Embedded-Prozessoren AMDs Ryzen Embedded V2000 im Praxiseinsatz

Redakteur: Margit Kuther

AMDs Ryzen Embedded V2000 Series versprechen hohe Design-In-Potenziale für Embedded-Applikationen. Etliche Embedded-Computing-Anbieter haben sie bereits im Einsatz.

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Der AMD-Ryzen-Embedded-V2000-Prozessor: bietet doppelt so viele Cores, bis zu zweimal bessere Performance-pro-Watt und rund 15% mehr Instructions-per-Cycle (IPC) im Vergleich zur Vorgängergeneration.
Der AMD-Ryzen-Embedded-V2000-Prozessor: bietet doppelt so viele Cores, bis zu zweimal bessere Performance-pro-Watt und rund 15% mehr Instructions-per-Cycle (IPC) im Vergleich zur Vorgängergeneration.
(Bild: congatec)

AMDs Ryzen Embedded V2000 Series bietet: Doppelt so viele Cores [1], bis zu zweimal bessere Performance-pro-Watt [2] und rund 15% mehr Instructions-per-Cycle (IPC) [3] im Vergleich zur Vorgängergeneration.

Insbesondere Edge-Systeme werden im Zuge der Digitalisierung vermehrt von der IT-Seite her nachgefragt. Die IT/TK-Technologie und OT (Operational Technologie) konvergiert am Edge folglich zunehmend, sodass Zielkunden für solche Systeme vermehrt auch größere Systemintegratoren sind. Auch sie suchen nach robusten Plattformtechnologien, um die Daten, die sie für ihre neuen Geschäftsmodelle benötigen, aus der installierten Basis an Geräten, Maschinen und Anlagen extrahieren zu können.

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Hohes Multitasking nicht nur für das Edge

Neben den robusten Auslegungen und der hohen Langzeitverfügbarkeit dieser Embedded-Prozessoren überzeugt die neue Generation aber vor allem auch durch die gestiegene Anzahl der Cores, die es nun ermöglicht, bei acht Kernen bis zu 16 Threads parallel zu bearbeiten. Das ist Multitasking-Fähigkeit par excellence und diese ist auch erforderlich, denn am Edge sind zunehmend mehr Aufgaben zu bewältigen. Kommen Edge-Systeme adaptiv an bestehenden Brownfield-Installationen zum Einsatz, muss das Interface zu diesen Installationen bereitgestellt werden, die Daten müssen sodann aus diesen Installationen ausgelesen und im Embedded-System teils transcodiert und danach verarbeitet werden. Teils kommt hierzu auch Künstliche Intelligenz zum Einsatz, für die man auch die prozessorintegrierte GPU und das große GPGPU-Ökosystem von AMD und seinen Partnern nutzen kann.

Ab in die Cloud und Bezahlsysteme

Schlussendlich ist auch die IIoT-Anbindung und Kommunikation mit den Cloud-Applikationen zu bewerkstelligen und all dies auch mit hohen Sicherheitsanforderungen, denn die Angriffsvektoren wachsen mit zunehmender Vernetzung. Gleichzeitig werden die Embedded-Systeme bei Pay-per-Use-und funktionsbasierender Lizenzierung zu geschäftskritischen Systemen, da die hier entstehenden Daten über reale Umsätze der OEM entscheiden, wenn die Subscription Economy auf solche Parameter-basierenden Abrechnungsmodelle baut.

Sicherheit inklusive

Deshalb werden auch die Sicherheitsfunktionen solcher Systeme immer wichtiger. Je mehr dabei bereits Prozessor-integriert verfügbar ist, desto effizienter kann eine Edge-Plattform vor unbefugtem Zugriff auf Speicher und kritische Software geschützt werden. Die neuen AMD-Ryzen-Embedded-V2000-Prozessoren haben hierzu mit dem AMD Memory Guard eine Reihe von Sicherheitsfunktionen wie Secure Boot und Secure Memory Encryption zur Verschlüsselung des Speicherinhalts geschaffen, damit Angreifer nicht auf gespeicherte Daten zugreifen können und um Cold-Boot-Angriffe zu verhindern.

Robuster Box-PC aus Deutschland

E.E.P.D. ist ein europäischer Anbieter, der die neue Prozessorserie in robuste Box-PC-Systeme integriert. Das Unternehmen hat bereits die V1000-Vorgängerversionen der AMD-Embedded-Ryzen-Prozessoren in seine Embedded-Mini-PCs BoxPC-NUCV und BoxPC-NUCR integriert. Diese Produktfamilie für Hochleistungscomputing auf kleinstem Raum bietet ein hohes Maß an funktionaler Sicherheit und Zuverlässigkeit in Temperaturbereichen ab –40 bis 85 °C.

Zudem sind sie sehr flexibel. So können sie nicht nur mit den bewährten USB-I/O-Modulen von EEPD einfach um industrielle Schnittstellen wie CAN, GPIO oder LTE/UMTS erweitert werden, sondern sie lassen sich durch das automotive-taugliche Weitbereichsnetzteil auch einfach in mobile Systeme wie Fahrzeuge und mobile Roboter integrieren. Die Plattform empfiehlt sich zudem auch für Applikationen in sicherheitskritischen und spionagegefährdeten Applikationen, bei denen hoher Wert auf Lösungen „Made in Germany“ gelegt wird und das notwendige Customization auch umgesetzt werden kann.

Leistungsstarke Edge-Plattformen

Applikationsfertige Lösungen für Edge-Systeme bietet beispielsweise aber auch das Unternehmen Sapphire an, das die neue Prozessortechnologie auf seinem Simply-NUC-Mini-PC unterstützt. Auch ASRock Industrial Computer bedient mit seinen 4x4-Plattformen diesen Markt. Die ASRock-Embedded-BOX-PCs iBOX-V2000M und iBOX-V2000V sind lüfterlos ausgelegt und mit den neuen AMD-Ryzen-Embedded-V2718- und V2516-Prozessoren mit bis zu acht Kernen und 16 Threads für eine verbesserte und zuverlässige Leistung ausgestattet.

Mit der prozessorintegrierten AMD-Radeon-Grafik des Ryzen V2000 können die iBOX-V2000-Mini-PCs bis zu vier Displays in 4K-Auflösung ansteuern. Zudem bieten sie zwei LAN-Ports mit bis zu 2,5 Gigabit und DASH-Funktion für Remote Management sowie ein breites Schnittstellenangebot. Dank solcher Remote-Management-Funktionen können nämlich sowohl in Betrieb befindliche als auch außer Betrieb befindliche Systeme verwaltet werden, wobei die Verwaltbarkeit unabhängig vom Zustand des Betriebssystems zwischen den Modi abgestimmt werden kann. Von der DASH-Spezifikation werden über TCP-664 HTTPS-Verwaltungsports für Verbindungen von Fernverwaltungskonsolen zu DASH-Out-of-Band-Verwaltungszugriffspunkten (MAP) unterstützt.

Auch iBASE hat eine Systemplattform angekündigt , die vor allem für Applikationen wie Digital Signage Player ausgelegt ist und damit per se schon alle Edge Computing Funktionen mit sich bringt, die solche verteilten Systeme erfordern.

Auch auf Boardlevel – von 4x4 bis COM Express

Auf Boardlevel verfügbar sind zudem bereits Lösungen auf Basis der Formfaktorstandards 4x4 (ASRock, Sapphire), 5x5 (Sapphire), Mini-ITX (Advantech, iBASE) und COM Express Compact (Adlink, congatec) und in Kürze wohl auch COM Express Basic, wie Kontron auf Nachfrage bestätigte. Eine Lösung, die unter den gelaunchten Produkten besonders auffiel, ist der Launch von congatec.

Das Unternehmen betont nämlich ebenfalls di Bedeutung der gestiegenen Core-Anzahl und hat zugleich auch den Support von Echtzeit-Hypervisor-Technologie in den Vordergrund gestellt, der für die heterogenen Aufgabenstellungen von Vorteil wäre. Dies ist durchaus ein Aspekt, der nicht zu verleugnen ist. Virtuelle Maschinen – die beispielweise auf Basis des Hypervisors von Real-Time-Systems entwickelt werden, der rein theoretisch auf all diesen Plattformen laufen kann – können Applikationen nochmals eigenständig kapseln, was die jeweiligen Installationen vor Störungen anderer Applikationen schützt. Werden Applikationen zudem hinter einer virtualisierten Firewall betrieben, werden Systemhacks nochmals komplizierter und damit für Angreifer weniger attraktiv.

Mehr Cores für mehr Tasks

Schlussendlich sind es aber auch Kostenfaktoren, die eine Rolle spielen: Wollen OEM ihr Embedded System mit IoT-Funktionen anreichern, brauchen sie diese nicht auf einer dedizierten Hardware wie einem der oben genannten Box-PCs zu betreiben, sondern können die Lösung unmittelbar in ihre Systemplattform integrieren. Wenn dafür mehr neue Cores zur Verfügung stehen, ist dies durchaus vorteilhaft. Vor allem, wenn dies auch innerhalb bestehender TDP-Grenzen erfolgen kann. Vergleicht man also die AMD-Ryzen-Embedded-V2000-Prozessoren mit ihren Vorgängern, können die Aufgaben bei gegebener TDP doppelt so groß beziehungsweise hybrid werden.

Dank umfassendem GPGPU Support, der nicht zuletzt auch durch die große Open Source Community weiter nach vorne gebracht wird, wurden zudem die wesentlichen Grundlagen geschaffen, Edge-Analytik mittels KI umzusetzen – ganz zu schweigen von dem Potenzial, das sich aus der Akquisition des FPGA-Marktführers Xilinx ergibt. Das böte nämlich das Potenzial, sich noch deutlich breiter im Bereich Edge-Computing aufzustellen und zahlreiche Applikationen zu bedienen, wie Wireless und Kommunikationsinfrastrukturen und Egde-Appliances für Netzwerk-, Speicher und Datacenter-Funktionen oder auch Applikationen in kritischen Infrastrukturen wie Verteilnetze im Energiesektor – vom Öl- und Gasmarkt bis hin zu regenerativen Energien. Hierzu werden dann auch vermehrt die AMD-EPYC-3000- und -7000-Embedded-Server-Prozessoren eine Rolle spielen, die beispielsweise auch sehr attraktive hardwarebasierte Virtualisierungsoptionen bieten, was Daten nochmals sicherer macht und für OEM hervorragende Grundlagen zur sicheren Monetarisierung ihrer verteilten Applikationen bietet.

Fußnoten:

[1] Ryzen Embedded V2000 SoCs verfügen über bis zu 8 CPU Kerne. Ryzen Embedded V1000 SoCs bieten bis zu vier CPU Kerne. EMB-168.

[2] Cinebench R15 nt Benchmarktest durchgeführt vom AMD Performance Labs im Juli 2020 mit dem Ryzen Embedded V2718 und im Juni 2018 mit dem Ryzen Embedded V1605B Prozessor mit jeweils 15 Watt (STAPM-Modus aktiviert). Ergebnisse können variieren. EMB-170.

[3] AMDs "Zen 2"-CPU-basierendes System erzielte eine rund 15% höhere Punktzahl im SPECint_base2006 als das AMD "Zen"-System der vorherigen Generation. SPEC und SPECint sind eingetragene Warenzeichen der Standard Performance Evaluation Corporation.

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