Embedded x86er Prozessoren und Chipsätze werden ständig kleiner und bieten bei immer geringerem Energiebedarf so viel Leistung pro Watt wie nie zuvor. So verfügen beispielsweise AMDs Embedded Plattformen AM3 und ASB2 im Vergleich zur Vorgänger-Plattform über 74 % mehr Leistung pro Watt. Damit bieten heute die so genannten Low-Power Prozessoren schon so viel Performance, wie mobile Highend-Lösungen vor 5 Jahren. Und auch beim Thema Speicher setzt sich Moores Law weiter durch: Arbeitsspeicher ist nicht nur größer, sondern auch energieeffizienter und deutlich preisgünstiger geworden: Im Vergleich zum Stand von vor 5 Jahren kostet RAM nur noch ein Viertel so viel. So verwundert es auch nicht, dass die Minimalausstattung selbst bei kleinsten, nur kreditkartengroßen Computer-on-Modules bei 512 MByte RAM anfängt. Und bei den Speichermedien ist die Kapazitätszunahme noch signifikanter: Waren vor vier Jahren 4 GByte Compact Flash State-of-the-Art, so sind heute Compact-Flash-Medien mit 64 GByte zum ähnlichen Preis erhältlich. Selbst Applikationen mit vielen Schreibzyklen können bereits mit einigen GByte an robustem Compact Flash bedient werden. Ein Ende dieser Speicherkapazitätserweiterungen ist derzeit noch nicht abzusehen. Was sind die Konsequenzen? Schon auf kleinsten Geräten können vollwertige Desktop-Betriebssysteme laufen und liefern eine Performance, die vor Jahren nur im Bereich von Servern zu finden war. Wir müssen folglich langsam aber sicher die Maßstäbe sowohl hinsichtlich Performance, Footprint und Energieverbrauch, als auch hinsichtlich der bislang noch geltenden Speicherrestriktionen neu überdenken.
Die Größe des Betriebssystems spielt keine essentielle Rolle mehr
Die letzten Jahre waren stark vom Thema Small Form Factor (SFF) geprägt. Jetzt steht eine weitere Veränderung der Maßstäbe im Bereich des Embedded Computings an, denn: Nun spielt auch die Größe des Betriebssystems keine wirklich essentielle Rolle mehr, da selbst bei kompakten Lowpower-Designs mehr als genug Ressourcen bereitgestellt werden können. Zu verdanken haben wir dies dem Consumer-Markt, der mit Musik und HD-Videos immer speicherhungriger geworden ist. Doch was sind die Vorteile für den Embedded Markt?
Entwickler müssen nicht mehr so viel Zeit darauf verwenden, Programmcode für kleinste Speichergrößen zu optimieren. Heute können selbst kompakte embedded Handheld-Devices mit Lowpower-Prozessoren ein vollwertiges Windows-7-Betriebssystem betreiben. Die Konsequenz: x86-Computer passen sich zunehmend in Form und Größe den Anforderungen der embedded Applikation an und werden damit zu wirklich „eingebetteten“ und damit allgegenwärtigen (ubiquitären) Devices. Dieser Small-Form-Factor-Trend hat ein neues Segment im Embedded-Computing-Markt eröffnet, das insbesondere für voll ausgestattete, langzeitverfügbare, und robuste x86er Applikationen steht. Für den klassischen Embedded-Computing-Markt, der für Robustheit und Langzeitverfügbarkeit steht, bedeutet das, dass man nun attraktive HMIs einfach in extrem kleine SFF-Devices mit mehr Kapazität bei sinkendem Energieverbrauch integrieren kann, wie beispielsweise in Smart-Metring-Systeme.
Homogene Technologien bis hinein ins Feld
Wenn also, dank neuer Embedded-Prozessor-Plattformen, auf der einen Seite nicht mehr wirklich an Codezeilen gespart werden muss, um den physikalischen Restriktionen von Embedded Devices gerecht zu werden, gewinnen auf der anderen Seite Flexibilität, Bedienkomfort, nahtlose Interoperabilität und die Time-to-Market zunehmend an Bedeutung. Zudem wollen OEMs und industrielle Endanwender aus einem möglichst großen Applikationsangebot unterschiedlichster Hersteller auswählen und ihre Produkte auch jederzeit verändern bzw. erweitern können. Microsofts Windows-7-basierte Plattformen und Technologien inklusive Windows Embedded Standard 7 bieten hierfür die nötige Leistung, die bekannte Umgebung und hohe Zuverlässigkeit von Windows 7 in einer skalierbaren und modularen Form. Mit Windows Embedded Standard 7 können OEMs ihre dedizierten Embedded Geräte differenzierter ausrichten und mit einer besseren Vernetzung mit Windows basierten PCs, Servern und Online-Services ausstatten. So bietet beispielsweise Windows Embedded Standard 7 mit seinen Features auf Enterprise-Level die Möglichkeit bestehende Investitionen im Hardware-Management und der Infrastruktur durch die Nutzung von Active-Directory-Gruppenrichtlinien und dem System-Center-Configuration-Manager von Microsoft auf Embedded Geräte auszuweiten. Und durch Microsofts Terminal Services und Virtual Desktop Infrastruktur (VDI) profitieren Client-Server-Installationen von einer verbesserten Interoperabilität.
Darüber hinaus können Entwickler mit Windows Embedded Standard 7 die Entwicklungszeit und Kosten für Embedded Devices senken, indem sie auf das gleiche Fachwissen und dieselben Tools zurückgreifen, die sie bereits mit Windows 7 und Visual Studio genutzt haben. Kann man homogene Technologien über die gesamte Infrastruktur einsetzen, ergeben sich eine bessere Wirtschaftlichkeit bei höherer Zuverlässigkeit.
Das GUI wird immer entscheidender
Neben gestiegener Leistungsfähigkeit der Systeme und dem technologischen Fortschritt bei den Displaytechnologien besteht im Embedded Markt zusätzlich der Trend hin zu mehr Bedienkomfort über komfortable GUIs in Verbindung mit Touch-Bedienung, wie eine Studie von VDC aus dem Jahr 2009 belegt: Die Experten prognostizieren für Touchscreens und Touchsensoren eine CAGR von 8 % über alle Bildschirmdiagonalen, angefangen von kleinen Displays für mobile Geräte über die klassischen Panel-PC Größen 7 bis 15 Zoll bis hin zu großen Displays (mehr als 15″). Im Consumer-Markt zählen Auflösungen von 480 x 800 Bildpunkten für Bildschirmdiagonalen von 3,5 Zoll mittlerweile schon zum Mainstream. Daraus folgt, dass auch im Embedded Bereich kleine und mittlere Screengrößen bis 15 Zoll mehr Möglichkeiten durch höhere Auflösungen bieten werden. Weiterhin hervorzuheben sind zwei weitere Erkenntnisse des Report: Kapazitive Touch-Sensoren, die unter anderem Voraussetzung für robuste, hoch präzise Touch-Lösungen, aber auch für die innovative Multi-Touch-Technologie sind, werden die resistive Technologie überholen; Großformatige Touchscreens oberhalb von 15″ für Applikationen wie POI und interaktives, kontext-sensitives Digital Signage zählen zudem zu den am stärksten zunehmenden Lösungen.
Was bedeutet das für Embedded-Applikationen mit GUI – und das das betrifft die meisten Embedded Computer Systeme? Ein hochwertiges GUI mit innovativem Bedienkonzept und hoher Grafikperformance wird für sämtliche Einsatzgebiete immer wichtiger: von Medical, Industrie- und Gebäudeautomatisierung bis hin zu Gaming, Kiosk und POS/POI, Infotainment und (interaktives) Digital Signage sowie alle weiteren Applikationen im robusten Umfeld, die zunehmend mit einer übergeordneten IT vernetzt sind. Benötigt werden dafür hohe 3D-Leistung für ansprechende Animationen und Visualisierungen sowie eine verzögerungsfreie, flüssige Wiedergabe von HD-Inhalten. Das ist nicht nur für eine verzögerungsfreie Darstellung und Animation von Bildern wichtig, sondern verbessert auch den Bedienkomfort von Touchscreens, beispielsweise beim Verschieben von Fenstern. Nicht zuletzt muss der Grafikcore die CPU auch beim Dekodieren von HD-Videos entlasten, was beispielsweise im Bereich der Medizintechnik (4D-Ultraschall oder Endoskopie) wie auch Infotainment-Applikationen von Bedeutung ist. Denn auch schon kleine und mittlere Screens benötigen durch immer höhere Auflösung mehr Grafikperformance. Zudem wird auch der Einsatz großer Bildschirmdiagonalen zunehmen, was die Grafikanforderungen zusätzlich erhöht. Zudem gilt: Je näher die Embedded Applikationen am Consumer-Bereich angesiedelt sind, desto höher ist die Erwartungshaltung des Users, innovative Bedienkonzepte wie beispielsweise Dialogboxen und überlagerte Fenster mit 3D-Effekt und Multi-Touch vorzufinden. AMDs Embedded Plattformen mit ATI Radeon HD 4200 embedded Grafik ermöglichen die Entwicklung von Lowpower- und SFF-Designs mit einer herausragenden Grafikleistung für alle Anwendungsfälle.
AMD Embedded Plattformen und Windows Embedded Standard 7 repräsentieren für die Entwicklung all dieser grafikorientierten Embedded Computing Applikationen ein sehr effektives und höchst performantes Duo: Softwareseitig haben Entwickler durch die neuen Leistungsmerkmale von Windows Embedded Standard 7 direkten Zugriff auf innovative Features wie Aero-Oberfläche, Windows Presentation Foundation, Windows Touch (Multi-Touch-Steuerung und kontextsensitive Applikationen) und Windows-Flip-3D-Navigation um differenzierte und hochwertige GUIs auf Embedded-Geräten umzusetzen. Zusätzlich ermöglicht die modulare und skalierbare Struktur von Windows-Embedded-Standard-7-Entwicklern genau die Komponenten auszuwählen, die für die individuellen Anforderungen ihrer Applikation nötig sind. Das hilft Kosten zu sparen und die Time-to-Market zu beschleunigen. So können beispielsweise OEMs über die Einbindung von Windows Media Center in Windows Embedded Standard 7 dedizierte Set-Top-Boxen, vernetzte Mediengeräte und TVs entwickeln, was es auch Service Providern ermöglicht, zusätzliche Einnahmemöglichkeiten dank neuer Inhaltsangebote über einen zentralen Medienhub im Heimnetzwerk zu erschließen.
Für eine extreme Vielfalt und Bandbreite an Geräten – von Smartphones, über Spielekonsolen, Set-Top-Boxen sowie Tablet- und Slate-PCs, Netbooks, Laptops, bis hin zu Desktop-PCs und Servern – die von Windows unterstützt werden, steht Entwicklern somit ein extrem umfangreiches wie auch zuverlässiges Software-Ökosystem für die Entwicklung ihrer Applikationen zur Verfügung.
Prozessor- und Grafikkompetenz aus einer Hand
AMD ist der einzige Hersteller, der sowohl eine hohe Prozessor- und Chipsatz-Kompetenz aufweist, wie auch mit seinen ATI Radeon 3D Grafikprozessoren eine führende Grafikexpertise bietet. Die zweite Generation der AMD-Embedded-Plattformen ASB 2 für robuste BGA-Designs sowie die zweite Generation der Highperformance-Client-Plattform AM3 für gesockelte Board-Lösungen, jeweils kombiniert mit dem AMD-Chipsatz 785E/SB850M, bieten eine sehr gute 3D- und HD-Grafikleistung auf einer besonders energieeffizienten Plattform. Zudem ist dieser Chipsatz in einem weiten 64-Bit-CPU-Bereich skalierbar. Auf diese Weise können OEMs auf Basis einer einzigen, homogenen Plattform somit eine Performance-Range von Lowpower-Designs mit lediglich 8 W Prozessor-TDP bis hin zu Highperformance Quadcore-Designs entwickeln. Da sich die Lösungen lediglich durch die jeweils eingesetzte CPU unterscheiden, brauchen Entwickler nur eine Core-Konfiguration von Windows Embedded Standard 7 aufsetzen, was eine höhere Effektivität mit geringerer Time-to-Market und vereinfachtem Management für geringere Entwicklungskosten und TCO bedeutet. Damit kommen selbst Entwickler von Lowpower-Designs in den Genuss brillanter, hochaufgelöster Grafik mit geringster Latenz. Und dies alles zu einem Preis-Leistungs-Verhältnis, das im Wettbewerbsvergleich und vor allem aber auch hinsichtlich des Gesamtaufwands über Generationen hinweg mehr als nur konkurrenzfähig ist.
The future is Fusion
Interessante Möglichkeiten bietet auch die kommende AMD-Fusion-Technologie. AMD Fusion repräsentiert eine neue Technologie für Prozessor-Designs und Softwareentwicklung. Auf einem einzigen Prozessor, der so genannten Accelerated Processing Unit (APU), vereint AMD Fusion leistungsfähige serielle, parallele und Visual-Computing-Performance für anspruchsvolle HD-Video-, 3D- und datenintensive Applikationen. Die APU kombiniert leistungsfähige serielle und parallele Cores mit weiteren, dedizierten Hardwarebeschleunigern und bietet damit neue Dimension in den Bereichen Sicherheit, Performance-pro-Watt und Formfaktor. Die APU ist kompatibel zu Windows Embedded Standard 7 und der DirectX 11 Technologie entwickelt, so dass OEMs direkt diese Kombination nutzen können. Auf Basis der Windows Embedded Standard 7 Plattform können OEMs damit Applikationen wie Thin-Clients, Digital-Signage- und Automatisierungsrechner entwickeln, die die bestehende Infrastruktur für Management und Vernetzung nutzen und dank der neuesten Innovationen der Windows Technologie eine homogene und intuitive Benutzerführung für mehr Effizienz bieten. OEMs von Consumer-Geräten wie Set-Top-Boxen, zentrale Mediengeräte und TVs können zudem das neue Windows Media Center für die Entwicklung von individuell anpassbaren, erweiterbaren Plattformen für neue Inhalte, Dienstleistungen und Applikationen nutzen.
Und aus der Unternehmensperspektive sichert Windows Embedded Standard 7 Firmen ihre bestehenden Infrastruktur-Investitionen und bietet eine umfassende und vertraute Umgebung auf embedded Geräten: hohe Sicherheit dank Internet Explorer, erweiterte Multimediafähigkeiten mit dem Windows Medien Player 12 sowie eine verbesserte Client-Server-Anbindung via Microsoft Remote Desktop Protocol (RDP) 7.0 und.Net Framework 3.5.
AMDs Kombination aus leistungsfähigen Prozessoren und hoher Grafikleistung der Chipsätze in Verbindung mit dem Microsoft-Betriebssystem Windows Embedded Standard 7 ist für OEMs ein industrieweit einzigartiges Angebot. Zusammen bieten AMD und Windows Embedded einen idealen Level an Flexibilität und ein herausragendes Userinterface, die es OEMs ermöglichen, ihre dedizierten Angebote vom Wettbewerb zu differenzieren und ihren Kunden neueste Technologien zur Verfügung zu stellen.
AMD Embedded Plattformen im Detail
Ganz neu von AMD für den Embedded Markt sind die kompakte ASB2 Plattform (BGA) und die High-Performance AM3 Plattform. Im Vergleich zu früheren Generationen bieten die neuen AMD Plattformen dabei bis zu 74 Prozent mehr Leistung pro Watt. Die neuen flexiblen Embedded-Plattformen bestehen aus dem AMD785E / SB850M Chipsatz mit ATI Radeon HD 4250 embedded Grafik und sind in der BGA Version mit 5 bzw. 4 verschiedenen Hochleistungs-CPUs in der gesockelten Version (AM3) skalierbar. Alle Prozessoren bieten 64 bit Technologie. Die Anbindung der CPU an den Chipsatz erfolgt über die HyperTransport 3.0 Technologie für verbesserte I/O Performance und hohem Datendurchsatz. Der AMD 785E-Chipsatz unterstützt PCI Express 2.0. Der Sockel des AM3 Pakets ist mit dem AM2 Sockel kompatibel, wenn DDR2-Speicher zum Einsatz kommt, was mehr Design-Flexibilität und Skalierbarkeit bietet. Das ungesockelte BGA-Paket ist kostengünstig in der Herstellung, hoch zuverlässig und die niedrige Bauhöhe ist ideal für kleine Formfaktoren und lüfterlose Designs.
Aurelius Wosylus
(jj)
