Mensch-Maschine-Schnittstellen

Low-Power und viel Grafik für extrem mobile Tablets

| Autor / Redakteur: Zeljko Loncaric * / Holger Heller

AMD G-Serie SoC Qseven-Tablet-Demonstrator von congatec: Industrie-Tablets schnell und problemlos entwickeln
AMD G-Serie SoC Qseven-Tablet-Demonstrator von congatec: Industrie-Tablets schnell und problemlos entwickeln (Bild: VBM-Archiv)

Mobile Mensch-Maschine-Schnittstellen und Tablet-PCs in der Industrie müssen eine hohe Multimedia- und Grafikleistung bieten. Auch der Stromverbrauch sollte sich in Grenzen halten.

Mit Tablets lassen sich abseits des Schreibtischs Aufgaben ganz nebenbei erledigen, und das überall. Alle Daten, Cloud-Dienste vorausgesetzt, sind auf allen Geräten immer aktuell. Auch wenn im privaten Bereich der „Produktivitätsgewinn“ hinter dem Bequemlichkeits- und Spaßfaktor zurücksteht, so machen sie unser Leben angenehmer und effektiver.

Consumer-Tablets sind allerdings für den Industrieeinsatz nur mit starken Einschränkungen geeignet. So herrschen häufig raue Umgebungbedingungen vor. In der Fabrikhalle, bei der Maschinenwartung, sind Temperaturen außerhalb des Wohlfühlbereichs anzutreffen. Auch müssen die mobilen Geräte deutlich mehr Belastungen aushalten. Im industriellen Einsatz treffen sie beim Sturz häufiger auf Beton, denn auf weiche Sofapolster.

Im Medizinbereich müssen die Geräte regelmäßig desinfiziert werden, um nicht als Krankheitsübertrager zu dienen. Zudem ist eine höhere Konfigurierbarkeit verlangt, um die spezifischen Interfaces wie CAN für Automotive-Applikationen oder Funk-Feldbus-I/Os für die Industrie von vornherein in die Geräte zu integrieren. Damit gelten also höhere Anforderungen, die sich auf das Gesamtdesign auswirken. Dennoch sollen die Systeme ähnlich handlich und leistungsfähig sein, wie ihre privat genutzten Vorbilder. Zudem sind die industriellen Geräte oft täglich 24h im Einsatz und das über viele Jahre hinweg.

Energieeffizienz und Formfaktor

Eine Langzeitverfügbarkeit von sieben Jahren oder mehr ist keine Seltenheit. Schon aus Gründen einer effizienten Wartung, sollen nicht drei bis vier unterschiedliche Gerätegenerationen gewartet und administriert werden.

Dabei sind die Stückzahlen deutlich geringer, als die Millionen von Geräten, die pro Generation im Consumer-Markt abgesetzt werden. Aufwändige Full-Custom-Designs kommen aus ökonomischen Gesichtspunkten daher meistens nicht in Frage. Wollen OEMs also eigene Tablets oder mobile HMIs zeitnah auf den Markt bringen, benötigen sie höher integrierte Plattformen für die eigenen Designs. Dies sowohl prozessorseitig, für kleinere und energieeffizientere Geräte, als auch hinsichtlich der zugrundeliegenden Formfaktoren. Je mehr Funktionen diese vorab integrieren, umso geringer ist der benötigte Entwicklungsaufwand.

Speziell für energie-, grafik- und kostensensitive Small-Formfaktor-Designs hat AMD die neuen Embedded G-Series SOCs entwickelt. Sie sind als Dualcore- und Quadcore-Versionen erhältlich und basieren auf dem neuem Jaguar CPU-Core in 28-nm-Fertigungstechnologie und der Radeon GPU der 8000er-Serie. Sie können bei höheren Taktraten mehr Befehle pro Taktzyklus verarbeiten, was sich auch bei der Ausführung rechenintensiver Standard-Benchmarks widerspiegelt: Die G-Series SOCs bieten im Vergleich zum Intel Atom laut AMD eine um 125% verbesserte CPU-Performance.

Hochintegrierte System-on-Chip-Bausteine

Bild 1: AMD G-Serie SOC APU
Bild 1: AMD G-Serie SOC APU (Bild: VBM-Archiv)

Wichtig für den Einsatz als mobiles HMI und Tablet-PC ist vor allem aber die Grafik- und Multimedialeistung. Hier stellen sie laut AMD bis zu 20% mehr Performance im Vergleich zur Vorgängergeneration und eine 5-fache Verbesserung gegenüber Intel Atom zur Verfügung. Auch bieten sie mit verbessertem Universal Video Decoder neue Möglichkeiten für die hardwarebasierte Video-Enkodierung.

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Der schnelle Einstieg

Zudem hat AMD das Clock-Gating verbessert und auf die Multimedia-Engine erweitert, um so die Leistungsaufnahme weiter zu verringern. Auch das C6 „Deep Power Down“ ist nun auch auf der Mulitmedia-Engine verfügbar. Der Rechner benötigt damit weniger als 1 ms, um vom Energiesparmodus auf volle Rechenleistung zu schalten. Das ist ideal für das intermittierende Nutzungsprofil in Tablets, die bei Nichtbenutzung in den Schlafmodus wechseln. Der geringe Leistungsbedarf der neuen SOCs ermöglicht lüfterlose, komplett geschlossene Designs mit langer Batterielaufzeit.

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