En este artículo, estamos analizando un tipo especial de computadora, una PC de caja de grado industrial con la capacidad de sala y enfriamiento para acomodar tarjetas gráficas de muy alta potencia y alta gama. No estamos hablando de los módulos y tarjetas gráficas “discretas” comunes que están disponibles para agregar más potencia de procesamiento de gráficos a computadoras de escritorio y portátiles.
Se trata de las tarjetas GPU de gama más alta que pueden impulsar ciertas tareas de procesamiento de gráficos no solo en un 30 o 50%, sino en órdenes de magnitud. Hay un número creciente de aplicaciones que requieren una potencia de procesamiento tan especializada, y Cincoze ofrece una plataforma modular que puede manejar todo esto con su nuevo GP-3000.
Cincoze llama a su GP-3000 una computadora de visión artificial e inteligencia artificial industrial. En el excelente manual de GP-3000, la plataforma se conoce como su sistema de computación de borde GPU insignia. El GP-3000 es todo eso y más. Es un sistema flexible, ampliable y altamente configurable que se puede pedir con no menos de 20 CPU Intel diferentes y admite hasta dos de las tarjetas gráficas estándar de la industria de tamaño completo más potentes que el dinero puede comprar.
Si el Cincoze GP-3000 fuera un automóvil, sería un diseño que estaría listo en la sala de exhibición para tener tanta potencia debajo del capó e ir tan rápido como quisiera, de manera segura y confiable, sin ninguna otra modificación.
Usos de una PC con GPU de gama alta como la Cincoze GP-3000
Como cualquier otra computadora de uso general, las PC box industriales tienen un potencial de aplicación casi ilimitado. Al igual que las PC de escritorio, su BIOS y las placas del sistema son altamente configurables. A diferencia de las PC estándar, las computadoras industriales están reforzadas para soportar rangos de temperatura más amplios, impactos, vibraciones y peligros específicos de la industria.
La Cincoze GP-3000 es todo lo anterior, y es más: puede admitir más potencia de procesamiento de gráficos que cualquier computadora de escritorio o portátil y también más que la gran mayoría de las PC industriales. ¿Cuáles son los mercados objetivo para una máquina de este tipo?
Visión artificial
La visión artificial se refiere al uso de cámaras de alta velocidad para monitorear los procesos de producción, hacer que las máquinas analicen los datos capturados en tiempo real y luego usar los resultados para marcar elementos, iniciar o cambiar acciones, o informar resultados para acciones posteriores.
Las áreas de aplicación son robótica guiada por visión, inspección óptica automatizada, inteligencia artificial y más.
Vehículo computarizado
Se requiere un rendimiento de procesamiento de alto nivel junto con un procesamiento de gráficos de alto nivel para aplicaciones de conducción autónoma, monitoreo de mantenimiento predictivo, detección de fatiga del conductor, etc.
Transporte inteligente: se refiere a promover la seguridad y la movilidad del transporte y mejorar la productividad mediante la integración de
tecnologías avanzadas en las infraestructuras de transporte y los vehículos.
Transporte inteligente: También incluye el monitoreo de los patrones de tráfico, las condiciones ambientales y la detección de objetos, todo para optimizar el flujo de tráfico y hacerlo más seguro.
Seguridad y vigilancia
Esto incluye tecnologías de monitoreo y reconocimiento que superan con creces la simple grabación estática. La detección y el seguimiento de objetos, la determinación de la posición en tiempo real y el análisis de video avanzado llevan la seguridad y la vigilancia a un nuevo nivel.
Primer vistazo a la GP 3000
La siguiente imagen muestra el Cincoze GP-3000 desde la parte superior y los cuatro lados. En realidad, el dispositivo consta de una unidad del sistema y luego una de las dos unidades de expansión disponibles actualmente que contiene la(s) tarjeta(s) GPU y expansión adicional. La unidad del sistema es de acero pintado de negro con cortes para los distintos puertos y un disipador de calor de aluminio con aletas grandes con enfriamiento activo (por eso no se ven las aletas).
A diferencia de otras muchas PC industriales que se salen con la suya con refrigeración pasiva, la GP-3000 está diseñada para adaptarse a la carga térmica de CPU y GPU de muy alto rendimiento, por lo que hay muchos ventiladores. Nuestra revisión vino con la opción de procesador de mayor rendimiento, así como una enorme tarjeta GPU Nvidia RTX 3090, y la unidad no tuvo problemas para mantener las cosas increíblemente frescas. Como suele ser el caso, la gestión térmica es más de lo que parece a simple vista con esta PC industrial, y nos ocuparemos de eso un poco más adelante.
El Cincoze GP-3000, como la mayoría de las PC industriales, es un diseño bastante simple y directo, una pieza de maquinaria informática diseñada con precisión y de muy alta calidad. El diseño es racional e inteligente hasta el más mínimo detalle. Creado para poder acomodar tarjetas gráficas Nvidia o AMD duales de longitud completa (hasta 328 mm), el GP-3000 puede suministrar hasta 720 vatios de potencia total del sistema, admite una amplia gama de entrada de alimentación de corriente continua de 9 a 48 voltios y puede poner a disposición hasta 500 vatios para dos tarjetas gráficas.
La siguiente imagen muestra el sistema desde el frente:
Como es el caso de muchas PC industriales y de panel, casi todas las Entradas/Salidas del Cincoze GP-3000 se concentran en una cara. De esta manera, se puede acceder fácilmente a las Entradas/Salidas sin importar la forma en que se monte el sistema: boca arriba en un escritorio, boca arriba en una pared o integrado en un sistema de rack de 19 pulgadas.
Nuestra revisión Cincoze GP-3000 proporcionó los siguientes puertos externos en la parte frontal:
1 x HDMI (4096 x 2160 a 30 Hz)
1 x DisplayPort (4096 x 2340 @ 60Hz)
1 x VGA (1920 x 1200 a 30 Hz)
5 x LAN RJ45 GbE (GbE 1: Intel I219-LM; GbE 2-4: Intel I210-IT)
2 x DB9 RS-232/422/485 con control de flujo automático (admite 5V / 12V)
2 x 10 Gbps USB 3.2 Gen2 Tipo A
4 puertos USB 3.2 Gen1 de 5 Gbps tipo A
1 x salida de línea de audio de 3.5 mm
1 x entrada de micrófono de audio de 3.5 mm
1 x botón de encendido / apagado ATX
2 bahías HDD / SSD intercambiables en caliente de 2.5 pulgadas
1 x botón de reinicio
1 x interruptor de encendido
1 x interruptor de modo de alimentación (AT / ATX)
La serie Cincoze GP-3000 se puede utilizar como una computadora independiente de alto rendimiento, configurada con la elección del cliente de aproximadamente 20 CPU diferentes, así como numerosos módulos CMI y CFM.
Módulos CMI: CMI significa Combined Multiple I/O y es una interfaz patentada de Cincoze. El GP-3000 ofrece una CMI de alta velocidad que se puede usar para múltiples puertos de Entradas/Salidas de alta velocidad como LAN, y una CMI de baja velocidad que se puede usar para múltiples puertos de Entradas/Salidas de baja velocidad, como seriales o DIO. Esto permite que Cincoze combine múltiples subprocesos de Entradas/Salidas en un solo puerto, utilizando conectores M12. Los módulos CMI disponibles proporcionan:
LAN de 4 GbE, RJ45
LAN de 4 GbE, codificación A M12
2 LAN de 10 GbE, RJ45
2 RS-232/422/485 con control de flujo automático (admite 5V / 12V), DB9
16x DIO óptico aislado (8DI, 8DO), 2x bloque de terminales de 10 pines
Módulos CFM: CFM significa Módulo de función de control y también es una tecnología patentada de Cincoze que agrega funcionalidad a través de placas CFM específicas. La tecnología CFM permite el soporte de la función PoE e IGN para varias aplicaciones. El GP-3000 ofrece un CFM de alta velocidad con una interfaz de encendido y un segundo con una interfaz PoE (Power over Ethernet).
Los módulos CFM disponibles proporcionan:
Un módulo de detección de encendido de potencia con gestión del tiempo de retardo y voltaje seleccionable de 12 V / 24 V
Un módulo de función PoE que admite hasta 4 puertos PoE + de 25.5 vatios.
Tecnología MEC: MEC son las siglas de mPCIe Card. Este es un diseño no propietario. Aquí, los módulos disponibles actualmente son:
USB 3.2 Gen1 dual de 5 Gbps, tipo A
LAN de doble GbE, RJ45
El término “propietario” puede provocar temores en los clientes de estar encerrados o no ser compatibles con los estándares de la industria. Eso no es un problema con las diversas tecnologías de Cincoze; son simplemente conductos eficientes para la conectividad estándar de la industria.
Como hemos llegado a esperar de Cincoze, si bien sus productos pueden estar orientados en gran medida a clientes industriales, eso nunca tiene el costo de un diseño bueno y atractivo y una interfaz de usuario bien pensada. A continuación, como ejemplo, hay una mirada más cercana a la tira de luz indicadora LED del GP-3000 que muestra de izquierda a derecha la actividad del GPIO 1 a 8, y luego la actividad del HDD o SSD NVMe, la potencia de encendido y la temperatura de encendido (este último con varios colores para los niveles de temperatura del sistema), GPIO en general, PoE, el SATA HDD o SSD y el estado de alimentación del sistema.
Concepto e interior de la GP-3000.
El Cincoze GP-3000 es un sistema, o podría decirse una línea de productos, que se puede utilizar en varias configuraciones. El GP-3000 real por sí solo es un formidable Box PC industrial listo para abordar numerosas aplicaciones que exigen un rendimiento de alto nivel y el máximo potencial de conectividad y personalización. El sistema GP-3000, sin embargo, se destaca realmente cuando se usa junto con uno de sus dos GEB (cajas de expansión de GPU) disponibles. El más pequeño de los dos, el GEB-3301, tiene una ranura PCIe x16 y una PCIe x4, el GEB-3601 más grande agrega a eso una segunda ranura PCIe x16 y una ranura PCIe x1.
La imagen a continuación muestra nuestra revisión GP-3000 con la unidad con el GEB-3601 grande instalado a la izquierda, y un diagrama que muestra cómo cualquiera de los GEB combina el GP-3000 a través de su tarjeta de interfaz.
La unidad del sistema Cincoze GP-3000 utiliza un elaborado diseño de disipación de calor pendiente de patente que aísla los ventiladores de los componentes electrónicos y, por lo tanto, evita que la entrada de polvo se asiente en la placa del sistema y los componentes. Cualquiera que haya abierto una PC estándar sabe cómo el polvo se puede acumular y hornear en los circuitos dentro de los sistemas enfriados por ventilador, lo que podría causar sobrecalentamiento o fallas. El sistema Cincoze evita eso, contribuyendo a la confiabilidad y longevidad del sistema.
A continuación puedes ver la unidad del sistema Cincoze GP-3000 abierta. Eso es una simple cuestión de deshacer diez tornillos y luego levantar con cuidado la cubierta superior. No hay alambres ni cables entre los dos. Los ventiladores duales a cada lado de la cubierta se alimentan mediante pines táctiles. El cuadrado de cobre que se encuentra en la parte superior de la CPU conduce el calor desde el procesador hacia la cubierta, que en realidad es solo un disipador y disipador de calor masivo. El cuadrado azul claro es la almohadilla de goma de silicona conductora térmica de la CPU que es reutilizable siempre que permanezca en buenas condiciones al retirar el disipador de calor.
Tenga en cuenta que este no es solo su disipador de calor básico promedio. De hecho, revela uno de los secretos del Cincoze GP-3000: el disipador de calor es más que el simple asunto del aluminio extruido; tiene una placa de cobre y una tubería de calor de cobre integrada, y en el otro lado, con muchas aletas, hay cuatro ventiladores que extraen aire a través de esas aletas, lo que la convierte en una poderosa solución de enfriamiento térmico activo / pasivo.
Mirando hacia la placa base del GP-3000, a la derecha de la CPU están los dos zócalos del módulo RAM SO-DIMM. También son visibles dos enchufes Mini PCIe que se pueden usar para agregar conectividad de radio de banda ancha móvil o Wi-Fi, y un enchufe M.2 E Key que admite PCIe x2 y USB. Justo encima del disipador térmico de cobre de la CPU en la imagen hay una segunda ranura M.2. Esta es la clave M, lo que significa que puede manejar SATA o PCIe. En nuestra unidad de revisión, esto se usó para un disco de estado sólido de Cervoz Technology.
En la esquina superior derecha puede ver la placa del módulo CMI instalada en nuestra unidad de revisión. Hay disponibles varias de estas tarjetas de expansión CMI; el nuestro agregó cuatro conectores LAN gigabit con codificación AM12.
A continuación se muestra una mirada abierta a la caja de expansión de GPU GEB-3601 con la que vino nuestra unidad de revisión. Los GEB de Cincoze son, en esencia, cajas de acero estándar diseñadas para acomodar una de las tarjetas de expansión de Cincoze que se conecta, a través de una ranura en la carcasa, en la placa madre GP-3000, además de proporcionar la considerable potencia y enfriamiento para manejar una o dos tarjetas gráficas de gama alta.
Si bien los ventiladores son una tecnología simple y madura que es necesaria para manejar la disipación de la carga de calor generada por las GPU de gama alta, siguen siendo dispositivos mecánicos giratorios que pueden fallar. Si eso sucede, el reemplazo de los ventiladores no es difícil, pero generalmente significa desarmar la computadora. No es así con los GEB de Cincoze.
Esto se debe a que tanto los grandes de 8 centímetros (que se muestran a la derecha) como los pequeños de 4 centímetros se pueden reemplazar en segundos desde el exterior. Simplemente abra uno o dos tornillos, levante el ventilador (o el conjunto del ventilador; el ventilador de 4 cm viene en una tira de cuatro) y reemplácelo. No se necesitan cables. Un toque atento y muy apreciado si falla uno de los fanáticos. Mirando la superficie de la placa de expansión, observe las dos ranuras PCIe adicionales, una para un módulo x1 y la otra para uno x4.
Cualquiera que no esté familiarizado con las computadoras GPU y los requisitos de rendimiento de la aplicación de gráficos avanzados puede preguntarse por qué alguien puede ir tan lejos y gastar tanto dinero solo por los gráficos. Después de todo, ¿no están los gráficos integrados en los chips Intel y la mayoría de las PC no vienen con todos los puertos gráficos que uno necesita? La respuesta es que si bien la navegación web, los gráficos comerciales, la visualización de vídeos e incluso, hasta cierto punto, los juegos se pueden manejar fácilmente con los gráficos integrados en los procesadores modernos, hay muchas aplicaciones gráficas que necesitan mucha más potencia.
Nuestra revisión GP-3000 vino con una Nvidia GeForce RTX 3090 instalada. El RTX 3090 es un monstruo. Basado en la microarquitectura Ampere de Nvidia, con 24 GB de RAM de video GDDR6X y con un punto de diseño térmico de 350 vatios, tomshardware.com la declaró la tarjeta de juegos más rápida disponible y también la mejor para los creadores de contenido. Las tarjetas basadas en Nvidia Ampere también están disponibles en varias formas para estaciones de trabajo o centros de datos, muchas de las cuales se obtienen por múltiplos del ya considerable precio de 1.500 dólares de la RTX 3900. Todo depende de los requisitos de la aplicación y el Cincoze GP-3000 puede manejarlo.
En la imagen de arriba, se muestra cómo Cincoze agregó un retenedor de tarjeta GPU ajustable que agarra y asegura tarjetas GPU de cualquier tamaño ¿Por qué? Porque los diseñadores originales de ranuras para tarjetas PCIe probablemente no anticiparon tarjetas GPU tan grandes y pesadas como los modelos actuales de mayor rendimiento. Asegurar completamente estas tarjetas pesadas evita que se suelten potencialmente en instalaciones de alta vibración, como vehículos u otro material rodante.
A continuación, un vistazo a la tira de ventiladores de 4 centímetros mencionada anteriormente. Está instalado en la parte superior izquierda de la imagen con la tarjeta RTX 3090 arriba.
Entonces, la pregunta es cuánto calor se puede disipar de manera segura en máquinas de alta gama como la Cincoze GP-3000. La respuesta es “mucho”, siempre que se sigan los principios de la ingeniería térmica. Cincoze hizo todo lo posible, empleando múltiples tecnologías, tanto activas como pasivas.
De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, el calor fluye de los lugares más cálidos a los más fríos en un intento de igualar la diferencia de temperatura, similar a los niveles de agua más altos que fluyen hacia los más bajos en un esfuerzo por tener una elevación superficial de calidad.
Casi todos los materiales conducen el calor, aunque en grados muy variables. La conductividad térmica se mide en vatios por metro cuadrado de superficie para un gradiente de temperatura de un grado Kelvin a través de una distancia de un metro.
Cuando se trata de disipadores de calor y tubos de calor en computadoras, los materiales utilizados son generalmente aluminio y cobre. El cobre ofrece aproximadamente un 70% más de conductividad térmica que el aluminio, pero cuesta aproximadamente tres veces más que el aluminio y el cobre pesa más de tres veces más.
Como resultado, el cobre se usa principalmente para tuberías de calor que alejan el calor de las CPU y otros componentes electrónicos que generan calor. El cobre también se utiliza para pequeñas placas conductoras térmicas y similares. El aluminio, por otro lado, se usa con frecuencia para disipar el calor en el exterior de las computadoras industriales, con superficies con muchas aletas que crean tanta superficie de disipación de calor como sea posible.
Entonces, ambos materiales tienen su lugar, pero en general, los diseñadores de sistemas usan uno u otro. Cincoze, sin embargo, decidió utilizar ambos, aprovechando las propiedades especiales de cada metal.
En el GP-3000, Cincoze utilizó en su disipador de calor de unidad de sistema un diseño híbrido de cobre y aluminio donde la placa de calor de cobre en la CPU hace contacto con una placa de calor de cobre correspondiente en el disipador de calor principal a través de una almohadilla conductora. La placa de calor de cobre en el disipador de calor con aletas de aluminio activamente enfriado por aire tiene cuatro tubos de calor de cobre conectados a ella. Luego, esos tubos de cobre se aseguran en ranuras en el disipador / esparcidor de calor de aluminio. De esta manera, se elimina más calor más rápido. Y solo para asegurarse, Cincoze proporcionó aislamiento térmico entre la CPU y la GPU.
Esto es bastante elaborado, ingenioso y excelentemente ejecutado. Sería excesivo si una GP-3000 se usará sólo como una PC industrial sin ninguna de las unidades de expansión y tarjetas gráficas de funcionamiento en caliente, y especialmente si una GP-3000 estuviera equipada con una de las CPUs menos disponibles con TDP como tan bajo como 35 vatios. Pero demasiado enfriamiento es mejor que no suficiente, por lo que el GP-3000 fue diseñado para mantenerse fresco sin importar qué, incluso con el atronador TDP Xeon de 8 núcleos / 16 hilos E-2278GE de 80 vatios instalado en nuestra unidad de revisión. Eso es muy impresionante.
Las imágenes térmicas a continuación se tomaron con la cámara FLIR One Pro. Muestra el GP-3000 en medio de la ejecución de uno de los muchos puntos de referencia a los que lo sometimos. Incluso con la gran tarjeta Nvidia RTX 3090 en su carcasa de expansión, las temperaturas de escape y de la superficie apenas superaron los 80 ° F. La única excepción en las imágenes térmicas es la fuente de alimentación externa del sistema que colocamos en la parte superior de la computadora.
Rugosidad
Desde el punto de vista de la robustez, los Box PC industriales como el Cincoze GP-3000 pueden encontrar temperaturas extremas, golpes, vibraciones y partículas en el aire. Dado que no se transportan, la especificación de caída y la clasificación IP (sellado contra sólidos y líquidos) que en parte definen la durabilidad de los dispositivos móviles son esencialmente irrelevantes. Sin embargo, la resistencia a golpes y vibraciones no lo son, y se han probado según los procedimientos IEC 60068-2-27 e IEC 60068-2-64, respectivamente.
El rango de temperatura de funcionamiento puede ser tan amplio como -40 ° F a 158 ° F con una CPU TDP de 35 vatios de gama baja, y varía según las opciones de procesador y GPU. El límite superior de temperatura de funcionamiento cae a 140 ° F con un procesador TDP de 45 vatios y 122 ° F. El límite superior de temperatura de funcionamiento puede descender a 952 ° F cuando se ejecuta una configuración con GPU duales de 250 vatios.
El Cincoze GP-3000 también pasó las estrictas pruebas de resistencia a golpes y vibraciones estándar militar MIL-STD-810G que utiliza el Departamento de Defensa de EE. UU. Para calificar el equipo militar.
En general, Cincoze observó los principios de diseño robusto adecuados para este tipo y clase de máquina, incluido el chasis unibody, el diseño sin cables ni puentes, así como las medidas antivibraciones integradas. También buscaron cumplir con todos los estándares de material rodante de seguridad EN 50121-3-2 (EN 50155), E-Mark y EN62368-1 para garantizar un rendimiento estable y confiable de la unidad. Eso también incluye protección contra interferencias y ESD de grado médico, componentes de estado sólido y un amplio soporte de voltaje de entrada de 9-48 V CC.
La robustez también requiere métodos de montaje seguros. Aquí, el Cincoze GP-3000 ofrece un soporte de montaje en escritorio para usar solo con la unidad del sistema GP-3000, un montaje boca arriba o un montaje en la pared a través del soporte de pared para la unidad del sistema o la unidad del sistema con módulos de expansión, y hay también un kit de montaje para usar con racks de 19 pulgadas.
Hay una función de encendido / apagado remoto y reinicio remoto, detección de encendido de energía opcional con administración de tiempo de retardo,
protección de entrada de energía inversa, protección contra descargas electrostáticas y sobretensión, protección contra sobre corriente y sobretensión, y un supercondensador para que no haya Alguna vez tendrá un problema con una batería CMOS agotada.
Almacenamiento más rápido.
En el lado del almacenamiento masivo, el Cincoze GP-3000 está por delante de gran parte de la competencia. Esto se debe a que pone a disposición PCIe NVMe en lugar de, o además de, tecnología de almacenamiento basada en SATA más antigua y más lenta. Para explicar la ventaja de eso debemos retroceder un poco. Durante décadas, los discos duros sirvieron como almacenamiento masivo casi exclusivamente. Los discos duros son dispositivos mecánicos complejos con platos giratorios y cabezas de lectura frágiles. El desgaste es un problema con los discos duros, al igual que los golpes de disco debido a vibraciones o impactos. Por esa razón, los discos duros fueron reemplazados cada vez más por SSD más rápidos y menos vulnerables (unidades de estado sólido) en muchas (y ahora la mayoría) de las aplicaciones.
Sin embargo, incluso los SSD tienen sus cuellos de botella. En términos de rendimiento, desde hace algún tiempo ese cuello de botella ha sido la interfaz SATA entre el módulo de almacenamiento y la computadora. SATA ha existido durante una década y media y la velocidad de transmisión de datos prácticamente ha llegado al máximo.
El estándar PCIe, por otro lado, puede alcanzar velocidades de rendimiento hasta varias veces más altas, según el estándar PCIe que se utilice y cuántos “carriles” estén disponibles. Y PCIe ni siquiera requiere cambios importantes. El conector M.2 estándar admite tanto SATA como PCIe, y los módulos de almacenamiento PCIe tienen el mismo tamaño “gumstick” que los módulos de almacenamiento SATA.
La CINCOZE GP-3000
Con el GP-3000, Cincoze ofrece una plataforma de computadora GPU industrial altamente escalable y versátil que consta de una unidad de sistema y módulos de expansión configurables que pueden admitir hasta dos tarjetas gráficas de alta gama de 250 vatios. Diseñado para aplicaciones en inteligencia artificial, aprendizaje automático, visión artificial y análisis de big data, el GP-3000 puede configurarse con su elección de no menos de 20 procesadores Intel de octava y novena generación Xeon, Core, Pentium y Celeron, así como SATA y Almacenamiento, módulos y accesorios PCIe.
El Cincoze GP-3000 ofrece una gran cantidad de comunicación por cable a bordo para adaptarse a casi cualquier aplicación, aumentada por las opciones de interfaz de Entradas/Salidas múltiples combinadas, así como la detección de encendido para aplicaciones vehiculares. Hay espacio para una gran cantidad de almacenamiento, desde cuatro HDD o SDD SATA de 2,5 pulgadas con soporte RAID 0/1/5/10, así como múltiples sockets SSD mSATA y NVME. Gracias a su soporte para tarjetas GPU de tamaño completo de alta potencia, la GP-3000 es adecuada para cualquier cantidad de aplicaciones de procesamiento y reconocimiento de gráficos de alta gama. También es impresionante la excelente documentación y manual del producto.
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