen von Funktionen anbieten, die für die neuesten Innovationen erforderlich sind.

Ultraklein und dennoch leistungsstark

Die CL200-Serie mit ultrakleinem Formfaktor mag klein sein, aber sie hat es in sich. Diese Geräte haben eine Größe von nur 34 mm x 115 mm x 82 mm. Sie können praktisch überall installiert werden, ohne auf Konnektivität verzichten zu müssen. Sie sind vollgepackt mit Funktionen wie Dual-LAN, Dual-Mini-DisplayPorts, Intel Quad-Core-Prozessoren, erweiterte CEC-Funktionalität, 4G und mehr. Unser neuester kleiner PC, der CL250, kann mit bis zu 8 GB RAM konfiguriert werden.

Der OnLogic CL250 Computer mit ultrakleinem Formfaktor (Small Form Factor, SFF)

Leistungsstarke Prozessoren in einem kleinen Formfaktor

Aber nur weil Sie ein kleines System brauchen, müssen Sie nicht gleich auf Leistung verzichten. Unsere Helix-Serie bietet kompakte Einheiten. Sie nutzen die Leistung der 10. Generation von Intel.

Helix 500 und Helix 600

Da sich die Formfaktoren der Motherboards weiterentwickeln, müssen sich auch die Systeme, die um sie herum gebaut werden, entsprechend verändern. So wird die schrumpfende Größe der Technologie insgesamt die Innovation in der IPC-Branche weiter vorantreiben. OnLogic wird bei jedem kleinen Schritt auf diesem Weg dabei sein.

Sie haben eine Frage dazu, welches System für Ihr Projekt am besten geeignet ist? Unser technisches Vertriebsteam steht Ihnen von 8:30 – 18:00 Uhr zur Verfügung. Nutzen Sie den Chat oder senden Sie noch heute eine E-Mail!

Hinweis: Ursprünglich wurde dieser Blogbeitrag am 26. August 2014 veröffentlicht. Er wurde am 24. Januar 2022 inhaltlich aktualisiert.