Computermodule mit AMDs neuen Embedded-SoCs der R-Serie
Leistungsschub ohne Wärmeproblem
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Bis zu 18 unterschiedliche Videos wiedergeben
Für ein leistungsfähiges Handling von Multimedia-Daten enthalten die AMD Embedded R-Series SoCs eine neue „Universal Video Decoding Unit 6“, die den aktuellen Codec HEVC (H.265) für 4K-Videos unterstützt sowie auch 18 H.264-komprimierte Videostreams in 1080p decodieren kann. Für videolastige Anwendungen kann die ebenfalls verbesserte Video Compression Engine VCE in der Version 3.1 bis zu neun Full-HD Videostreams in H.264 komprimieren.
Zudem hat AMD auch einen Platform Security Processor (PSP) integriert, der neben einer Hardware-basierten RSA-, HSA- und AES-Verschlüsselung auch einen True Random Number Generator integriert. Mit dieser zusätzlichen Sicherheits-Engine sowie einem TPM können Entwickler höchste Daten- und Kommunikationssicherheit in ihren Applikationen umsetzen. Insbesondere für sicherheitskritische IoT- und Kommunikationsapplikationen ist dies von entscheidender Bedeutung, um Daten vor Abfluss und Manipulationen zu schützen. Und auch I/O-seitig bieten die neuen AMD Embedded R-Series SoCs mit PCI Express Gen 3.0 und USB 3.0 State-of-the-Art-Technologie. Mit diesem Funktionsumfang sind sie quasi wie geschaffen für COM-Express-Implementierungen, die mit Typ-6-Kontaktbelegung alle Leistungsmerkmale der neuen SoCs nach außen führen.
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Individueller Schnittstellensatz durch COM Express Basic
Die ersten drei congatec-COM-Express-Basic-Module mit AMD-R-Series-Prozessoren sind entweder mit einem der beiden Quadcores (RX-421BD: 2,1 GHz; RX-418GD: 1,8 GHz) oder mit Dualcore-Prozessor (RX-216GD: 1,6 GHz) bestückt. COM Express Basic ist für diese Prozessorgeneration bestens ausgelegt, da diese Bauform eine für das Kühlkörperdesign hinreichend große Grundfläche von 125 × 95 mm2 bietet und zwei zweireihige SMD-Steckverbinder mit 440 Pins für zahlreiche High-Speed-Schnittstellen. Zudem ist COM Express für die leistungsfähigen Schnittstellen von Standard-PCs optimiert und dank des stabilen Steckers zum applikationsspezifischen Carrier Board auch für höchste Robustheitsanforderungen geeignet. COM Express eignet sich damit für High-End Embedded Designs mit individuellem Schnittstellensatz, sofern der Standard-Funktionsumfang von Mini-ITX-Motherboards nicht ausreicht bzw. der Platz für die Applikation beschränkt ist.
Eine große Herausforderung für Embedded-Design-Ingenieure ist bei solch individuellen Systemauslegungen jedoch immer die Frage: Passt mein Systementwurf wirklich zum Prozessor und kann ich das System wirklich dauerhaft und ohne Überhitzung betreiben oder schießt mir meine Applikation das Systemdesign ab, wenn es zu Belastungsspitzen kommt? Es muss also sichergestellt werden, dass das Design den Prozessor nicht überhitzt und damit die Standzeit reduziert oder gar extrem frühe Ausfälle produziert. Glücklicherweise gibt es hierfür mittlerweile nicht nur einen, sondern zwei Stellhebel, die es Entwicklern erleichtern, Hardware Design, Prozessor und Applikation in Einklang zu bringen.
Temperaturmanagement mit zwei Stellhebeln
Der erste Stellhebel ist die konfigurierbare TDP des Prozessors. Der zweite Stellhebel sind die zum Computermodul und Prozessor passenden lüfterlosen Kühllösungen, sodass man sich bei gegebenem Hardware Design und gegebener Applikation an das Limit herantasten kann. Die Bandbreite der konfigurierbaren TDP der neuen AMD-Embedded-R-Series-SoC-Prozessoren beträgt 12 bis 35 Watt. Neigt die Applikation also in bestimmten Szenarien dazu, das System thermisch zu überlasten, kann man durch die Drosselung der maximalen Wärmeabgabe den Hotspot an bestimmten Stellen so weit minimieren, dass das System stets im erlaubten thermischen Bereich bleibt. Auf der anderen Seite kann man auch die Kühlkörpervarianten variieren, sofern für einen identischen Footprint unterschiedliche Kühlungskonzepte angeboten werden.
Im Rahmen der PICMG-Spezifikationen von COM Express kann man die Abmessungen des Heatspreader auf eine maximale Bauhöhe begrenzen und damit Footprint-identische Kühlkörperlösungen anbieten, die unterschiedliche Optionen bieten. Mögliche Optionen können beispielsweise vom einfachen Kühlkörper mit Kühlrippen über einen Kühlkörper mit Gehäuseanbindung bis hin zu Hochleistungskühlern mit kombinierter Heatpipe- und Heatspreader-Technologie reichen oder aber auch aktive Lüfter integrieren. Die Verfügbarkeit der konfigurierbaren TDP zusammen mit Starter Kits, die flexible Kühlkörpervarianten bieten, wird Systementwickler schneller und einfacher ans Ziel führen als Trial&Error-Versuche am Systemaufbau und Gehäuse. Das thermische Design wird mit der neuen AMD-R-Series-Prozessorgeneration also deutlich einfacher. Dennoch werden auch dann noch Fragen beim OEM-Entwickler auftauchen, die einen direkten Zugriff auf die Spezialisten des Modul-Lieferanten erfordern. Dann ist es vorteilhaft, wenn der Hersteller einen transparenten Prozess definiert hat, der einen persönlichen Support garantiert, sodass man nicht von Pontius zu Pilatus laufen und jedes Mal alles neu erklären muss.
Der Autor
| Christian Eder |
|---|
| studierte Elektrotechnik mit Schwerpunkt Nachrichtentechnik an der Fachhochschule Regensburg. Er startete sein Berufsleben bei Kontron, als dies noch ein BMW-Tochterunternehmen war. Nach Stationen bei Force und JUMPtec und der neu gegründeten Kontron AG ist er seit 2004 Mitbegründer sowie Marketing Director der congatec AG. |
christian.eder@congatec.com
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