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第 3 世代インテル ® Core™ プロセッサ搭載の 小型組込みコンピュータ AR2000 モデル 430HEmbedded Computer AR2000 Model 430H with a Third-generation Intel® Core™ Processor

AR2000 シリーズは組込み市場向けの小型コンピュータである．今般，シリーズの最新機種となるモデル

430H を開発した．第 3 世代インテル Core プロセッサによる処理性能向上だけでなく，USB3.0 や CFast 採

用による大幅なデータ転送性能向上を実現している．

The AR2000 series are compact computer models that are designed for the embedded

computer market. The Model 430H is the latest model in this series. Not only has the

processing performance been improved by the use of a third-generation Intel Core Processor,

the data transfer performance has also been significantly improved with the introduction of

USB3.0 and CFast support.

1 まえがき

PFU は，組込み市場向けの小型コンピュータとして，

AR2000 シリーズ（以降，AR2000）を 2004 年 11

月から出荷開始し，継続的に新製品を投入することで顧

客の要求に応え続けてきた．

本稿では，今回新たに出荷を開始した「AR2000 モ

デル 430H」（以降，本製品）について，仕様や特長を

紹介するとともに，本製品の開発における取り組みにつ

いて解説する参１）．

2 開発の狙い

現代社会における IT 活用の進展に伴って，扱われる

データ量は年々増え続けており，それは組込み市場にお

いても例外ではない．工作機械や半導体製造装置のシス

テム全体の高機能化や高性能化に伴い，これらを制御す

る組込みコンピュータである AR2000 に対しても高い

性能が求められている．2011 年 11 月に AR2000 モ

デル 420F参２）（以降，従来機）を出荷開始してからも，

より処理性能の高い製品を求める事例は多く，その要望

に応える新たな製品の開発を検討してきた．

3 本製品の概要と特長

3.1 概要本製品は小型サイズの筐体に「第 3 世代インテル注１）

Core注１）プロセッサ」を搭載し，小型でありながら高

い性能を実現した製品である．本製品の仕様を表-１に，

外観を図 - １に示す．

注１） インテルおよびインテル Core は，米国およびその他の国における Intel Corporation の商標である．

岡田　恭 *Kyo Okada

前山咲子 *Sakiko Maeyama

森　耕祐 *Kousuke Mori

森川博充 *Hiromitsu Morikawa

野村隆弘 *Takahiro Nomura

罍　貴頼 *Takayori Motai

南雲民男 **Tamio Nagumo

* ProDeSグループ　エンベデッドプロダクト事業部　第二技術部** 営業グループ　エンベデッドビジネス営業統括部　営業部

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第3世代インテル ®Core™プロセッサ搭載の小型組込みコンピュータAR2000モデル430H

PFU Tech. Rev., 25, 1, (01,2014)

◆表 -１　AR2000モデル430H仕様概要◆

機能 内容

種別 ACアダプター入力タイプ DC入力タイプ

CPU インテルCorei5-3610ME（2.7GHz）

インテルCeleron※１

1020E（2.2GHz）インテルCore

i5-3610ME（2.7GHz）インテルCeleron1020E（2.2GHz）

チップセット モバイルインテルHM76Express チップセット

メモリ 2GB/4GB/8GB/16GBDDR3-1600UnbufferedSO-DIMM（ECCなし）

表示制御

グラフィックコントローラ CPU内蔵グラフィックコントローラ（VRAMはメインメモリ使用）

インテルHDグラフィックス4000

インテルHDグラフィックス

インテルHDグラフィックス4000

インテルHDグラフィックス

アナログ最大解像度及び表示色 QXGA（2,048× 1,536）：1,677万色

デジタル最大解像度及び表示色 WUXGA（1,920× 1,200）：1,677万色

補助記憶装置

HDD 320GB（シリアルATA）×1搭載可※２

SSD 50GB（シリアルATA，SLC）×1搭載可※２

CFast※３ 1 スロット（シリアルATA），2GB/4GB/8GB/16GB搭載可

入出力端子

ディスプレイ 2（DVI － I × 1，DVI － D× 1）

LAN 2（1000BASE-T/100BASE-TX/10BASE-T）LAN1（LANコネクター1）はPXEブート，WakeuponLANに対応

シリアル 2（D-SUB9pin）（RS-232C）

USB 4（USB3.0 × 2，USB2.0 × 2）

オーディオ ラインアウト

EMC規格対応 VCCIClassA，FCCClassA

海外安全規格対応 UL60950-1，CSA60950-1NRTL/C※４

RAS機能 専用ソフトウェアEmbedWare/SysMonによる状態表示，異常通知機能：CPU温度監視，ファン回転数監視，電圧監視，HDD/SSD監視，S.M.A.R.T. アトリビュートの取得，

USBストレージデバイス着脱監視，ウォッチドッグタイマー機能

供給電源 ACアダプター入力（AC100V，50/60Hz） DC入力（24V）

最大消費電力 95W 75W 85W 65W

動作周囲温度 0～50℃（HDD/SSD搭載時は5～45℃）※５

対応OS Windows®※６7ProfessionalSP132bit 版／ 64bit 版，WindowsEmbeddedStandard7SP132bit 版／ 64bit 版，

Ubuntu12.10Desktop32bit 版／ 64bit 版

質量 約1.5kg

外形寸法（W×D×H） 178mm×175mm×50mm（ゴム足，突起物含まず）

振動 動作時：0.4G（HDD搭載時），2.2G（HDD非搭載時）非動作時：1.0G（HDD搭載時），2.2G（HDD非搭載時）

衝撃 動作時／非動作時：20G（HDD搭載時／HDD非搭載時）

環境対応 RoHS指令対応

※１ Celeron は，米国およびその他の国における IntelCorporation の商標である．※２ PFU提供のHDD又はSSDのみ使用可能．HDDかSSDのいずれか一方のみ搭載可能．※３ CFast とは，CompactFlashAssociation が策定したフラッシュメモリカードにおける規格の一つである． CompactFlash（CF）がパラレルATAインターフェースであるのに対し，CFast はシリアルATAインターフェースに対応しており，

CFよりも高速な転送が可能である．※４ UL60950，CSA60950は認証機関CSAでNRTL/C規格取得．※５ 当条件は本体装置の値である．ACアダプターは，0～35℃の条件で使用可能．※６ Windowsは，米国MicrosoftCorporation の，米国，日本およびその他の国における登録商標または商標である．

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第3世代インテル ®Core™プロセッサ搭載の小型組込みコンピュータAR2000モデル430H

3.2 特長（１） COM Express Type 6 の採用による処理性能向

上

PFU のエンベデッド製品の中核となるシステム オン

モジュール参３）は，組込み用に開発した COM Express

規格注２）準拠の小型 CPU モジュールである．本製品で

は，第 3 世代インテル Core プロセッサの Ivy Bridge

を搭載した COM Express Type 6 準拠のシステム

オン モジュールである AM120 モデル 210H を採用

している．

本製品の Core i5-3610ME 搭載モデルと，従来機

の Core i5-520E 搭載モデルを比較すると，CPU 性

能は約 1.3 倍，メモリ性能は約 1.2 倍となっている．

また，本製品の Celeron 1020E 搭載モデルと，従来

機の Celeron P4505 搭載モデルを比較すると，CPU

性能，メモリ性能ともに約 1.2 倍となっている．

（２） 豊富なインターフェース

本製品は小型の筐体でありながらも豊富なインター

フェースを備えており，幅広い用途での使用が可能なこ

とも特長の一つである．

LAN は 1000BASE-T に対応したポートを二つ備

えており，例えば，系統の異なる二つのネットワークへ

の接続を 1 台で実現できる．また，シリアル通信向け

に RS-232C 準拠の D-Sub 9 ピン端子を二つ持って

おり，レガシーデバイスの制御も可能である．さらに

は，USB を 4 ポート備えており，そのうち 2 ポートは

USB3.0 に対応している（残り 2 ポートは USB2.0

まで対応）．USB3.0 ポートは USB2.0 ポートに対し

注２） COM Express は ，PICMG が 制 定 し た 次 世 代 COM

（Computer On Module）の標準規格で，PCI Express やシリアル ATA 等の高速インターフェースに対応している．PICMG

（PCI Industrial Computer Manufacturers Group）は，高性能テレコミュニケーションと産業コンピュータの利用促進のために，オープンな標準規格を開発している団体である．

て 8 倍以上の読み込み速度を実現できており，従来よ

りも多くのデータを取り扱うアプリケーションにおいて

も高速な処理が可能である．

画面表示出力については，従来機が専用の分岐ケーブ

ルを使って 2 画面表示を実現していたのに対し，本製

品ではデジタル画像出力（DVI）2 ポートを搭載してお

り，分岐ケーブルを使うことなく独立 2 画面の描画が

可能である．また，1 ポートはアナログ RGB 出力にも

対応しており，顧客の環境に合わせた使い分けを可能と

している．

（３） 多彩な記憶媒体と転送処理性能向上

本製品で使用できる記憶媒体として，HDD と SSD

と CFast の 3 種類のオプションを用意している．

HDD は 2.5 インチ 320GB の媒体を装置内部に搭

載することが可能であり，大容量のデータを取り扱うア

プリケーションに適している．

また，HDD の代わりに 50GB の SSD を搭載する

こともでき，HDD よりも高速なデータアクセス，例え

ば OS 起動時間の短縮が可能である．SSD 内部に搭載

される NAND 型フラッシュメモリは，SLC 型（Single

Level Cell）を採用しており，MLC 型（Multi Level

Cell）の SSD と比べて書き換え可能な上限回数が多く，

データ保持期間が比較的長いという特長がある．そのた

め，より信頼性が高く，より品質の良い製品を顧客に提

供できる．

さらに本製品では，PFU 製品では初めて CFast を

採用しており，従来機で採用していた CF と比べて約 2

倍の転送速度を実現している．CFast は HDD や SSD

と組み合わせて使用することも可能である．

（４） 充実のソフトウェアサポート

１） 3 種類の OS 対応

本製品で動作可能な OS として，Windows 7

Professional，Windows Embedded Standard

7，および，Ubuntu 12.10 Desktop を確認して

おり，そのうち Windows の 2 種類はプレインストー

ル出荷オプションを用意している（それぞれ 32bit

版と 64bit 版を用意）．

２） セットアップメニューによる環境設定変更

セットアップメニューから本製品のハードウェア環

境設定を変更することができ，顧客の使い方に合わせ

た設定が可能である．

例えば，スリープ時の USB 電力供給の有無が選択

可能なため，顧客の使用環境に合わせた省電力に貢献

できる．また，指定した時刻にシステムを自動で起動

◆図 -１　AR2000モデル430H外観◆

（Fig.1-AR2000Model430Hexternalview）

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第3世代インテル ®Core™プロセッサ搭載の小型組込みコンピュータAR2000モデル430H

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する設定が可能であり，組込み装置を毎日決まった時

間から使うことができる．さらに，ウォッチドッグタ

イマーを設定することで，システム停止状態の検出や

自動復旧が可能となり，システム運用管理者の負担を

軽減できる．

３） EmbedWare/SysMon によるハードウェア監

視参４）

PFU 製ハードウェア監視ツール EmbedWare/

SysMon により，システム安定稼働に向けてハード

ウェアの状態監視や制御が可能である．具体例をあげ

ると以下のとおりである．

① CPU やメモリなどのシステム情報表示

② CPU 温度やファン回転数といったハードウェ

ア情報表示と監視

③ システム異常発生時のメッセージ表示やシャッ

トダウン制御

④ BIOS イベントログ収集と表示

４）BIOS や OS のカスタマイズ・サービス参５）

出荷オプションとして用意されていない OS の対

応や，セットアップメニューから変更できないハード

ウェア環境の設定変更などのカスタマイズ・サービス

も行っており，顧客満足度の向上に努めている．

4 本製品開発における取り組み

4.1 従来機とのサイズ互換および取り付け互換の維持

従来機を使用している顧客が本製品への買い換えを検

討する場合，従来機とのサイズ互換および取り付け互換

があることは，本製品を採用する上で非常に重要な要因

の一つであると考えられる．これまでも，そのことを強

く意識して AR2000 の製品開発を行ってきた．

本製品で採用した AM120 モデル 210H は，COM

Express Type 6 に準拠するにあたって，基板上の部

品レイアウトを従来の COM Express Type 2 準拠か

ら大きく変更した参６）．そのため，本製品の最適な内部

構造を検討するにあたり，従来の AR2000 の構造のま

ま AM120 モデル 210H を搭載した場合に，CPU や

メモリを効率よく冷却できるかどうかを十分に検証する

必要があった．

従来機の内部構造を図 - ２に示す．従来機ではシステ

ム オン モジュールと HDD（又は SSD）を横並びに

配置することで，冷却性能を確保しながらも小型の筐体

に収める構造を実現していた．

この従来機に AM120 モデル 210H をそのまま搭載

すると図 - ３のようになる．AM120 モデル 210H と

それが搭載されるキャリアボードとを接続するコネク

ターの位置は決まっているため，その搭載方向は図 - ３

のように決まる．従来機と比較して，システム オン モ

ジュール上の CPU やチップセットの配置が変わるた

め，これまで使用していた CPU 冷却用のヒートシンク

を搭載すると図 - ３のとおり，板状のフィンの向きが空

気の流れに対し垂直となり冷却できない．そこで，ヒー

トシンクのフィンの向きを空気の流れと平行にすれば解

決できると考え，熱解析を行った．ところが，前方に配

置されるメモリの熱を纏った空気が後方に流れてくるこ

HDD/SSD

システム オン モジュール（COM Express Type 2）

空気の流れ（ファンによる排気）

メモリ

空気の流れ（ファンによる排気）

システム オン モジュールAM120モデル210H（COM Express Type 6）

CPU冷却用ヒートシンク

HDD/SSD

◆図 -２　従来機の内部構造◆

（Fig.2-Oldermodelinternalview）

◆図 -３　従来機にAM120モデル210Hを搭載したときの内部

構造◆

（Fig.3-InternalviewofanAM120Model210Hthat

isinstalledinanoldermodel）

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第3世代インテル ®Core™プロセッサ搭載の小型組込みコンピュータAR2000モデル430H

とで，CPU やチップセットを十分に冷却できないこと

が分かった．そのため，従来機とのサイズ互換および取

り付け互換を維持しながらも冷却性能を確保する構造の

検討を行い，システム オン モジュールと HDD の搭載

面を別々にする構造を採用した．それが図 - ４である．

システム オン モジュールと HDD の搭載箇所を上下

に分けることで，それぞれの配置に対する自由度が高ま

り，従来機のヒートシンクをそのまま使用しながらも冷

却性能が確保できるシステム オン モジュールとファン

の位置関係を熱解析から導き出した．

また，HDD を装置底面側に配置するにあたり，

HDD の取り付けや保守時の交換作業がしやすくなるよ

うに，底面から着脱可能な構造を採用した．底面のカバー

を外した状態を図 - ５に示す．さらには，今回の構造変

更に伴って構造部品点数を減らせたことにより，本製品

の質量を従来機の約 2.0kg から 1.5kg 以下にできてお

り，本製品が組み込まれた顧客環境におけるメンテナン

ス性向上にも貢献している．

4.2 HDD 搭載時の信頼性を向上させるファン固定構造

組込み向けコンピュータを使う顧客が最も必要とす

る機能は，製品の安定性である．それは，顧客が使用し

ているモデルの製品と同等以上の性能を持つ製品を，長

期間供給し続けるという意味であったり，製品が故障す

ることなく使い続けることができるという意味であった

り，様々な環境下におかれても一定以上の性能を出し続

けることができるという意味であったりする．

本製品では HDD をオプション品として用意してい

システム オン モジュールAM120モデル210H（COM Express Type 6）

空気の流れ（ファンによる排気）キャリアボード

（HDD/SSDは，この下）HDD/SSD

◆図 -４　本製品の内部構造◆

（Fig.4-Model430Hinternalview）

◆図 -５　カバーを外した状態の装置底面◆

（Fig.5-Undersideviewwiththecoverremoved）

ゲル部材

◆図 -６　ファン取り付け構造◆

（Fig.6-Faninstallation）

る．そのHDDはSSDやCFastと比べて大容量のデー

タを扱える反面，駆動部品を持つことで振動や衝撃に弱

い一面を持つ．AR2000 の開発では，HDD を搭載し

た場合に，ただ動作することだけではなく，一定以上の

アクセス性能が安定して得られることを基準として確認

を行っている．ファンを筐体に直接取り付けた試作機に

よる確認では，ファンの振動が HDD に伝わりアクセス

性能が低下することが分かった．そのため本製品では，

ファンと筐体の間にゲル部材をはさみ，ファンの振動を

吸収する構造を採用している．ファンの取り付け構造を

図 - ６に示す．

5 利用事例

本製品の利用事例を図 - ７に示す．本製品の豊富なイ

ンターフェースを利用して，異なる 2 系統のネットワー

クから配信される画像データを，それぞれ別の 2 画面

に表示できる．また，CFast に OS を格納し HDD に

画像データを格納することで，システム全体の動作や

データの転送を素早く処理することが可能である．

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第3世代インテル ®Core™プロセッサ搭載の小型組込みコンピュータAR2000モデル430H

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6 むすび

従来機とのサイズ互換および取り付け互換を維持しな

がらも，内部構造を工夫し，COM Express Type 6

準拠のシステム オン モジュールを搭載可能にしたこと

で，性能を向上した製品を実現した．

今後も組込み市場のニーズに応えるため，システ

ム オン モジュールのラインナップ拡大に合わせて，

AR2000 の新製品も素早く開発していく．

参考文献参１） AR2000 モデル 430H ホームページ

http://www.pfu.fujitsu.com/prodes/product/ar/ar2000_430h.html

参２） AR2000 モデル 420F ホームページ

http://www.pfu.fujitsu.com/prodes/product/ar/ar2000_420f.html

参３） システム オン モジュール ホームページ

http://www.pfu.fujitsu.com/prodes/product/som/

参４） ハードウェア監視ツール（EmbedWare/SysMon：エンベウェア／シスモン）ホームページ

http://www.pfu.fujitsu.com/prodes/product/embed/

参５） 番井，宇都宮：組み込み製品における BIOS，OS カスタマイズ・サービス，PFU Tech. Rev.,17,2,pp.26-30(2006)．

参６） 中川，沼田：COM Express Type 6 規格に対応したシステム オン モジュール「AM120 モデル 210H」，PFU Tech. Rev., 23,2,pp.33-38(2012)．

ディスプレイ ディスプレイ

画像データ 画像データ

ネットワーク ネットワーク

AR2000モデル430H

◆図 -７　本製品の利用事例◆

（Fig.7-Model430Hexampleconfiguration）