DFI 工業用 Femto-ITX 嵌入式主版 GHF51 、 ALF51 動手玩,分別訴求最小 Ryzen 主機版與寬溫高可靠應用

2020.11.18 02:30PM
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照片中提到了01、RGA4、PN 774-GHFS11-500G,包含了母板、顯卡、電腦硬件、電子產品、母板

對新一代玩家, DFI 友通可能是個陌生的台灣品牌,不過歷經台灣 DIY PC 最輝煌時代的老玩家,應該難忘當年 DFI 友通各種獨特的主機板設計與巧思,而當年輝煌一時的 DFI 伴隨著電腦產業轉型,現在的友通仍舊持續在電腦產業耕耘,但重心早已轉至產業應用,其中就是工業單板電腦設計。此次也很難得與友通借到他們近期兩款特殊的 Femto-ITX 工業級主機板 GHF51 、 ALF51 開箱,其中 GHF51 更是當前最小型化的 AMD Ryzen 主機板。

不過要注意的是,這系列主機板並非消費級產品,僅是提供特定領域採買使用,以一般消費者難以取得,但若是產業與工業相關應用廠商,則仍可透過友通官網的連絡資訊洽詢。也因為是針對工業市場產品,兩者分別提供 10 年與 15 年的 CPU 生命週期支持。

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工業應用的 Femto-ITX 與消費級樹莓派看似相似卻大不同

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▲ Femto-ITX 尺寸規範酷似樹莓派

DFI 提供的兩款單板 GHF51 、 ALF51 不僅分別隸屬 AMD 與 Intel 陣營,兩者產品定位也相當不同; GHF51 為採用 AMD Ryzen 嵌入式 R1000 處理器,是當前業界最小尺寸的 Ryzen 主機板, ALF51 則是藉由無風扇設計提供 -40 度到 85 度寬溫運作的省電產品,兩者皆強調具執行 Windows 與 Linux 系統能力,且藉由 x86 指令集能夠提供廣泛軟體的支援能力。

此次兩款主機板採用的 Femto-ITX 屬於業界標準尺寸之一,採用 84 x 55mm 大小,與開發者圈相當受歡迎的 Raspberry Pi 的標準版本尺寸之 85.6 x 56.5mm 近似,不過屬於 PC 產業定義出來的 ITX 延伸規格,故並未完全與樹莓派尺寸相同,公規設計則有助在開發設備時使用統一的鎖點與預留空間。

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▲採用被動散熱,因應環境需求會提供寬溫版本供選擇

雖說 Femto-ITX 主機板設計看似類似樹莓派一類的單板電腦,但由於設計目的並非為了開發者與玩家,工業控制用的單版需要強調幾個重點:寬溫環境下的持續運作可靠性、產品需具長週期持續供應與維護能力。

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▲兩款主板採用 12V 的 2-Pin Termal Block ,能夠轉換各種插頭形式

此外這類工業用單版顧及配置的耐用與可靠,縱使功耗不高,電源連接介面不會採用當前單板常見的 USB 形式,而會使用結構簡單、藉由兩條電線即可轉換成各種形式的 DC12V 的 2-Pin Termal Block ,這也是考慮到工業環境若以原為兼顧資料傳輸與供電的 USB 介面較難維持在寬溫、易有潮濕的環境使用。

這兩款主機板的一個重點是採用 x86 架構,能兼具 x86 Windows 與 Linux 的系統執行能力,雖說目前 Arm 陣營受惠微軟提供 Windows 10 IoT for Arm 系統已經能夠執行 Windows ,或許在架構、省電性不遜於 x86 ,然而若要執行 x86 原生應用就會遇到無法執行或是在模擬模式下效率低落的問題。

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▲ x86 架構能夠相容 Linux 、 Windows 環境

GHF51 、 ALF51 則由於原生 x86 架構的關係,既能執行標準的 x86 應用,也能執行 Linux 應用,對一些原本就採用 x86 搭配 Windows 系統之嵌入式工控電腦的客戶,亦可將原本的應用搬到這兩款更省電且兼具效能的 Femto-ITX 主機板執行,省卻因系統汰換與升級造成原本應用需要重新撰寫的轉移困難。

此外 Femto-ITX 工控用主機板與消費級產品還有一項重點差異,即是安全性 ;這兩款主機板皆採用 fTPM /韌體型 TPM 做為確保不受網路攻擊的手段與機制,並免用於公控、安控領域被駭客入侵。此外也具備用於連接各類感測器的 Digital I/O / DIO ,使其能夠與市場上的門禁、智慧家居用的感測器連接,不需再經由 USB 介面轉換。

最小 AMD Zen 架構主機板的 GHF51

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▲ GHF51 採用 Ryzen Embedded R1000 系嵌入式處理器

此次開箱的 GHF51 版本為 GHF51-BN-46R13 770-GHF511-500G ,所搭載的是隸屬 AMD 嵌入式系統的 Ryzen Embedded R1305G APU ,配有 4GB DDR4 與 64 GB eMMC ,提供 2 組 microHDMI 、 1 組 USB 3.1 Gen2 、一組乙太網路,透過 12VDC 接線器方式供電,故在測試時是透過兩線轉換成公規變壓器連接口安裝。

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▲乙太網路由具備寬溫的獨立晶片而非使用 CPU 整合功能

這款主機板由於是針對工業應用設計,縱使原本 Ryzen Embedded R1305G APU 整合乙太網路功能,考慮到需要工業使用環境寬溫需求,仍配置一顆支援寬溫的乙太網路控制器,藉此符合工業寬溫環境運作的可靠性。

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▲ GHF51 提供兩組 HDMI 訊號輸出

GHF51 系列使用的 Ryzen Embedded R1000 系列平台由 Ryzen 3 2200U 平台延伸而來,採用雙核 Zen 架構搭配  3 核 Vega GPU ,此次測試的版本 GHF51-BN-46R13 為 0-60 度寬溫版本,不過其中 GHF51-BN-46R16 則可進一步達到 -20 度到 70 度的寬溫。此外,由於整合 Vega 架構 GPU ,故也支援影像輸出的 Fluid Motion 補幀技術,使影片播放更為流暢。

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▲ GHF51 具備高 CPU 與 GPU 效能,除兩路影像輸出外亦可提供邊際 AI 運算

GHF51 除了具備兩路 HDMI ,能做為如數位看板、零售管理系統等影像相關應用,拜 Ryzen Embedded R1000 較典型單板電腦更高的運算性能,亦能夠在不需搭配其它擴充卡的前提下執行如影像分析、數據分析等 AI 應用,配合 Digital IO / DIO 介面,可搭配各種感測擴充版,做為智慧家居、門禁系統或 AIoT 物聯網中樞。

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▲ GHF51 簡單測試數據

此次也進行 GHF51 簡單的性能測試與 CPU 核心發熱監測,在搭配大型被動散熱片、無風扇之下仍具相當水準的運算效能,在滿載之下的瞬間最高溫達 75.6 度,不過時脈並未因此受影響,顯見 GHF51 為嵌入式工控環境應用採用的耐候性是相當不錯的,同時效能表現以單版系統相當出色,加上 VEGA 架構 GPU 在圖形或是加速運算皆較同級競品更佳,也能執行更複雜的邊際 AI 應用。

省電、寬溫與長達 15 年產品壽命支援的 ALF51

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▲ ALF51 採 Atom E3900 系列平台

至於 Intel 代表的 ALF51 雖亦為 x86 架構,但與 AMD 的 GHF51 有截然不同的應用差異定位, ALF51 採用 Intel Atom E3900 系平台,原本即是定位在無風扇、低功耗應用,更重要的是旗下有特定的處理器能夠具備優異的寬溫環境耐性,如 X5-E3930 、 X5-E3940 這兩款處理器可達 -40 度到 85 度環境,能滿足如冷凍倉儲、高溫工廠或高低緯度國家使用需求,此外 Intel 顧及工業市場需求,為此系列處理器提供達 15 年的產品壽命支援。

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▲提供兩個板載 USB 3.1 Gen.1 Type-A 與兩組乙太網路

不過 Atom E3900 平台的重點就非放在節能高效能領域,而是提供省電而合宜的效能,此系列配置的 RAM 為 2GB 或 4GB ,搭配 64GB eMMC ,可提供一路的 miniDP++ 影像輸出與兩個 USB 3.1 Gen.1 Type-A ,還有兩路的  GbE 網路,額外提供一路 RS-232 。

照片中包含了電子產品、電腦硬件、電腦、電子產品、微控制器

▲ ALF51 為原生 DP 訊號,經由轉換可驅動被動模式之 DVI 與 HDMI 顯示器

ALF51 設計有兩大特色,其一是板上可提供兩組乙太網路,另一個是具備一路支援 4K 輸出的原生 DP 介面,藉由 miniDP++ 介面,除可連接到日益普及的 DisplayPort 顯示器外,若要搭配 DVI 或 HDMI 顯示器,能使輸出的影像訊號透過轉換到 DVI 或 HDMI 時可採被動式轉換器,提升設備搭配顯示器的彈性。

照片中提到了TechPowerUp GPU-Z 2.35.0、Graphics Card Sensors Advanced Validation、Name,跟英特爾有關,包含了gpu z、顯卡、GPU-Z、中央處理器、圖形處理單元

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▲ GHF51 的測試表現

由於隸屬 Apollo Lake 的 Atom E3900 系列並非高效能導向,此次取得的 E3930 的 TDP 最高僅 6.5W ,相較 AMD 平台的 GHF51 測試表現效能低了不少,但縱使全速執行之下,核心溫度仍未超過 60 度,也沒有出現降頻等跡象,是訴求省電以及高度可靠性的平台,能應用在智慧家庭閘道、門禁一類或是單螢幕的數位看板等應用。

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