Mission Alderlake

Embedded Plattformen mit 12. Gen Intel Core Prozessoren
Ende Oktober 2021 hat Intel die 12. Generation seiner Core-Prozessoren (Codename Alderlake) vorgestellt. Für Aufsehen sorgten vor allem die High-End-Varianten: Mit einem maximalen Turbo-Boost bis zu 5,2GHz, 16 Kernen und 24 Threads stoßen die angekündigten Desktop-Prozessoren bei der Multi-Thread-Performance in Bereiche vor, die beim Gaming sowie bei der Erstellung und Bearbeitung anspruchsvoller digitaler Inhalte neue Möglichkeiten bieten.
Bild 1 | Dank DDR5 Speicher und neuer GPU-Architektur Intel Iris Xe bieten sich mit den 12. Gen Intel Core Prozessoren (Alderlake) völlig neue 
Möglichkeiten für Highend- und Echtzeit-Anwendungen. Im Vergleich zur vorherigen Generation ermöglichen die neue CPUs IoT
Bild 1 | Dank DDR5 Speicher und neuer GPU-Architektur Intel Iris Xe bieten sich mit den 12. Gen Intel Core Prozessoren (Alderlake) völlig neue Möglichkeiten für Highend- und Echtzeit-Anwendungen. Im Vergleich zur vorherigen Generation ermöglichen die neue CPUs IoTBild: Aaronn Electronic GmbH

Im Fokus der Berichterstattung stand meist der Intel Core i9-12900K, der aktuell beste Gaming-Prozessor. Das ist nachvollziehbar, bietet das Rennen zwischen AMD und Intel um die jeweils leistungsfähigste CPU für Gaming-PCs doch einen dankbaren Stoff für Berichte, Tests und Vergleiche. Allerdings wird dabei leicht übersehen, dass der Wechsel auf eine neue Generation nicht nur bei den Spitzenmodellen Verbesserungen bringt, sondern über die gesamte Produktpalette hinweg und die ist groß: Die 12th Gen Intel Core-Familie umfasst insgesamt 60 Prozessoren mit mehr als 500 Partner-Designs. Die zugrundeliegende, neue Performance-Hybrid-Architektur liefert skalierbare Performance von 9 bis 125W. Damit lässt sich jedes PC-Segment, von Ultrabooks über Desktop-PCs bis zu Edge-Anwendungen abdecken. Intels Roadmap zufolge werden erste Motherboards der Extended Lifecycle Series und der Industrial Series mit unterschiedlichen Chipsätzen im zweiten Quartal 2022 verfügbar sein. Weitere Varianten sollen unmittelbar danach folgen. Interessant ist der mit der Performance-Hybrid-Architektur verfolgte, neue Ansatz. Die Performance-Hybrid-Architektur vereint einen Performance-Kern und einen Effizienz-Kern (P- und E-Kern). Der Performance-Kern stellt bei rechenintensiven Anwendungen hohe Single-Thread-Leistung und Reaktionsschnelligkeit bereit. Der Effizienz-Kern liefert Multithread-Leistung für Anwendungen, die parallel laufen können. Zudem übernimmt er Hintergrundaufgaben, was das Multitasking verbessert. Die Leistung lässt sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufgabe anpassen.

Adlink bietet bereits zwei auf 12th Gen Core-Prozessoren basierende COMs mit unterschiedlichen Formfaktoren an: ein COM HPC/Client-Modul und ein COM Express Type-6-Modul.
Adlink bietet bereits zwei auf 12th Gen Core-Prozessoren basierende COMs mit unterschiedlichen Formfaktoren an: ein COM HPC/Client-Modul und ein COM Express Type-6-Modul.Bild: Aaronn Electronic GmbH

DDR5 und GPU-Architektur Intel Iris Xe

Ebenfalls allen 12th Gen Intel-CPUs gemeinsam ist die Unterstützung für neue Grafikkarten und Datenspeicher. Beide profitieren von höherem Datendurchsatz mit PCIe 5.0 (bis zu 16 Lanes) sowie höherer Zugriffsgeschwindigkeit und Bandbreite mit DDR5-Speicher. Die mit Alderlake erstmals unterstützte, neue Speichergeneration lohnt sich aktuell vor allem für Anwendungen, die hohe Speicherbandbreite benötigen. Außerdem sind bei DDR4 keine großen Optimierungen mehr zu erwarten. DDR5 steht dagegen noch ganz am Anfang: Laut Jedec-Spezifikation liegen etwa die Geschwindigkeiten derzeit zwischen 4.800 und 6.400MT/s und sind Steigerungen um 400MT/s jährlich vorgesehen. Bei DDR4 sind es maximal 3.200MT/s. Außerdem ermöglicht die DDR5-Architektur DRAM-Dichten von bis zu 64GBit pro Single-Die-Paket, wodurch pro Speicherriegel eine Kapazität von 128GByte möglich ist – viermal so viel wie DDR4. Eine weitere interessante Neuerung: Mit 1,1V ist die anliegende Spannung nur 0,1V niedriger als bei DDR4, allerdings steuert nun das Speichermodul selbst die Stromversorgung, nicht mehr das Mainboard. Dadurch wird das Energiemanagement deutlich effizienter. Die GPU-Architektur Intel Iris Xe sorgt zudem für höhere Geschwindigkeit und mehr Leistung. Gleichzeitig ist sie energiesparend und lässt sich neben der Bildverarbeitung auch für Machine Learning nutzen.

Neue Möglichkeiten für Embedded-Plattformen

Nur kurz nach der Ankündigung der 12th Gen Intel Core-Architektur haben auch die führenden Anbieter von Boards und Modulen ihre Pläne in Bezug auf die neuen Prozessoren angekündigt. Sie machen die neuen Möglichkeiten in Embedded-Plattformen nutzbar. Wie nach der Produktvorstellung zu erwarten, geht es dabei vor allem um anspruchsvolle Applikationen. Hier besteht allerdings auch hoher Bedarf, denn künstliche Intelligenz für effiziente Edge-Applikationen, schnelle und zuverlässig Bilderkennung und Bildanalyse oder sogar die Auswertung von Videodaten sind immer öfter Teil von Projekten in Produktionsumgebungen oder IoT-Szenarien. Und im Vergleich zur vorherigen Generation ermöglichen die neue CPUs IoT Anwendungen mit deutlich höherer Single- und Multi-Thread-Leistung.

Eine weitere wesentliche Neuerung ist die Unterstützung von TSN (Time Sensitive Networking). Damit eigenen sich die CPUs nun auch für Echtzeit-Anwendungen. Denn damit eine getaktete Ende-zu-Ende-Verschlüsselung von Kommunikationsströmen mit festen Zeitobergrenzen funktioniert, müssen alle beteiligten Komponenten Zeit messen können. Das ist insbesondere bei Steuerungsfunktionen unverzichtbar, etwa in der industriellen Automatisierung. Dass diese Möglichkeiten nachgefragt werden, erlebt Aaronn Electronic in den Gesprächen mit den Kunden täglich. Immer häufiger ist dabei die Kamera „lediglich ein weiterer Sensor“, der Informationen zur Steuerung und Optimierung des Gesamtsystems liefert. Und umso besser und schneller diese Datenmengen direkt vor Ort ausgewertet werden können, umso vielfältiger sind die sich daraus ergebenden Möglichkeiten. Hierbei unterstützt Aaronn seine Kunden, auch in kleinen Projekten. Durch seine engen Beziehungen zu führenden Anbietern kann Aaronn herstellerunabhängig den jeweils bestmöglichen Ansatz vorschlagen – auch in Abhängigkeit von der aktuellen Verfügbarkeit. In Zeiten von massiver Bauteilknappheit ist das ein wichtiger Vorteil, den der Systemintegrator seinen Kunden bietet.

Boards und Module im Überblick

Der folgende Überblick fasst für Embedded-Plattformen interessante Boards und Module mit Intel 12th-Gen-CPUs zusammen:

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