Con el lanzamiento de la plataforma AMD Embedded G-Series, AMD ha establecido un nuevo punto de referencia para las tecnologías de sistemas embebidos. La plataforma es la primera del mundo en integrar una CPU de baja potencia y una GPU avanzada DirectX® 11 en una sola unidad embebida de procesamiento acelerado APU (Accelerated Processing Unit).

Trabajando en conjunto con los núcleos avanzados del procesador x86 con los múltiples núcleos vectoriales de la APU,  permiten a los desarrolladores de software no sólo crear nuevas e innovadoras aplicaciones de “cálculo masivo” que expanden las áreas de aplicación de los sistemas embebidos, sino también permitir que muchas de las actuales aplicaciones informáticas embebidas se puedan ejecutar mucho más rápido, sin exceder los límites de potencia de los dispositivos SFF. Esto también hace a la plataforma AMD Embedded G-Series ideal para convertirse en la sucesora de la mayoría de las plataformas embebidas de la competencia que van desde dispositivos embebidos móviles de baja potencia hasta robustos servidores industriales en la cima de los sistemas embebidos. El soporte de nuevas herramientas como DirectCompute y OpenCL™ a nivel de unidad de ejecución y el desarrollo de aplicaciones de datos en paralelo simplifica la tarea de crear nuevas aplicaciones. 

Las CPU de hoy carecen de rendimiento

Aproximadamente cada dos años, los avances en la tecnología de semiconductores permiten a los arquitectos de chips duplicar el número de transistores que pueden caber en una determinada área de silicio. Durante la última década, estos transistores adicionales se han utilizado para aumentar el tamaño de caché en el chip y añadir más núcleos de procesador x86 a los diseños, haciendo a las CPU de hoy en día las más rápidas de procesador jamás vistas. Pero incluso siendo tan rápidas, las CPU de hoy en día carecen por sí mismas de rendimiento para ofrecer una experiencia informática moderna y viva. Las últimas aplicaciones requieren CPUs que puedan hacer frente a grandes cantidades de datos y requieren cientos, si no miles de unidades de ejecución individuales para manipular las bases de datos masivas que se necesitan, por ejemplo, para reconocimiento de patrones en tiempo real en el control de calidad, análisis de datos por sonar o radar, videovigilancia o aplicaciones de imágenes médicas como la detección de anomalías en una imagen de rayos X en 3D, por nombrar sólo algunas. No es sorprendente que las arquitecturas tradicionales de CPU y herramientas de programación de aplicaciones optimizadas para estructuras de datos escalares y algoritmos de serie no son la mejor opción para estos nuevos modelos vectoriales orientados, multiunidad de ejecución y de datos en paralelo.

Los procesadores vectoriales programables mejoran la velocidad de procesamiento

Afortunadamente, las arquitecturas y herramientas innovadoras más adecuadas para estas cargas de trabajo han aparecido. Las unidades de procesamiento de gráficos (Graphics Processing Units, GPU), originalmente destinadas a mejorar la visualización 3D, se han convertido en potentes procesadores vectoriales programables que pueden acelerar una amplia variedad de aplicaciones de software. Las herramientas de software como DirectCompute y OpenCL™ permiten a los desarrolladores crear aplicaciones basadas en estándares abiertos que combinan la potencia de los núcleos de la CPU y de la GPU programables, y se ejecutan en una amplia variedad de plataformas de hardware. Varios ambiciosos vendedores de software independientes (Independent Software Vendors, ISVs) ya han añadido soporte para estas nuevas capacidades vectoriales en sus productos más avanzados, pero hasta ahora, tenían que estructurar su código alrededor de hardware propio e interfaces de software para hacer el trabajo. Como uno se puede imaginar, esto requiere un gran esfuerzo y los resultados no fueron a menudo del todo óptimos. 

Nuevas unidades de procesamiento acelerado (APU) de AMD
La nueva plataforma AMD Fusion APU-based Embedded G-Series está eliminando por primera vez estas barreras por su diseño. Las nuevas APU de AMD combinan núcleos CPU x86 de uso general con GPUs realmente programables en un componente de silicio. Esto permite a los OEM crear nuevas generaciones de aplicaciones e interfaces de usuario sin las limitaciones de las arquitecturas CPU tradicionales que han dominado la industria de la informática industrial desde hace décadas. Otros también han juntado una CPU y una unidad básica de gráficos en un solo componente, pero ninguno ha intentado esta hazaña con GPUs verdaderamente programables, por no hablar de las GPUs que se pueden programar con herramientas de desarrollo estándar de alto nivel de la industria como DirectCompute™ y OpenCL™.

Las nuevas APU aparecerán como las plataformas actuales DirectCompute y OpenCL™ desde el punto de vista del software que se ejecuta en la plataforma. Esto significa que los recursos que los OEM necesitan hoy en día para apoyar a las plataformas actuales pueden seguir siendo útiles en futuras plataformas. Por otra parte, las nuevas APU también incluyen una variedad de elementos críticos del sistema, incluyendo los controladores de memoria, controladores I /O, decodificadores de vídeo especializados, salidas de displays e interfaces de bus. Todo esto en APUs de pequeño tamaño escalables de un solo núcleo a doble núcleo adaptado a las necesidades de sus mercados de destino, entregando un alto rendimiento en una plataforma de energía eficiente para una amplia variedad de diseños embebidos. ¿Pero cuáles son las características comunes y los beneficios de la nueva plataforma AMD Embedded G-Series para los OEM y usuarios finales del sistema embebido?

Excepcional experiencia multimedia y visual
En primer lugar, la nueva plataforma AMD Embedded G-Series permite una experiencia multimedia completa y de Internet, y un nuevo nivel de rendimiento visual con un 87% de mejoría en puntuación 3DMark06 (1) y más de tres veces el rendimiento por vatio en comparación con la generación de baja potencia anterior (2). Antes de la plataforma AMD Embedded G-Series, el uso de dispositivos gráficos discretos o tarjetas adicionales se necesitaban para lograr un nivel de rendimiento gráfico y de vídeo comparable, que se tradujo en un consumo de energía mucho mayor. El procesador AMD Embedded G-Series es también el primero en su categoría en incorporar capacidad de gráficos DirectX® 11 con OpenGL 4.0 y soporte OpenCL™. La disponibilidad de estos APIs de gráficos avanzados ayuda a la comunidad de desarrollo de software a crear fácilmente aplicaciones hoy para el día de mañana. Para estas aplicaciones, la plataforma también soporta dos pantallas independientes a través de una rica variedad de interfaces, incluyendo DisplayPort, DVI y HDMI, así como las interfaces embebidas LVDS y VGA con una resolución máxima de 2560x1600 píxeles. Todas estas mejoras hacen de la plataforma AMD Embedded G-Series G una opción ideal para una amplia gama de aplicaciones en los mercados de convergencia embebidos. Por un lado, la nueva tecnología no sólo sirve la tecnología estándar de PC de consumo, como ordenadores portátiles o tablets sino también las aplicaciones embebidas en el área de la electrónica de consumo (CE), como Set-Top-Boxes (xSTB) integrados para IP-TV, así como clientes de streaming o consolas de juegos. Por otro lado, la plataforma escalable también sirve a aplicaciones embebidas no orientadas al consumidor, que exigen un rendimiento visual excepcional y en general un tamaño pequeño y un diseño sin ventilador en combinación con la disponibilidad a largo plazo. Se pueden encontrar, por ejemplo, en la automatización industrial, información y entretenimiento, señalización digital, juegos, mercados médicos y del transporte.

Innovadores diseños de pequeño tamaño
Debido a las continuas mejoras en el diseño del procesador, la plataforma AMD Embedded G-Series se ha convertido en un diseño compacto, con optimización de energía. La integración del dispositivo APU reduce la huella de una plataforma tradicional de tres chips a dos chips. El APU y su hub controlador de operaciones simplifican el diseño, necesitando menos capas de placa y una fuente de alimentación más pequeña. Con una mejora de eficiencia de área del 48% en comparación con las plataformas de generaciones anteriores (3), el pequeño tamaño y el bajo consumo de energía ayudan a reducir los costos generales del sistema y permiten que los dispositivos ultramóviles sin ventilador, como TabletPCs para logística y atención sanitaria, puedan tener mayor duración entre cargas de la batería.

Reduciendo los costes del ciclo de vida del producto
Con una gran variedad de opciones de rendimiento, que van desde APU 1.2 GHz de un solo núcleo hasta los variantes 2 x 1,6 GHz de doble núcleo, la plataforma AMD Embedded G-Series permite a los OEM utilizar los diseños de una sola placa para todo el tramo, desde aplicaciones de nivel de entrada hasta soluciones de alta gama. Así, una plataforma puede ser utilizada para un total de variantes de productos, por ejemplo, para una familia de productos de paneles PC  que van desde baja potencia hasta versiones de alto rendimiento. Y si uno ha desarrollado un nuevo sistema basado en esta plataforma, el factor de reutilización de un nuevo diseño es tremendo, porque una alta escalabilidad del procesador cubre hasta el 80% de los requisitos de rendimiento de hoy en todos los mercados embebidos. Esta coincidencia de diseño de la plataforma escalable simplifica la cadena de abastecimiento y ayuda a minimizar la complejidad operacional, así como los costes asociados, ayudando a impulsar una mejor economía de la plataforma. El diseño de plataforma única, escalable ayuda a los fabricantes a reducir los costes de desarrollo, optimiza soluciones y aumenta la estabilidad del producto. Además el ciclo de vida de los embebidos de AMD ayuda a garantizar la disponibilidad a largo plazo de la plataforma, que es esencial, especialmente para los mercados de la informática CE no embebida.

Conclusión
La plataforma AMD Embedded G-Series ofrece a los clientes de sistemas embebidos una plataforma completa y escalable, con soporte a largo plazo que ayuda a acelerar el diseño de sistemas y ciclos de desarrollo y tiempo de comercialización de aplicaciones, que ofrecen un rendimiento excepcional y una experiencia visual, manteniendo al mismo tiempo muy bajo consumo de energía. Con todos estos beneficios disponibles en un espacio reducido drásticamente, no es de extrañar que, paralelamente a la puesta en marcha de la nueva plataforma AMD Embedded G-Series, varios fabricantes de hardware integrado, como Compulab, Congatec, Fujitsu, Kontron y Quixant, hayan anunciado que planean apoyar el primer APU mundial en una amplia gama de dispositivos embebidos.

Con la introducción de una de sus tecnologías más competitiva hasta la fecha, la nueva tecnología APU de AMD es una solución completa que no sólo es adecuada para un 80% de todo el mercado de embebidos, sino que también tiene el potencial de revolucionar el mercado embebido por si mismo. Por lo tanto, los OEM deberían considerar la evaluación de esta nueva tecnología en su esfuerzo por satisfacer las demandas de los clientes de una experiencia real del  usuario y rendimiento masivo de datos en todas las clases de prestaciones que ofrece.

Autor: Aurelio Wosylus, Regional Sales Manager Europe de AMD GmbH - Unidad de negocio Embedded.

NOTAS
(1) Al comparar el procesador AMD G-T56N con la plataforma AMD Athlon ™ Neo L325/780E.
-El AMD G-T56N 3DMark06 (1280x1024) da un resultado  de 1938.
-La plataforma AMD Athlon ™ Neo ASB1 325/780E, 3DMark06 (1280 x 1024) da un resultado de 1033.
-(1938-1033) / 1033 = 0.876 x 100 = 87%
-Las pruebas internas de corriente vs sistema embebido basado en procesador AMD de la anterior generación a 13 de octubre de 2010 mostró 87% de mejoría de 3DMark06 sobre la generación anterior.
-El sistema actual: AMD G-T56N APU, plataforma de desarrollo de Inagua, 2 GB de RAM, Windows 7.
La generación anterior: procesador AMD Athlon™ Neo L325, placa base MSI 9858, 2 GB de RAM,  Windows 7.

(2) Al comparar la plataforma AMD Serie G-Series T44R con el AMD SempronTM  210U/780E funcionando con 3DMark06.
-T44R: 1401 (3DMark06 1280x1024) / (9 +4,7) = 102,3 3DMarks/Watt
->> AMD SempronTM 210U/780: 1000 (3DMark06 1280x1024) / (15 W+ 13 W+ 4,5 W) = 30,8
3DMarks/Watt
->> 102,3/30,8 = 3,32
-Las pruebas internas de corriente vs sistemas embebidos basado sen el procesador AMD de la generación anterior a 13 de octubre de 2010 mostró una ventaja de más de 3 veces de rendimiento gráfico por vatio para la generación actual. El  sistema actual: plataforma de desarrollo de Inagua AMD G-T44R APU (9W TDP), 2 GB de RAM, Windows 7.
La generación anterior: procesador AMD Sempron™ 2010U (15W TDP), MSI 9858 placa base, 2 GB de RAM, Windows 7. Funcionamiento de los gráficos por vatio calculado basado en 3DMark ® 06 dividida por la potencia de diseño de la solución térmica (TDP).
(3) La plataforma AMD Serie G-Series ofrece un tamaño 48% menor que la generación anterior
APU G-Series (19x19) 361mm2 + FCH G-Series (23x23) = 529mm2 890mm2
ASB1 729 mm2 + 780e 441 mm2 + SB710 529 mm2 = 1699mm2
(1699mm2 - 890mm2) / 1.699 x 100 mm2 = 48%

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