G-Series-Mainboards auf Erfolgskurs
Fujitsu Technology Solutions realisierte erfolgreiche Projekte auf AMD embedded Plattform
Mit der Vorstellung seiner Embedded G-Series sorgte der Prozessorhersteller AMD auf der ‚Embedded World‘ 2011 für Aufsehen. Mit geringerer Leistungsaufnahme und optimierter Grafik-Performance präsentierte sich die Plattform gerade für anspruchsvolle Embedded-Computing-Anwendungen als hochperformante und flexible Alternative zu den Atom-Mikroprozessoren. Seither ist ein Jahr vergangen. Bewahrheiten sich die hoffnungsfrohen Prognosen?
Als spezialisierter Hersteller von Mainboards für Industrie-PCs und Embedded-Lösungen hatte Fujitsu Technology Solutions bereits kurz nach der Vorstellung der AMD Embedded G-Series das Mini-ITX-Board D3003-S auf den Markt gebracht, das die neue Plattform nutzt. Die starke Nachfrage nach einem kompakten Board auf Basis der AMD Embedded G-Series-Plattform ist der Tatsache geschuldet, dass hohe Grafikleistung und Displayauflösung für viele Embedded-Anwendungen von enormer Bedeutung sind. Das gilt nicht nur für Digital-Signage-, Kiosk-Lösungen und bildgebende Verfahren in der Medizintechnik, sondern beispielsweise auch für digitale Mischpulte führender Hersteller, multimediale Displays und Whiteboards für Schulen, Steuerungspulte für Video-Überwachungssysteme, Automatisierungssteuerungen in Fertigungsstraßen sowie Lösungen für die Gebäudetechnik. Der besondere Charme der AMD Embedded G-Series-Plattform liegt in der ‚Fusion‘-Architektur des Prozessors, der so genannten Accelerated Processing Unit (APU). Diese beinhaltet neben einer Singlecore- (D3003-S1) oder Dualcore-CPU (D3003-S2/-S3) mit zwei 64-Bit-Prozessorkernen auch eine leistungsfähige DirectX-11-fähige AMD Radeon GPU mit Hardwarebeschleunigern auf dem gleichen Halbleiter-Chip. Sie macht es möglich, die GPU – sofern nicht deren volle Grafikleistung ausgeschöpft werden muss – zudem als Vektorprozessor zu nutzen. Damit lässt sich die Rechenleistung und -geschwindigkeit des Gesamtsystems nochmals deutlich erhöhen.
Ein Jahr nach Einführung der AMD Embedded G-Series APUs kann Fujitsu Technology Solutions auf eine Reihe erfolgreicher Projekte mit dem Mini-ITX-Board D3003-S zurückblicken. Dabei erwiesen sich die AMD Embedded G-Series-basierten Industriemainboards in der Praxis als geeignet für vielfältigste Anwendungsbereiche des Embedded Computing. Neben der für Deutschland wichtigen industriellen Automatisierung sind dabei insbesondere drei Wachstumsmärkte zu benennen.
Kiosk, PoS und Vending
Die Fernwartung über das DASH-Out-of-Band-Management beispielsweise stellt für Betreiber von Infoterminals oder Verkaufsautomaten einen enormen Mehrwert dar. Auch der erweiterte Temperaturbereich der Mainboards ist bei vielen dieser Anwendungen entscheidend, etwa bei Fahrkartenautomaten, die auf Bahnsteigen winterlicher Kälte ebenso widerstehen müssen wie direkter Sonneneinstrahlung. Eben dieses Sonnenlicht macht es wiederum möglich, Kiosksysteme im Freien über Solarzellen mit ihrem eigenen Strom zu versorgen. Doch die Ressourcen einer Mini-Photovoltaikanlage sind begrenzt. Praktikabel ist diese wirtschaftliche und umweltfreundliche Lösung deshalb nur dann, wenn der Prozessor mit einer sehr niedrigen Leistungsaufnahme auskommt. Mit seinen maximal 18 Watt Thermal Design Power (TDP) der APU unterstützt das D3003-S2 und D3003-S3-Mainboard zum Beispiel derart ’sonnige‘ Lösungen. Mit dem Singlecore-Board D3003-S1 lässt sich dieser Wert noch weiter auf maximal 9 Watt TDP reduzieren. Dank Flachbildschirm-Technologie lässt sich in zeitgemäßen Kiosksystemen problemlos mehr als ein Display unterbringen. Damit nicht nur Inhalte gedoppelt werden, sondern mehr Informationen parallel übermittelt werden können, ist ein Dual Independent Display Support vonnöten, also die Unterstützung von zwei unabhängigen Displays mit einer Rechnereinheit. Das D3003 unterstützt je nach Variante stets zwei der nachfolgend genannten Grafikschnittstellen unabhängig: DVI, DisplayPort, 2x DVI (via DP-to-DisplayPort-Adapterkabel), VGA (via DVI-to-VGA-Adapter), HDMI (via DVI-to-HDMI-Adapter), 24-bit Dual Channel LVDS. D3003-S2 und -S3 können auf beiden Displays unabhängig und ohne Latenzzeiten zwei Full-HD-Filme abspielen. Obwohl Standard-Desktop-PCs nicht für 24/7-Dauerbetrieb ausgelegt sind, schon gar nicht bei erweitertem Temperaturbetrieb, kommen sie wegen ihrer geringen Anschaffungskosten immer wieder in Kiosksystemen zum Einsatz. Dies ist keine nachhaltige Lösung, erzeugt aber einen Preisdruck auf Hersteller spezialisierter Komponenten. Das Mini-ITX-Board D3003-S3 ist dem Wettbewerbsdruck dank seines Preis-Leistungs-Verhältnisses sehr gut gewachsen, wie ein Vergleich mit konkurrierenden Plattformen zeigt: Die Grafikperformance des AMD Embedded G-Series-basierten Boards ist vergleichbar mit Intel Core i3, aber im preislichen Rahmen der Atom-Klasse. Zudem bietet Fujitsu eine auf Systemebene komplett CE-zertifizierte und klimagestestete Kit-Solution bestehend aus Gehäuse, Mainboard und umfangreichem Zubehör zu attraktiven Konditionen an. Allein die CE-Zertifizierung spart den Kunden mehrere tausend Euro an Entwicklungskosten, welche gerade bei Kunden mit kleinen Stückzahlen teuer auf jedes einzelne Gerät umgelegt werden müssten. Diese Gehäuselösung wird wegen dessen Kompaktheit und niedrigen Kosten auch sehr häufig in Digital Signage Systemen eingesetzt. Kiosk-Terminals sind wie auch Digital-Signage-Displays häufig weiträumig verteilt, schwer zugänglich und damit sehr aufwendig zu warten. Im Zusammenspiel mit der PCIe-GbE-Karte D2907-A bietet Fujitsu Out-of-Band-Manageability. Die von Fujitsu entwickelte und produzierte PCIe-GbE-Karte D2907-A mit DASH-fähigem Ethernet-Controller von Broadcom reagiert – unterstützt vom BIOS des D3003-S3 – zuverlässig auf Out-of-Band-Zugriffe via DASH 1.1. Konkurrierende Plattformen kommen in dieser Preis- und Performance-Klasse ohne Möglichkeit für ein Out-of-Band-Management (iAMT) aus, Fujitsu bietet diese Funktionalität für das AMD-basierte D3003-S3 mittels DASH an.
Digital Signage
Bisher konnten die hohen Anforderungen für Digital Signage nur mittels kostspieliger und energiehungriger gesteckter Grafikkarten oder teurer Core-i3/i5-Prozessoren erfüllt werden. Die AMD embedded G-Series APUs mit AMD Radeon# Grafikeinheit bringen Full HD und Direct-X11-Support bei erstaunlich niedrigem Budget und bieten in diesem Bereich gegenüber Wettbewerbslösungen sowohl technisch als auch wirtschaftlich sehr attraktive und in der Praxis erfolgreich erprobte Lösungen. Der Ausfall von Werbezeiten bedeutet einen enormen finanziellen Verlust für die Betreiber von Werbedisplays. Der hohe Automatisierungsgrad der Mainboard-Produktion nach deutschen Qualitätsstandards am Fujitsu-Standort Augsburg, die Logistik und Prüftechnik einer Großserienfertigung sowie die Verwendung von hochwertigen Bauteilen wie Long-Life-Polymer-Kondensatoren tragen auch beim D3003-S zur Zuverlässigkeit und Qualität des Mainboards bei. Den sicheren Betrieb des Boards gewährleisten zudem verschiedene Spezialfeatures, so etwa der Watchdog, der neben dem Betriebssystem auch den Boot-Vorgang überwacht und bei Störungen einen Neustart oder Shutdown durchführt. Der System Management Controller überwacht und regelt unabhängig von Betriebssystem und CPU Temperaturen und Lüfter. Für die Visualisierung und Einstellung dieser Werte sorgt das Software-Tool System Guard. Da Digital-Signage-Displays wie auch Kiosk-Terminals oft im Freien betrieben werden, müssen die Systeme auch in einem erweiterten Temperaturbereich zuverlässig funktionieren. Das D3003-S ist für Umgebungstemperaturen von 0 bis 60 Grad Celsius spezifiziert und kann durch entsprechende Systemauslegungen auch in darüber hinaus erweiterten Temperaturbereichen betrieben werden. Damit diese Rechnung auch bei sommerlicher Hitze in südlichen Gefilden aufgeht, ist die Eigenwärme-Entwicklung der Boards auf ein Minimum reduziert.
Medizinische Systeme
Hohe Entwicklungskosten, gepaart mit langen Design-In-Phasen von sechs bis zwölf Monaten bis zur Serienreife, kennzeichnen auch den Bereich der Medizintechnik. Der Grund liegt in der Vielzahl von Freigaben und Zertifizierungen, die medizinische Produkte vor ihrem Markteintritt durchlaufen müssen. Ein Produkt, das in diesem Umfeld entwickelt wird, kann nicht profitabel vermarktet werden, wenn seine Komponenten schon ein oder zwei Jahre nach dem Produkt-Launch veralten oder gar von den Herstellern abgekündigt werden. Langlebigkeit und Revisionsstabilität sind daher von vitaler Bedeutung. AMD hat die G-Series Prozessoren speziell als Embedded Lösungen gelauncht und Fujitsu unterstützt Anwender aus der Medizintechnik mit einem garantierten Extended Lifecyle seiner Boards von fünf Jahren. Bei ausreichendem Investitionsvolumen gibt es darüber hinaus die Option einer kundenspezifischen Verlängerung dieses Lebenszyklus. Zum Service gehört auch eine strikte Revisionskontrolle seitens Fujitsu mit frühzeitiger Information der Kunden über Bitimage-relevante Änderungen. Dank seines technischen Know-hows ist Fujitsu aber nicht nur ein Komponentenlieferant, sondern bietet Mainboard-Integratoren auch in anderen Bereichen technischen Support sowie Unterstützung beim Design-In, der gerade im Medizintechnik-Bereich von großem Nutzen ist. Als führender Hersteller von IT-Equipment und Mainboards hat Fujitsu direkten Kontakt zu sämtlichen Technologiepartnern wie z.B. bei den Mini-ITX Boards zu AMD, Microsoft und allen weiteren Komponentenlieferanten der Boards. Beim Einsatz in medizinischen Geräten müssen Staub und Luftverwirbelungen oft aus Gründen der Hygiene vermieden werden. Dafür bedarf es geschlossener, lüfterloser Gehäusedesigns. Der Energieverbrauch und damit die Wärmeentwicklung des Prozessors müssen also sehr gering sein. Die Leistungsaufnahme der AMD Embedded G-Series APUs ist trotz hoher Grafik-Performance sehr niedrig. Auch bietet das neue 2-Chip-Design den Vorteil, dass sich die Hauptwärmequelle auf die APU reduziert, was eine Heatpipe-Adaption vereinfacht. Auch der Einbau in kompakte Gehäuse mit integriertem Display ist kein Problem, da das D3003-S3 im kleinen Mini-ITX-Format neben einem leistungsfähigen 24-Bit-Dualchannel-LVDS-Grafik-Interface auch den Gleichspannungswandler für die Stromversorgung onboard trägt. Lärm stört die Diagnose, beeinflusst die Arbeitsqualität und Performance des Personals und irritiert den Patienten. Deshalb profitieren vor allem medizinische Anwender von Fujitsus SilentFan-Technologie. Damit werden Lüfter in Abhängigkeit von der aktiv gemessenen TDP gedrosselt und damit die Geräuschemission auf ein Minimum reduziert. Um schließlich am Ende des Produktlebenszyklus sensible Patientendaten zu schützen, bietet sich die Routine ‚EraseDisk‘ an, die beim D3003-S von Anfang an bereits im BIOS integriert ist. Das zuverlässige Löschen der Festplatte ist somit ohne Mehrkosten und -aufwand möglich, ohne dass zusätzliche Kosten für spezielle Software-Produkte verursacht würden.
