Industrielle Bildverarbeitung 19" Industrie-PC für datenintensive Anwendungen

HPC Computer für 3D-Rekonstruktion und 3D-Verarbeitung, Hyperspectral Imaging, Computertomografie CT, Röntgen, Auswertung von Radar- und Satelliten Daten, High-Speed Video u.v.m

(PresseBox) (München, ) In vielen Bildverarbeitungs-Anwendungen werden immer feinere Strukturen und Details in immer kürzerer Zeit geprüft. Damit steigen über die ganze Branche hinweg Kameraauflösungen und -geschwindigkeiten konsequent an: zum Einsatz kommen immer häufiger höchstauflösende Kamerasysteme wie z.B. Zeilenkameras mit 12.288 Pixel/Zeile, Flächenkameras mit 16 Millionen Pixel und Mehr-Kamera-Systeme.
Daneben existieren viele „verwandte“ Anwendungen, die mit großen Bilddaten arbeiten. Die Computertomografie in der Medizintechnik, Auswertung von Radar- und Satellitendaten, 3D-Rekonstruktion und -verarbeitung, Hyper-Spektral-Imaging und viele mehr erzeugen ein ungeahntes Datenvolumen.
Das Erfassen und Verarbeiten größter Datenströme stellt das Gesamtsystem vor einige Schwierigkeiten: wo findet man ausreichend Performance, die anfallenden Daten zu verarbeiten? Wie integriert man evtl. benötigte Erfassungs- und Beschleunigerboards? Kann das PC-System die erforderliche Datenbandbreite zwischen allen Erweiterungskarten garantieren?
Mit der Supersight stellt Matrox eine PC-Plattform mit maximaler Flexibilität, höchster Performance und nahezu unbegrenzter Erweiterbarkeit vor. Supersight ist ein echter High Perfomance Computer (HPC) für maximale Rechenleistung und Datendurchsatz.

Jede Menge Slots
Herzstück im robusten 19’’ 4HE Gehäuse ist die von Matrox entwickelte und produzierte PCI-Express (PCIe) Generation 2.0 Backplane. Diese bietet 4 PCIMG 1.3 Slots für CPU-Karten, die sog. System Host Boards (SHBs). Zusätzlich bietet sie zehn weitere PCIe x16 Slots Generation 2.0 für beliebige Erweiterungskarten wie Framegrabber mit/ohne Vorverarbeitung, Grafikkarten für GPU-Processing und alle anderen denkbaren Beschleunigerkarten oder Erweiterungsboards. Ein ausgeklügeltes Kühlkonzept sorgt für den stabilen und sicheren Betrieb der bis zu 14 aktiven Erweiterungskarten.
BILD1: Matrox Supersight mit vielen Erweiterungskarten

Jede Menge Processing Power
Um eine hohe Verarbeitungsleistung zu garantieren setzt Matrox in der Supersight auf den gleichzeitigen Einsatz unterschiedlicher, sich ergänzender Technolgien. CPUs aus Server-PC Systemen sind ideal für komplexe Algorithmik. FPGAs eignen sich optimal für parallelisierbare Prozesse, speziell die Vorverarbeitung von Bilddaten (Shading, dynamische Schwellwertbildungen, Transformationen, ...). Und auch Grafikkarten als Koprozessoren werden immer beliebter, da sie aufgrund massiver Parallelität enorme Rechenleistung zu geringen Kosten bieten.

Matrox Supersight nimmt alle Technologien auf: Framegrabber für alle Bildsignale – egal ob analog, digital, Camera Link, DVI oder HD-SDI. Bereits während des Bildeinzugs kann eine Vorverarbeitung erfolgen mit Matrox Radient High-End Framegrabbern mit integriertem Altera Stratix III FPGA oder auf Matrox Odyssey Vision-Prozessorboards, auf denen PowerPC CPUs, Altera FPGAs und Pixel-Accelerator ASICs parallel arbeiten.
Die System Host Boards mit Intel Prozessoren der neuesten Generation arbeiten unter Windows 64bit und bieten jeweils zwei Nehalem Quad-Core CPUs, bis zu 48 GB RAM sowie alle Standard-PC Anschlüsse für Dual-GigE, USB 2.0 und VGA. Unterstützt werden die SHBs zusätzlich von PCIe x16 Grafikkarten von Nvidia oder ATI.
BILD2: Beschleunigte Bildverarbeitung durch Kombination FPGA, CPU, GPU
In voller Ausbaustufe arbeiten in einem Supersight also bis zu 8 Intel CPUs mit 32 Cores auf einem Arbeitsspeicher von bis zu 192 GB, unterstützt von einer Kombination aus bis zu zehn weiteren Grafikkarten, FPGA-Framegrabbern und Vision-Prozessorboards.

Jede Menge Bandbreite
Eine massive Verarbeitungsleistung durch die Addition vieler Recheneinheiten ist aber nicht alles. Wenn gleichzeitig nicht eine maximale Datenbandbreite zwischen allen Boards aufrecht erhalten wird, um die Daten schnell genug auf die jeweilige Processing-Einheit zu transferieren, nützt die höchste Processing Power nichts. Matrox Supersight bietet weit mehr als eine hohe Anzahl an Slots, denn alle Steckplätze sind über kaskadierte PCI-Express Switches verknüpft. Damit entsteht eine strukturierte PCI-Express Matrix.
BILD3: PCIe Backplane im Supersight.

Innerhalb dieser PCIe Matrix werden Processing Cluster gebildet, die einen maximalen Datentransfer gewährleisten: Daten innerhalb eines Clusters werden bidirektional mit bis 8 GB/s (PCIe x16 Gen. 2.0) zwischen den Boards kopiert. So kommen beispielsweise Biddaten blitzschnell von einem Framegrabber direkt auf die Grafikkarte und von dort zur auswertenden CPU ohne dabei Datenströme anderer Cluster auszubremsen.
Die System-Architektur der Matrox Supersight erlaubt größte Flexibilität, mit welchen Boards die einzelnen Processing Cluster bestückt werden. Beliebige Konfigurationen sind denkbar, wie Prozessorboards, Grafikkarten und optionale Framegrabber Hand-in-Hand gemeinsam mit maximaler Geschwindigkeit auf die Daten zugreifen ohne sich gegenseitig über einen gemeinsamen Bus zu blockieren.
BILD4: Unterschiedliche Architekturen

Softwareseitig werden alle Cluster – wie z.B. auch Architekturen, die aus mehreren Supersight Plattformen bestehen – von der einheitlichen Matrox Imaging Library (MIL) angesprochen.
Mit Matrox Supersight profitieren anspruchsvolle und datenintensive Anwendungen von der Kombination der aktuellsten Verarbeitungstechnologien – Multi-Core CPUs, Grafikkarten und FPGAs – und dem flexiblen Konzept der strukturierten PCI-Express Matrix für maximale Datenbandbreiten.
Der 19’’ High-Performance Computer ist eine optimale Plattform für anspruchsvolle Anwendungen.
Raoul Kimmelmann

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