AMD Ryzen Embedded auf Mini-ITX-Mainboards Robuster Formfaktor mit starker Leistung

Autor / Redakteur: Christian Florheim, Glyn und Antonios Tsetsos, Advantech / Silvano Böni

Embedded-Systeme auf Basis der AMD-Zen-Mikroarchitektur mit integriertem Ökosystem aus AMD-Ryzen-Embedded-Prozessoren (V1000/R1000) punkten mit ihrer hoher ­Rechen- und Grafikleistung. IPC-Hersteller Advantech setzt diese hochskalierbaren SoCs auf robusten Mini-ITX-Mainboards ein, die ideal auf die Bedürfnisse grafikintensiver Märkte zugeschnitten sind.

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Mini-ITX-Mainboards mit AMD Ryzen Embedded V1000/R1000-Prozessoren sind ideal für Einsätze in der medizinischen Bildgebung und industriellen Automatisierung.
Mini-ITX-Mainboards mit AMD Ryzen Embedded V1000/R1000-Prozessoren sind ideal für Einsätze in der medizinischen Bildgebung und industriellen Automatisierung.
(Bild: Advantech)

Embedded-Systemingenieure, die auf beeindruckende Grafiken setzen, finden in den AMD-Ryzen-Embedded-V1000-Prozessoren echte Flaggschiff-APU-Leistung für alle Branchen. Mit integrierter Zen-CPU und Vega-​Grafikarchitektur erreichen die AMD-SoCs bis zu 3,61 TFLOPS Grafikleistung sowie eine herausragende CPU-Performance. Im Vergleich zu Vorgängerplattformen ergibt sich eine bis zu 52-prozentige Steigerung der CPU-Performance und eine 200-prozentige Durchsatz-/Taktverbesserung bei der GPU.

Typische Einsatzgebiete

Mit dieser Leistung sind die Prozessoren ideal für Geräte in den Bereichen der medizinischen Bildgebung, industriellen Bildverarbeitung, Videoüberwachung und der Logistikfahrzeuge, die Situational Awareness erfordern. Sie eignen sich auch für die Vielzahl von Anwendungen mit Unterhaltungsfaktor, wie zum Beispiel professionelles Broadcasting-Equipment, Digital Signage Player und professionelle Gaming-Systeme sowie industrielle HMIs, Visualisierungsrechner in zentralen SCADA-Leitständen und Simulationsgeräte.

Das Ökosystem der pinkompatiblen BGA-​Prozessoren wird durch die AMD-Ryzen-Embedded-R1000-Prozessoren in Richtung kostengünstiger Plattformen abgerundet und bietet alles, was die zukunftsweisenden Zen-CPU- und Vega-Grafikarchitekturen besonders attraktiv macht. Die R1000-SoCs mit Leistungsaufnahmen von 6 bis 10 W (R1102G und R1305G), sowie 12 bis 25 W (R1505G und R1605G) ermöglichen durch ihre Plattformkompatibilität mit der V1000-Serie, ein sehr breites Anwendungsspektrum mit einem einzigen Plattform-Design abzudecken.

Höchste Skalierbarkeit durch CPU-Pinkompatibilität

Die Pinkompatibilität der V1000- und R1000-Leistungsklassen ermöglicht es Anbietern von Embedded Computing, ihre Plattformen hochskalierbar zu machen. So ist beispielsweise die Leistung der robusten AIMB-228-Thin-Mini-ITX-Mainboards von Advantech skalierbar von 2,4 bis 3,3 GHz AMD Ryzen Embedded R1505G mit Radeon-Vega-3-Grafik, 2 Kernen / 4 Threads und einer TDP von 12 bis 25 W bis hin zur Variante 3,35 bis 3,8 GHz Ryzen Embedded V1807B mit Radeon RX-Vega-11-Grafik, 4 Kernen / 8 Threads und einer TDP von 35 bis 54 W. In Bezug auf die Leistung bedeutet dies eine Skalierbarkeit von 100 Prozent der langsamsten R1000-Variante auf circa 176 Prozent der schnellsten V1000-Version. Was die Leistung von GPU und GPGPU betrifft, so ist die Skalierbarkeit noch grösser. Diese reicht von 384 GFLOPS beim R1505G bis hin zur immensen Rechenleistung von bis zu 3,66 TFLOPS beim V1807B, was 953 Prozent mehr GFLOPS bedeutet. Diese Variationsvielfalt ermöglicht eine perfekte Balance zwischen Preis und Leistung für die jeweilige Anwendung.

GPU für massive Parallelverarbeitung

Heutzutage ist die GPU-Leistung zudem auch eine Frage der universellen GPU-Nutzung zur parallelen Verarbeitung von Daten in Visions- und/oder Deep-Learning-Anwendungen. Das AMD-Ökosystem kann hier mit OpenCL- sowie ROCm- und Tensorflow-Unterstützung durch seine Open-Source-Softwarebasis für GPU-Computing unter Linux überzeugen. Alle ROCm-bezogenen Modifikationen für TensorFlow sind heute Teil des Hauptrepositoriums von TensorFlow und folgen damit der Open-Source-Philosophie der gesamten Deep-Learning-Community. Um die heterogenen Rechenoptionen abzurunden, unterstützt das AIMB-228-Thin-Mini-ITX-Mainboard zudem FPGA-Erweiterungen (Field Programmable Gate Array), die über einen PCIe-x1-Goldfinger-Konnektor passende FPGA-Module aufnehmen können, die Kunden in der Gaming-Industrie beispielsweise zur Ausführung von spielspezifischer Algorithmen verwenden. Für andere Kunden bieten die FPGAs die Möglichkeit der Vorverarbei­tung von Bildgebungsverfahren in Lidar-, Sonar- oder MRT-Anwendungen. Dieser Support gehört heutzutage schon beinahe zum Standard für Embedded-Board-Anbieter.

Embedded als Synonym für Anpassungsmöglichkeiten

Für serviceorientierte Anbieter wie Glyn und Advantech ist es beinahe schon normal, dass ihre Embedded-Mainboards auf die Bedürfnisse der Kunden zugeschnitten werden, einschliesslich BIOS/UEFI-Anpassungen, kundenspezifischer Betriebssystem-Images und APIs sowie aller erforderlichen Zertifizierungen. Werden nicht alle Schnittstellen benötigt, so kann eine Anpassung bereits für Kleinserien von einigen hundert Mainboards erfolgen, sofern keine Anpassung der Leiterplatte nötig wird.

Zusätzlich zu den Individualisierungsmöglichkeiten gibt es auch Unterschiede in den Konstruktionsprinzipien. Embedded-Mini-​ITX-Mainboards bieten viele wertvolle Funktionen, die weit über Standard-Mini-​ITX-​Mother­boards für kommerzielle Anwendungen hinausgehen. Robuste Mini-ITX-​Mainboards sind durch die Verwendung von gelöteten Prozessoren, stabilen Kondensatoren und Komponenten für deutlich rauere Umgebungen und den 24/7-Betrieb ausgelegt. Betriebssicherheit ist hier von grösster Bedeutung, da Produktionsverluste durch IT-Ausfälle für OEMs und Endanwender inakzeptabel sind. Für einen effizienten Produktservice sind zudem über viele Jahre hinweg identische Boards in der gleichen Konfiguration meist unabdingbar. Besonders grosse Bedeutung hat dies aufgrund von Gerätezertifizierungen insbesondere für die Medizintechnik sowie neue Mobilitätsanwendungen.

Fernverwaltung und -überwachung für IoT-Anwendungen

Handelsübliche Mini-ITX-Boards unterscheiden sich bei der IoT-Unterstützung stark von Embedded-Angeboten. Das AIMB-228 von Advantech wird beispielsweise mit der IoT-Gerätebedienungs- und Managementsoftware WISE-PaaS/DeviceOn ausgeliefert. Bereits beim Onboarding der Geräte registriert die Zero-Touch-IoT-Technologie das Board nahtlos mit seinen Einstellungen für Identität, Sicherheit und den lokalen Parametersettings. Smartes Edge-Onboarding mit Datenerfassung und Statusvisualisierung in Leitständen und Warten, die zentrales Management der verteilten Devices übernehmen, werden durch die schnelle und einfache Installation ermöglicht. Ein- und Ausschalten, Fehlerbehebung und Funktionsbausteine für geschäftskritische Prozesse sind auf Knopfdruck verfügbar und ermöglichen einen schnellen und einfachen Zugriff auf die dezentralen Devices. OTA-Software aktualisiert sich selbständig und sicher, indem sie Software-Patches sowie Firmware-, Software- und Konfigurationsupdates mittels Batch-Provisioning sendet.

Umfangreiche Konnektivität und 4K-Auflösung

Um die Markteinführungszeit für die Kunden zu verkürzen sind für die Industriesysteme alle erforderlichen Zertifizierungen wie EMI und CE erhältlich. Das AIMB-228 ist für eine Weitbereichs-DC-Stromquelle ausgelegt. Es verfügt zudem über umfangreiche I/O-Konnektivität und eine Vielzahl an Hochgeschwindigkeits-I/Os.

Durch die Integration der neusten AMD Vega GCN unterstützt das AIMB-228 Thin-Mini-ITX-Mainboard hocheffiziente Videocodierung (HEVC) und liefert eine hervorragende Grafikleistung. Mit vier unabhängigen Displays, die über DisplayPort 1.2 unterstützt werden, und der Möglichkeit, die LVDS-Schnittstelle zu nutzen, bietet das AIMB-228-Board dazu auch viele eingebettete Funktionen wie TTL/CCtalk, 10-W-Verstärker und den höchsten 4-ESD-Schutz, was es ideal für Gaming, Digital Signage oder medizinische Bildgebung macht.

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