Durch die ständigen Fortschritte in der Halbleiterindustrie wird die Anzahl der Transistoren auf einer gegebenen Chipfläche in etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Aufgrund dieser kontinuierlichen Effizienzsteigerung können zusätzliche x86er-Prozessorkerne und weitere Funktionen direkt in die Prozessoren integriert werden. Damit sind heutige CPUs die bisher schnellsten, vielseitigsten und energieeffizientesten Prozessoren aller Zeiten. Diese Verbesserungen sind zugleich auch die Grundlage für den mittlerweile fast allgegenwärtigen Einsatz von x86er-Embedded-Computing-Technologie in immer mehr vertikalen Märkten und Applikationen.
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Doch trotz der enormen Verbesserungen bei Leistung und Energieaufnahme, konnte ein Bereich des Embedded Computing Sektors bis jetzt nicht mit dem rasanten Fortschritt mithalten: Die Grafikleistung. Da aber die Embedded-Computing-Technologie auch neue vertikale Märkte wie Multimedia-Content-Delivery, Kiosk, POI/POS und Gaming erobert, benötigen OEMs Lösungen, die den Anforderungen dieser grafikintensiven Anwendungen gerecht werden und neben einer hohen Grafikleistung auch die Unterstützung neuester APIs (wie DirectX11) bieten.
Neue Processing Units
Embedded Boards und Module mit der AMD Embedded G-Series Plattform erfüllen alle diese Anforderungen. Und das bei einem extrem geringen Platz- und Energiebedarf. Die AMD Embedded G-Series ist die erste Plattform, die die Fusion APUs (Accelerated Processing Units) integriert, welche die Rechenleistung der x86er-Technologie mit der parallelen Rechenkraft einer GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit) in einer einzigen Recheneinheit kombiniert. Damit können OEMs jetzt SFF-Applikationen entwickeln, die bisher im Leistungsbereich von High-Performance Multicore-Designs angesiedelt waren.
Auf einer Fläche von nur 19 mm x 19 mm integriert die AMD Embedded G-Serie APU eine Single-Core- oder Dual-Core-CPU, eine programmierbare GPU, Videodecoder sowie Speicher- und PCI-Express-Controller.Kontron
Die neuen Lösungen enthalten neben einem Single- oder Dual-Core AMD 64 Prozessor auch eine DirectX11-fähige Grafikeinheit im Leistungsbereich einer dedizierten Grafikkarte, einen dedizierten UVD 3.0 HD-Video-Beschleuniger sowie Controllern für DDR3 Speicher- und PCI Express 2.0. Insgesamt umfasst die G-Serie fünf verschiedene APUs, angefangen beim AMD T44R mit 1,0 GHz Single-Core AMD 64 CPU und 9 W TDP bis hin zum AMD T56N mit 1,6 GHz Dual-Core CPU und 18 W TDP. Durch das breite Performancespektrum der Plattform können OEMs die Leistung und Energieaufnahme perfekt auf die jeweiligen Applikationsanforderungen justieren. Zudem können Kunden so auch auf Basis einer einzigen Embedded Plattform eine komplette Produktserie, von der Einstiegsvariante bis hin zur High-End-Lösung, umsetzen. Betriebssystem und Applikationssoftware müssen nicht für verschiedene Chipsätze angepasst werden, sondern können ein und dieselbe Softwarekonfiguration für alle Geräte übernehmen. Das reduziert nicht nur den Entwicklungsaufwand, sondern verkürzt auch die Markteinführungszeit und verkleinert die Total Cost of Ownership.
Durch ihre geringe Verlustleistung von nur 9 oder 18 W eignet sich die G-Serie für lüfterlose und robuste low-power Applikationen wie Infotainment- und Kiosksysteme sowie digitale Werbetafeln. Auch mobile Applikationen, wie zum Beispiel Panel-PCs für Medizin und Logistik, profitieren von den Energiesparfunktionen der APUs durch die reduzierte Energieaufnahme und längere Akkulaufzeiten. Diese Funktionen schließen sowohl den Prozessor, als auch die Grafikeinheit ein und maximieren so den Einsparungseffekt.
Grafikleistung auf dem Niveau einer dedizierten Grafikkarte
Alle Boards und Module auf Basis der AMD Embedded G-Series Plattform bieten unabhängig von der gewählten Leistungsvariante eine Grafikfunktionalität die sich auf dem Niveau einer dedizierten Grafikkarte bewegt. Mit DirectX11-Unterstützung beschleunigen sie alle konventionellen grafikintensiven Small-Form-Faktor-Applikationen. Neben DirectX11 unterstützt die integrierte AMD Radeon HD6310 Grafik auch OpenGL 4.0 und bietet damit exzellente Performance bei der Wiedergabe von 2D- und 3D-Inhalten mit hohen Frameraten und Auflösungen von bis zu 2560 x 1600 Pixeln. Das ermöglicht kosteneffiziente, platzsparende Designs mit einer hohen Grafikleistung, ohne dass dafür eine dedizierte Grafikkarte eingesetzt werden muss.
Gepaart mit dem A50M I/O Controller Hub, dessen Schnittstellenangebot beispielsweise 6 Gbit/s SATA, PCI Express Gen 2 und HD Audio umfasst, liefert die AMD Embedded G-Serie Plattform eine energieeffiziente und wertorientierte Lösung für Applikationen die Kontron
Da der integrierte Universal Video Decoder 3.0 zudem die CPU beim Dekodieren von Video-Streams entlastet, markieren Boards und Module auf Basis der AMD-Fusion-Prozessoren einen neuen Benchmark für Systeme mit vergleichbarem Strombedarf. Sie können sowohl 1080p Bluray-Videos mit HDCP als auch HD MPEG-2 und DivX-(MPEG-4)-Videos dekodieren. Die neue AMD Plattform ermöglicht sogar die Dekodierung von drei HD-Videos gleichzeitig. Das umfassende Schnittstellenangebot, das DisplayPort, DVI und HDMI sowie die Embedded-Schnittstellen LVDS und VGA integriert, ermöglicht den Betrieb von bis zu vier Displays. So können beispielsweise kosteneffiziente Multi-Monitor-Systeme umgesetzt werden. Diese bisher unerreicht hohe Grafikintegration schafft auch neue Voraussetzungen für grafikstarke und dennoch energieeffiziente Small Form Faktor Embedded-Applikationen wie x86er Set-Top Boxen, IP-TV, Thin Clients, Kiosk und Point of Sales-Systeme sowie Gaming Systeme.
Datenverarbeitung wie im Supercomputer
Ein weiteres Anwendungsfeld, für das Boards und Module auf Basis der AMD Embedded G-Serie APU gut geeignet sind, sind Applikationen die auf parallele Rechenleistung setzen. Hierzu zählen beispielsweise Echtzeit-Mustererkennungsverfahren, wie sie in der Qualitätskontrolle, in der Analyse von Sonar- oder Radardaten, bei der Videoüberwachung oder in der medizinischen Bildverarbeitung bei der Rekonstruktion von 3D-Röntgenbildern oder der Detektion von Anomalien zum Einsatz kommen. Diese Applikationen benötigen zahlreiche Rechenkerne, um die vielzähligen Datenströme parallel bearbeiten zu können. Traditionelle CPU-Architekturen und Entwicklungswerkzeuge sind aber für die sequentielle Datenverarbeitung optimiert. Für die datenintensive parallele Datenverarbeitung sind diese Prozessoren deshalb nicht ideal geeignet. Aber wie kann eine integrierte Grafikeinheit dabei helfen, die Rechenleistung zu steigern?
Getrieben von immer anspruchsvolleren 3D-Spielen im Consumermarkt haben sich modere Grafikkarten (GPUs) zu leistungsstarken, programmierbaren Vektorprozessoren gewandelt, die auch ein breites Spektrum anderer Softwareanwendungen beschleunigen können. Diese sogenannten General Purpose GPUs sind deshalb nicht mehr nur für den Consumermarkt interessant. Mit der AMD Embedded G-Serie halten sie auch im Embedded Markt Einzug. Leistungsstarke APIs wie DirectX und OpenGL erleichtern den Entwicklern schon länger die Entwicklung von grafikintensiven Applikationen. Zuletzt machten neue Werkzeuge wie DirectCompute und OpenCL auch die Rechenkapazität der programmierbaren GPU-Kerne verfügbar. Bis heute hatten Applikationsentwickler allerdings keinen Zugriff auf Embedded-Lösungen, die diese innovative Technologie verfügbar machten. Mit der G-Serie ändert sich das nun. OEMs können die parallele Rechenleistung der integrierten AMD Radeon 6310 GPU für ihre Applikationen nutzen. Damit addiert sich diese – einem Supercomputer ähnliche Verarbeitungskapazität – zu der vorhandenen Performance des Small Form Faktor Embedded-Designs und ermöglicht ein bisher unerreichtes Performance-pro-Watt-Verhältnis.
Das Kontron COM Express compact Computer-on-Module microETXexpress-OH bietet extreme Grafikleistung und GPGPU-Funktionsumfang für energieeffiziente SFF-Designs.Kontron
Building-Bocks für grafikintensive SFF-Geräte
Dieses attraktive Featureset macht die neuen Boards und Module zum idealen Ersatz für viele bestehende Plattformen. Aber nicht nur das, sie eignen sich natürlich auch für vollständig neue Entwicklungen und Anwendungsbereiche von SFF-Designs. Durch die Implementierung der AMD APUs auf den am meisten verbreiteten Formfaktoren für grafikintensive Applikationen, wie Computer-on-Modules, Small Form Factor SBCs und Motherboards, macht Kontron die Vorzüge dieser innovativen Architektur für die Applikationsentwicklung direkt verfügbar. Durch OpenCL 1.1- und Microsoft Direct-Compute-Unterstützung beschleunigen die multiplen Grafikprozessoren parallele Rechenaufgaben beispielsweise für Situational Awareness und Videoüberwachung in Märkten wie Industrielle Automatisierung, Verteidigung oder Medizintechnik. OEMs und Systemintegratoren profitieren damit von den breit skalierbaren und validierten Plattformen mit fortschrittlichen Funktionen durch einen minimierten Entwicklungsaufwand, reduzierten Design-Risiken und eine kürzere Time-to-Market für grafikintensive oder daten-parallele Applikationen.
Norbert Hauser
(jj)
