Standards beschleunigen die Entwicklung von ARM-Plattformen

  • Die einfache Migration von x86er auf ARM: Geplantes Kontron Motherboard im Pico-ITX Formfaktor mit Nvidia Tegra 2Die einfache Migration von x86er auf ARM: Geplantes Kontron Motherboard im Pico-ITX Formfaktor mit Nvidia Tegra 2
  • Die einfache Migration von x86er auf ARM: Geplantes Kontron Motherboard im Pico-ITX Formfaktor mit Nvidia Tegra 2
  •  Eine mögliche Plattform für die Entwicklung applikationsspezifischer ARM-Designs: Kontrons neuer COM Standard

Die neuesten Generationen der ARM-Prozessoren bieten viel Leistung bei geringem Verbrauch - das macht sie für das Industrial Computing Segment interessant. Gescheut wird jedoch oft der hohe Entwicklungsaufwand. Durch standardisierte Formfaktoren und erweiterten Entwicklungs- und Software-Service will Kontron diese Aufwendungen reduzieren.

Die ARM-Technologie wird, bedingt durch die jüngsten Entwicklungen bei Tablet-Computern und Smartphones aus dem Consumer Markt, immer leistungsfähiger. Multicore-Technologie mit Taktraten jenseits von 1 GHz, Videoaufnahmen in Full HD (1.080 p) mit En- und Dekodierung sowie die Bildbearbeitung von integrierten Kameras, die mehrere Megapixel Auflösung liefern, zählen mittlerweile zum Standard-Leistungsspektrum. Damit bieten sie ein Performanceniveau, das bis an das der PC-Technik heranreicht. Geboten wird dies bei einem Leistungsbedarf von nur durchschnittlich 1 bis 3 Watt; somit erschließen sich neue Anwendungen, welche bisher nicht möglich waren.

Effizientere Designs

Durch diese hohe Energieeffizienz sinkt die Abwärme im Vergleich zu früheren Low-Power-Lösungen in einem solchen Maß, dass lüfterlose, vollkommen geschlossene und somit besonders robuste Systemdesigns nochmals einfacher zu realisieren sind. Durch den Wegfall aufwändiger Kühlinfrastruktur können die Systeme zudem auch flacher umgesetzt werden. Das ermöglicht nicht nur ansprechendere Designs, sondern reduziert auch den Platzbedarf, beispielsweise von Bedienterminals, die direkt an Maschinen angebracht werden. Die Bedieneinheit wird so im Sinne „form follows function" auf ein Minimum reduziert.

Verbessert Standzeiten und Energiebilanz

Mobile Lösungen wie Tablet-PCs, die beispielsweise in der Instandhaltung, in der Inventarisierung oder im Shopfloor-Management-Einsatz finden, profitieren mit der Ultra-Low-Power ARM-Technologie zudem von längeren Akkulaufzeiten und damit von einer verbesserten Mobilität. Wird die ARM-Technologie betriebsübergreifend eingesetzt, kann sich dies zudem positiv auf die Energiebilanz eines Unternehmens auswirken.

Die Wertschöpfung der OEMs verlagert sich

Der Trend hin zu solchen schlanken ARM-basierten Systemen mit attraktiver Grafik und Ultra-Low-Power Anforderungen wird zusätzlich verstärkt durch die Evolution der zunehmenden horizontalen und vertikalen Vernetzung, die auch über die Unternehmensgrenzen hinaus geht.

Damit wird aber auch klar, dass die mobilen bzw. dezentralen Systeme zwar ein essentieller Bestandteil solcher neuen Applikationen sind, aber eben auch nur eine Komponente dieser Applikationen darstellen. Um erfolgreich zu sein, müssen OEMs folglich ihren Fokus noch stärker auf die Entwicklung der zunehmend vernetzten Gesamtapplikation richten. Für die Entwicklung der einzelnen Gerätegenerationen an Clients oder Subsystemen bleiben weniger Ressourcen. Dies wiegt umso schwerer, da gerade die Entwicklung von kompakten ultra low power embedded Geräten auf Basis von ARM-SoCs eine komplexe Aufgabe darstellt.

ARM-Prozessoren erfordern individuelle Designs

Zum einen gab es bis dato keinen herstellerübergreifenden Formfaktor-Standard, der als Basis für die Entwicklung eigener Geräte dienen konnte, und zum anderen erschwert die hohe Diversifikation der ARM SoCs ein effizientes Re-Use bestehender Designs. OEMs waren folglich stets auf Full-Custom-Designs angewiesen. Ideal wäre es jedoch, wenn OEMs die ARM-basierten Lösungen als standardbasierte Application Ready Platform erhalten würden. Genau das ist jetzt möglich geworden, da die ARM-Technologie „PC-like" geworden ist.

Standard Formfaktoren gehen auch

Die ARM-Prozessoren reichen in der neuen Auslegung auch an das Anwendungsfeld der x86er-Technologie heran und können auf standardisierten Embedded Motherboards als COTS-Komponenten eingekauft werden. Für viele Applikationen, die auf den neuen ARM-Plattformen umgesetzt werden sollen, passt beispielsweise häufig schon ein Standard SFF-Motherboard wie Mini-ITX oder Pico-ITX. Kommt die Applikation mit den generischen Standardschnittstellen wie DVI- oder HDMI-Grafikausgang, USB und Ethernet aus, so sind sie die kostengünstigste Alternative. Sie bieten zudem ein bereits etabliertes Ökosystem an Netzteilen und Gehäusen und können sogar durch einen einfachen Tausch in bereits bestehende Designs integriert werden. Damit hat Kontron die ARM-Technologie quasi in das Reich der x86er Embedded Motherboards integriert und bietet seinen Kunden eine hohe Skalierbarkeit von SFF Standard-Motherboards über alle Prozessorplattformen hinweg. So können OEMs ihre Applikationen leicht zwischen RISC- und CISC-Architekturen portieren und erhalten jeweils die beste Plattform, um Anwendungen zu erschließen, die bisher nicht möglich waren.

COM Standard für Custom-Designs

Und was ist mit den Applikationen, die mit Embedded Motherboards nicht bedient werden können? Für diese hat Kontron einen neuen Computer-on-Module-Standard gelauncht, der speziell auf ARM- und SOC-basierte Applikationen zugeschnitten ist: die Low Power Embedded Architecture Plattform. Der neue COM-Standard zeichnet sich durch einen extrem flach bauenden Formfaktor aus und ist auch für die kommenden ultra Low-Power Off-the-Shelf-Plattformen gemacht, wie beispielsweise embedded Handheld-Geräte und robuste Tablets sowie Box-Computer und HMIs. Damit erweitert der Anbieter das COM-Prinzip auf RISC-Architekturen mit skalierbaren, modularen und direkt einsatzfertigen Lösungen und füllt mit dem neuen Standard die Lücke zwischen Angeboten vom Consumer Markt, die nicht langzeitverfügbar sind, und proprietären industriellen Angeboten, welche auch für den Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen geeignet sind.

Supply Chain bei großen OEMs verschlanken

Kontron wird diese funktionsvalidierten Computer-on-Modules in Kombination mit seinen umfassenden Design-in Services für die Entwicklung applikationsspezifischer Carrierboards anbieten. Dies beinhaltet die kundenspezifische Entwicklung und Serienfertigung von Hardware, Entwicklung und Test/Validierung von Treibern und Middleware, Product Life-Cycle Management bis hin zur Systemintegration. Auf dieser Basis wird das Unternehmen zudem auch kundenspezifische System-Designs umsetzen. OEMs profitieren dadurch von deutlich geringeren Entwicklungszeiten und -kosten. Aber die Hardwareentwicklung alleine ist nicht alles. Um OEMs wirklich zu entlasten, ist es auch wichtig, die Softwareseite nicht zu vernachlässigen. Denn auch wenn plattformübergreifende OS zunehmen werden, lassen sich x86er-Applikationen nicht ohne weiteres auf ARM portieren. Embedded Hersteller wie Kontron bieten dafür umfangreiche Services an, die von Treiberentwicklungen und OS-Code-Anpassungen bis hin zu umfassenden Applikations-Portierungs-und Validierungs-Services sowie HW/SW-Bundles einschließlich der Stückzahllizenzen reichen.

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