Deep Learning vs. Machine Learning – Wo liegt der Unterschied?

Sowohl Machine Learning (ML) als auch Deep Learning (DL) basieren auf Algoritmen, die aus Daten lernen. Der Unterschied liegt in der Komplexität und Struktur der Modelle:

  • Machine Learning verwendet vorwiegend flachere Modelle wie Entscheidungsbäume oder lineare Regressionen. Diese erfordern oft manuelles Feature Engineering, d. h. Experten müssen relevante Merkmale aus den Daten extrahieren.
  • Deep Learning hingegen baut auf neuronalen Netzen mit mehreren Schichten (“Deep Neural Networks”) auf. Diese Netze lernen selbstständig, welche Merkmale wichtig sind und können so komplexere Muster erkennen.

Einfaches Beispiel: Während ein klassisches ML-Modell Bildmerkmale wie Kanten oder Formen von Hand definiert, kann ein DL-Modell diese Merkmale eigenständig aus den Rohdaten extrahieren.

Wie funktioniert Deep Learning?

Das System basiert auf neuronalen Netzen, die von der Struktur des menschlichen Gehirns inspiriert sind. Diese Netze bestehen aus “Neuronen”, die in mehreren Schichten angeordnet sind:

  • Eingabeschicht: Nimmt die Daten entgegen (z.B. Bild oder Text)
  • Verborgene Schichten: Führen Berechnungen durch, um Muster zu erkennen
  • Ausgabeschicht: Liefert das Ergebnis (z.B. Klassifikation oder Vorhersage)

Jede Verbindung zwischen den Neuronen hat ein Gewicht, das während des Trainings angepasst wird, um die Genauigkeit zu verbessern.

Einsatz von Deep Learning auf Mini-PCs

Mini-PCs können dank leistungsfähiger Hardware und optimierter Software auch komplexe Deep-Learning-Anwendungen ausführen. Wir haben einige Beispiele zusammen getragen:

  • Bild und Objekterkennung: Mit Deep-Learning-Frameworks wie TensorFlow Lite oder PyTorch können Mini-PCs Gesichter erkennen oder Objekte in Echtzeit identifizieren. Dies ist z. B. in Überwachungssystemen oder bei Smart-Home-Geräten nützlich.
  • Spracherkennung: Projekte wie Jasper oder DeepSpeech ermöglichen es, Sprache auf Mini-PCs zu erkennen und in Text umzuwandeln. Diese Technologie findet Anwendung in Sprachassistenten.
  • Predictive Maintenance: Im industriellen Umfeld können Mini-PCs Daten von Sensoren analysieren und Anomalien erkennen, um Wartungsbedarf vorherzusagen.

Deep Learning auf Mini-PCs bietet zahlreiche Vorteile, hat aber auch einige Herausforderungen vor sich. Vorteilhaft sind die kompakte Bauweise der Mini-PCs, außerdem sind die kleinen Helfer energie- und kosteneffizienter als traditionelle Server.

Herausforderungen bestehen jedoch in der Begrenzten Rechenleistung und Speicher. Durch spezielle Hardware wie KI-Beschleuniger (z.B. NIVIDIA Jetson Nano) lassen sich diese Einschränkungen jedoch teilweise beheben.

Deep Learning mit spo-comm Mini-PCs

Auch in unserem Produktportfolio findet sich der ein oder andere Mini-PC, der Deep Learning mit Bravour meistert. Wie zum Beispiel unser NINETEEN Q670E, der nicht ausschließlich auf seine Größe von 19 Zoll reduziert werden sollte, sondern auch auf das, was in ihm steckt. Der NINETEEN überzeugt mit einer Intel® Core™ i5-12500T CPU, bis zu 65GB RAM und optionaler NVIDIA RTX Grafikkarte. Zusätzlich bietet er einige Besondere Features, wie ein PCIe-Slot für eine zusätzliche Grafikkarte, RAID-Verbund mit mehreren SSDs, iAMT, Wake on LAN und vieles mehr!

Fazit

Deep Learning revolutioniert zahlreiche Branchen und wird zunehmend zugänglicher, auch auf Mini-PCs. Von Bild- und Spracherkennung bis hin zu industriellen Anwendungen – die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

Ob Forschung, Industrie oder auch im Smart Home Bereich – Mini-PCs machen Deep Learning greifbarer und erschwinglicher. Mit der richtigen Kombination aus Hardware und Software steht (fast) keiner KI-Anwendung etwas im Weg!

Betriebsurlaub und letzte Auslieferung 2024

Wie jedes Jahr bleibt auch 2024 unser Büro über die Weihnachtsfeiertage und Silvester vom 23. Dezember bis einschließlich 06. Januar 2025 geschlossen. Ab dem 07. Januar 2025 sind wir wieder für Sie da!

Bitte beachten: Aufgrund der Inventur ist der letztmögliche Auslieferungstermin Donnerstag, der 19.12.2023.

Preissenkung BOX N6211

Bereits ab 440,00€ Grundpreis ist unser kleines Digital Signage Wunder jetzt erhältlich!

Der BOX überzeugt mit seinem Intel® Celeron® N6211 Prozessor, einer passiven Kühlung, einem äußerst geringen Stromverbrauch von nur ca. 13 Watt sowie zahlreichen Erweiterungsmöglichkeiten.

Die hohe Qualität in Kombination mit den Abmessungen von nur 115 x 76 x 27 mm machen den BOX N6211 zum Paradebeispiel eines spo-comm Mini-PCs!

NINETEEN und NOVA sind wieder da!

Das „N“ in Neu und November steht bei uns derzeit vor allem für NOVA R680E und NINETEEN Q670E! Die beiden bekannten Systeme sind zurück im spo-comm Produktportfolio – jetzt im noch leistungsstärkeren Design für verschiedenste Anwendungen.

Der NOVA R680E überzeugt mit einem Wide Range Power Input (8 – 48V), dem erweiterten Temperaturbereich von -10° bis +50°C und einer Intel® Core™ i5-12500T CPU mit einer Leistung von bis zu 6x 4.4 GHz. Darüber hinaus ist das Gerät schockgetestet nach IEC 60068-2 und hält dank seines Anti-Vibrations-Designs auch Anwendungen stand, bei denen es gelegentlich etwas unruhiger zugeht.

Unser beliebter 19″-PC NINETEEN Q670E, der besonders für Server-Anwendungen gemacht ist, lässt sich nun optional mit einer NVIDIA Grafikkarte ausstatten! Er ist dank verschiedenster Anschlüsse, Hot Swap, PCIe, iAMT, RAID und vielem mehr für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete gerüstet.

Bei weiteren Fragen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren!

Was ist ein Formfaktor?

Er definiert die physische Größe, das Layout und die mechanische Befestigung von Hardwarekomponenten wie Mainboards, Gehäusen und Netzteilen. Er sorgt dafür, dass diese Bauteile unabhängig vom Hersteller miteinander kompatibel sind. Neben den Maßen betrifft der Formfaktor auch technische Aspekte wie die Position von Anschlüssen und die Anordnung von Befestigungspunkten.

Gängige Formfaktoren und ihre Merkmale

In der Computertechnik gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die jeweils für bestimmte Einsatzbereiche optimiert sind.
Zu den bekanntesten gehören:

ATX (Advanced Technology Extended):

  • Größe: 30,5x 24,4 cm
  • Sehr gute Erweiterungsmöglichkeiten durch mehrere PCIe- und RAM-Slots.
  • Häufig genutzt in Desktop-PCs und leistungsstarken Industrieanwendungen.
  • Unterstützt leistungsstarke Netzteile und größere Kühlsysteme.
  • Einsatzbereiche:
    • Workstations, leistungsintensive Anwendungen wie Bildverarbeitung oder Simulationen.

Mini-ITX:

  • Größe: 17 x 17 cm
  • Kompakte Bauweise, energieeffizient und ideal für Platz sparende Designs.
  • Häufig nur ein PCIe-Slot, aber ausreichend für viele industrielle Anwendungen.
  • Einsatzbereiche:

Nano-ITX:

  • Größe: 12 x 12 cm
  • Noch kleiner als Mini-ITX, für minimalistische und platzsparende Systeme.
  • Oft mit integriertem Prozessor und weniger Erweiterungsmöglichkeiten.
  • Einsatzbereiche:

Proprietäre Formfaktoren:

  • Größe: Variiert je nach Hersteller und Anwendung.
  • Maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Anforderungen.
  • Optimiert für extreme Umgebungen oder spezialisierte Funktionen.
  • Einsatzbereiche:
Größen der Hauptstandards

Worin liegt die Relevanz der Formfaktoren?

  • Kompatibilität:
    • Standardisierungen ermöglichen den einfachen Austausch von Komponenten.
  • Effizienz:
    • Kleinere Ausführungen, wie Mini-ITX bieten platzsparende Lösungen für kompakte Designs.
  • Flexibilität:
    • Systeme mit gängigen Formfaktoren sind oft leichter erweiterbar oder reparierbar.
  • Langzeitverfügbarkeit:
    • Industrielle Geräte müssen oft über Jahre hinweg einsatzfähig sein. Ein standardisierter Formfaktor gewährleistet, dass Ersatzteile länger verfügbar sind.


Für Anwendungen in der Industrie sind diese Faktoren von entscheidender Bedeutung. Systeme müssen nicht nur leistungsstark sein, sondern auch robust, wartungsfreundlich und auf lange Sicht zuverlässig sein.

Anwendungen in der Industrie- und Embedded-Welt

Mini-PCs, die in Steuerungssystemen, Überwachungslösungen oder Produktionsanlagen eingesetzt werden, profitieren von optimierten Formfaktoren. Mit der zunehmenden Verbreitung von IoT und Edge Computing entwickelt sich der Trend hin zu noch kompakteren integrierten Systemen. Formfaktoren wie Pico-ITX (10 x 7,2 cm) oder vollständig integrierte System-on-Chip-Lösungen (SoCs) gewinnen an Bedeutung.

Der Fokus liegt dabei auf Platzersparnis, Robustheit und Energieeffizienz! Da bei eingebetteten Systemen der verfügbare Platz stark begrenzt ist, ist es von hoher Relevanz, dass die PCs möglichst kompakt gebaut sind. Zudem werden Mini-PCs nicht selten in rauen Umgebungen eingesetzt, in denen sie unter anderem Staub oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind, daher setzen diese auf speziell angepasste Formfaktoren. Besonders wichtig für batteriebetriebene oder autonome Geräte ist außerdem die Energieeffizienz von Mini-PCs.

Gesamtfazit

Formfaktoren sind einer der relevantesten Punkte der modernen Computertechnik. Für Industrie- und Embedded-Anwendungen ermöglichen sie kompakte, effiziente und leistungsfähige Systeme. Die Wahl des richtigen Faktors hängt von den spezifischen Anforderungen ab: Ob Mini-ITX für platzsparende Designs oder ATX für leistungsstarke Anwendungen – die Bandbreite bietet für jede Herausforderung die passende Lösung.

Für Unternehmen, die in der Industrie oder im IoT-Bereich tätig sind, bleibt es essenziell, die Entwicklungen in diesem Bereich genau zu beobachten und von den Fortschritten zu profitieren.

Auch unsere Mini-PCs sind nach den verschiedensten Formfaktoren ausgerichtet, bei Fragen zögern sie nicht, uns zu kontaktieren!

Machine Learning genauer definiert

Maschinelles Lernen ist ein Bereich der künstlichen Intelligenz, der Computer dazu befähigt, aus Daten zu lernen und sich kontinuierlich zu verbessern, anstatt explizit programmiert zu werden. Dabei werden Algorithmen trainiert, um Muster und Korrelationen in großen Datensätzen zu erkennen und auf Basis dieser Analysen die besten Entscheidungen und Vorhersagen zu treffen. Dies führt zu automatisierter Wissensgenerierung, der Identifizierung von Zusammenhängen und der Anwendung dieser Erkenntnisse auf unbekannte Datensätze zur Optimierung von Prozessen und zur Vorhersage zukünftiger Entwicklungen.

 

Wie funktioniert maschinelles Lernen?

Um Machine Learning effektiv zu gestalten, bedarf es des Trainings durch einen Menschen. Es existieren verschiedene Lernmodelle, die unterschiedliche algorithmische Techniken nutzen. Die Auswahl eines Modells erfolgt je nach gewünschtem Ergebnis und Art der Daten, wobei zwischen überwachtem, unüberwachtem, teilüberwachtem oder bestärkendem Lernen unterschieden wird. Innerhalb dieser Modelle können spezifische algorithmische Techniken entsprechend des beabsichtigten Ergebnisses angewendet werden. Die Algorithmen werden einzeln oder kombiniert eingesetzt, um Genauigkeit in der Verarbeitung komplexer und unvorhersehbarer Daten zu gewährleisten. Dieser Entwicklungsprozess ist iterativ und wird oft mehrmals durchlaufen, bis das gewünschte Qualitätsniveau erreicht ist. Nach dem Abschluss des Lernprozesses bewertet das trainierte Modell unbekannte Daten, um darauf aufbauend verbesserte Entscheidungen zu treffen. Das Hauptziel besteht darin, dass der Computer autonom lernt und Handlungen ohne menschlichen Eingriff anpasst.

 

Arten von Machine Learning Algorithmen

Überwachtes Lernen (Supervised Learning) nutzt bekannte Daten, erkennt Muster und lernt anhand eines Trainingsdatensatzes. Es zielt darauf ab, eine Zielvariable genau vorherzusagen, wie beim Prognostizieren des Stromverbrauchs oder der Risikobewertung von Investitionen.

Unüberwachtes Lernen (Unsupervised Learning) visualisiert große Datenmengen, führt Clusteranalysen durch und erkennt eigenständig versteckte Muster oder Gruppen. Es eignet sich nicht für präzise Vorhersagen, sondern erfordert eine Bewertung basierend auf flexibleren Faktoren, passend zur gewünschten Business-Anwendung.

Teilüberwachtes Lernen (Semi-Supervised Learning) kombiniert überwachtes und unüberwachtes Lernen, nutzt Beispieldaten mit Zielvariablen und unbekannte Daten. Es findet Anwendung in Bereichen wie Bild- oder Objekterkennung, wobei eine geringe Menge an Daten mit Zielvariablen und eine größere Menge an Daten ohne Zielvariable verwendet werden.

Verstärkendes Lernen (Reinforcement Learning) interagiert mit der Umgebung, lernt durch eine Kostenfunktion oder Belohnungssystem eine Strategie zur Problemlösung. Im Gegensatz zu anderen Methoden benötigt es keine Beispieldaten, sondern entwickelt in Simulationsschritten eine optimale Handlungsstrategie.

 

Einsatzgebiete von Machine Learning

Die Einsatzgebiete von maschinellem Lernen lassen sich den einzelnen Lernmethoden zuordnen. So ist das unüberwachte Lernen optimal für Dimensionsreduktion (Erkennen von Strukturen, komprimieren von Informationen, Big Data Visualisierung, etc.) und Clusteranalyse in Form von Markt- und Kundensegmentierung oder Empfehlungssystemen geeignet. Für Klassifikationen, wie Text- und Objekterkennung oder Prognosen (Nachfragen, Wetter, Umsätze, Kundenwerte, etc.) wird das überwachte Lernen verwendet. Das verstärkende Lernen ist optimal für autonomes Fahren, Spiel-KI, Verkehrssteuerung, Robotics und auch für Personalisierung und Werbung geeignet.

 

Machine Learning und spo-comm Mini-PCs

Selbstverständlich finden sich auch in unserem spo-comm Produktportfolio Mini-PCs, die für maschinelles Lernen geeignet sind. Die Rede ist hier von unseren Mini-PCs, die mit einer dedizierten Grafikkarte ausgestattet sind. Machine Learning geeignet sind demnach also der KUMO VI und der QUADRO P1000, sowie auch unser Neuzugang, der NOVA R680E. Sogar unser neuer 19″ Rack-PC, der NINETEEN Q670E  kann im Machine Learning seinen Einsatz finden, sofern er mit einer passenden Grafikkarte ausgestattet wird.

Bei Fragen zu unseren spo-comm Mini-PCs, zögern Sie nicht und kontaktieren Sie uns!

 

Integrierte Grafikkarten (IGP)

Ein Grafikprozessor – kurz GPU (für „graphics processing unit“) – wird als integriert bezeichnet, wenn er im Chipsatz der Hauptplatine oder in einem separaten Die im selben Chipgehäuse verbaut ist. Bei Erstgenanntem spricht man von einer Onboard-Grafikkarte.

Da eine integrierte Grafikkarte keinen eigenen Speicher besitzt, greift sie – wie alle anderen Programme auch – auf den Arbeitsspeicher (RAM) des PCs zurück. Wie groß dieser sogenannte Shared Memory ist, kann entweder über das BIOS eingestellt werden oder wird dynamisch vom System selbst geregelt.

All unsere Mini-PCs mit einer Intel CPU sind mit den integrierten Grafikkarten Intel GMA oder dem Nachfolger Intel HD Graphics bzw. UHD Graphics ausgestattet.

Vor- und Nachteile eines IGP

Da eine integrierte GPU keinen eigenen Videospeicher besitzt, nimmt sie nur wenig Platz im Inneren eines PCs in Anspruch. Kombiniert mit der Eigenschaft des geringen Stromverbrauchs ist sie perfekt für den Einsatz in kleinen Geräten wie Notebooks oder Tablets geeignet. Auch der Preis von Systemen mit integrierter GPU ist niedriger, da auf ein separates Kühlsystem verzichtet werden kann. Geeignet ist eine solche Grafikkarte für alle gängigen Office-Anwendungen, aber auch für industrielle Einsatzszenarien. Aufgrund der langsameren Taktrate und weil sie sich den RAM mit anderen Anwendungen teilt, hat eine IGP eine wesentlich geringere Leistungsfähigkeit als eine dedizierte Grafikkarte.

Dedizierte Grafikkarten

Eine dedizierte Grafikkarte besitzt, im Gegensatz zu einer Onboard-Grafikkarte, einen eigenen Videospeicher, kurz VRAM. Über einen PCI-, PCIe- oder AGP-Steckplatz wird eine solche GPU mit dem Mainboard verbunden.

Auch in unserem Produktportfolio befinden sich Systeme, die mit einer dedizierten Grafikkarte ausgestattet sind:

  • Der KUMO IV mit einer Nvidia® GeForce RTX 3060 Grafikkarte mit 6GB DDR6 VRAM.
  • Der QUADRO P1000 ist mit der namensgebenden Nvidia® Quadro P1000 und der RUGGED T1000 mit der namensgebenden Nvidia® Quadro T1000 ausgestattet.
  • Der NOVA R680E und der NINETEEN Q670E können optional mit drei verschiedenen Nvidia® Grafikkarten ausgestattet werden: RTX A2000 (12GB DDR6), RTX 2000 (16GB DDR6), RTX 4000 (20GB DDR6).

Vor- und Nachteile einer dedizierten Grafikkarte

Da eine dedizierte Grafikkarte ihren eigenen Videospeicher mitbringt, wird der Arbeitsspeicher entlastet und kann für andere Aufgaben genutzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Peripheriegeräte wesentlich schneller getaktet und somit auch leistungsfähiger sind. Gerade für den Einsatz in Workstations oder im anspruchsvollen DS-Bereich, wo mehrere Monitore gleichzeitig angesteuert werden oder mit Programmen wie Adobe Photoshop oder CAD für 3D-Modellierungen gearbeitet wird, ist eine dedizierte Grafikkarte unabdingbar. Mit der enormen Leistungsfähigkeit gehen aber auch ein sehr hoher Stromverbrauch und die Entwicklung von Hitze einher. Deshalb wird ein separater Lüfter ergo auch viel mehr Platz als bei einer integrierten Grafikkarte gebraucht.

Zu guter Letzt lässt sich sagen, dass eine dedizierte Grafikkarte für Standard-Anwendungen wie oben genannt, nicht zwingend gebraucht wird. Für anspruchsvolle Anwendungen oder Multi-Monitor-Lösungen im Digital Signage sind sie jedoch äußerst relevant.

Unsere spo-comm Mini-PCs

General Purpose Input/Output?

Die Abkürzung GPIO steht für „General Purpose Input/Output“ und beschreibt eine universelle Schnittstelle, die auf vielen Computern und Mikrocontrollern zu finden ist, darunter Raspberry Pi, Industrie-PCs und Embedded-Boards. Die Pins können als Eingänge oder Ausgänge konfiguriert werden, um digitale Signale zu empfangen oder auszugeben. Anders als spezifische Schnittstellen wie USB oder HDMI sind GPIOs sehr flexibel und eignen sich für verschiedenste Anwendungen – vom Messen eines Sensorsignals bis zur Steuerung eines Motors. Die Pins sind vor allem in der Embedded-Technologie relevant, da sie eine Schnittstelle zur Außenwelt schaffen und es ermöglichen, den Computer mit seiner Umgebung zu interagieren.

Noch detailliertere Informationen zur Schnittstelle hier!

GPIO vs. DIO: Die Unterschiede

Während GPIO auf die allgemeine Flexibilität in der Konfiguration von Pins als Ein- oder Ausgänge setzt, bezieht sich DIO, also „Digital Input/Output“, auf digitale Signale, die als binäre Werte (High/Low) verarbeitet werden. DIO-Pins sind daher hauptsächlich darauf spezialisiert, digitale Zustände zu erfassen oder zu schalten. Im Vergleich dazu umfasst GPIO meist auch analoge Signale und erlaubt in manchen Anwendungen eine feinere Kontrolle über Spannungspegel und Anpassung an verschiedene Anforderungen.

Die Pins können unterschiedliche Zustände haben: entweder „High“ (1) oder „Low“ (0). Diese Zustände entsprechen elektrischen Signalen, die durch ein Software-Interface gesteuert werden können. Der Vorteil: Die Pins können programmiert werden, um entweder als Eingang oder Ausgang zu fungieren. Hier wird dieser Prozess für Einsteiger verständlich erklärt.

Die Eingänge empfangen Signale, beispielsweise von einem Taster oder einem Sensor. Ausgänge hingegen steuern externe Komponenten wie LEDs oder Relais. Diese Flexibilität ist besonders bei Embedded- und Industrie-PCs wertvoll, da sie sich für eine Vielzahl an Anwendungen programmieren lassen.

Anwendungsmöglichkeiten bei Industrie- und Embedded-PCs

Die Einsatzmöglichkeiten in industriellen und eingebetteten Systemen sind vielfältig und umfassen Bereiche wie:

  • Automatisierung:
    Die Schnittstelle kann genutzt werden, um Roboterarme oder Förderbänder zu steuern und zu überwachen. So lassen sich industrielle Prozesse effizient und sicher automatisieren.
  • Smart Home und IoT:
    Sie erlauben die Steuerung und Überwachung von Smart-Home-Geräten wie Lichtschaltern, Thermostaten und Überwachungskameras.
  • Sensorik:
    Embedded-Systeme, die mit Sensoren arbeiten, nutzen GPIO zur Datenaufnahme. Typische Beispiele sind Temperatur-, Feuchtigkeits- oder Bewegungssensoren, die über GPIO an den PC angebunden sind.
  • LED- und Display-Steuerung:
    Viele Embedded-PCs nutzen GPIO, um Status-LEDs oder kleine Anzeigen zu steuern, die den Betriebsstatus, Fehlermeldungen oder andere Informationen anzeigen.

Besonderheiten bei Windows-Systemen

Einige Mini-Industrie-PCs laufen auf Windows-Basis. In diesem Kontext wird die GPIO-Schnittstelle durch spezielle Treiber und das Betriebssystem gesteuert, was zusätzliche Stabilität und Sicherheitsfeatures mit sich bringt. Für Entwickler, die GPIO unter Windows verwenden möchten, ist die offizielle Microsoft-Seite eine sehr zu empfehlende Ressource. Hier finden sich Anleitungen zur Konfiguration und Programmierung von GPIOs unter Windows.

Vorteile von GPIO in Mini-PCs

  • Flexibilität und Anpassbarkeit:
    Es handelt sich um eine universelle Schnittstelle, die vielfältig eingesetzt werden kann – von einfachen Signalen bis zur komplexen Steuerung.
  • Kostenersparnis:
    Statt für jedes externe Gerät eine eigene Schnittstelle zu benötigen, können mehrere Geräte über GPIO verbunden und gesteuert werden.
  • Kompaktheit:
    GPIO reduziert den Bedarf an zusätzlichen Schnittstellen und ermöglicht somit kompakte Designs – ideal für industrielle Umgebungen mit begrenztem Platzangebot.

Worauf gilt es zu achten?

  • Sicheres Arbeiten mit Spannung:
    Da die Pins empfindlich auf Spannungsschwankungen reagieren, sollte auf die korrekte Spannung (meist 3,3V oder 5V) geachtet werden.
  • Einsatz von Schutzdioden:
    In industriellen Umgebungen kann es zu Spannungsstößen kommen. Der Einsatz von Schutzdioden oder Widerständen schützt die Pins vor Überspannung und verlängert ihre Lebensdauer.
  • Verwendung geeigneter Software:
    Einfache Python-Programme ermöglichen die direkte Steuerung der GPIO-Pins. Viele Plattformen bieten hierfür SDKs und APIs, um das Programmieren zu erleichtern.

GPIO ist eine der wertvollsten Schnittstellen für Industrie- und Embedded-PCs und eröffnet eine Vielzahl an Anwendungen. Die flexiblen Input- und Output-Pins bieten eine einfache Möglichkeit, mit externen Geräten zu kommunizieren und verschiedenste Funktionen zu steuern. Besonders in der Industrie, wo Flexibilität und Anpassungsfähigkeit gefragt sind, spielt sie eine entscheidende Rolle.

Wenn Sie ein robustes, vielseitiges System für industrielle oder IoT-Anwendungen suchen, sind Mini-Industrie-PCs mit der General Purpose Input/Output-Schnittstelle die ideale Wahl.
Dank der zahlreichen Einsatzmöglichkeiten und ihrer Anpassungsfähigkeit eignen sie sich perfekt für individuelle und spezifische Anforderungen. Selbstverständlich sind auch unsere spo-comm Mini-PCs mit GPIO ausgestattet. Bei Interesse oder anderen Fragen hierzu, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

Was ist PCI und PCIe?

Die PCI-Schnittstelle (Peripheral Component Interconnect) wurde in den 1990er Jahren als Standard entwickelt, um verschiedene Erweiterungskarten an ein Computersystem anzuschließen. Sie ermöglichte die effiziente Kommunikation von Hardware-Komponenten. Mit der fortschreitenden technologischen Entwicklung wurde die ursprüngliche PCI-Schnittstelle jedoch zu einem Engpass für moderne, leistungsstarke Geräte.

Hier kommt die Express-Version ins Spiel. PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) ist eine Weiterentwicklung der bisherigen Technologie, die weitaus höhere Datenübertragungsraten und eine bessere Skalierbarkeit bietet. Während PCI einst mit parallelen Datenbussen arbeitete, setzt PCIe auf serielle Datenübertragung und bietet mehrere „Lanes“, die parallel genutzt werden können. Dies führt zu einer drastischen Verbesserung der Geschwindigkeit und Effizienz bei der Datenübertragung.

Selbstverständlich ist auch in unserem spo-comm Produktkatalog die ein oder andere PCIe-Schnittstelle zu finden. Unser NOVA R680E bietet neben diesem Port, noch einige weitere interessante Features!

Vorteile der Schnittstelle für Mini-PCs

  • Höhere Datenübertragungsraten
    Mini-PCs profitieren von der hohen Bandbreite der PCIe-Schnittstelle. Ob es um den Anschluss einer Grafikkarte oder um eine NVMe-SSD für blitzschnelles Speichern von Daten geht, dieser Anschluss ist heute der Standard für schnelle, stabile Verbindungen. Die aktuellste Version, PCIe 5.0, ermöglicht Datenraten von bis zu 32 GT/s (Gigatransfers pro Sekunde) pro Lane, was den Mini-PCs eine beispiellose Leistung ermöglicht.

    Ausblick: Noch leistungsfähiger wird es mit der kommenden PCIe 6.0-Version, die schon in greifbarer Nähe ist und Übertragungsraten von bis zu 64 GT/s verspricht.
  • Flexibilität und Skalierbarkeit
    Die Schnittstelle ist modular aufgebaut. Das bedeutet, dass es verschiedene Konfigurationen gibt, wie z.B. x1, x4, x8 oder x16 die unterschiedliche Zahlen von Datenkanälen unterstützen. Mini-PCs, die meistens auf kompakte Bauweise ausgelegt sind, können so flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, ohne Kompromisse bei der Leistung eingehen zu müssen.

  • Kompatibilität und Zukunftssicherheit
    Ein weiterer Vorteil der PCIe-Technologie ist ihre Abwärtskompatibilität. Das bedeutet, dass ältere Geräte mit dieser Schnittstelle auch an neueren PCIe-Steckplätzen betrieben werden können. Das macht die Schnittstelle zu einer zukunftssicheren Lösung, die sich ideal für Mini-PCs eignet, da diese oft jahrelang im Einsatz sind.

Die nächste Generation der Datenübertragung

Die nächste Stufe in der Evolution der PCIe-Schnittstelle steht mit PCIe 6.0 bevor. Diese neue Version bringt nicht nur doppelt so hohe Datenübertragungsraten wie PCIe 5.0, sondern auch effizientere Methoden zur Fehlerkorrektur und eine noch geringere Latenz. Für Mini-PC-Nutzer, die maximale Leistung auf kleinstem Raum benötigen, ist dies ein absoluter Gamechanger. Die neuere Version wird es ermöglichen, noch mehr Daten in kürzerer Zeit zu übertragen, was besonders in datenintensiven Anwendungen wie der 3D-Grafikbearbeitung, was dem Machine Learning und dem High-Performance-Computing einen deutlichen Vorteil bringt.

PCIe als Schlüsseltechnologie für Mini-PCs

Die PCIe-Schnittstelle ist zweifellos eine der wichtigsten Technologien für moderne Mini-PCs. Sie bietet die notwendige Bandbreite, Flexibilität und Zukunftssicherheit, um die Anforderungen der heutigen Hardware zu erfüllen. Von leistungsstarken Grafikkarten bis hin zu blitzschnellen NVMe-SSDs – die richtige PCIe-Schnittstelle kann die Leistung Ihres Mini-PCs erheblich steigern.

Was ist eine Watchdog-Funktion?

Sie ist eine essenzielle Überwachungsfunktion, die kontinuierlich den Betrieb eines Systems überwacht, um sicherzustellen, dass es ordnungsgemäß läuft. Sollte das System aufgrund eines Fehlers oder eines Software- oder Hardwareproblems ausfallen oder hängen bleiben, wird dafür gesorgt, dass das Gerät neu gestartet oder in einen sicheren Zustand versetzt wird. Der Name „Watchdog“ (zu Deutch: „Wachhund“) ist dabei Programm: Wie ein Wachhund überwacht er den gesamten Betrieb des Systems und reagiert sofort, wenn etwas schiefgeht.

Funktionsweise eines Watchdogs

Ein Watchdog-Controller überwacht kontinuierlich die Aktivitäten des Systems. Der Prozess funktioniert folgendermaßen:

  1. Regelmäßige Überprüfung: Es wird in regelmäßigen Abständen überprüft, ob das System ordnungsgemäß läuft. Dies kann durch den Empfang eines “Heartbeat-Signals” erfolgen – ein regelmäßiges Signal vom Betriebssystem oder der Software, das den Watchdog darüber informiert, dass alles in Ordnung ist.
  2. Fehlererkennung: Wird dieses Signal innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens nicht empfangen oder es wird ein Fehler erkannt, so interpretiert der Controller dies als Problem.
  3. Reaktion: Der Watchdog reagiert auf diese Fehlermeldung, indem er das System neu startet oder eine andere vordefinierte Maßnahme ergreift, wie etwa das Aktivieren eines sicheren Systemzustands.

Besonders in Bereichen, in denen ein Ausfall des Systems gravierende Folgen haben könnte, wie beispielsweise in Industrieanlagen, medizinischen Geräten oder auch in der Automatisierungstechnik, ist dieser kleine Begleiter von großer Begleitung.

Warum ist die Watchdog-Funktion für Mini-PCs wichtig?

Mini-PCs – so auch unsere spo-comm Rechner – sind speziell in Bereichen wie Industrieautomation, IoT (Internet of Things), Maschinensteuerung und in der Medientechnologie gefragt. Diese Anwendungen verlangen nicht nur eine hohe Rechenleistung, sondern auch eine außergewöhnlich hohe Verfügbarkeit. Hier kommt die Watchdog-Funktion ins Spiel. Sie sorgt dafür, dass der Mini-PC zuverlässig, ohne Ausfälle betrieben werden kann, was für den reibungslosen Ablauf der Prozesse von entscheidender Bedeutung ist.

Ein Ausfall des Systems kann in vielen Fällen zu kostspieligen Stillständen führen oder im schlimmsten Fall Sicherheitslücken verursachen. Besonders in automatisierten Systemen oder in Umgebungen, in denen Menschen auf die Funktionalität von Geräten angewiesen sind, kann die Watchdog-Funktion Leben retten und Unternehmen vor großen Schäden bewahren.

Watchdog in der Praxis: Anwendungen

  • Industrieautomation: In Fertigungsstraßen oder automatisierten Produktionslinien, in denen Maschinen und Geräte rund um die Uhr laufen, stellt er sicher, dass alle Systeme stabil bleiben und bei einem Systemfehler sofort reagiert wird.
  • IoT-Geräte: Viele IoT-Anwendungen, sei es in Fahrzeugen oder intelligenten Städten, benötigen eine konstante Überwachung. Es wird dafür gesorgt, dass diese Geräte auch nach einem Fehlbetrieb weiterhin zuverlässig arbeiten.
  • Medizinische Geräte: Auch in medizinischen Geräten, bei denen Ausfälle zu schweren Konsequenzen führen könnten, ist er von großer Bedeutung. So kann der Ausfall eines Mini-PCs in einem medizinischen Gerät schnell und sicher behoben werden.
  • Digitale Beschilderung: In Bereichen wie der digitalen Werbung oder der Informationsübertragung sorgt der Wachhund dafür, dass die Inhalte auf den Bildschirmen ohne Unterbrechung angezeigt werden.

Vorteile des kleinen Helferleins

  • Erhöhte Systemstabilität: Durch die kontinuierliche Überwachung werden Fehler frühzeitig erkannt, und das System kann schnell wiederhergestellt werden.
  • Automatische Fehlerbehebung: Die Watchdog-Funktion sorgt automatisch für die Fehlerbehebung, ohne dass der Benutzer eingreifen muss.
  • Zuverlässigkeit in kritischen Anwendungen: In vielen Bereichen, wie der Industrieautomation oder im Gesundheitswesen, sind Ausfallzeiten inakzeptabel. Der Watchdog stellt sicher, dass diese minimiert werden.
  • Geringere Wartungskosten: Da der Watchdog Fehler frühzeitig erkennt und behebt, müssen weniger manuelle Eingriffe vorgenommen werden. Dies spart Zeit und Kosten für Wartungsarbeiten.

Ein unverzichtbares Sicherheitsmerkmal für Mini-PCs

Die Watchdog-Funktion stellt zuverlässige Mini-PCs sicher und sorgt dafür, dass diese auch in anspruchsvollen Anwendungen stabil laufen. Sie überwacht das System kontinuierlich und sorgt dafür, dass Fehler schnell behoben werden, bevor sie zu größeren Problemen führen. Für Unternehmen, die Mini-PCs in sicherheitskritischen oder hochverfügbaren Anwendungen einsetzen, ist die Integration eines Watchdogs daher eine wertvolle Investition.

Neugierig auf robuste, flexible und beständige Mini-PCs geworden? Kontaktieren Sie uns und entdecken Sie die Vielfalt der spo-comm Mini-PCs.

Umzug der spo-comm Website

Seit einiger Zeit arbeiten wir schon fleißig an der Verbesserung unserer Website. Im September stand nun endlich der Umzug an. Optisch sieht alles so vertraut aus wie immer, wobei dem ein oder anderen aufmerksamen Besucher bestimmt ein paar Kleinigkeiten auffallen werden. An der Nutzung an sich ändert sich für Sie nichts.

Falls Sie bereits einen spo-comm Account haben, bitten wir Sie, Ihr Passwort einmalig zurückzusetzen, um weiterhin die gewohnte Sicherheit zu gewährleisten. Wie das Ganze funktioniert, erklären wir in diesem Artikel.

NEU – der RUGGED T1000

Der RUGGED T1000 ist wirklich DER High-End Mini-PC in unserem Produktsortiment.  Dank des erweiterten Temperaturbereichs, einem wide range Stromeingang und der passiven Kühlung ist das System der perfekte Begleiter im Vehicle- und auch Outdoor-Bereich. Optional lässt sich der RUGGED T1000 mit zahlreicher Erweiterungsmodulen ausstatten, die verschiedenste Anwendungen ermöglichen: Dem RUGGED sind hier so gut wie keine Grenzen gesetzt. Weitere Features erwähnen wir im Artikel zum RUGGED T1000.

End of Life für BRICK und NINETEEN

“Time to say goodbye”: Zwei unserer altbewährten Systeme verlassen den spo-comm Produktkatalog. Der BRICK i3 7100U verabschiedet sich, doch ohne BRICK geht bei uns gar nichts, weshalb wir selbstverständlich bereits für Ersatz gesorgt haben. Der BRICK i3 N305 erweist sich als würdevoller Nachfolger, er glänzt mit erweitertem Temperaturbereich, passiver Kühlung, kompakten Abmessungen und vielem mehr. Außerdem erscheint er ab sofort im stylischen spo-comm Branding.

Auch unser 19“-PC, der NINETEEN Q370 verabschiedet sich nach langen Jahren der Treue aus unserem Produktportfolio. Psst: Der Nachfolger steht schon in den Startlöchern!

Kurz gesagt: Das ist ARM

ARM ist eine Architektur für Mikroprozessoren, die auf dem RISC-Prinzip (Reduced Instruction Set Computing) basiert. Da ARM-Prozessoren mit einer vereinfachten Befehlssatzarchitektur arbeiten, sind sie im Vergleich zu traditionellen CISC (Complex Instruction Set Computing)-Prozessoren energieeffizienter. ARM-Prozessoren sind darauf ausgelegt, weniger Strom zu verbrauchen, was sie ideal für mobile Geräte, eingebettete Systeme und IoT-Anwendungen macht.

Wie arbeitet die ARM-Technologie?

Die Funktionsweise der ARM-Architektur basiert auf einem minimalistischen Designansatz, bei dem nur die notwendigsten Anweisungen direkt in der Hardware implementiert sind. Dadurch kann der Prozessor effizienter arbeiten, da weniger Transistoren* für die Durchführung von Aufgaben benötigt werden. Weniger Transistoren führen zu geringerem Stromverbrauch und weniger Abwärme, was die ARM-Architektur besonders attraktiv für Geräte macht, die eine lange Akkulaufzeit erfordern.

ARM-Prozessoren verwenden eine Pipeline-Architektur, bei der verschiedene Stufen einer Anweisung gleichzeitig verarbeitet werden, sie ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit bei geringem Energieaufwand. Zudem sind diese Prozessoren häufig modular aufgebaut, sodass sie an die spezifischen Bedürfnisse eines Geräts angepasst werden können, was ihre Flexibilität und Vielseitigkeit weiter erhöht.

*Transistoren “dienen als kontaktloser Schalter sowie der Verstärkung und Steuerung elektrischer Signale.” – conrad.de

ARM-Technologie in Mini-PCs und Embedded-Systemen

Der Einsatz von ARM-Prozessoren in Mini-PCs und Embedded-Systemen hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Durch den Einsatz von ARM-Prozessoren können diese Geräte effizient und stromsparend arbeiten, was sie ideal für die verschiedenen Anwendungsgebiete von Mini-PCs macht.

Embedded-Systeme sind Computer, die in komplexere Systeme integriert sind und spezielle Aufgaben erfüllen. Typische Einsatzgebiete sind beispielsweise Maschinensteuerung oder IoT-Anwendungen. ARM-Prozessoren sind aufgrund ihrer Flexibilität, Skalierbarkeit und Energieeffizienz perfekt für solche Einsätze geeignet. Sie ermöglichen die stetige Weiterentwicklung von Embedded-Systemen, um noch komplexere Aufgaben erfüllen zu können, dabei aber kompakt und energieeffizient bleiben.

Vorteile von ARM für Mini- und Embedded-PCs

  1. Energieeffizienz: ARM-Prozessoren sind dafür bekannt, besonders energieeffizient zu sein, was die Akkulaufzeit verlängert und den Stromverbrauch reduziert.
  2. Kompakte Bauweise: Durch das minimalistische Design der ARM-Architektur können Geräte kompakt und leicht gebaut werden, ohne auf Leistung verzichten zu müssen.
  3. Skalierbarkeit: ARM-Prozessoren sind anpassbar, sodass sie je nach Bedarf skaliert und optimiert werden können.
  4. Kosten: ARM-basierte Geräte sind oft kostengünstiger in der Herstellung, was sich in niedrigeren Preisen niederschlägt.