Utvecklingen av x86-processorer innebär att allt fler grafikfunktioner integreras på chipet. Det gäller inte minst processorerna från AMD. Men i en del embeddedtillämpningar behövs ingen grafik och därför finns också en avskalad och strömsnålare version.

Hittills har ett av de viktigaste skälen till att implementera x86-teknologi i embedded-system varit krav på höga och mångsidiga beräkningsprestanda och goda anslutningsmöjligheter. I takt med att embedded-datorteknologi blivit allt vanligare har sofistikerade grafikmöjligheter för människa-maskin-gränssnitt fått drastiskt större betydelse på många olika vertikala marknader.
Kombinationen av dessa båda faktorer – den höga och mångsidiga beräkningskraften samt grafikmöjligheterna – banar vägen för en omfattande och växande framgång för x86-teknologin i embedded-applikationer.
Med ständigt förbättrade CPU-prestanda har x86-processorteknologin också varit framgångsrik och tagit steget in på områden där det inte krävs några grafiska gränssnitt, som i de avancerade racksystem och bakplanssystem som används i AT/ISA96-system, VME- och CompactPCI-system samt ATCA-, MicroTCA- och VPX-system. Eftersom det inte krävs någon grafik har tillverkarna ofta implementerat chipsatser av serverklass i dessa system.
På senare tid har även embeddedsystem för låg effekt eller för speciellt bruk konstruerats kring x86-teknologi. Detta har blivit möjligt tack vare ständigt förbättrade förhållanden mellan prestanda och energiförbrukning och drastiskt minskade dimensioner hos nya x86-plattformar. Dessa kan nu enkelt inrymmas i mycket små konstruktioner, och de kan uppfylla de vanliga fysiska restriktioner som gäller för djupt inbäddade

Utan grafik
Ett exempel är området industriell automation, där hittills konventionella, hårdvaruavkodade PLC-enheter (programmable logic controller) på processnivå dominerat. Dessa enheter ger vanligtvis ingen direkt grafikfunktionalitet för användargränssnittet. De ansluts ofta till sensorer och aktuatorer för exempelvis rörelsestyrning, transportband och många andra industriella applikationer.
Inom detta område kan x86-baserade mjukvaru-PLCer, tillsammans med anslutningsmöjligheterna via det ständigt uppkopplade nätet av anslutna enheter, ge mervärden som enklast kan beskrivas med ord som ”öppenhet” och ”användarkomfort”.
Genom att det går att få access till dessa djupt inbäddade enheter via exempelvis webläsare är det möjligt att fjärrkonfigurera och fjärrövervaka decentraliserade processer i en hel fabrik från vilken plats som helst i världen.

AMD G-Series-processorn upptar en yta på blott 361 mm².

När tillverkarna använder x86-baserade teknologiplattformar för dessa enheter får de fördelarna av det omfattande x86-ekosystemet med mjukvara, verktyg och kompilatorer. En annan fördel är att så många konstruktörer och utvecklare känner till x86-familjen så väl.
Systemintegratörer har nytta av den enhetliga och sömfria kommunikations- och nätverksinfrastrukturen som sträcker sig över hela fabriksgolvet upp till IT-nätverket, som också innehåller embedded-systemet på fältet. Att kunna utnyttja en enhetlig teknologi över hela infrastrukturen kan ge unika fördelar vad gäller kostnad och tillförlitighet. Dessa förbättringar öppnar möjligheterna att flytta sig än djupare ner i stacken till sensorer och aktuatorer.

Nedskalning
Hittills har det funnits ett dilemma för x86-processorplattformar: ju mindre dessa har blivit, desto mer funktionalitet har de integrerat. Detta gäller i speciellt hög grad eftersom grafikenheten, som vanligen är den mest energikrävande komponenten efter CPUn, flyttats från chipsatsen och bildat en gemensam enhet med processorn. Detta har möjliggjort utrymmesbesparande och ytterst effektiva tvåchipslösningar, istället för det forna triumviratet med CPU, nordbrygga och sydbrygga.
Men trots den höga integrationen av funktionalitet in i processorn, liksom de minskade dimensioner som detta medfört, har x86-teknologin ofta betraktats som ”överdimensionerad” för djupt inbäddade "headless"-applikationer.
Denna uppfattning har fortlevt, trots att x86-plattformen kan vara en utmärkt lösning, tack vare sin låga effektförbrukning, sina små dimensioner och sina beprövade teknologier som använts i miljontals vanliga konsumentprodukter samt det ytterst breda ekosystemet med mjukvara och utvecklingsverktyg.
Ett sätt att hjälpa konstruktörerna att utnyttja fördelarna med x86 i djupt inbäddade applikationer vore därför att eliminera alla den funktioner som inte behövs genom att ta bort dem från processorchipet. Detta är precis vad AMD har gjort med AMD Embedded G-Series.
Liksom standard-APUerna ger "headless"-varianterna av AMD Embedded G-Series mycket god effektverkningsgrad och en funktionsuppsättning som är optimerad för behoven i ett brett register av embedded-system. Med tre prestandaklasser, från 800 MHz enkärniga processorn T24L upp till 1,4 GHz dubbelkärniga T48L, kan processorkraften anpassas efter applikationen.
CPUerna har en maximal TDP (thermal design power) på bara 5 till 18 watt. Dessutom innehåller de ett antal kritiska systemelement som minnesstyrkretsar, I/O-styrkretsar och bussgränssnitt. Allt detta är inrymt i mycket små BGA-kapslar som möjliggör fläktfria konstruktioner och 4-lagers kretskort.

Skalbar plattform
Embedded G-Series passar i embedded-applikationer inom konsumentelektronik, intelligenta gateways, lagringsapplikationer och NAS-servrar. Men processorerna fungerar också bra i djupt inbäddade applikationer som kräver höga totalprestanda inom små dimensioner och i fläktfria konstruktioner, allt i kombination med långsiktig tillgänglighet.
Dessa applikationer återfinns på många industriella marknader som automation, transporter, databoxar för distribuerade intelligenta elnät, tåliga brandväggar, M2M-gränssnitt och hundratals andra små boxar som krävs i styrapplikationer eller för att samla in och distribuera data.

64-bits lågeffektkärnan ”Bobcat” i AMD G-Series i detalj: Ett antal prestandafunktioner, som Out-of-order-exekvering av instruktioner, i kombination med en konstruktion för låg effekt ger mycket höga prestanda per watt.

Det finns ännu en faktor: eftersom både CPU- och APU-teknologin baseras på samma Embedded G-Series-plattform kan leverantörerna av hårdvaruplattformar enkelt växla sina konstruktioner mellan APUerna och CPUn.
Härigenom kan de erbjuda båda fördelarna efter bara en mindre omkonstruktion av sina kundanpassade konstruktioner och produkter på kortnivå som Computer-on-Modules, enkortsdatorer och moderkort. Sålunda kan det breda ekosystem som utvecklats för vanliga lågeffekts x86-enheter även utökas för användning i mer specialiserade embedded-enheter.

Minimerade livscykelkostnader
Med ett antal olika prestandaoptioner – alltifrån en 1,2 GHz enkärnig APU upp till varianter på 1,6 GHz med dubbla kärnor – ger AMD Embedded G-Series-plattformen tillverkarna möjlighet att använda enkortslösningar för alla typer av embedded-system, från mycket enkla sådana upp till mycket avancerade.
Därför kan en och samma plattform bilda basen för många olika produktvarianter, t ex en produktfamilj med allt från lågeffektsversioner upp till högprestandaversioner. Och om ett nytt system baserat på denna plattform redan har utvecklats finns det enorma möjligheter att återanvända detta, eftersom processorns stora skalbarhet täcker in de allra flesta av dagens x86-prestandakrav på de flesta embedded-marknader.
Tack vare de minsta gemensamma nämnarna hos skalbara plattformar förenklas lagerhållningen. Den operativa komplexiteten minskas och därmed också tillhörande kostnader, vilket ger tillverkaren bättre plattformsekonomi. Livscykeln hos AMDs Embedded-produkter garanterar också långsiktig tillgänglighet. Detta är viktigt, speciellt för marknader utanför EG.
 

Filed under: Mikroprocessorer