Kompakte Kraftpakete
Vorteile von x86-SoCs für Embedded-Mainboard-Designs
System-on-Chips (SoCs), die CPU, GPU und E/A (Eingabe/Ausgabe)-Controller auf einem kompakten x86-Baustein vereinen, bieten gerade im industriellen und semiindustriellen Embedded-Bereich Designvorteile. Dieser Beitrag zeigt die Möglichkeiten am Beispiel des neuen Industriemainboards D3313-S von Fujitsu auf, das auf der aktuellen AMD Embedded G-Series SOC Plattform basiert.
Das D3313-S von Fujitsu ist als Mini-ITX-Board mit Abmessungen von 170x170mm ausgelegt. Es basiert auf der neuen AMD Embedded G-Series SOC Plattform. (Bild: Fujitsu)
Embedded-Computer mit möglichst hoher Rechen- und/oder Grafikleistung müssen zusammen mit vielen anderen Komponenten in Gehäusen Platz finden, die wenig Raum für Lüfter usw. bieten. Das haben industrielle Embedded-Anwendungen im Bereich Automation bzw. Human-Machine-Interface (HMI) mit semiindustriellen Applikationen wie Kiosklösungen und Digital Signage gemeinsam: Der Platz ist begrenzt. Daher sind kompakte Formfaktoren für Industriemainboards ein Muss. Das neue D3313-S von Fujitsu ist deshalb als Mini-ITX-Board mit Abmessungen von 170x170mm ausgelegt. Es basiert auf der aktuellen AMD Embedded G-Series SOC Plattform. Der neue Prozessor vereint CPU, Chipsatz und Grafik auf einer Fläche von nur 24,5×24,5mm, was ihn für solche kompakten Mainboard-Designs allein schon aus mechanischen Gründen interessant macht. Mit dieser Miniaturisierung geht AMD, nach APU und Controller Hub, einen konsequenten nächsten Schritt in der Integration aller x86-Funktionalitäten auf einem Chip. Die unmittelbaren Vorläufer, die AMD Embedded G-Series Accelerated Processing Units, kommen bereits seit 2011 auf Industrieboards von Fujitsu zum Einsatz. Dadurch qualifizierten sich auch die neuen SoC des Chipherstellers früh für einen intensiven Test in der Mainboard-Entwicklung im Augsburger Werk des Anbieters.
Die neue AMD Embedded G-Series SOC Plattform ist die Nachfolgerin der AMD Embedded G-Series Accelerated Processing Units, die bereits seit 2011 erfolgreich auf Industriemainboards von Fujitsu zum Einsatz kommen. (Bild: AMD)
Vereinfachtes Board-Layout
Vergleicht man die hochintegrierten SOCs in 28nm-Technologie in mechanischer Hinsicht mit deren Vorgängern, den AMD Embedded G-Series APUs, so weisen sie einen um 33% kleineren Footprint auf, was dem Designer buchstäblich mehr Spielraum bei der Konzeption seiner Mainboard-Layouts gibt. Außerdem muss der Entwickler auf dem Board statt zwei Chips nur noch einen integrieren. Das macht nicht nur die Entwicklung einfacher und schneller, sondern reduziert auch die Zahl der Komponenten, die dafür vorgehalten werden müssen. Die Folge sind niedrigere Kosten für Beschaffung und Lagerhaltung, somit ergeben sich also auch wirtschaftliche Vorteile.
Im Augsburger Werk von Fujitsu befinden sich die Industriemainboards der Familie Fujitsu D3313-S seit Mitte Dezember 2013 in der Serienfertigung. (Bild: Fujitsu)
E/A-Controller unterstützt Standardschnittstellen
Der in den AMD Embedded G-Series SOCs integrierte E/A-Controller unterstützt alle Standard-Schnittstellen wie beispielsweise PCIe, SATA sowie USB2.0 und 3.0. Die Kugelgitteranordnung der Lötstellen folgt bei allen AMD G-Series SOCs einem einheitlichen Layout. Dadurch kann der Entwickler für alle Boards einer Familie – vom Basismodell bis zur High-End-Variante – ein einheitliches Design verwenden, auch im Hinblick auf die Steckverbindungen. Der Designphilosophie von Fujitsu kommt das entgegen, denn darin ist die Kompatibilität innerhalb einer Boardgeneration, aber idealerweise auch zwischen den Generationen, ein zentrales Ziel. Der Grund dafür leitet sich aus den Bedürfnissen der Anwender im Embedded-Bereich ab: Die Mainboards aus der Industrial Series von Fujitsu mit ihrer Langzeitverfügbarkeit von mindestens fünf Jahren kommen in Investitionsgütern zum Einsatz, deren Design aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Zertifizierung während der Produktlebenszeit nicht grundlegend geändert werden kann. Ein einheitliches Board-Layout bietet aber die Möglichkeit, innerhalb des Lebenszyklus einer Maschine die Plattform zu wechseln.
