Nueva placa base robusta Mini-ITX con AMD Ryzen ™ Embedded V1000 / R1000

La microarquitectura AMD "Zen" y su ecosistema embebido de procesadores AMD Ryzen Embedded V1000 / R1000 marcan un nuevo estándar en potencia de procesamiento para diseños embebidos[i]  de próxima generación. Advantech ofrece estos SoC ultra escalables en robustas placas base Mini-ITX. Se adaptan a las necesidades de los mercados intensivos en gráficos que requieren un funcionamiento 24/7 en sistemas embebidos y dispositivos periféricos conectados.

Con los procesadores AMD Ryzen Embedded V1000, AMD ofrece a los ingenieros de sistemas embebidos un rendimiento de APU emblemático real para diseñar ordenadores embebidos edge punteros de última generación para todas las industrias que dependan de gráficos impresionantes. Estas soluciones SoC integran a la perfección las arquitecturas de CPU 'Zen' y GPU 'Vega', combinando hasta 3,61 TFLOPS de gráficos calibre GPU discretos con el máximo rendimiento informático. Las mejoras generales incluyen una mejora del IPC del 52% en la CPU y mejoras en el rendimiento / reloj del 200% en la GPU en comparación con las plataformas predecesoras, así como una ventaja competitiva en el precio sobre las opciones alternativas.[ii]

Mercados típicos para AMD Ryzen Embedded

Con este impresionante rendimiento, los procesadores son candidatos perfectos para dispositivos de próxima generación en los sectores de imágenes médicas, inspección de visión industrial, videovigilancia y vehículos logísticos que requieren conocimiento de la situación. Y, por supuesto, también son excelentes para la multitud de aplicaciones con un factor de entretenimiento, como equipos de transmisión profesional, reproductores de señal digital y sistemas de juegos profesionales, así como HMI industriales, ordenadores de visualización en salas centrales de control SCADA y equipos de simulación.

El AMD Ryzen Embedded R1000 completa el ecosistema de procesadores BGA compatibles en pin hacia plataformas más rentables, al tiempo que ofrece todo lo que hace que las arquitecturas pioneras de “Zen” CPU y “Vega“ GPU sean muy atractivas. Es decir, por primera vez, brinda un rendimiento de subprocesos múltiples al sector de baja potencia de los diseños de la serie R. Con una mejora de rendimiento generacional 3x por vatio y un rendimiento de CPU y gráficos 4 veces mejor por dólar que la competencia,[iii] el R1000 es el complemento ideal para las aplicaciones embebidas más sensibles al precio. Como los SoC R1000 entre 12W y 25W son compatibles con la plataforma de la serie Ryzen Embedded V1000, permiten a los diseñadores de sistemas ofrecer una amplia gama de aplicaciones con un diseño de plataforma única.

La compatibilidad en pin permite una ultra escalabilidad

Los proveedores de informática embebida están utilizando la compatibilidad en pin de ambas clases de rendimiento, V1000 y R1000, para hacer que sus nuevas plataformas sean ultra escalables. Por ejemplo, el rendimiento de las robustas placas base AIMB-228 Thin Mini-ITX de Advantech es escalable desde 2.4GHz-3.3GHz AMD Ryzen ™ Embedded R1505G con gráficos Radeon ™ Vega 3, 2 núcleos / 4 hilos y un TDP de 12-25W, hasta 3.35GHz-3.8GHz Ryzen ™ Embedded V1807B con gráficos Radeon ™ RX Vega 11, 4 núcleos / 8 hilos y un TDP de 35-54W. En términos de rendimiento, esto significa que los ingenieros pueden escalar desde el 100% de la variante R1000 más lenta, hasta aproximadamente el 176% de la versión V1000 más rápida. En cuanto al rendimiento de GPU y GPGPU, la escalabilidad es aún mayor. Aquí, el espectro varía desde 384 GFLOPS para el Ryzen R1505G, a la inmensa potencia de procesamiento de hasta 3,66 TFLOPS para el Ryzen V1807B, lo que significa un 953% más de GFLOPS. Esto permite un equilibrio perfecto de precio y rendimiento, adaptado a la aplicación dedicada.

GPU para procesamiento paralelo masivo

En estos días, el rendimiento de GPU también es una cuestión de utilización de GPU de propósito general (GPGPU) para el procesamiento paralelo de datos en aplicaciones de visión y / o aprendizaje profundo (deep learning). A este respecto, el ecosistema AMD convence con OpenCL, así como con el soporte ROCm y TensorFlow con su base de software de código abierto para la computación GPU en Linux. Todas las modificaciones específicas de ROCm para TensorFlow son hoy parte del repositorio maestro de TensorFlow, siguiendo el mismo espíritu de código abierto que toda la comunidad de aprendizaje profundo. Para redondear las opciones de computación heterogéneas, la placa madre Thin Mini-ITX AIMB-228 admite además extensiones FPGA (Field Programmable Gate Array) a través de módulos FPGA externos PCIe® x1 “gold finger” conectados, que los clientes en la industria del juego usan para ejecutar algoritmos específicos de gaming. Es posible que otros clientes deseen utilizar FPGA para el preprocesamiento de técnicas de imagen en aplicaciones lidar, sonar o MRT. Pero dicho soporte es estándar para los proveedores de placas embebidas y nada especial.

La personalización es una característica

Los proveedores como Advantech están acostumbrados a adaptar sus placas base embebidas a las necesidades de los OEM, incluidas las adaptaciones de BIOS / UEFI, imágenes de SO y API personalizadas, junto con todas las certificaciones requeridas. Otros clientes pueden no requerir todas las interfaces. En los casos en que no es necesaria una revisión de la PCB, la personalización es posible incluso en la producción de bajo volumen de unos cientos de placas. Pero los diseños personalizados también son una opción con revisiones de PCB más grandes si se requieren cantidades apropiadas. Esto se aplica, por ejemplo, cuando los clientes solicitan conectores Ethernet médicos o también quieren usar la funcionalidad 2x 10 Gigabit Ethernet del procesador, lo que podría ser de gran interés para las máquinas conectadas a la Industria 4.0 de próxima generación con intercambio de datos basado en OPC UA y TSN en tiempo real hacia sistemas ERP y MES, y máquinas adyacentes de la Industria 4.0. Finalmente, una carcasa estándar de la placa embebida también debe adaptarse, a menudo, al dispositivo OEM. Por lo tanto, “embebido” también es sinónimo de una amplia variedad de opciones de personalización para OEM.

Robusto por diseño

Además de la personalización, los principios de diseño también difieren. Las placas base Mini-ITX embebidas ofrecen muchas valiosas características que van mucho más allá de las placas base Mini-ITX estándar diseñadas para aplicaciones comerciales. Funcionando en ambientes bien templados, libres de golpes y vibraciones con niveles de humedad cómodos, tales diseños comerciales son mucho menos sofisticados que sus sinónimos industriales. Las robustas placas base Thin Mini-ITX se basan en procesadores soldados, condensadores estables y componentes diseñados para entornos más hostiles y un funcionamiento 24/7. La fiabilidad operativa es de suma importancia para ellos. Sin embargo, la durabilidad realmente alta en el nivel embebido tiene su precio ya que los componentes resistentes son más caros. Pero no tiene sentido que los OEM ahorren alrededor de 100 euros con placas comerciales, si un fallo del sistema produce no solo los mismos costes para la placa de reemplazo, más los costes para el procesador soldado, sino también los grandes costes del servicio de mantenimiento, por no hablar de las pérdidas de ingresos de los usuarios finales debido a máquinas inactivas durante las reparaciones. Los OEM y los usuarios finales simplemente no aceptan pérdidas de productividad causadas por tales fallos de TI. Para poder ofrecer un servicio eficiente del producto, también necesitan placas idénticas en la misma configuración durante muchos años. Esto también es de suma importancia para las certificaciones de dispositivos, llamemoslo, industria de dispositivos médicos, así como para nuevas aplicaciones de movilidad.

Gestión remota y monitorización para aplicaciones IoT

Finalmente, el nivel de soporte de IIoT también diferencia las ofertas embebidas de las placas Mini-ITX comerciales estándar. La Advantech AIMB-228, por ejemplo, viene con el software de operaciones y administración de dispositivos WISE-PaaS/DeviceOn. Comenzando con los dispositivos embarcados, la tecnología IoT “zero touch” de la solución registra a la perfección la placa con la identidad, la seguridad y la configuración del sitio de campo. La configuración rápida y simple ayuda a proporcionar una incorporación edge inteligente instantánea, adquisición de datos y visualización de estado en el centro de operaciones del dispositivo. El encendido / apagado, la resolución de problemas y las acciones de misión crítica están disponibles con solo tocar un botón para un acceso rápido y fácil. El software OTA se actualiza de forma segura mediante el envío de parches de software, así como actualizaciones de firmware, software y configuración a través del aprovisionamiento por lotes.

Amplio rango de alimentación CC y abundante conectividad E / S

Finalmente, echemos un vistazo detallado a las características embebidas de las nuevas placas, que también están disponibles como sistemas industriales, incluida la carcasa estándar, junto con todas las certificaciones requeridas, como EMI y CE, para reducir el tiempo de comercialización para los clientes. El AIMB-228 está diseñado para una fuente de alimentación CC de amplio rango (CC 12V ~ 24V) que ofrece la flexibilidad para adaptarse a los diseños de sistemas específicos del cliente. Además de esto, el AIMB-228 viene con una rica conectividad E / S y múltiples E / S de alta velocidad que incluyen: 2 x USB 3.1 Gen2, 4 x USB 2.0, 2 x SATAIII, 1 x puerto interno para teclado / mouse, 1 x Intrusión Protección, 6 x COM (RS422 / 485, CCtalk, TTL), PCIe x8, 1 x tecla M.2 B acompañada de un soporte para tarjeta SIM para facilitar la instalación del almacenamiento del módulo 3G / LTE o NVMe, 1 zócalo de expansión de llave M.2 E para conectividad del módulo WiFi. Además, el AIMB-228 admite E / S digitales programables de 16 bits, puertos Gigabit Ethernet duales (Realtek 8111E) que ofrecen hasta 1000 Mbps de ancho de banda en cada puerto y un PCIe x1 a través de un dedo dorado para módulos FPGA externos.

Cuatro pantallas independientes con resolución de hasta 4K

La placa base AIMB-228 Mini-ITX integra el último GCD “Vega” de AMD (hasta 11 CU), admite codificación de video de alta eficiencia (HEVC) con decodificación de 10 bits (4K H.2654 y H.264) y 8 bits codificar, ofreciendo un excelente rendimiento gráfico. Con cuatro pantallas independientes compatibles a través de DisplayPort (DP) 1.2 y la opción de utilizar las interfaces de señalización diferencial de bajo voltaje (LVDS), el AIMB-228 también ofrece muchas características embebidas, como TTL / CCtalk, amplificador de 10 W y el más alto nivel 4 de protección ESD, lo que lo hace ideal para gaming, señalización digital o aplicaciones de imágenes médicas que requieren un alto rendimiento gráfico y funcionan en entornos ruidosos o sensibles.

Autor*: Antonios Tsetsos, Product Sales Manager, Industrial-Grade Motherboards, Advantech

[i] https://www.amd.com/en/products/embedded-ryzen-v1000-series

[ii]   Ver imagen de video, fuente AMD, imagen y leyenda 2

[iii]   EMB-159 y EMB -160: Pruebas realizadas en AMD Embedded Software Engineering Lab el 13/03/2019. El AMD R1505G Embedded obtuvo 360 puntos de referencia con Cinebench R15 Multi-core y 1988 con puntos de referencia 3DMark11. El Intel Core i3-7100U (Kaby Lake) obtuvo 254 con Cinebench R15 Multi-core y 1444 con los puntos de referencia 3DMark11. El precio al cliente recomendado para Intel Core i3-7100U es de 261 dólares a partir del 4/1/2019 (consulte ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/95442/intel-core-i3-7100u-processor- 3m-cache-2-40-ghz.html). El precio de DBB para R1505G es de 80 dólares. Configuraciones del sistema: AMD Embedded R1505G utilizó una plataforma AMD R1000, con una memoria RAM DDR4-2400 de 2x8GB, unidad SSD de 250GB (no giratoria), TDP 15W, STAPM habilitado y ECC deshabilitado, controlador de gráficos 18.50_190207a-339028E-AES, BIOS RBB1190B, Microsoft Windows 10 Pro. Intel Core i3-7100u utilizó un ordenador portátil HP de 15 pulgadas, i3-7100u con Intel® HD Graphics 620, 1x8GB DDR4-2133 RAM, 1 TB 5400 rpm SATA, Microsoft Windows 10 Pro, Controlador de gráficos 21.20.16.4627, BIOS F.07. 

[iii] Fuente de cifras de referencia: https://technical.city/en/cpu/Ryzen-Embedded-R1505G

Se registró un aumento del 76% en el índice de referencia y el rendimiento general del índice de referencia

[iii] https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_AMD-Ryzen-Prozessoren

[iii] Fuente: https://medium.com/tensorflow/community-supported-amd-rocm-build-for-tensorflow-e8e9ac258369