CoreTM2 Duo プロセッサ搭載COM Express 規格 - PFU

"AM120/AM160" -CoreTM2 Duo Processor-Based, COM Express Compliant System-ON-Modules
村井秀俊 *
高林宏忠 *
Hidetoshi Murai
Hirotada Takabayashi
*
ProDeS グループ システムプロダクト事業部 第二技術部
工作機械，医療機器，計測機器，検査装置，デジタルサイネージ（電子看板）
，通信機器等の組込み機器市
場で高いパフォーマンスを発揮するデュアルコアプロセッサのニーズが高まってきている．このニーズに応
えるべく，システム オン モジュール AM100 シリーズにデュアルコアプロセッサを搭載した新モデル
「AM120」と「AM160」を追加した．AM120 は小型で高いシステム性能を要する機器に，AM160 は高
いシステム性能と高い信頼性を要する機器に適している．
In the market of embedded equipment such as machine tools, medical equipment,
measuring equipment, examination devices, digital signage systems (electronic advertising
systems), and communication equipment, there is a growing demand for dual core
processors capable of achieving high performance. To meet such a demand, PFU has
added two new dual core processor-based models, the "AM120" and "AM160", to the AM
100 System-On-Module Series. The AM120 is suitable for small sized equipment that
requires high system performance, and the AM160 is suitable for equipment that requires
high system performance and high reliability.
１
まえがき
2
開発の狙い
PFU は自ら策定に参画した COM Express 注１）標
AM100 シリーズの従来モデルでは，Pentium 注２）
準規格に準拠したシステム オン モジュールの AM100
M プロセッサを搭載している．しかし，近年，組込み
シリーズ
市場における処理データ量の増加に伴い Pentium M
を 2005 年から提供してきた．今回，
参１）
，参２）
デュアルコアプロセッサを搭載し，性能向上を図った新
では対応できない高い処理性能が求められるようにな
モデル AM120 と AM160 を追加した．本稿では，
り，2 つの CPU コアを内蔵し，性能向上を図ったデ
AM120 と AM160 について紹介する．また，具体的
ュアルコアプロセッサのニーズが高まっている．また，
な適用事例を挙げ，システム オン モジュールの採用に
信頼性を求める分野では，ECC メモリ対応が求められ
よるメリットについて説明する．
ている．
このような背景のもと, AM100 シリーズの新モデル
として, 最新のデュアルコアプロセッサである Intel 注３）
注１）COM Express は，組込み向け PCI 製品の標準化を目的
とした国際的な標準化団体 PICMG（PCI Industrial
Computer Manufacturers Group）が策定した組込み向
け CPU モジュール規格である．
PFU Tech. Rev.,18, 2,pp.31-36（11,2007）
注２）Pentium は，Intel Corporation の登録商標である．
注３）Intel は，Intel Corporation の登録商標である．
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CoreTM2 Duo プロセッサ搭載 COM Express 規格システム オン モジュール「AM120/AM160」
社 Core 2 Duo プロセッサを搭載した AM120 と
AM160 を開発した．AM160 では ECC メモリに対
応している．
図−１に AM120 モデル 110 の外観を，図−２に
AM160 モデル 150 の外観を示す．
3
特長と仕様
３.１ 製品概要
システム オン モジュールは，CPU，チップセット，
●図―１ システム オン モジュール AM120 モデル 110 ●
（Fig.1-System-on-module AM120 model 110）
メモリ部分を小型に凝縮したモジュールで，I/O コネク
タ等を搭載したキャリアボードと組み合わせることによ
り，希望する大きさ・機能を持つマザーボードを実現で
きる．
表−１に，AM120 と AM160 の仕様概要を示す．
３.２ 特長
（１）グラフィック内蔵モデルと高信頼モデルをライン
ナップ
今回，従来モデルから性能向上を図ったグラフィッ
ク内蔵モデルである AM120 と，従来モデルにない
ECC メモリに対応した高信頼モデルである AM160
●図―２ システム オン モジュール AM160 モデル 150 ●
（Fig.2-System-on-module AM160 model 150）
をラインナップした．
AM120 は，Intel 社 Core 2 Duo プロセッサとモ
バイル インテル グラフィックス・メディア・アクセラ
バイル向け GME965 チップセットを採用し，デュア
レータ X3100 であり，500 MHz（従来モデル比
ルコアプロセッサ，FSB 800 MHz（従来モデル比
1.5 倍）の周波数で動作し，特に Windows Vista の
1.5 倍）
，4 MB L2 キャッシュ（従来モデル比 2 倍）
，
登場により重視される 3D 描画について大幅な性能強
D D R 2 - 6 6 7 （従来モデル比 1 . 3 倍），シリアル
化を図っている．
ATA/300（従来モデル比 2 倍）により，従来モデル
に対し大幅な性能強化を図っている．
AM160 は，Intel 社 Core 2 Duo プロセッサとサ
AM160 は，グラフィックス機能を必要としない装
置をメインターゲットとしており，グラフィックス機能
を搭載していない．グラフィックス機能が必要な場合は，
ーバ向け E7520 チップセットを採用し，デュアルコ
キャリアボード上に PCI バスまたは PCI Express バ
アプロセッサ，多数の PCI Express バスによる高い
ス接続のグラフィックデバイスを搭載するか，キャリア
性能と，ECC メモリ対応による高い信頼性を実現して
ボード上に LPC バス接続の Super I/O デバイスを接
いる．
続してシリアルコンソールリダイレクション機能を使用
（２）デュアルチャネルメモリに対応
AM120 と AM160 は，デュアルチャネルにより高
速アクセス可能な 2 つのメモリスロットを搭載してお
り，高い性能と最大 4 GB の容量を実現している．
（３）グラフィックス機能を搭載（AM120 のみ）
できる．
（４）RAID 機能を搭載
AM120 と AM160 のシリアル ATA は，転送速度
向上に加え，チップセットとデバイスドライバにより提
供される RAID 0 と RAID 1 のソフトウェア RAID
AM120 は，従来モデルと同様 グラフィック機能を
に対応している．RAID 1 では，2 台の HDD に同じ
搭載し，デュアルディスプレイにも対応している．グラ
データを保存することにより，1 台の HDD が故障し
フィックスコントローラはチップセットに内蔵されるモ
た場合でも HDD データの保護が可能である．
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PFU Tech. Rev.,18, 2,（11,2007）
CoreTM2 Duo プロセッサ搭載 COM Express 規格システム オン モジュール「AM120/AM160」
●表−１ AM120 / AM160 仕様概要●
モデル
AM120 モデル 110
型 名
PD-AM12T75HR
インテル Core 2 Duo
CPU
プロセッサ T7500（2.2 GHz）
AM160 モデル 150
PD-AM12L75HR
PD-AM16T74HR
インテル Core 2 Duo
インテル Core 2 Duo
プロセッサ 低電圧 L7500
プロセッサ T7400（2.16 GHz）
（1.6 GHz）
キャッシュ
PD-AM16L74HR
インテル Core 2 Duo
プロセッサ 低電圧L7400
（1.5 GHz）
L2- 4 MB
チップセット
インテル GME965 ＋ ICH8M-E
インテル E7520 ＋ 6300ESB
FSB
800 MHz
667 MHz
主記憶
DDR2-667 Unbuffered SO-DIMM x 2（max：4 GB）ECC なし
DDR2-400 Registered DIMM x 2（max：4 GB）ECC あり
グラフィックス
チップセット内蔵グラフィックスコントローラ
コントローラ
（VRAM はメインメモリ使用）
CRT 最大解像度
表
示
制
御
および表示色
シングルチャネル XGA（1 024 × 768）：1 677 万色
および表示色
デュアルチャネル WUXGA（1 920 × 1 200）：1 677 万色
および表示色
PCI Express Graphics
Ｉ
／
Ｏ
イ
ン
タ
ー
フ
ェ
ー
ス
−
QXGA（2 048 × 1 536）：1 677 万色
LCD 最大解像度
TV OUT 最大解像度
外
部
バ
ス
−
PCI Express
−
True HDTV （1 920 x 1 080）：1 677 万色
−
x 16 レーン：1 本（SDVO 使用時は使用不可）
−
x 1 レーン：5 本
x 4 レーン：5 本
（x 4 レーン：1 本，x 1 レーン：1 本としても使用可能）
（x 8 レーン：2 本，x 4 レーン：1 本としても使用可能）
PCI
32 bit／33 MHz 3.3 V
LPC
1（Super I／O 接続可能）
CRT（VGA）
1
−
LCD（LVDS）
1 （LVDS LCD I／F）
−
SDVO
2
−
TV Out
1
−
LAN
USB
1（10／100／1000 Base-T）
8（USB 2.0）
4（USB 2.0）
IDE
1（ATA／100）
シリアル ATA
2（シリアル ATA／300，RAID 0／1 サポート）
2 （シリアル ATA／150，RAID 0／1 サポート）
オーディオ
あり（Intel High definition Audio，外部 Audio-CODEC 要）
あり（AC' 97，外部 Audio-CODEC 要）
SMBus
1
I2C
1
GPIO
GPI：4，GPO：4
BIOS
Phoenix TrustedCore BIOS
RAS 機能
冷却機構（オプション）
CPU 温度監視，FAN 監視，電圧監視
ヒートシンク，ファンヒートシンク
供給電源
最大消費電力
ファンヒートシンク
12 V，5 V（スタンバイ），3.3 V（バックアップ）
85.5 W
67.3 W
動作周囲温度
対応 OS
93.5 W
76.5 W
0 ∼ 60 ℃
Windows
注1）
XP Professional ／ Embedded，
Windows XP Professional ／ Embedded，
Windows Vista Business 32 bit 版，Red Hat 注2） Linux
Windows Vista Business 32 bit 版， Red Hat Linux
質量
130 g
175 g
外形寸法 （W x D）
125 x 95 mm，COM Express Basic
155 x 110 mm， COM Express Extended
注１）Windows は，米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標である．
注２）Red Hat は，米国その他の国で Red Hat. Inc. の登録商標若しくは商標である．
PFU Tech. Rev.,18, 2,（11,2007）
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CoreTM2 Duo プロセッサ搭載 COM Express 規格システム オン モジュール「AM120/AM160」
（５）PCI Express に対応
２）評価ボードの提供
キャリアボードを開発する前に，お客様のアプリケ
AM120 と AM160 は PCI Express に対応し，
高いバス性能を提供している．
ーションソフトウェアを先行開発するために，評価ボ
AM120 の PCI Express は，PCI Express
ードを提供している．評価ボードは，お客様の使いた
Graphics x16 レーンを 1 本と，PCI Express x1
いデバイスやカードとシステム オン モジュールとの
レーンを 5 本（従来モデル 4 本）持っている．PCI
組合せの評価にも使用できる．
Express Graphics x16 レーンには，高性能グラフ
３）ソフトウェアサポート
OS と BIOS のカスタマイズ 参３）による柔軟な対応
ィックスデバイスを接続できる．
AM160 の PCI Express は，PCI Express x4
に加え，PFU が組込みシステム向けに提供している
レーンを 5 本持っている．5 本の内の 4 本は各 2 本
ソフトウェア EmbedWare R ／ SysMonTM シリー
を束ねて PCI Express x8 レーンを 2 本として使用
ズ 参４）により，リモートシステム監視と電源制御監視
することもできる．これにより多くの高速デバイスを接
を提供している．
続できる．
（６）冷却オプションを用意
従来モデルでは，ヒートスプレッダを標準で搭載し，
その上に冷却機構を搭載していたが，CPU の消費電力
増加に対応し，AM120 と AM160 はヒートスプレッ
ダを搭載せず冷却の自由度を向上させている．冷却オプ
4
製品の適用例
（１）超小型マザーボード
AM120 の小ささを最大限に活かすと，図−３，
図−４に示すような超小型のマザーボードを作ることが
ションでは，ヒートシンクを直接 CPU に接触させる
ことにより，冷却性能を大幅に向上している．
AM120 の冷却オプションは，ヒートシンクとファ
ンヒートシンクを用意している．ファンヒートシンクは，
高さを抑えつつ，動作周囲温度 55 ℃に対応できる．
AM160 の冷却オプションは，ファンヒートシンク
95
mm
を用意しており，銅製ヒートシンクの採用により冷却性
能を向上し，動作周囲温度 60 ℃に対応できる．
（７）COM Express 規格に準拠
従来モデルと同様，COM Express 規格に準拠して
おり，標準規格製品として安心して使っていただける製
品である．
AM120 は COM Express 規格の Basic フォーム
125 mm
ファクタ（125 mm x 95 mm）
，AM160 は COM
Express 規格の Extended フォームファクタ（155
mm x 110 mm）に準拠している．
●図―３ 小型マザーボード外観●
（Fig.3-External view of the small size motherboard）
（８）開発支援
システム オン モジュールを利用するにはキャリアボ
DC 12V
ードが必要である．キャリアボードはお客様で開発でき
るが，スムーズな開発のためには，ノウハウが必要とな
る．PFU では，長年の経験を基にお客様の開発を手厚
USB x2
AM120
トランスミッタ
く支援している．
LAN x1
CRT x1
１）デザインガイドの提供
キャリアボード設計において重要な参考回路図や熱
設計の指針を記載したデザインガイドを提供して，お
客様の短期開発を支援している．
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キャリアボード
●図―４ 小型マザーボード ブロック図●
（Fig.4-Small size motherboard block diagram）
PFU Tech. Rev.,18, 2,（11,2007）
CoreTM2 Duo プロセッサ搭載 COM Express 規格システム オン モジュール「AM120/AM160」
できる．このような超小型マザーボードにより，これま
ディスプレイ
背面に設置
で以上に小型な装置や小さなスペースに設置できる．
（２）デジタルサイネージシステム
サーバ
AM120 の小ささと高いグラフィックス性能を活か
し，デジタルサイネージシステムを実現できる．特に
ギガビット
イーサネット
AM120 と小型キャリアボードを組合せることで，デ
CRT
ィスプレイの背面に容易に設置することもできる．ネッ
AM120
トワーク経由でコンテンツ配信する場合は，AM120
LAN
トランスミッタ
のギガビットイーサネットを通じて動画データ等の配信
キャリアボード
もできる（図−５参照）
．
（３）マルチディスプレイシステム
AM120 のグラフィックス機能を使用して，マルチ
●図―５ デジタルサイネージシステム ブロック図●
（Fig.5-Digital signage system block diagram）
ディスプレイシステムを実現できる．表示先として，
CRT ／ LCD ／ TV OUT ／ SDVO から一定の組み
合わせを選択することができる．
SDVO はキャリアボードに SDVO から他のインタ
ーフェースに変換するトランスミッタデバイスを搭載す
ることで，CRT，DVI，LVDS 等のインターフェース
CRT
AM120
トランスミッタ
SDVO
CRT
を実現できる（図−６参照）
．これによりグラフィック
キャリアボード
デバイスを増設することなく，システムに合わせた表示
先が選択可能である．
（４）ホットプラグ対応マザーボード
●図―６ マルチ表示システム ブロック図●
（Fig.6-Multiple-display system block diagram）
COM Express 規格はホットプラグに対応していな
いが，キャリアボードにホットプラグ機能を搭載するこ
ホットプラグ対応コネクタ
とにより，故障時に容易に交換可能なホットプラグ対応
マザーボードを実現できる（図−７参照）
．
（５）高信頼システム
AM160 の ECC メモリと RAID 機能を活用し，サ
ーバ並の高信頼性を実現したシステムを容易に実現でき
バススイッチ
AM120
または
AM160
ホットプラグ
コントローラ
る（図−８参照）
．
（６）多ポート高速通信システム
キャリアボード
バックパネル
AM160 の PCI Express を活用し，高速ネットワ
ークデータ処理システムを実現できる．5 本の PCI
Express x4 レーンにデュアルチャネルのギガビット
●図―７ ホットプラグ対応マザーボード ブロック図●
（Fig.7-Hot-plug compliant motherboard block diagram）
イーサネットコントローラを接続することにより，10
HDD
ポートのギガビットイーサネットを省スペースで搭載で
きる（図−９参照）
．
シリアル ATA
AM160
RAID 1
5
むすび
システム オン モジュールは AM120 と AM160 の
投入によりデュアルコアプロセッサ対応と ECC 対応
を加え，組込み市場の要件に広く対応できるようになっ
ECC 対応
メモリ
シリアル ATA
HDD
キャリアボード
●図―８ 高信頼システム ブロック図●
（Fig.8-High reliability system block diagram）
た．今後も，組込み市場の動向に合わせて，新しいプロ
PFU Tech. Rev.,18, 2,（11,2007）
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CoreTM2 Duo プロセッサ搭載 COM Express 規格システム オン モジュール「AM120/AM160」
セッサやチップセットを搭載する COM Express 規格
PCI Express x4 レーン
準拠の製品をいち早く開発し，お客様の様々なニーズに
応える製品を提供する．
AM160
ギガビット
イーサネット
x10 ポート
ギガビットイーサネット
コントローラ
キャリアボード
●図―９ 多ポート高速通信システム ブロック図●
（Fig.9-Multiple-port high-speed communication system
block diagram）
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参考文献
参１）システム オン モジュール AM100 シリーズホームペー
ジ．
http://www.pfu.fujitsu.com/prodes/product/som
参２）大谷，村井： COM Express 規格に準拠した次世代シス
テム オン モジュール AM100 シリーズ， PFU Tech.
Rev., 16, 2, pp. 9-15（2005）．
参３）番井，宇都宮：組込み製品における BIOS，OS カスタマ
イズ・サービス，PFU Tech. Rev., 17, 2, pp. 26-30
（2006）
．
参４）番 井 ， 吉 本 ： 組 込 み コ ン ト ロ ー ラ 監 視 ソ フ ト ウ ェ ア
EmbedWareR / SysMonTM シリーズ，PFU Tech. Rev.,
16, 2, pp. 51-55（2005）．
PFU Tech. Rev.,18, 2,（11,2007）