실시간 컴퓨팅 성능 향상을 위한 TwinCAT Core Boost

 터보 모드의 프로세서 코어를 통한 성능 및 비용 효율성 향상

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TwinCAT Core Boost를 사용하면 개별 프로세서 코어를 필요에 따라 터보 모드로도 작동할 수 있다. © Beckhoff

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Beckhoff TwinCAT 3는 최신 멀티코어 프로세서 기술을 일관되게 지원한다. 멀티 스레드 기능을 사용하면 어플리케이션을 여러 코어에 분산할 수 있다. 이제 TwinCAT Core Boost를 통해 개별 실시간 코어의 컴퓨팅 성능을 최대 50%까지 향상시켜 시스템 성능을 극대화하고 특정 요구 사항에 맞게 최적화할 수 있다.

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TwinCAT Core Boost를 사용하면 프로세서 코어의 클럭 주파수를 필요에 따라 개별적으로 구성할 수 있으므로 더 이상 모든 코어를 동일한 속도로 클럭할 필요가 없다. 클럭 속도는 각 실시간 코어에 대해 설정할 수 있다. 터보 모드라고 하는 개별 코어를 실시간으로, 그리고 연속적으로 작동하는 것도 가능하다.

TwinCAT Core Boost가 각 프로세서 코어(및 전체 시스템)의 허용 전류 소비량과 온도를 모니터링하여 터보 모드 사용 시에도 안정적인 작동을 보장한다. TwinCAT Core Boost는 11세대 이후의 Intel® Core™ i 프로세서가 탑재된 모든 Beckhoff 산업용 PC에 점진적으로 도입될 예정이다.

최초 도입:

– 초소형 산업용 PC C6030 및 C6032

이후 도입:

– 초소형 산업용 PC C6025, C6027, C6030, C6032, C6040, C6043

– 싱글 및 멀티터치 패널 PC CP62xx, CP72xx 또는 CP22xx, CP32xx

– 내장형 팬리스 산업용 PC C6515, C6525

– 초소형 산업용 PC C6920, C6930

– 컨트롤 캐비닛 산업용 PC C6640, C6650, C6675

– 19인치 슬라이드인 산업용 PC C5210, C5240

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Béla Höfig, TwinCAT 제품 관리, Beckhoff Automation: "Core Boost 기능의 깊고 매끄러운 통합은 엔지니어링 구성에서 PLC 코드 진단, HMI에서 TwinCAT 시스템 자체의 자동 모니터링까지 확장됩니다. © Beckhoff

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제어 성능 및 비용 효율성 향상

Beckhoff 성능 포털의 통합 벤치마크에서 기본 주파수를 사용하는 Intel^® Core™ i7 11850HE의 단일 코어 성능과 동일한 CPU의 TwinCAT Core Boost가 적용된 단일 코어를 비교했다. TwinCAT Core Boost를 사용하면 클럭 주파수를 2.6GHz에서 4.2GHz로 높일 수 있었다. 이는 CPU의 Beckhoff 성능 지수를 50% 이상 높일 수 있음을 의미한다. 이 벤치마크는 TwinCAT Core Boost가 어떻게 클럭 주파수를 높여 컴퓨팅 시간을 단축할 수 있는지 보여주는 예시이다. 이를 통해 프로젝트 사이클 시간을 최소화하고 기계와 시스템을 더욱 효율적으로 운영할 수 있다. 또한 TwinCAT Core Boost는 소형 프로세서의 성능을 향상시켜 다른 방법으로는 달성하기 어려운 어플리케이션에 필요한 성능 표준을 충족하는 데 사용할 수 있다. 따라서 사용자는 필요한 하드웨어와 프로세서 종속 소프트웨어 라이선스 비용을 모두 절약할 수 있다.

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구체적으로 말하자면, TwinCAT Core Boost를 사용하면 간단한 파라미터화를 통해 개별 코어의 클럭 속도를 높일 수 있다. 이를 통해 개별 코어가 어플리케이션 요구 사항에 유연하게 대응하고 모션 제어, 비전 솔루션, 머신 러닝 모델과 같이 특히 높은 성능이 요구되는 어플리케이션의 부분을 해당 프로세서 코어에서 효율적으로 실행할 수 있다. TwinCAT 내에서 실시간 기능과 결정론적 제어를 보장하기 위해 코어 클럭이 영구적으로 향상되었다. 이는 새로운 Intel^® 프로세서의 관련 기능 덕분에 가능해졌으며, 이제 사용자는 어플리케이션에서 직접 클럭 주파수에 접근하고, 영향을 주고, 지속적으로 증가시킬 수 있다. 또한 상대적으로 낮은 클럭 주파수로 실행되는 프로세서 코어 수가 증가하는 현재의 기술 트렌드에 대항할 수 있다.

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이러한 프로세서 기술의 발전은 IT 세계의 모든 이점을 자동화 기술에 완벽하게 통합하는 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술 개념과 정확히 일치한다. 중앙 제어 시스템으로서 IPC는 머신 러닝이나 새로운 TwinCAT MC3 모션 제어 세대 등을 통해 새로운 가능성을 열어나가고 기능 범위를 지속적으로 확장하고 있다. 이는 예를 들어 이전에 사용했던 제어 코드를 동일한 플랫폼에서 더 빠르게 실행할 수 있기 때문이다. 또한, 필요한 프로세서를 Intel^® Core™ i7에서 Intel^® Core™ i3으로 낮추는 등의 방법을 통해 기존의 어플리케이션에서도 IPC를 비용 효율적으로 사용할 수 있다. 동일한 코드를 더 작은 플랫폼에서 이전과 같은 속도로 실행할 수 있으므로 사용자는 하드웨어, 운영 체제 라이선스, TwinCAT 성능 수준에 대한 비용을 절감하면서 동일한 기능을 사용할 수 있다.

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Felix Wildemann, 산업용 PC 제품 관리, Beckhoff Automation: "TwinCAT Core Boost를 사용하면 Intel® Core™ i7 대신 비용 효율적인 Intel® Core™ i3로도 어플리케이션에 충분할 수 있습니다." © Beckhoff

새로운 TwinCAT 빌드에 통합

Core Boost 기능은 새로운 TwinCAT Build 4026에 직접 통합된 기능으로 제공된다. 엔지니어링 측면에서는 기존 프로세서 코어 구성 내에 필요한 확장이 있다. 상세하고 사용하기 쉬운 진단 옵션도 런타임 내에서 사용할 수 있다. PLC와 HMI를 통해 모든 중요한 값을 추적하고 운영 체제가 코어를 단독으로 사용하는지, TwinCAT과 공유하는지 등의 질문에 답할 수 있다. TwinCAT은 코어에서 독립적으로 실행됩니까? 프로세서의 전체 전력 소비량과 개별 코어의 온도는 얼마나 높습니까? 이 모든 정보는 TwinCAT에 캡처되며 모니터링을 위해 접근할 수 있다. TwinCAT은 특정 제한 사양에 독립적으로 대응한다. 예를 들어 최대 허용 프로세서 전력 소비량에 도달하면 전체 시스템이 안정적으로 계속 실행될 수 있도록 첫 번째 조치로서 비실시간 코어의 클럭 주파수가 자동으로 조절된다.

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TwinCAT Core Boost가 있는 경우와 없는 경우의 CPU 비교: 2.6GHz의 클럭 주파수를 4.2GHz까지 높일 수 있다. © Beckhoff

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[원본] 월간컨트롤 25년도 1월호