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Grafik bei SIMATIC IPC - Technik und Nutzen White Paper · April 2011 SIMATIC PC...
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- Welche technischen Eigenschaften haben die bei SIMATIC IPC / HMI IPC eingesetzten Grafikchips? - Wie kann ich mehr als einen Monitor an einen SIMATIC IPC / HMI IPC anschließen? - Was bedeutet in diesem Zusammenhang der Begriff Bandbreite und was sind die...
Geschichte......................... 12 Steckbare Grafikarte im Vergleich zum Onboard-Grafikchip ......12 Grafik bei SIMATIC IPC ....................14 Grafikchips, Displayanzahl und Auflösungen bei SIMATIC IPC ......14 Monitore für den industriellen Einsatz: SIMATIC Flat Panel, SIMATIC Thin Client und SCD Monitor ......................15 Mehr als ein Monitor pro SIMATIC IPC...............
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 1 Monitore 1.1 Auflösung, Farbtiefe und Bildfrequenz Ein Computer-Bildschirm bzw. -Monitor dient der Ausgabe von Informationen der auf dem angeschlossenen PC ablaufenden Programme. Dazu zählen beispielsweise Statusmeldungen beim Hochlaufen des Rechners (BIOS), wie auch komplexe grafische Darstellungen von Daten aller Art.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Color“ bezeichnet. Ein menschlicher Betrachter kann bei einem True-Color-Bild in der Regel keine einzelnen Farbabstufungen mehr unterscheiden. Viele Grafikkarten geben Grafikdaten mit 32 Bit aus, wobei hier jedoch nur die Adressierung der Farbinformationen einfacher ist.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Weitere Informationen liefert die Angabe des Seitenverhältnisses. Traditionell und das am weitesten verbreitete Seitenverhältnis ist 4:3. Dieses Format leitet sich aus der Vergangenheit ab. Lange Zeit war das 4:3 Seitenverhältnis z. B. bei Kinofilmen und in der Kleinbildfotografie üblich.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 2 Übertragung von Grafikdaten 2.1 VGA – Video Graphics Adapter Der VGA-Anschluss ist seit 1987 als analoger Bildübertragungsstandard zwischen Grafikkarten und Anzeigegeräten etabliert. VGA bezeichnet auch eine Bildschirmauflösung von 640 x 480 Bildpunkten (Video Graphics Array). Über einen VGA-Anschluss können aber ohne weiteres mehr Videodaten für höhere...
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SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Die maximale Leitungslänge von der Signalquelle bis zum Bildschirm ist mit 5m spezifiziert. Abhängig von Datenrate, Kabelqualität und der Auslegung der Anschaltung können auch Entfernungen bis zu 30m erreicht werden.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 2.3 DisplayPort Der DisplayPort ist eine relativ neue standardisierte Displayschnittstelle mit erheblich erweiterten Möglichkeiten. Er bietet neben den „Video-Kanälen“ einen sogenannte „Auxiliary-Channel“ der es ermöglicht, zusätzlich weitere digitale Daten wie USB- oder Audiosignale zu übertragen.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 2.4 HDMI - High Definition Multimedia Interface HDMI ist eine digitale Schnittstelle zur Übertragung von (kopiergeschützten) hochauflösenden digitalen Video- und Audio-Daten mit hoher Bandbreite zwischen einem Abspielgerät (Tuner, Recorder, Player) und einem Wiedergabegerät (Flachbildschirm,...
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 2.7 Zusammenfassung und Ausblick Treiber für die Einführung neuer Schnittstellen ist, neben der Notwendigkeit immer mehr Daten für größere bzw. besser auflösende Bildschirme zu übertragen, unter anderem die Unterhaltungsindustrie. Diese fordert die Möglichkeit, die Übertragung von kopiergeschütztem Material zu verschlüsseln, um ein Abgreifen der Video- und...
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 3 GPU - Grafikprozessor 3.1 Geschichte In jedem Rechner ist für die Erstellung der Grafikdaten ein eigener Chip zuständig, die sogenannte „GPU“ (Graphics Processing Unit - Grafikprozessor ). Diese erzeugt auf Basis der vom Hauptprozessor vorgegebenen Daten die Bildschirmausgabe.
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SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Bei integrierten Grafikprozessoren ist Intel aufgrund der vielen Office-PCs mit integrierten Grafikchips Marktführer. Weitere bekannte Hersteller, insbesondere für externe Grafikkarten, sind NVIDIA und AMD, sowie Matrox. Aufgrund der zahlreichen auf dem Markt befindlichen Grafiklösungen kann die folgende Tabelle nur einen sehr groben Anhaltspunkt über Vorzüge der jeweiligen...
, beim Rack PC SIMATIC IPC547C der Intel® GMA 4500 und bei allen anderen SIMATIC IPCs Intel® HD Graphics with Dynamic Frequency. Die Onboard- Grafikchips greifen auf den Hauptspeicher des jeweiligen SIMATIC IPC zu (shared Memory) und belegen dort je nach Speicherausbau dynamisch Speicher. Dies sollte bei speicherkritischen Anwendungen beachtet werden.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 4.3 Mehr als ein Monitor pro SIMATIC IPC 4.3.1 SIMATIC IPC mit DVI-I-Anschluss DVI-I ermöglicht über einen Adapter, zwei Videosignale (analog und digital) auszugeben. Mit einem passenden Y-Adapter (siehe Bild) von Siemens können an einen...
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 4.3.3 Externe Grafikkarten Um die Grafikleistung zu verbessern, steht für die Rack PCs jeweils eine leistungsfähige, systemgetestete Grafikerweiterungskarte für den PCI-Express x16- Steckplatz als Bestellvariante zur Verfügung. Diese Karte verfügt über einen leistungsfähigen Grafikchip für komplexe 2D- und verbesserte 3D-Berechnungen.
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SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 4.3.3.2 SIMATIC IPC547C Hier ermöglicht die Grafikkarte über eine Weiche mit proprietärem Format den gleichzeitigen Anschluss von bis zu 2 Monitoren über ein mitgeliefertes Y- Adapterkabel mit zwei DVI-I-Ausgängen. Somit können an diese Karte zwei beliebige Monitore (DVI und/oder VGA) angeschlossen werden.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 4.4 Anzeigeoptionen, Skalierung und Verhindern gleichzeitiger Bedienung 4.4.1 Displayoptionen Folgende Optionen stehen für den Betrieb mit mehr als einem Display zur Verfügung • Dual View (Extended Desktop): Auf zwei angeschlossenen Monitoren können unterschiedliche Bildschirminhalte dargestellt werden.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Mit der Erweiterungskarte sind bei Rack PCs zusätzlich folgende Optionen zur Bildschirmaufteilung für die an die Erweiterungskarte angeschlossenen Monitore möglich: • Horizontal Span: Bei dieser Anzeigeoption erstreckt sich der Windows- Bildschirm horizontal über die beiden Monitore der Erweiterungskarte.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 abweichenden nativen Auflösung skalieren muss (Clone und Span). Je nach Monitorelektronik kann diese versuchen die Verzerrungen herauszurechnen, die Qualität der skalierten Darstellung wird jedoch eher schlechter sein als beim „Original“.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Abgesetzte Lösungen bei SIMATIC IPC 4.5.1 Monitorverlängerung Reguläre DVI- bzw. VGA-Verbindungen mit Monitoren erlauben nur eine eingeschränkte Kabellänge (siehe Kapitel 2). Diese ist abhängig von der Umgebung, der Auflösung und bei VGA von der „tolerierbaren Bildqualität“. Im Allgemeinen sind im Industriebereich die Grenzen für DVI bei 5m und VGA etwa bei 20m für einen...
Ändern von BIOS-Informationen im BIOS selbst ist nicht möglich, da die Bild- und Datenübertragung erst durch ein laufendes Betriebssystem möglich wird. Siemens bietet Thin Clients in Größen von 10“ und 15“ für den Einbau in Schaltschränken und ein 15“-Gerät für den Anbau an einen Tragarm an. Die Geräte verfügen über RDP (Remote Desktop Protocol), Sm@rtAccess, VNC (Virtual...
5 Exkurs: Benötigte Bandbreite zur Bilddatenübertragung Um ein Monitorbild darzustellen, benötigt der Monitor kontinuierlich Bilddaten von der Grafikkarte. Diese werden über die vorhandene Schnittstelle (bei SIMATIC IPC: VGA oder DVI) übertragen. Der Begriff „Bandbreite“ wird umgangssprachlich für die Übertragungsleistung verwendet, bezeichnet jedoch eigentlich ein Frequenzband.
SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 6 Exkurs: Bussysteme Gerade die Berechnung von Grafikdaten erfordert eine stetige und datenintensive Kommunikation zwischen Hauptprozessor und Grafikkarte sowie Hauptspeicher und Grafikkarte. Bis in die 90er Jahre waren Systemkomponenten über den ISA-Bus und darauf folgend über den PCI-Bus miteinander verbunden.
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SIMATIC IPC “Grafik bei SIMATIC IPC” - White Paper April 2011 Bussystem Datenübertragungsrate Busart 16 MByte/sek parallel PCI (32 Bit, 33 MHz) 133 MByte/sek parallel AGP x8 (kein Bus) 2133 MByte/sek parallel PCIe x1 500 MByte/sek seriell PCIe x4 2000 MByte/sek...
Monitore für den industriellen Einsatz: http://www.automation.siemens.com/hmi/html_00/products/hardware/lcd_displays/index.htm Weitere White Paper zu SIMATIC IPC: http://www.automation.siemens.com/Industrial-PC/html_00/support/infomaterial.htm Siemens Industry Automation and Drive Technologies Service & Support: http://support.automation.siemens.com/ Intel Graphics Media Accelerator 950 (de/en): http://www.intel.com/cd/products/services/emea/deu/216821.htm http://www.intel.com/cd/products/services/emea/eng/216464.htm Intel Graphics Media Accelerator 4500 und X4500 (en): http://software.intel.com/en-us/articles/quick-reference-guide-to-intel-integrated-graphics/...