Bild 1: SoCs der Embedded-G-Serie von AMD bieten eine optimale Balance zwischen Grafik- und Rechenleistung. (Bild: AMD)
Von der Infrastruktur im Produktionsbereich bis hin zu batteriebetriebenen tragbaren Geräten werden industrielle Steuerungs- und Automatisierungssysteme immer komplexer und spezifischer in ihren Anforderungen bezüglich Performance, Stromverbrauch und Wärmeentwicklung. Entsprechend diversifiziert sind die Herausforderungen für die Systementwickler bei der Auslegung von Grafik- und rechenintensiven Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und Industrie-PCs über Bildverarbeitungssysteme, Prüf- und Messgeräten bis hin zu Robotik- und Fabrikautomationssystemen.
Bild 1: SoCs der Embedded-G-Serie von AMD bieten eine optimale Balance zwischen Grafik- und Rechenleistung. AMD
Für grafiklastige Anwendungen sind zunehmend hochauflösende Displays – bis zu 4K – gefragt. Entsprechend ist eine hohe Verarbeitungsleistung notwendig, insbesondere wenn 3D-Visualisierung oder konfigurierbare Bedienpulte mit mehreren Displays unterstützt werden sollen. Auch smarte Kameras sowie automatisierte Inspektions- und Sicherheits-und Überwachungssysteme benötigen immer mehr Rechenleistung für eine immer intelligentere Bilderkennung und Situationsbewusstsein (Situation Awareness, SA). Darüber hinaus kommt zunehmend maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz und machen Parallelverarbeitung und Multithreading absolut unverzichtbar.
Eck-Daten
Die Embedded-Prozessoren von AMD sind für grafiklastige Anwendungen wie 3D-Visualisierungen oder Multi-Display-Anwendungen in der industriellen Steuerung und Automatisierung geeignet. Sie bieten alle wichtigen Eigenschaften, um die Effizienz, Produktivität und Sicherheit industrieller Prozessabläufe zu erhöhen. Da die Prozessoren direkt auf ein Board aufgelötet werden, sind sie überall dort zu Hause, wo Designs in Umgebungen mit starken Erschütterungen und Vibrationen zuverlässig arbeiten müssen.
Bild 2: Wie alle aktuellen Embedded-Prozessoren von AMD verfügt auch die G-Serie über einen zusätzlichen Secure Processor, der sicher stellt, dass Systeme nur mit vertrauenswürdiger Software booten. AMD
Aktuelle Embedded-Prozessoren von AMD unterstützen eine Vielzahl von Performance- und Energieprofilen und bieten industriellen Steuerungs- und Automatisierungsanwendungen eine optimale Balance zwischen Grafik- und Rechenleistung. Mit Multimedia-Funktionen wie 4K-Grafikverarbeitung und Support mehrerer unabhängiger Displays sowie einer hohen parallelen Verarbeitungsleistung für fortschrittliche Anwendungen mit maschineller Intelligenz bieten sie alle wichtigen Eigenschaften, um die Effizienz, Produktivität und Sicherheit industrieller Prozessabläufe zu erhöhen.
Flexible Höchstleistung
Bild 3: Auch die Prozessoren der R-Serie profitieren von AMDs Radeon-Open-Ecosystem-Computing-Plattform, basierend auf der GPU-Open-Initiative. AMD
Die SoCs der Embedded-G-Serie (Bilder 1 und 2) und R-Serie (Bild 3) sowie der Ryzen-Embedded-V-Serie von AMD integrieren CPU und GPU auf einem einzigen Chip. Die aktuellsten Prozessoren sind dabei die Ryzen- Embedded-V1000-SoCs. Sie liefern eine sehr leistungsfähige diskrete Grafikverarbeitung sowie eine dauerhaft abrufbare Rechenleistung von bis zu 3,7 TFLOPS (16FP) mit flexiblen Multithreading-Fähigkeiten. Damit eignen sie sich ideal für Echtzeit-Steuerungsanwendungen mit anspruchsvollen Grafik- und Computing-Aufgaben. Zu den Zielapplikationen zählen die komplexe Bildverarbeitung, 3D-Visualisierung und mehrachsige Bewegungssteuerung.
Die Epyc-Embedded-3000-Prozessoren (Bild 4) von AMD nutzen ebenso wie die Ryzen-Embedded Prozessoren die hochskalierbare Zen-Mikroarchitektur. Sie richten sich an Systementwickler, die eine kompromisslose Rechenleistung suchen und mit einer sehr schnellen Single-Thread-Verarbeitung und/oder einer Multithread-Verarbeitung mit bis zu 16 Kernen den Durchsatz für ihre industriellen Serverapplikationen beschleunigen wollen. Gegenüber herkömmlichen CPU-Architekturen liefern sie eine 52-prozentige Verbesserung bei den Anweisungen pro Taktzyklus (IPC).
Welche Multi-Display-Optionen die Embedded-SoCs von AMD bieten und warum sie sich für den Einsatz in industriellen Umgebungen eignen erfahren Sie auf der nächsten Seite.
Energieeffizienz und flexibles GPU-Computing
Bild 4: Die Ryzen-Embedded-V1000-SoCs sind die aktuellsten Prozessoren und liefern eine Rechenleistung von bis zu 3,7 TFLOPS. AMD
Bild 5: Die Epyc-Embedded-3000-Serie nutzt die hochskalierbare Zen-Mikroarchitektur. AMD
Bei der Leistungsaufnahme (Thermal Design Power, TDP) decken die Embedded-Prozessoren ein breites Spektrum ab. Die sparsamsten Modelle benötigen gerade einmal 5 W. Durch diese hohe Skalierbarkeit können Entwickler die Variante mit dem für ihre Applikation optimalen Performance-pro-Watt-Verhältnis einsetzen. Durch die geringe Leistungsaufnahme ermöglichen die Prozessoren zudem lüfterlose und vollständig geschlossene Systeme, die in rauen Industrieumgebungen das Eindringen von Schmutz und Partikeln verhindern und so für eine höhere Systemzuverlässigkeit sorgen.
Entwickler hoch-parallelisierter Applikationen profitieren dabei zudem von der Radeon-Open-Ecosystem-Computing-Plattform, die auf der GPU-Open-Initiative basiert. Damit stehen Entwicklern offene Entwicklungstools und Software zur Verfügung, mit denen sie die GPU für die Bildverarbeitung und Parallelverarbeitung als effiziente Recheneinheit nutzen können. Durch die Aufgabenverteilung zwischen CPU und GPU lässt sich die Verarbeitungsleistung erhöhen, was die Integration hochentwickelter Maschinenintelligenz-Funktionen für die Fabrikautomations-Infrastruktur der nächsten Generation ermöglicht.
Multi-Display-Optionen
Embedded-SoCs von AMD unterstützen zudem vielfältige Displaykonfigurationen. Damit gewinnen Entwickler eine hohe Flexibilität für HMIs und Leitwartenrechner. So kann das Ryzen-Embedded-V1000-SoC bis zu vier unabhängige Displays in 4K-Auflösung ansteuern. Dadurch erübrigt sich der Einsatz von zusätzlichen Prozessoren und doppelter Hardware für die Ansteuerung von mehreren Displays. Alle Embedded-SoCs von AMD unterstützen auch die herkömmliche 1080p-Displayauflösung.
Sicher, robust und zuverlässig
Mit der zunehmenden Vernetzung in IoT und Industrie 4.0 gewinnt auch die Datensicherheit für industrielle Embedded-Systeme zunehmend an Bedeutung. Die aktuellen SoCs und Prozessoren verfügen dafür beispielsweise über einen zusätzlichen Secure Processor. Er stellt über die Hardware Validated-Boot-Funktion (HVB) sicher, dass Systeme nur mit vertrauenswürdiger Software booten. Die Secure-Memory-Encryption (SME) schützt vor nicht autorisierten Speicherzugriffen und Secure-Encrypted-Virtualization (SEV) dient der sicheren Isolierung von Hypervisor und virtuellen Maschinen (VMs). Zusätzlich ermöglicht die AMD-Ryzen-Embedded-V1000-Familie den Kunden über eine OTP-Funktion (one-time programmable), individuelle Verschlüsselungsschlüssel zu verwalten.
Für mechanisch und thermisch resistente Designs sind Embedded-Lösungen von AMD in kompakten BGA-Gehäusen verfügbar. Da die Prozessoren direkt auf ein Board aufgelötet werden, bieten sie eine hohe Erschütterungsfestigkeit und ermöglichen so Designs, die in Umgebungen mit starken Erschütterungen und Vibrationen zuverlässig arbeiten müssen. Die verfügbare Multi-Bit-Fehlerkorrektur (ECC) hilft zudem die Speicherintegrität und -resilienz in rauen Industrieumgebungen sicherzustellen, die von elektromagnetischen Störungen (EMI) betroffen sind. Mit einer geplanten Prozessorverfügbarkeit von bis zu zehn Jahren bietet AMD seinen Kunden zudem eine langfristige und zuverlässige Roadmap.
Der Beitrag beruht auf Unterlagen von AMD.
(na)
