Waren es in den letzten Jahren im Wesentlichen PC-spezifische Faktoren (Intel Pentium M, PCI Express, Dual Core und Multicore), die die Entwicklungen der IPC-Technologie beeinflussten, gibt es 2008 völlig neue Herausforderungen: Im Servergeschäft werden SOA (Service Orientated Architectures) diskutiert, bei denen Hardware bedarfsgerecht den Applikationen zur Verfügung gestellt werden. Einher damit geht ein zunehmender Abstraktionsgrad der Applikationen von der Hardware. Gespart werden soll damit auch Geld für die teuren Server, die nur eine dedizierte Aufgabe haben und dementsprechend nur suboptimal ausgenutzt werden können, weil für jede Applikation ein Puffer bereitgehalten werden muss. Vereint man diese Applikationen auf einen größeren Server werden relativ weniger Performance und Puffer benötigt, vorausgesetzt nicht alle Applikationen haben den gleichen Servicepeak zur selben Zeit. In einem Atemzug werden dann auch Energiespareffekte diskutiert. Im Zuge der Umweltdiskussion ist dies ein wichtiges Thema und ein weiterer Aspekt, den Unternehmen berücksichtigen müssen. Wir haben bereits bei der Einführung der ersten Multicore-Prozessoren von der Möglichkeit gesprochen, dass zukünftig Steuerung und Visualisierung in einem System integriert werden können und somit für OEM-Kunden eine Kostenreduktion möglich wird. Diese Lösungen lassen bisher jedoch auf sich warten. Woran liegt das? Die Software ist bislang noch nicht so weit. Im Jahr 2008 sehen wir jedoch viel Potenzial, dass die ersten Echtzeitsysteme auch mit Visualisierungslösungen auf den Markt kommen können, denn die dazu benötigten Hypervisoren (bzw. Virtual Machine Monitors oder Virtualisation Layer – alles kann weitestgehend synonym verwendet werden) kommen nach und nach auf den Markt.
Open Source erwünscht
Bei neuen Applikationen sehen Analysten einen starken Trend hin zu offenen Lösungen wie Linux. Dieses Betriebssystem hat in den letzten Jahren mehr und mehr Kontur und Verlässlichkeit gewonnen. Heute ist dieses OS eine echte Alternative und soll bei neuen Projekten als führendes OS sogar bevorzugt zum Einsatz kommen. Mit dieser Prognose erfüllt sich für viele Entwickler erstmals der Wunsch, Open Source anwenden zu können, ohne hierfür über gegebenfalls bestehende Unwägbarkeiten diskutieren zu müssen: Die meisten werden Open Source nutzen. Entsprechend sicher ist die zukünftige Entwicklung – zumindest entlang des Bedarfs der großen Community. Denken wir den Gedanken der 2in1-Strategie weiter und überlegen uns, was denn der Bereich SOA mit Embedded Computing zu tun hat, so kann man auch die provokante These aufstellen, dass bald vieles wieder zentralisiert wird. Dies hätte für Maschinen- und Anlagenbauer einige Vorteile: – Datensicherung, Wartung und IT-Administration sind deutlich einfacher. – Weniger Ressourcenbedarf durch geteilte Performance-Reserven. – Reduzierte Stromverbrauchskosten und geringerer CO2-Ausstoß. – Nur ein System muss vor Schmutz und anderen Umfeldeinflüssen geschützt werden. Führt Multicore folglich zur Re-zentralisierung der Automatisierung? Sicherlich nicht, denn die Systeme im Sinne von Softwareapplikationen/Steuerungen werden in kleinere (Core-) Einheiten (Tasks/Prozesse usw.) aufgegliedert. Die Aufgaben werden dabei sogar weiter unterteilt/dezentralisiert und eben nicht zentralisiert. So sehen einige Servomotoranbieter bei weniger Echtzeit-Präzision fordernden Motions-Applikationen große Chancen, den Motion Controller in die Steuerung zu integrieren, wohingegen andere den Motion Controller für schnelle Achsen direkt in den Servomotor platzieren. Egal, welche Lösung umgesetzt wird, zur Steuerung hin ist jedoch immer ein Kommunikationsinterface erforderlich. Oftmals sind diese noch seriell oder als Feldbus ausgeführt. Zukünftig ist auch Industrial Ethernet eine Alternative. Hat man das Modell der Automatisierungspyramide vor Augen, so könnte der Mittelbau radikal gekürzt werden. Was übrig bleibt, ist die Spitze und das breite Feld, das via Industrial Ethernet angebunden ist.
Small Form Factors
Daneben ist der Markt weiterhin von dem zunehmenden Integrationstrend geprägt, was wiederum auch für Dezentralisierung spricht, da immer weniger Platz benötigt wird. Bei zunehmend höherer Integration der Wafer, die aktuell in 45nm und in Kürze auch in 35nm verfügbar werden, werden jetzt die Chipsätze in Sys-tem-On-Chips (SoCs) integriert. Wir sind folglich in der Lage, beispielsweise scheckkartengroße Computer-On-Modules (COMs) zu entwickeln, die neueste Prozessortechnologie mit noch energieeffizienterer Auslegung auf kleins-tem Raum bieten (Bild 1). Diese SoCs, die 2008 mit Prozessoren unterschiedlicher Hersteller verfügbar werden, werden für den 2007 angekündigten Computer-On-Module Standard nanoETXexpress ein entscheidender Schritt zur Marktdurchdringung werden. Darüber hinaus ist es nicht unwahrscheinlich, dass sich auch im Bereich der Motherboards bzw. SBCs ein neuer Standard etablieren könnte. Aktuell interessant ist für viele Entwickler die jüngste Neuentwicklung JRexplus von Kontron, bei der 3,5\“-Boards jetzt auch mit PC/104-plus Erweiterungsbaugruppen bestückt werden können (Bild 2). Denkt man diesen Pfad mit PCI-Express weiter, so könnte dies ein durchaus zukunftsträchtiges Konzept sein, SBC-Funktionen mit flachen Erweiterungsbaugruppen auf kleinsten Raum zu bringen, denn die flache Bauform ist durchaus im Sinne der Miniaturisierung.
MicroTCA wird preiswerter
Neben diesen Small Formfactors ergeben sich im Bereich MicroTCA- bzw. AdvancedMC Sys-tems derzeit die wesentlichsten Neuerungen. MicroTCA wird auch in Systemumgebungen interessant, für die der Systemaufbau mit elektronischem Keying auch für die konventionell führende CPU-Baugruppe durch den MCH sowie das intelligente Powermodul viel zu aufwendig erschien. Es wird Lösungen geben, die all diese Funktionen auf die Backplane sowie die AdvancedMC Module bringen, sodass MicroTCA auch in deutlich preiswertere Gefilde vorstoßen kann, um Packet-Switched Backplanes mit PCI Express und/oder Gbit-Ethernet auch für hochverfügbare Slot-Systeme in der Automatisierung, Medizintechnik, Transportwesen und in vielen anderen Branchen einführen zu können (Bild 3). Solche Lösungen führt Kontron derzeit ein. Sie können mit Standard-Stromversorgungen betrieben werden, was rund 900Euro spart. Wichtig dabei ist jedoch, dass man im Spezifikationsbereich von AdvancedMCs und MicroTCA bleibt, denn nur wenn man all diese Märkte mit denselben AdvancedMCs bedienen kann, wird man von den Economics of Scale profitieren, was letztlich dem Kunden durch optimale Preis-/Leistungsverhältnisse zugute kommt. Bei dem gegebenem Trend der Mergers & Acquisitions bei gleichzeitigem Wachstum der Branche von rund 10% p.a. ist das Risiko auf Nischenlösungen zu setzen viel zu groß für OEM-Kunden. Um bei seinen Kunden solche Unsicherheiten zu vermeiden, baut Kontron daher auf unabhängige Standardisierungsgremien wie die PICMG. Einzig bei UGM (Universal Graphics Module), dem neuen langzeitverfügbaren Grafikmodulstandard, den Kontron zusammen mit XGI vorstellt und offengelegt hat, wurde eine Ausnahme gemacht, denn ein passendes Gremium gibt es hierfür nicht (Bild4). Im Grunde werden Formfaktoren und Standards damit zum Hygienefaktor, die man einfach anbieten muss. Wesentlich entscheidender werden Service & Support, beginnend bei der Auswahl des passenden Formfaktors bis hin zum After Sales Service sowie Lösungsangebote für die jeweilige Applikation des Kunden. Deshalb werden Embedded Computer-Hersteller auch zunehmend dedizierte Design- und Zertifizierungs-Services anbieten. Damit einher geht dann auch der Trend zum Outsourcing der gesamten Elektronikfertigung beim OEM, was die Computingfunktionalität betrifft: Embedded Computer-Technologie wird nicht mehr als Komponente, sondern als fertige Funktionseinheit/ Plattform geliefert. Mittlerweile zählt Kontron zu den durchsatzstärksten Outsourcing-Partnern für Computer-On-Module Carrierbord-Designs. Den Anteil an Systemplattformen will man nachhaltig weiter ausbauen, um sich so eindeutig vom Wettbewerb zu unterscheiden und auch die eigene Wertschöpfung zu erhöhen. Letztendlich können so die OEM-Kunden und Kontron gemeinsam profitieren und ihre Wettbewerbsposition am Markt weiter ausbauen.
