За последние несколько лет на рынке индустриальных компьютеров возникает все больше и больше задач, которые предъявляют повышенные требования к производительности графического контроллера. Очевидно, что графические ядра, встроенные в центральный процессор, далеко не всегда способны решать задачи даже средней сложности. Следуя тенденциям рынка, многие производители запускают в массовое производство специализированные промышленные ЭВМ с мощными дискретными видеокартами, которые способны обрабатывать колоссальные объемы графической информации в сравнении с интегрированной графикой.
Новое направление особенно актуально для транспортных систем, систем контроля, видеонаблюдения, мониторинга, в качестве центра управления беспилотными автомобилями на основе датчиков движения, нейронных сетей в сочетании с биометрией, а также использование непосредственно в научных лабораториях для достижения максимального качества изображения и резкости. К сожалению, графическое ядро, встроенное в процессор, не позволяет добиться высоких показателей по сравнению с дискретными видеокартами. К примеру, новейшим решением является интегрированные графические системы 9-ого поколения Intel UHD Graphics 630 и Iris Plus Graphics 650, которые используется в декстопных процессорах 8-го поколения Intel Coffee Lake-S с уровнем TDP до 95 Вт, а также в новых процессорах 9-ого поколения. По своим показателям новейшая встроенная графика является конкурентным решением только для видеокарт уровня NVidia GeForce 930M. На сайте компании IPC2U в новом разделе «Встраиваемые компьютеры с дискретной видеокартой» представлены высокопроизводительные безвентиляторные компьютеры со встроенными графическими решениями уровня NVidia GeForce GT 1030 и современнее.
Компактные корпуса полностью защищены от пыли и поддерживают работоспособность в широком диапазоне температур от -40 до 70oC. Новинки разработаны на базе современных процессоров Intel Core i7/i5/i3 Pentium 8th Gen Coffe Lake. Совместно с поддержкой высокоскоростной оперативной памяти DDR4 с максимальным объемом до 64 Гб возможна разработка действительно высокопроизводительных решений для обработки больших массивов информации. Кроме того, новинки обладают широким набором портов ввода-вывода, к примеру: 4xHDMI, VGA, 8xLAN (c поддержкой РоЕ), GPIO, 3хСОМ, Line in, Lin out.
На изображениях ниже представлены примеры внешнего вида и конструктивного исполнения специализированных встраиваемых компьютеров.
Отдельным преимуществом является возможность расширения функционала через слоты mPCIe (Full-size) и M.2, благодаря чему можно реализовать WiFi, Bluetooth и GPS. Некоторые варианты обладают слотами для SIM карт. Устройствами хранения выступают mSATA SSD или 2хSSD формата 2.5”. В зависимости от запроса, в разделе представлены модели с поддержкой RAID 0/1/5/10. Диапазон входного напряжения от 9 до 48 В DC открывает широкие возможности по интеграции специализированных ЭВМ в различные решения. В качестве поддерживаемых ОС выступают Windows 10 и Linux.
Однако, возникает вопрос насчет производительности графической составляющей: каковы же ее реальные возможности в компактном корпусе? В таблице 1, а также на рисунках 2-5 приведены наглядные сравнения интегрированной системы UHD Graphics 630 и дискретных видеокарт встраиваемых компьютеров по основным показателям ведущих тайваньских производителей промышленного оборудования Axiomtek, Nexcom, Sintrones.
Таблица 1. Общие параметры дискретных видеокарт по сравнению со встроенной UHD Graphics 630
| Характеристики | UHD Graphics 630 | GeForce 1030 | GeForce 1050 | GeForce 1050Ti | GeForce 1070 | GeForce 1080 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Память, Мбайт | 2048 | 2048 | 2048 | 4096 | 8192 | 8192 |
| Разрядность шины памяти, бит | 64/128 | 64 | 128 | 128 | 256 | 256 |
| Частота памяти, МГц | 2133 | 1502 (6000) | 1752 (7012) | 1752 (7012) | 2000 (8000) | 2500 (10000) |
| ПСП, Гб/с | 34,13 | 48,06 | 112,1 | 112,1 | 256 | 320 |
| Частота GPU, MГц | 300-950* | 1227–1468 | 1354–1455 | 1290-1392 | 1503-1683 | 1607-1733 |
В таблице 1 приведены максимальные характеристики интегрированной видеопамяти UHD Graphics 630 при установленной DDR4-2666 МГц. Производительность встроенного видеоядра, во многом зависит от скорости работы оперативной памяти, часть которой берёт для своих нужд GPU. Соответственно, чем быстрее работает оперативная память, тем большее количество кадров может вывести графическое ядро.
Видеокарта соединена с процессором по следующей схеме:
Опираясь на рисунок 2, разберем по порядку, какими параметрами характеризуется видеокарта и как определить ее производительность.
Видеокарты в рассматриваемой категории компьютеров представлены в формате МХМ (Mobile PCIe Module). Стандарт разработан компанией Nvidia и несколькими производителями мобильных компьютеров. По сути представляет собой ту же видеокарту, но предназначенную для использования в компактных и встраиваемых решениях.
Память видеокарты
Выступает местом хранения данных. Из нее данные визуализации изображения, такие как текстуры, буфер кадров, карты теней, информация об освещении и т.д. и тп., направляются для обработки в графический процессор или GPU. Разница в количестве видеопамяти практически отображена в картах GeForce 1050 и GeForce 1050Ti представленных в 2 и 4 Гб исполнениях с одинаковой пропускной способностью. Этот факт дает преимущество для вывода большего количества изображения на монитор. Однако, нужно учитывать, что количество памяти не влияет на производительность видеокарты. Здесь обращаем внимание пользователей, что если Вы сомневаетесь в выборе карты, то специалисты IPC2U всегда готовы прийти на помощь и оказать содействие в подборе. Кроме этого, существует специальная программа «Тест-драйв», по которой есть возможность протестировать образцы на максимально выгодных условиях. По производительности видеокарты GeForce 1050 и GeForce 1050Ti одинаковы, а большая память в рассматриваемом случае, существенна для сфер таких как мониторинг и видеонаблюдение, где требуется подключение 4-х мониторов с высоким разрешением 4К при частоте кадров 60 Гц, или, иными словами, вывода «большого количества данных».
Пропускная способность
Главный показатель, определяющий производительность видеокарты — это пропускная способность или ПСП. Единицами измерения ПСП является количество информации (Гигабайт) в единицу времени (секунда).
ПСП определяется двумя параметрами – разрядностью шины и частотой памяти, которые связаны по формуле:
[Разрядность шины памяти] / [Бит в байте (8 бит)] x [Частота памяти] = [Х байт пропуск]
К примеру, рассчитаем показатель пропускной способности для встраиваемого решения UHD Graphics 630.
128 бит/8*2133 МГц = 34,13 Гб/с
Шина памяти видеокарты – это канал соединяющий память и графический процессор. Ширина канала или разрядность шины памяти определяет количество обрабатываемых данных в единицу времени. Большее значение позволяет передавать большее количество данных из памяти видеокарты для обработки в графический процессор (GPU). В каталоге представлены встраиваемые компьютеры с дискретными видеокартами наиболее востребованных разрядностей – 64, 128, 256 бит.
В таблице 1 приведены как номинальные (минимальные рабочие) значения частот памяти, так и максимально возможные (в скобках). Частота памяти, как и разрядность, влияет на пропускную способность, являясь скоростью передачи данных в графический процессор. Если у видеокарт разрядность одинаковая, то производительность будет определять именно этот параметр. Наглядный пример на рисунке ниже, у UHD Graphics 630 и карт GeForce 1050, GeForce 1050Ti одинаковая разрядность, но производительность в два раза выше, за счет более высоких частот.
Графический процессор
Частота GPU является показателем количества обрабатываемой информации, т.е. чем она выше, тем больше и сложнее задач одновременно может выполнять видеокарта.
На рисунке 5 наглядно продемонстрированы преимущества дискретных карт над последним интегрированным решением UHD Graphics 630. Принимая во внимание показатели видеокарт – преимущество составляет примерно в 1,4 раза и выше. Стоит, однако, учитывать, что UHD Graphics 630 задействует оперативную память, т.е. 2 Гб оперативной памяти будут зарезервированы под GPU, в то время как дискретные видеокарты влияют на производительность системы при существенно больших нагрузках.
Совмещая показатели ПСП и графического процессора, можно подобрать встраиваемый компьютер с необходимым графическим решением. Так же стоит отметить, что в нашем разделе представлены линейки моделей в широком ассортименте для достижения требуемых задач потребителей.
