第3世代インテル(R) Core(TM) i7/Celeron(R) プロセッサ搭載の組込みコンピュータ AR4400モデル100H/200H

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1 第 3 世代インテル Core i7/celeron プロセッサ搭載の組込みコンピュータ AR4400 モデル 100H/200H Embedded Computer AR4400 Model 100H/200H with a Third-generation Intel Core i7/celeron Processor 青木弘 * Hiroshi Aoki 毛塚治 * Osamu Kezuka 西信之 * Nobuyuki Nishi 石渡靖雄 * Yasuo Ishiwata * エンベデッドプロダクト事業部第三技術部 エンベデッドコンピュータ AR4000 シリーズは, コンパクトな筐体でありながら高い拡張性を実現した組込み用コンピュータである. 半導体製造 / 試験装置, 医療機器, 工作機械, 計測機器, 通信機器などの幅広い分野への適用が可能である. The embedded computer AR4400 series achieves high scalability even with a compact chassis. The AR4400 series can be used in a wide range of fields such as semiconductor production/test equipment, medical equipment, machine tools, measurement equipment, and communication equipment. 1 まえがき組込みコンピュータ (Embedded PC) は, 産業, 業務, インフラ分野において, お客様装置やシステム向けに機能, 性能, 装置サイズなどを用途に合わせてカスタマイズし, 組み込んで動作させるコンピュータである. 通常の PC とは異なり, 信頼性や長期供給などが求められる. PFU はこれまでに組込み用途向けコンピュータの標準製品として高性能と拡張性を特長とした AR8000 シリーズ, 省スペースと省電力を特長とした AR2000 シ 1) リーズを展開してきた参. 2 開発の狙い半導体製造, 試験装置, 工作機械, 計測機器分野では, 組込みコンピュータの拡張性を持ったままでの装置サイズの小型化や多岐にわたる用途に向けたカスタム要件が重要となってきている. そこで, この分野に向けた標準製品として AR4400 ( 以降, 本製品 ) を新規に開発することにした. また, 開発にあたっては, 最小限の開発で効率よくカスタム要件に対応できるような仕組みとすることにした. 3 製品の概要と特長 3.1 製品概要 1) 注 1) AR4400 シリーズは第 3 世代インテル注 Core 注 1) i7/celeron プロセッサを搭載し, コンパクトな筐体でありながら高い拡張性を実現した組込み用コンピュータである. 幅広い分野で利用していただくため,I/O や拡張スロット, ストレージ (HDD 又は CFast) の搭載バリエーションを持たせるとともに,RAID カードや, 一定時間以上の停電時に OS の正常シャットダウンが可能なバッテリを搭載できるようにして, 装置の信頼性を向上させている. 注 1) インテル, インテル Core,Celeron は, 米国およびその他の国における Intel Corporation の商標である. 36 PFU Tech. Rev., 25, 2,pp (11,2014)

2 図 -1 に AR4400 モデル 100H の外観, 表 -1 に AR4400 モデル 100H/200H の仕様概要を示す. 3.2 特長本製品の特長について以下に示す. (1) 先進的な性能本製品は, 第 3 世代インテル Core プロセッサの注 2) Ivy Bridge を搭載した COM Express Type6 準拠のシステムオンモジュール ( 以降,SOM) である 2) AM120 モデル 210H を採用している参. 各種用途に対応できるよう, 高性能なCore i7( クアッドコア ),Celeron( デュアルコア ) 搭載モデルを準備している. また, 高速な DDR メモリを採用し, 最大 8GB 搭載可能である. (2) コンパクトで高い拡張性モデル100Hは, 組込みに適した262mm 250mm 148mm のコンパクトな筐体でありながら, PCI/PCI Express 3 スロットを装備し, 高い拡張性を実現している. (3) 高い信頼性 ECC メモリ対応のモデルを提供し, 高い信頼性を要求されるアプリケーションにも対応している. RAID 搭載モデルでは,RAID1 構成における HDD のホットスワップをサポートし, 万一の HDD 故障時にも継続して運用可能である. また, モデル 200H では内蔵バッテリによる電源のバックアップを実現し, 瞬断に強く, 停電時でも OS の正常終了を実施できる. (4) 選択可能な豊富な機能拡張スロットは,PCI 1 スロットと PCI Express 2 スロット, 又は PCI Express 3 スロットの 2 種類から選択できる. ストレージデバイスは,HDD,SSD, RAID の中から選択でき, 加えて CFast も搭載可能である. また,LAN 及びシリアルインターフェースを 4 ポートまで搭載可能とし, 幅広い用途に適用できるようにしている. 図 - 1 AR4400 モデル 100H 外観 (Fig.1-External view of the AR4400 Model 100H) (5) 柔軟な設置環境本製品は装置の縦置き / 横置きに対応し, 設置の自由度を高めている. また, スイッチや USB コネクタを装置前面に配置し操作性の高さも実現している. (6) 様々な OS に対応本製品では, プレインストール可能なオプションとして Windows 7 を用意している. 加えて,Linux の動作確認を Ubuntu 14.04Desktop にて行っており, 様々な OS に対応可能である. (7) 充実した RAS 機能 PFU 製ハードウェア監視ソフトウェアEmbedWare/ SysMon により, ハードウェア ( 温度, 電圧, ファン, 3) HDD) の状態監視や制御が可能である参. 注 2)COM Express は,PICMG が制定した次世代 COM(Computer On Module) の標準規格で,PCI Express やシリアル ATA 等の高速インターフェースに対応している.PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group) は, 高性能テレコミュニケーションと産業コンピュータの利用促進のために, オープンな標準規格を開発している団体である. PFU Tech. Rev., 25, 2, (11,2014) 37

3 WUXGA(1,920 1,200):1,677 万色補助記憶装置SSD シリアル ATA 1 インターフェー 表 - 1 AR4400 モデル 100H/200H 仕様概要 機能 内容 CPU インテル Core i7-3615qe 2.3GHz インテル Core i7-3615qe 2.3GHz インテル Celeron 1020E 2.2GHz チップセット インテル HM76 Express メモリ ECC なし表示制御グラフィックコントローラ アナログ最大解像度 表示色 ECC なし ECC 有り CPU 内蔵グラフィックコントローラ QXGA(2,048 1,536):1,677 万色 デジタル最大解像度 表示色 1 CFast 右記から 2 選択 1/2 スロット ( シリアル ATA),2GB/4GB/8GB/16GB 搭載可 HDD シリアル ATA 1 RAID シリアル ATA 2(RAID1 のみ ) スUSB 前面 :2(USB2.0), 背面 :4(USB2.0) ディスプレイ DVI-I 1 ポート LAN 3/4(1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T) 3 シリアル 2/4(D-SUB 9pin)(RS-232C) 3 拡張スロット 右記から選択 8 レーン (PCI Express2.0,5.0GT/s):1 スロット, 1 レーン (PCI Express2.0,5.0GT/s):1 スロット, PCI:32bit/33MHz,5Vx1 スロット 4 8 レーン (PCI Express2.0,5.0GT/s):1 スロット, 4 レーン (PCI Express2.0,5.0GT/s):2 スロット 4 EMC 規格対応 海外安全規格対応 VCCI ClassA,FCC ClassA UL /CSA NRTL/C RAS 機能専用ソフトウェア EmbedWare/SysMon による状態表示, 異常通知機能 :CPU 温度監視, ファン回転数監視, 電圧監視,HDD/SSD 監視 (S.M.A.R.T. ステータス ), 5 S.M.A.R.T. アトリビュートの取得,RAID 監視,USB ストレージデバイス着脱監視, ウォッチドッグタイマ機能, パフォーマンス情報表示 (CPU, メモリ, ディスク, ネットワーク ) 供給電源 AC 入力端子 (100V ~ 240V) バッテリ容量 2500mAh のバッテリを搭載 ( モデル 200H のみ ) 最大消費電力 160W 動作周囲温度 5 ~ 40 対応 OS Windows 6 7 Professional SP1 32bit 版 /64bit 版, Windows Embedded Standard 7 SP1 32bit 版 /64bit 版, Ubuntu Desktop 32bit 版 /64bit 版 質量 6.6kg( モデル 100H) 9.5kg( モデル 200H) 外形寸法 (W D H) 環境対応 262mm 250mm 148mm( モデル 100H) 突起部含まず 262mm 250mm 188mm( モデル 200H)UPS 部の突起部含む RoHS 指令対応 1 内蔵 1 スロット. 前面から媒体を交換可能な位置に 1 スロット追加可能. 2 HDD,RAID,SSD のどれも選択しない場合,CFast 媒体は必須. 3 LAN 3 ポート, シリアル 2 ポート もしくは, LAN 4 ポート, シリアル 4 ポート の組合わせになる. 4 PCI Express スロットへの供給電力は 1 スロットあたり 10W.PCI スロットへの供給電力は 1 スロットあたり 7.5W. 5 RAID を使用している場合,S.M.A.R.T. アトリビュートは取得不可. 6 Windows は, 米国 Microsoft Corporation の, 米国, 日本およびその他の国における登録商標または商標である. 38 PFU Tech. Rev., 25, 2, (11,2014)

4 4 適用技術本製品は, 常に新しい CPU を早期に提供していくために,CPU やチップセットなどの主要なコンポーネントが小型パッケージに凝縮されている SOM を採用した.SOM を採用することで,CPU を変更する際に, SOM 以外の I/O インターフェースや拡張スロット, 筐体の設計資産をそのまま流用できるようになるため, PFU の開発効率を上げ, お客様環境での評価作業の負担も抑えられる. また, 拡張スロットや I/O のバリエーションを増やす方法として,SOM を搭載したキャリアボードから拡張スロットや拡張 I/O を搭載したインターフェース部をインターフェースボードとして分離する方式を採用した. この方法により, バリエーションを持たせながらも, オプションの選択, インターフェースボードの変更によるカスタマイズを容易にして, 幅広いお客様の要望に対応できるようにすることを目指した. 以降に詳細を説明する. 4.2 交換部品のメンテナンス性向上本製品では, 交換部品のメンテナンス性向上にも取り組んだ. 対象部品は, 装置ファン, バッテリ, ハードディスクである. まず, 図 -4に示すようにすべての交換部品を装置前面に配置し, 装置設置状態での交換作業を可能にした. そのうえで, 交換作業を容易にすべく, 交換 4.1 コンパクトさと高拡張性の両立組込みコンピュータは, コンパクトさに加え高い拡張性を求められる製品である. 本製品は高い拡張性の実現を強く意識して開発を進めた. 本製品の内部構造を図 -2に示す. 本製品は SOM AM120 モデル 210H を採用しており, キャリアボードの形状を PCI Express カードと同様なカードエッジ形状とし, インターフェースボード上に並べて重ねる構造とすることで, 効率的なレイアウトを実現した. 本構造の採用により,PCI Express カードの増設や SOM の交換を装置上面方向から容易に行えるようになったため, 一度設置したら動かせない組込みコンピュータの保守作業における大きな利点となった. また, 図 -3に示すような SOM とキャリアボードとインターフェースボードに分離する構成にし, それぞれを交換することで装置の仕様を容易に変更できるようにした.CPU を変更したい場合は SOM, 外部 I/O を変更したい場合は, キャリアボード又はインターフェースボードを変更することにより可能である. 本装置はこの構造で多くのバリエーションを実現している. このほかにも, 電源 2 種, ハードディスク 2 種で RAID 対応, CFast スロットの増設対応など, 高い拡張性を実現し, 顧客ニーズにきめ細やかに対応している. 図 - 2 AR4400 モデル 100H 内部構造 (Fig.2-Internal view of the AR4400 Model 100H) PCI express-card リア ード SOM インターフェース ード 図 - 3 プリント基板構成 (Fig.3- Printed circuit board configuration) PFU Tech. Rev., 25, 2, (11,2014) 39

5 部品の固定方法を徹底的に見直した. まず, カバーを外すと, 交換部品がすべて着脱できる構造とした. カバーはねじ 1 本で固定できるタイプを採用した. 次に, ファンは樹脂によるつめ固定, バッテリは板金の挟み込みによる引掛け固定, ハードディスクは活性枠を採用しプラグイン構造にすることで交換を容易にした. これらにより, メンテナンス性の向上を実現した. バッテリハードディスク 4.3 AR シリーズへの展開本製品で採用した構造部品や構造方式は, ほかの AR シリーズからの横展開や, ほかへの展開を考慮し, 共通化が可能な方式とした. 今後も AR シリーズとして共通化を推進していく. 5 むすび AR4400モデル 100H/200Hは, 上位機種 AR8000 シリーズと下位機種 AR2000 を補間するモデルであり, 内蔵する部品配置の最適化によりコンパクトな筐体でありながら, 高い拡張性を実現した. 今後も組込み市場のニーズに応え, ラインナップ拡大を図るため, 新製品の開発に取り組んでいく. 置ファン バー 図 - 4 バッテリ, ファン, ハードディスク構成 (Fig.4-Battery,chassis fan, and hard disk) 参考文献参 1) 組込みコンピュータホームページ 参 2) システムオンモジュールホームページ 参 3) ハードウェア監視ツール (EmbedWare/SysMon: エンベウェア / シスモン ) ホームページ 40 PFU Tech. Rev., 25, 2, (11,2014)