Con l'introduzione di nuove generazioni di processori, negli ultimi tre mesi produttori di chip quali Intel e Amd hanno completamente rinnovato la loro offerta di tecnologie informatiche embedded. Basta dare un'occhiata alle innovazioni presenti in queste piattaforme, stiamo parlando della serie di processori di seconda generazione Intel Core i3/i5/i7, dei processori Fpga-configurabili della serie Intel Atom E6x5C e della nuova serie Amd Embedded, per vedere che c'è una tendenza chiara e ubiquitaria verso un maggiore grado di integrazione. Assieme alla Cpu, tutte queste piattaforme integrano anche in un unico chip l'unità grafica, un bus Pci Express e un controller di memoria. Inoltre i processori Intel Atom E6x65C integrano un Fpga Altera configurabile su un modulo multi-chip.
Quali sono le implicazioni del grado di integrazione sempre maggiore per i singoli mercati e le singole applicazioni? Innanzi tutto, c'è ancora una volta una significativa riduzione del consumo di energia, grazie alle prestazioni più spinte a parità di watt, che a sua volta facilita, ad esempio, l'emergere di nuove applicazioni Sff (Small form factor) nel settore dei portatili. Inoltre l'aumento del grado di integrazione rende la rendition grafica a prestazioni superiori, per la visualizzazione 3-D, più vivida possibile, e ciò vale anche per i dispositivi embedded estremamente efficienti dal punto di vista energetico. Stimolata da diagonali dello schermo maggiori, risoluzioni di pannello superiori e concezioni operative moderne con multi-touch, l'esigenza di prestazioni grafiche più spinte sta crescendo anche nel settore embedded. Le caratteristiche dei nuovi processori apportano notevoli vantaggi, in particolare in settori quali la medicina, il signage digitale, i videogiochi, l'infotainment, i chioschi e le applicazioni mobili, ma anche nelle interfacce Gui in applicazioni industriali.
Intel raddoppia le prestazioni grafiche
Il processore di seconda generazione Intel Core i3/i5/i7 raddoppia le prestazioni grafiche rispetto ai suoi predecessori e, per la prima volta nel mercato embedded, offre prestazioni grafiche 2-D e 3-D con supporto OpenGL e DirectX10 su schede grafiche dedicate. Queste schede supportano fino a tre monitor e sono persino in grado di decodificare video HD e 3-D BluRay, con utilizzo minimo della Cpu. Sono quindi una base di partenza ideale, tanto per fare un esempio, per applicazioni di signage digitale ad alte prestazioni con svariati pannelli. E dal momento che non solo le prestazioni generali ma anche le prestazioni per watt di queste schede di nuova generazione sono di grande interesse per molte applicazioni Sff embedded, Kontron le sta mettendo a disposizione su oltre dieci piattaforme. Il primo prodotto Kontron basato su questa serie di processori ad alto grado di integrazione con prestazioni grafiche migliorate è il Com Express basic Computer-on-Module Kontron ETXexpress-SC. Alla fiera Embedded World erano al centro dell'attenzione le schede madri embedded nei fattori di forma mini-ITX e Flex-ATX, e così anche la scheda processore 3U VPX Kontron VX3035 per applicazioni SWaP ottimizzate. Vi sono anche altre piattaforme programmate per il 2011: 3U CompactPCI, AdvancedMC, schede madri ATX embedded e svariati Pc industriali.
Amd moltiplica le prestazioni grafiche
Amd si è distinta per il potenziamento delle prestazioni grafiche. Le prestazioni grafiche delle nuove cosiddette unità di elaborazione accelerata sono aumentate di diverse volte rispetto alle soluzioni precedentemente disponibili in questa classe di prestazioni-per-watt. La Amd Embedded G-Series si posiziona al di sotto della potenza di elaborazione generale dei processori Intel Core i7 e offre evidenti vantaggi per la grafica prima di arrivare alla classe di prestazioni della tecnologia dei processori Intel Atom. È quindi posizionata come piattaforma grafica ad alte prestazioni - anche con supporto Direct X11 e Open CL - per applicazioni Sff particolarmente compatte, prive di ventole di raffreddamento. Diventerà disponibile in Kontron, ad esempio, sui Computer-on-Modules Com Express Compact-compatible, schede madri Mini-ITX e Flex-ATX, nonché computer a scheda singola Pico-ITX e PCI/104express.
Elaborazione parallela di flussi di dati vettoriali
Tuttavia anche applicazioni basate su un'elevata potenza di elaborazione possono trarre beneficio dalla nuova piattaforma: sia i processori Intel Core i3/i5/i7 che le unità di elaborazione accelerata della serie Amd Embedded G rendono più veloci le applicazioni basate sull'elaborazione parallela di flussi di dati vettoriali. Ci riferiamo ad esempio ad applicazioni tipo radar, sonar, applicazioni industriali ed elaborazione immagini nella diagnostica medica, monitoraggio video con riconoscimento dei volti e diagnostica assistita da elaboratore. Essi prendono su di se il carico dei task di “macinatori di numeri” in queste applicazioni, che sino ad oggi i processori x86 non sono stati in grado di eseguire in modo ideale. Sebbene gli approcci dei singoli produttori di processori siano differenti, entrambi portano tuttavia a un maggiore valore aggiunto per la tecnologia x86; ciascuno secondo la propria classe di prestazioni. Per l'accelerazione di applicazioni con frequente accesso ai dati, Intel sta introducendo le cosiddette Intel Avx (Advanced Vector Extensions) nella seconda generazione dei processori Intel Core i3/i5/i7. Amd utilizza la nuova tecnologia Fusion sulle proprie AP della piattaforma Embedded G-Series e consente di effettuare calcoli vettoriali tramite l'unità grafica integrata. Facendo ricorso a OpenCL o DirectCompute, è possibile programmare calcoli vettoriali di potenza particolarmente elevata che in precedenza potevano essere implementati solo tramite elaborati design multi-processore.
Configurazione I/O estremamente flessibile
Inoltre l'x86 Fpga tandem, diventato disponibile con la serie di processori configurabili Intel Atom E6x5C, ha schiuso la porta a una dimensione completamente nuova di embedded computing. La possibilità di ottenere la flessibilità dell'Fpga abbinata a prestazioni dell'x86 come prodotto standard implica che per la prima volta i clienti sono in grado di implementare una piattaforma compatta con design dell'I/O estremamente flessibili e/o algoritmi veloci che comportano una notevole riduzione dei rischi connessi con il design stesso. Inoltre, non solo il blocco processori diventa disponibile come prodotto integrato, ma anche prodotti a livello di scheda Sff come il computer a scheda singola Kontron Microspace Msmst PCIe/104 o lo Starter Kit Com Express con Altera Cyclone IV GX Fpga. Vengono così ridotti i costi della progettazione per gli Oem e tutto è ora disponibile tramite un'unica fonte. Tuttavia perché ciò sia possibile occorre che il fornitore della scheda o del sistema sia anche in grado di offrire una soluzione completa con i corrispondenti stack Fpga e core IP. Tuttavia gli Oem non vogliono più un referente separato per ciascuna singola soluzione parziale. Idealmente, essi punteranno ad avere un referente centrale individuato in un provider che sia in grado di fornire sempre una soluzione confacente per ogni progetto. A parte la questione dell'hardware, sono pertanto richiesti servizi più estesi. Un esempio importante è quello del supporto di software ottimizzato in funzione dell'hardware che consenta di stare al passo con i rapidi sviluppi in atto nel mercato. Gli Oem e gli sviluppatori di applicazioni non possono e non vogliono occuparsi loro stessi del software di base fino al più minuto dettaglio. Quanto più essi vengono liberati dalla gestione di basso livello del singolo hardware e software dal loro partner, tanto più lo sviluppo della loro applicazione risulta facile e rapida.
Stack Fpga e core IP testati
Per questa ragione, con l'introduzione delle prime soluzioni Fpga, Kontron ha già lanciato piattaforme complete di sviluppo, incluso l'implementazione degli opportuni Fpga adatti alle schede HSMC, ed è ora in procinto di estendere ulteriormente queste soluzioni lavorando nella direzione delle funzionalità I/O. L'ultimo sviluppo è rappresentato dalla collaborazione di Kontron con Softing, come annunciato alla fiera internazionale dell'embedded, per il supporto alle soluzioni Ethernet in tempo reale, quali ad esempio Profinet, EtherCat, EtherNet/IP e Modbus Tcp. Di conseguenza, i clienti di Kontron potranno disporre di soluzioni complete direttamente da un unico fornitore e con un solo referente. Anche l'acquisizione delle licenze per gli stack Fpga e i core IP avverrà tramite un unico fornitore. Inoltre Kontron offre un maggior numero di servizi nel caso di distribuzione di licenze, ad esempio di sistemi operativi. Da qualche tempo infatti i clienti hanno potuto ricevere la propria distribuzione di Linux da Kontron, ad esempio per il Pc per il montaggio su guida ThinkIO. Tutto quanto è connesso all'offerta Wind River (ad esempio le licenze VxWorks) è disponibile direttamente da Kontron. E questa offerta viene ora estesa ai sistemi operativi Microsoft quali i nuovi MS Windows Embedded Compact 7 e Windows Embedded Standard 7. I clienti possono pertanto velocizzare l'intera catena logistica di approvvigionamento e acquistare tutto ciò di cui necessitano per la loro soluzione di embedded computing come piattaforma application-ready da un unico fornitore.
Interfacce uniformi per l'accesso all'hardware
Al fine di ridurre gli investimenti in Ricerca e Sviluppo e i costi e i tempi di lancio per i clienti, Kontron ha inoltre sviluppato il middleware Kontron Eapi (Embedded application programming interface) indipendente dalla piattaforma. Sia che l'Oem sviluppi software, ad esempio, per applicazioni multimediali basate su processori Amd G-Series, o piuttosto su processori Intel Core i3/i5/i7, grazie al Kontron Eapi potrà utilizzare tale software su entrambe le piattaforme e abbattere significativamente i costi di sviluppo e i tempi di accesso al mercato - partendo direttamente con il primo design. Inoltre, con il Kontron Eapi, le future migrazioni diventeranno ancora più efficienti. Con il Kontron Eapi, gli Oem possono passare a nuove piattaforme per accedere alle funzioni hardware di una scheda processore senza alcun adattamento del codice, dal momento che le interfacce software con l'hardware rimangono identiche. Ciò riduce fino al 40% i costi di ingegnerizzazione e implementazione per il nuovo hardware.
Supporto con software e migrazione IP
Assieme tuttavia al middleware standardizzato indipendente dalla piattaforma, gli Oem necessitano anche di altri servizi software per essere in grado di integrare nelle proprie applicazioni nuove tecnologie nel modo più rapido ed efficiente possibile. Per tale motivo Kontron fornisce il supporto per le rispettive tecnologie di base con tutto il lavoro di sviluppo correlato al software. Tali servizi comprendono, ad esempio, il porting dei driver e del middleware, il porting, l'adattamento e la validazione delle applicazioni esistenti su nuovo hardware, incluso il porting di software a thread singolo esistente su progetti multi-core o sistemi virtualizzati. La validazione dell'intera soluzione hardware e software rispetto all'interazione della piattaforma hardware con l'applicazione dell'Oem costituisce un ulteriore servizio fornito. Ciò significa che gli Oem possono concentrarsi interamente sulla progettazione delle applicazioni stesse, a tutto vantaggio della loro qualità.
Piattaforme application-ready: pronte per la vostra applicazione
Con l'aggiunta di questi servizi, l'offerta di hardware Sff diventa una piattaforma application-ready, indipendentemente dal fatto che sia un modulo, una scheda, un Pc industriale o un sistema e indipendentemente dal fatto che si tratti di un prodotto standard o un progetto parzialmente o interamente customizzato. Su richiesta, essi includeranno tutti i componenti hardware occorrenti e l'implementazione software/middleware ottimizzata in funzione dell'hardware per la rispettiva applicazione di destinazione e saranno pronti a essere utilizzati con il software applicativo del cliente. Infine, nel caso che il cliente lo desideri, saranno persino certificati per il mercato di destinazione a cui mirano. Pertanto agli Oem non resta altro da fare che integrare la piattaforma application-ready nella loro applicazione. In tal modo si riducono i tempi di accesso al mercato, si abbatte il costo totale di proprietà e si pongono le basi di un'alta qualità.
