將運算能力和儲存從雲端轉移到邊緣，為邊緣運算市場開啟了新的機遇。邊緣運算在本地執行，靠近資料來源，從而在本地處理資料，減少對雲端的依賴。將運算能力轉移到邊緣的原因是邊緣的處理速度比雲端更快。典型的物聯網設備在同一個位置處理即時輸入和輸出資料以進行決策。這些設備利用邊緣運算來消除由於必須將資料發送到雲端進行處理並將資料發送回原始設備而造成的網路延遲。堅固型工業電腦必須能夠在嚴苛的環境中運行，其中包括以下環境：工業自動化、自動駕駛汽車、遠端採礦設備控制、數位看板、醫療設備、牲畜管理等等。
在這些環境中，標準電腦很難可靠地運行，因為它們只適用於受控的室內環境，例如家庭和辦公室。
業界真正需要的是一種耐用、可靠，並且能夠在惡劣環境中長期使用的電腦，而這正是堅固型工業電腦備受矚目的原因。此外，這篇部落格文章將指導您了解堅固型工業電腦的強大和堅固之處。同時，我們將解釋堅固型電腦與標準桌上型電腦的區別。
什麼是堅固型工業電腦？
堅固型工業電腦是高效能電腦，在運算能力和卓越的耐用性方面均表現出色。它們為邊緣運算應用提供了絕佳的解決方案，特別是鑒於它們的可靠性和長壽命，這兩者對於嚴峻的部署至關重要。堅固型工業電腦的效能與工作站級電腦一樣強大，但其設計和製造卻更加耐用。堅固型工業電腦提供強大的運算能力，能夠承受嚴苛的環境壓力。首先，我們將向您介紹堅固型工業電腦和普通桌上型電腦的共同特性。
堅固型工業電腦與桌上型電腦 | 相似之處
為了達到高效能電腦的表現並在邊緣運算部署中順暢運行，電腦需要配備優質元件。電腦設定中包含一些基本元件。了解核心元件是甚麼對於您在選擇適合您工作負載的堅固型工業電腦時做出明智的決定至關重要。在典型的工業運算解決方案中，您會發現它們配備了這些元件：
- CPU [處理器]
- GPU [繪圖處理單元]
- RAM [記憶體]
- 儲存裝置 [硬碟與固態硬碟]
- 作業系統 [作業系統]
1. CPU – 處理器
每台電腦都必須在主機板上連接一個 CPU。CPU 是中央處理單元的縮寫，它是電腦系統的大腦。主處理器執行構成電腦程式的一系列指令輸入。CPU 由數十億個微型電晶體組成，使其能夠執行系統記憶體中儲存的多個程式的複雜計算。根據您的需求匹配您的 CPU 至關重要，以確保任務高效執行且效能不遲緩。
邊緣電腦通常執行簡單的工作負載，而有時，它們必須能夠同時執行多個複雜的工作負載。因此，根據您希望電腦執行的工作負載，您應該選擇適當的 CPU，以確保您的設備能夠以最佳狀態運行，而不會減慢您的工作負載。複雜的工作負載包括機器學習、擴增實境、即時資料支援、人工智慧等等。
也就是說，您應該選擇能夠執行複雜任務的 CPU，並且您可以從考慮可以為您的系統配置的不同類型 CPU 開始。您應該考慮以下項目（板載 SoC 或插槽 CPU）、CPU 中的核心數量、快取記憶體容量以及 CPU 時脈速度（每秒 GHz 的週期量）。
堅固型工業電腦和桌上型電腦都使用 CPU。然而，由於邊緣運算對速度和可靠性的要求，大多數堅固型工業電腦的 CPU 規格會比大多數桌上型電腦更高。此外，Premio 的堅固型電腦支援 Intel Core X86 處理器 — 插槽式 CPU 和片上系統 (SoC) 處理器。例如，Premio 的 RCO 6000 系列由第七代 Intel Core i7-7700T 處理器提供動力，具有四核心處理器和最高 3.8 GHz 的渦輪頻率，可輕鬆處理繁重的工作負載，並具有合理的 35W TDP（熱設計功耗）。
2. 繪圖處理單元 (GPU)
堅固型工業電腦和桌上型電腦通常與 GPU 相容，可插入其 PCIe 插槽。GPU 代表圖形處理單元，而 CPU 被稱為電腦的大腦，GPU 則是電腦的靈魂。CPU 在幾個核心下處理少數重量級任務，而 GPU 則能夠一次處理數千或數百萬個獨立的較輕任務，與 CPU 的八個或稍多幾個較大核心相比，GPU 擁有數千個較小的核心。
也就是說，GPU 非常適合處理圖形，當渲染圖像的所有紋理、照明和形狀時，需要同時計算以獲得流暢的結果。此外，GPU 是機器學習、電腦視覺、人工智慧、超級運算等技術的關鍵。GPU 在每消耗的單位能量下，能夠執行比 CPU 更多的任務。因此，在執行深度學習時，需要同時處理大量的資料，並在神經網路中進行自我學習，透過執行許多計算任務來實現。GPU 在邊緣運算中也扮演著主要角色，特別是當圖像處理涉及電腦視覺時，電腦視覺應用於汽車工業、醫療保健、生命科學和智慧庫存等多個領域。
3. 主要儲存 – 記憶體
電腦中有短期記憶體和長期記憶體。隨機存取記憶體或 RAM 是電腦的主要儲存，稱為電腦的短期記憶體。RAM 是一個高速組件，無論記憶體儲存在何處，都能即時存取。沒有 RAM，任何電腦都無法運作。這是因為 RAM 速度非常快，允許電腦處理正在使用的應用程式。有了 RAM，CPU 不需要每次出現新的任務請求時都在儲存磁碟機中主動搜尋。
選擇正確的 記憶體大小 將 極大地影響系統的運算速度和效能。 儘管比儲存裝置（SSD 和 HDD）快很多，但它無法永久保存資料。記憶體是一種「揮發性」記憶體技術，一旦電腦關機，它就會斷電，所有載入的資訊都會遺失。這就是為什麼您仍然需要儲存裝置才能長期保存大量資料。歸根結底，擁有適當的記憶體大小對於您的電腦正常運作非常重要。這是因為您擁有的記憶體越多，可以載入的應用程式就越多，從而使您的電腦執行速度更快，因為它需要更少地從硬碟中獲取資料。
4. 次級儲存裝置 – HDD 與 SSD
與記憶體不同，次級儲存裝置可長期保存資訊。通常，次級儲存裝置通常可拆卸以進行更換或升級。當人們討論其電腦的次級儲存裝置時，通常會發現很難在硬碟機 (HDD) 和 固態硬碟 (SSD) 之間做出選擇。這兩種裝置之間的主要區別在於儲存資訊的方式。
HDD 自 1950 年代以來就已存在，然而，它們隨著時間的推移取得了顯著改進。HDD 的主要組件包括一堆稱為磁碟片的旋轉金屬碟片，每個碟片都包含數萬億個微碎片，這些碎片可以通過磁鐵修改以表示 1 和 0 的二進位碼。每個碟片都有一個致動臂，用於掃描碟片以讀取和寫入資料到 HDD。HDD 的主要優點是與 SSD 相比，每個儲存位元組的成本更便宜。然而，由於用於儲存資訊的脆弱旋轉碟片，它們不耐用。
相比之下，SSD 也是用於長期保存資料的非揮發性儲存裝置。SSD不使用旋轉碟片，沒有移動部件，因此稱為「固態」。所有資料都儲存在整合式快閃記憶體晶片中，即使系統沒有供電，資料也能保持不變。因此，SSD具有多種優點，例如高速存取時間、低功耗、無噪音操作，以及比普通硬碟更高的耐用性和靈活性。因此，SSD 儲存裝置為堅固耐用的工業電腦提供了更高的耐用性和堅固性。有不同類型的 SSD，具有不同的速度和連接類型，例如 mSATA、M.2 NVMe 和 PCIe。憑藉 SSD 提供的速度和可靠性，它是嵌入式運算的完美解決方案。
5. 作業系統 – OS
在設定電腦時，軟體與硬體同等重要。啟動電腦時最重要的軟體是作業系統 (OS)。它是管理電腦記憶體和處理器的基本系統，包含所有軟體和硬體。沒有作業系統，電腦就毫無用處，因為它是一種讓使用者能夠與電腦硬體和軟體通訊的介面。每台電腦都必須至少有一個作業系統才能執行其他程式和應用程式。
Premio 的電腦與一些最受歡迎的作業系統相容，例如 Microsoft Windows、Windows IoT 和 Linux。Premio 的電腦還透過實作Windows 10 IoT Enterprise 來支援 IoT 應用程式。由於其豐富的功能，它是工業電腦的理想作業系統。此類功能對於工業部署非常有用。例如，應用程式鎖定、版面配置控制、Shell 啟動器、UEFI 安全啟動、BitLocker 裝置加密和統一寫入篩選 (UWF) 是 Windows 10 IoT Enterprise 的一些獨特功能。這使得堅固耐用的工業電腦擁有由 Microsoft 建立以支援各種工業部署的 Windows 10 IoT Enterprise非常方便。
深入了解 Windows 10 IoT Enterprise
堅固耐用的工業電腦與桌上型電腦 | 更少，但更多！
為了在部署於世界上最惡劣的環境中時維持工業級效能和連線能力，Premio 堅固耐用的工業電腦透過減少功能提供更多解決方案。擁有堅固耐用的工業電腦不僅僅是該裝置能夠承受一兩次惡劣環境，而是裝置的整個壽命，它可以承受持續數年的部署。在以下部分中，您將了解堅固耐用的工業電腦與桌上型電腦相比具有的不同特性。
1. 儲存裝置 – 固態硬碟
裝置架構中沒有任何移動部件是耐用的堅固工業電腦的重要關鍵因素。沒有任何移動機械部件，就不會有噪音，堅固的工業電腦可以透過承受頻繁的衝擊和振動，表現得更好。因此，堅固的工業電腦主要使用 SSD，因為它們提供更好的電源效率、速度和可靠性，同時佔用更少的空間、使用更少的電源，從而降低了停機的風險。
SSD 不像 HDD 那樣具有高速旋轉碟片和致動臂等移動機械部件，這些部件在受到硬衝擊或快速衝擊時容易損壞並失效。因此，SSD 不將資料儲存在磁碟上，而是將資料儲存在半導體晶片中。由於沒有更多部件，SSD需要更少的空間並使用更少的電量。此外，SSD比 HDD 提供了更快的速度，因為資料儲存在固態 NAND 快閃記憶體單元中，這些單元的讀寫速度比 HDD 的旋轉磁碟快得多。也就是說，Premio 的堅固工業電腦支援各種 SSD 連接類型，包括 SATA、M.2 SATA、M.2 NVMe 和 NVMe PCIe。
2. 散熱系統 – 被動式散熱
電腦也需要有出色的散熱系統，才能散發電腦內部零件產生的熱量。避免過熱非常重要，過熱可能會導致效能下降，甚至永久損壞電腦。此外，這就是為什麼需要散熱系統來將零件保持在工作溫度限制內。有不同類型的散熱系統，它們利用風扇、液體冷卻或散熱片。了解堅固耐用的工業電腦如何散熱以避免內部零件損壞，延長其平均故障間隔時間 (MTBF)至關重要。Premio 堅固耐用的工業電腦也是如此，它們利用散熱片作為散熱的最佳解決方案，因為沒有風扇可以將熱空氣排出系統。
散熱片或被動式散熱利用散熱片將內部零件產生的熱量散發到電腦的外部，以冷卻電腦。它非常簡單但有效，可以冷卻加熱的零件。
Premio 堅固耐用的工業電腦採用此原理，並透過其專利機殼設計開發了出色的散熱機制，將整個機殼變成高效的散熱片。例如，CPU 是電腦中產生最多熱量的元件之一。處理器（如 CPU 和 GPU）都有一個特定的最大熱閾值，可以從其熱設計功率 (TDP) 中查看。
了解處理器的 TDP 以及如何散熱，可以幫助您避免熱節流，這通常會導致時脈速度降低、系統崩潰，甚至整個系統關機。為了散發CPU產生的熱量，CPU 處理器上附有由高導熱材料製成的散熱片。該材料由快速散熱金屬（銅和鋁）整合而成。散熱片直接放置在CPU上方，兩者之間有一層非常薄的導熱膏，以有效地將熱量從內部發熱元件轉移到堅固工業電腦的金屬機箱。因此，它允許 PC（最高 65W TDP）在沒有風扇的情況下在擴展溫度範圍內正常運行。
3. 外殼 – 超堅固耐用
外殼基本上是容納所有電腦組件的「房子」。堅固型工業電腦和桌上型電腦的設計與材料截然不同。桌上型電腦的機箱尺寸通常非常笨重，且有大量的浪費空間。與桌上型電腦不同，Premio 的堅固型工業電腦採用符合人體工程學的設計，所有空間都經過充分優化並各有其用途。
相較之下，Premio 最大的堅固型工業電腦系列之一 RCO – 6122 系列，其整合了各種 I/O 模組，並提供多個適用於 GPU 和 SSD 的擴充槽，但其體積僅為 8L；而標準尺寸的桌上型電腦 ATX 機殼 — 中型塔式機殼（並非最大型）的體積則高達 45L。Premio 部分最小型的堅固型工業電腦，例如 RCO-1000 系列，其堅固型迷你電腦系列的體積僅為 0.58L。此人體工學設計是透過採用無風扇設計和無纜線設計而實現的，如此一來就不需要額外空間來放置桌上型電腦中常見的風扇和纜線。此外，堅固型工業電腦機箱採用超堅固材料製成。桌上型電腦機箱大多由壓克力塑膠或薄型鋁材製成。Premio 的堅固型工業電腦的專利機箱由擠壓鋁和重型金屬製成。這種材料提供了最佳的堅固型機箱和高效的導熱體，這對於部署在嚴苛環境中的堅固型運算解決方案至關重要。
4. 電源供應器
由於電源供應器 (PSU) 的各種品質和設計，為電腦選擇電源供應器是一項相當複雜的任務。然而，堅固型工業電腦的電源供應器具有多項獨特功能，使其與桌上型電腦的電源供應器不同。Premio 的堅固型工業電腦的電源供應器採用無風扇、無纜線設計，並具有寬電壓保護功能。桌上型電腦的電源供應器可能會因為其移動風扇而產生噪音，並且風扇運轉時會消耗更多電量。
此外，它使用纜線為主機板供電。透過使用風扇和纜線，灰塵和髒污很容易進入系統並堵塞系統，導致過熱。不好的電源供應器可能會對電腦組件造成永久性損壞，甚至因過熱和電壓波動而導致火災。
另一方面，Premio 的電源供應器設計完全無風扇且無纜線。此外，它還具有更多功能，從涵蓋 9V 至 48V 多種輸入的寬電壓輸入，到防止輸入超過 55V 的過電壓保護 (OVP)，以及防止突波電流損壞系統的過電流保護 (OCP)。這些都配備在堅固型工業電腦中，以應對其每天面臨的極端環境。
這是一台堅固耐用的工業電腦 | 強固！
從根本上說，與桌上型電腦不同，堅固型工業電腦主要是為在最嚴苛的條件下提供高效能運算能力而設計，且可持續長時間運作。這些極端環境包括採礦、汽車、重工業製造、石油和天然氣、畜牧業、食品自動化、醫療保健等各種艱鉅行業所面臨的環境。也就是說，為了為這些行業提供全面的解決方案，堅固型工業電腦擁有許多獨特而堅固的功能，使其完全超越其他電腦。
寬廣的溫度範圍
堅固型工業電腦必須能夠在任何極端高溫和低溫條件下生存。從冬季戶外部署時的冰點以下溫度（低於 -15℃）或室內冰櫃中的低至 -23℃，到夏季戶外沙漠中的高達 50℃，或是可散發高達 60℃ 熱量的熱機器。Premio 的堅固型工業電腦的溫度範圍能夠在從 -40℃ 的冰點到 85℃ 的高溫下運作。這些堅固型工業電腦能夠承受如此高溫和低溫，歸因於其創新的無風扇設計和被動散熱技術。機箱的流線型設計作為整個散熱片，可將熱量有效地從內部組件散發到 PC 周圍的空氣中。
抗震動與抗衝擊
震動和衝擊可能輕易導致電腦組件鬆脫或損壞，並造成故障。工業環境充滿震動和衝擊的風險。因此，堅固型工業電腦需要具備承受環境震動和持續衝擊的能力。普通桌上型電腦在暴露於衝擊或震動時會迅速失效，因為其脆弱的移動部件，例如風扇、纜線和硬碟，可能因衝擊和/或震動而脫落或損壞。
堅固型工業電腦採用無風扇和無纜線設計，以減少電腦暴露於衝擊和/或震動可能造成的損壞。此外，Premio 的專利機箱採用一體式設計，接合處和螺絲較少，提供了堅固的結構，讓系統對衝擊和震動具有更好的耐受性。此外，更簡潔的設計為堅固型工業電腦提供了方便的組裝、拆卸和維護。
Premio 的堅固型工業電腦系列符合軍用標準 (MIL-STD-810G) 的衝擊和振動抵抗要求。這表示設備可承受 50G 的衝擊、半正弦波、11 毫秒（使用 SSD），以及 5 GRMs 的振動、5-500Hz、0.5 小時/軸（使用 SSD）的振動。這些都由電腦的工業級組件（例如電容器、電阻器、電感器等）提供支援，這些組件經過嚴格篩選，以實現更好的電氣效能和更穩定的系統效能。
IP 等級
使用散熱片而非風扇的另一項巨大優勢是大幅提高了電腦的防護等級 (IP 等級)。以下是 IP 等級的簡要說明。IP 等級表示電腦在不允許灰塵、微小顆粒和強烈水流滲入內部系統的情況下，能夠承受這些因素，同時仍能可靠且最佳地運作。IP 等級由兩位數字組成。第一個數字表示設備對微小灰塵顆粒進入設備的保護能力。第一個數字從最低的 0 到最密封的（最高）6。第二個數字表示對水的密封保護能力，從最低的 0 到最高的 9K。Premio 的堅固型工業電腦獲得從 IP65 到最高的 IP69K 等級，這表示該設備能夠承受在連續氣流下測試的微小固體顆粒，並完全防護高壓、高溫噴射、沖洗和蒸汽清潔程序。IP69K 最常應用於食品工業、醫療保健系統和需要持續清潔和衛生沖洗的特定道路車輛應用。
具備豐富 I/O 的彈性
工業工作負載需要各種資料輸入和輸出，以傳輸重要的資料，進行即時處理和決策。由於堅固型工業電腦具有多樣化的 I/O 和擴充功能，使用者可以配置執行任務所需的特定功能。Premio 的堅固型工業電腦的 I/O 功能豐富，包括各種序列 COM 埠、USB 埠、視訊埠、DIO/GPIO、網路埠、M12 接頭、PCIe 插槽、M.2 插槽以及更多相容性。所需的連接埠類型取決於您的應用相容性。例如，它支援：
- 序列埠：RS-232、RS-422 和 RS-485
- USB 3.1 Gen 2 埠
- 視訊埠：VGA、HDMI、DVI、DP
- DIO/GPIO：4 入 / 4 出（隔離式）、8 入 / 8 出（隔離式）
- 網路埠：每 LAN 傳輸速率高達 10Gbe，RJ45 LAN，並可配置 PoE (802.3at)
TPM 2.0 增強安全性
根據麥肯錫全球研究院 (McKinsey Global Institute) 2019 年對物聯網 (IoT) 的研究，針對 1,400 名物聯網從業人員進行的工業物聯網 (IIoT) 網路安全調查結果令人震驚。大約一半的 IIoT 用戶遭受過惡意網路攻擊，許多人因此蒙受損失。大多數受訪者表示他們的 IIoT 應用程式遭受了至少中度損害，不少人遭受了高度損害。因此，Premio 的堅固型工業電腦也將網路安全視為一個重要的考量因素。這些堅固型工業電腦配備 TPM 2.0 安全晶片，以確保資料免受惡意攻擊。
TPM 代表可信賴平台模組，它透過加密模組來保護資料，從而增強資料保護和隱私。這些資料透過加密和解密來保護，其中包含特定的密碼、憑證或加密金鑰以存取資料。TPM 是一種基於硬體的安全相關功能，它不僅能防止線上網路攻擊，還能防止線下攻擊，例如實體儲存設備遭竊。
全面的設計驗證流程
Premio 為其堅固型工業電腦建立了一個全面的設計驗證流程。這些流程對於確保 Premio 系統所宣稱的耐用性、可靠性和使用壽命至關重要。這些測試和規格測量都在可靠的測試設施中進行，例如溫度和濕度室、1500 KGF 振動測試儀、熱衝擊斜坡室、紅外熱感應器、訊號完整性測試儀和電氣測試儀。
這些測試包括：
- 符合性測試：用於 EC 和 FCC 認證的電磁相容性 (EMC) 測試。
- 訊號測量：高速週邊設備的訊號完整性，以確保最佳設計特性。
- 壓力測試：觀察超出正常標準或達到最大規格時的結果。
- 功能測試：基本 I/O 功能測試、開機測試、作業系統、電源保護、功耗、效能測試、滿載測試。
- BIOS 設定測試：確保系統正確偵測、配置設定並初始化所有功能和設備。
- 相容性測試：確保 CPU、DIMM、顯示卡和其他週邊設備與系統相容。
- 環境測試：熱測試，包括四個角落、操作和非操作、開機測試、衝擊和振動測試、IP 等級密封和熱衝擊測試。
常見問題
1. 堅固型工業電腦可以使用多久？堅固型工業電腦可以使用多年，比桌上型電腦更長。透過組件升級，堅固型工業電腦可以提供長達 15 年的服務，而桌上型電腦則為 5-8 年。
2. 堅固型電腦通常部署在哪裡？堅固型工業電腦可以在最惡劣的環境中生存，同時保持其高性能。因此，它非常適合部署在多個地點，例如戶外資訊亭、採礦業、畜牧業、重型製造業、汽車業、食品自動化、醫療保健應用等等。
3. 堅固型工業電腦值得購買嗎？儘管比標準桌上型電腦更昂貴。堅固型工業電腦的堅固結構和高性能可以提高生產力並降低停機風險，這可能導致公司損失大量金錢。
4. 堅固型工業電腦和遊戲電腦有什麼區別？從電腦規格來看，遊戲電腦也相當強大，其運算能力介於桌上型電腦和工作站之間。同樣，堅固型工業電腦的運算能力可以與遊戲電腦和工作站相媲美。但相比之下，堅固型工業電腦採用無風扇設計，可以在惡劣環境中長時間運作。
5. 什麼是堅固型迷你電腦？堅固型迷你電腦比堅固型工業電腦更緊湊。它們都具有堅固耐用和強大的共同特點。但堅固型迷你電腦的獨特之處在於其小巧的外形，最小的 RCO-1000 系列體積僅為 0.58 升，比標準桌上型電腦小 77 倍，重量僅 0.85 公斤。