Ob industriell oder semiindustriell, Embedded-Anwendungen für diese beiden Bereiche haben eines gemeinsam: Platzmangel. Aus diesem Grund ist ein kompakter Formfaktor bei Industriemainboards unerlässlich. Daher hat Fujitsu sein Board D3313-S als Mini-ITX-Board mit Abmessungen von 170 mm x 170 mm ausgelegt. Es basiert auf der AMD-Embedded-G-Series-SOC-Plattform. Der Prozessor vereint CPU, Chipsatz und Grafik auf einer Fläche von 24,5 mm x 24,5 mm, was ihn für solche kompakten Mainboard-Designs allein schon aus mechanischen Gründen interessant macht. Mit dieser Miniaturisierung geht AMD, nach APU und Controller Hub, einen konsequenten nächsten Schritt in der Integration aller x86-Funktionen auf einem Chip.
Vereinfachtes Layout
Vergleicht man die hochintegrierten SOCs in 28-nm-Technik in mechanischer Hinsicht mit deren Vorgängern, den AMD-Embedded-G-Series-APUs, so weisen sie einen um 33 Prozent kleineren Footprint auf, was dem Designer mehr Spielraum bei der Konzeption seiner Mainboard-Layouts gibt. Außerdem muss der Entwickler auf dem Board statt zwei Chips nur noch einen integrieren. Das macht nicht nur die Entwicklung einfacher und schneller, sondern reduziert auch die Zahl der Komponenten, die man dafür vorhalten muss. Die Folge sind niedrigere Kosten für Beschaffung und Lagerhaltung, somit also auch wirtschaftliche Vorteile. Der in den AMD-Embedded-G-Series-SOCs integrierte I/O-Controller unterstützt alle Standard-Schnittstellen wie PCIe, SATA sowie USB 2.0 und 3.0. Die Kugelgitteranordnung der Lötstellen folgt bei allen AMD-G-Series-SOCs einem einheitlichen Layout. Dadurch kann der Entwickler für alle Boards einer Familie – vom Basismodell bis zur High-End-Variante – ein einheitliches Design verwenden, auch im Hinblick auf die Steckverbindungen. Der Designphilosophie von Fujitsu kommt das entgegen, denn darin ist die Kompatibilität innerhalb einer Boardgeneration, aber idealerweise auch zwischen den Generationen, ein zentrales Ziel. Der Grund dafür leitet sich aus den Bedürfnissen der Anwender im Embedded-Bereich ab: Die Mainboards aus der Industrial Series mit ihrer Langzeitverfügbarkeit von mindestens fünf Jahren kommen in Investitionsgütern zum Einsatz, deren Design aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Zertifizierung während der Produktlebenszeit nicht grundlegend geändert werden kann. Ein einheitliches Board-Layout bietet aber die Möglichkeit, innerhalb des Lebenszyklus einer Maschine auf eine leistungsfähigere Plattform zu wechseln.
Das aktuelle Mainboard ist in drei Ausführungen mit jeweils unterschiedlichen SOCs von AMD erhältlich. Alle drei Modelle der Serie D3313-S sind funktionell und mechanisch identisch und unterscheiden sich nur durch die darauf eingesetzten APUs. Das Modell D3313-S1 basiert auf dem AMD-SOC GX-210HA mit AMD Radeon HD8210E Graphics (Dualcore, 1 GHz); die Version D3313-S2 ist mit dem AMD-SOC GX-217GA mit AMD Radeon HD 8280E Graphics (Dualcore, 1,65 GHz) ausgerüstet, und die Variante D3313-S3 besitzt ein AMD-SOC GX-420CA mit AMD Radeon HD 8400E Graphics (Quadcore, 2 GHz). Alle Varianten verfügen über zwei DDR3-1866/1600-SDRAM-SO-DIMM-Sockel für bis zu 16 GByte Single-Channel-Memory. Das Layout der externen I/O-Anschlüsse ist identisch mit dem der Vorläufergeneration D3003-S. Dadurch ist ein Einbau der D3313-S-Mainboards in existierende Mini-ITX-Gehäuse des Herstellers kein Problem – was wiederum einen einfachen Umstieg der Plattform-Technologie bei gleichbleibendem Gehäuse ermöglicht und auch weiterhin die optimale Basis für ein kostengünstiges System bietet. Zusätzliche Einsparpotenziale ergeben sich aus der Tatsache, dass sich die Anzahl der Boardlayer reduzieren und die Stromversorgung vereinfachen lässt, weil bei einem SoC viele Signalleitungen wegfallen, etwa zwischen Prozessor und Controller Hub.
Die Leistungsaufnahme der auf den D3313-S-Mainboards eingesetzten AMD-Embedded-G-Series-SOCs reicht von der 9-W- über die 15-W-Dualcore-Version bis zum Quadcore-SOC mit 25 W TDP. Die Spannungsversorgung erfolgt entweder mit 12 V oder 19 bis 24 V (Dual Range) über einen AC-Adapter. Ein DC/DC-Converter-Board entfällt somit – Vorteil: Kosten- und Platzersparnis. Die Onboard-CPU-Core-Voltage-Steuerung kann Schwankungen in der Versorgungsspannung von bis zu +/-10 Prozent abfangen. Die Stromstärke innerhalb des Mainboards liegt typischerweise bei 1 A. Die Multimedia-Engine der SoCs verfügt über einen C6-„Deep Power Down“-Modus, der die komplette Leistungsaufnahme des Systems zusätzlich reduziert. Eine weitere Verringerung der Leistungsaufnahme erreicht AMD durch ein verbessertes Clock-Gating, das erstmals auch auf die Multimedia-Engine ausgeweitet worden ist. Der niedrige Energiebedarf der neuen SoCs spart nicht nur Stromkosten, sondern bietet auch weitere Designvorteile. Wenig Leistung bedeutet wenig Wärmeentwicklung, deshalb kann man mit AMD-Embedded-G-Series-SOC-Mainboards auch lüfterlose Systeme realisieren. Das Embedded-System wird dadurch nicht nur leiser, sondern auch zuverlässiger, weil die fehleranfällige Mechanik eines Lüfters entfällt. Die Dimensionierung der D3313-S-Mainboards für 0 bis 60 °C im Dauerbetrieb unter Volllast garantiert zudem hohe Zuverlässigkeit.
Hohe Rechen- und Grafikleistung
Basierend auf dem „Jaguar“-CPU-Core in 28-nm-Technik und der AMD-Radeon-GPU der 8.000er-Serie, können die Ein-Chip-Systeme bei höheren Taktraten mehr Befehle pro Taktzyklus verarbeiten als frühere Generationen. Dies zeigt sich auch bei der Ausführung verschiedener rechenintensiver Standard-Benchmarks. In entsprechenden Tests von AMD zeigten die Embedded-G-Series-SOCs im Vergleich zu den AMD-Embedded-G-Series-APUs eine um bis zu 113 Prozent höhere CPU-Leistung. Doch nicht nur das: Im Vergleichstest mit Marktbegleitern schließen die AMD-G-Series-SOCs die Lücke zwischen Intel Atom und der hochpreisigen Technologieplattform Intel Core i. So bieten die AMD-G-Series-SOCs auf einem Preisniveau, das dem von Intel-Atom vergleichbar ist, eine Grafikleistung, die sich nicht nur mit diversen Core-i-CPUs messen kann, sondern diese teilweise sogar übertrifft. Die TDP-Werte sind dabei aber erheblich niedriger als bei
Core-i3- oder Core-i5-CPUs.
Für grafikintensive industrielle Applikationen wie HMIs, aber auch andere Embedded-Lösungen in den Bereichen Digital Signage, Kiosk oder Medizintechnik qualifiziert sich die Plattform mit weiteren Merkmalen: Alle AMD-Embedded-G-Series-SOC-basierten Mainboards von Fujitsu unterstützen zwei unabhängige Displays auf der Basis von DVI-I, Display Port oder 24-Bit-Dual-Channel-LVDS. Die integrierten AMD-Radeon-8.000-GPUs ermöglichen DirectX11.1, OpenGL 4.2 und OpenCL 1.2 (jeweils unter Windows 7, Windows Embedded Standard 7, Windows 8, Windows Embedded Standard 8 und Linux mit AMD-Catalyst-Treiber). Daraus ergibt sich die Möglichkeit des Parallel-Processing und so eine verbesserte Grafikverarbeitung. Im Vergleich zu AMD-G-Series-APUs lassen sich bis zu 20 Prozent mehr Leistung erzielen. Vom Parallel-Processing auf der CPU/GPU mit OpenCL profitieren vor allem Applikationen, in denen es auf sehr hohe Präzision ankommt. Die integrierte GPU stellt solchen Applikationen über OpenCL-APIs eine Rechenleistung von bis zu 256 GFLOPs zur Verfügung.
