嵌入式 PC 正以前所未有的方式被推向卓越。這種壓力大部分是由來自消費市場及其大量計算設備的用戶需求產生的。今天，很難找到不需要更強大圖形功能的垂直市場。與此同時，對低功耗更小外形尺寸的推動迫使嵌入式 PC 跟上不斷縮小的電路板尺寸。許多年前，嵌入式計算的未來被定義為“越小越好”。現在，該目標似乎已被重新定義為“更小，功能更多，更好”。

為了在嵌入式系統中實現高質量視頻，設計人員傳統上需要以插件卡或模塊的形式集成基于外圍設備的圖形引擎。這增加了系統中的整體硬件組件數量，并經常導致額外的外形尺寸和散熱問題。

今天，主要的芯片供應商正在提供足夠強大的嵌入式圖形處理器來滿足多種應用需求。一種這樣的處理器是加速處理單元 （APU），它將中央處理單元 （CPU） 和圖形處理單元 （GPU） 的功能組合到一個芯片中。

進程主要在標準 CPU 上串行運行。在這些情況下，并行化只能發生在多處理器系統中，或者實際上是通過對相對較大的進程進行時間拼接控制來實現的。相反，使用 GPU，任務分布在許多小型且高度專業化的引擎上。這些引擎根據各自的任務相互鏈接，它們在每個時間步中并行管理這些任務。對于另一種類型的處理器，通用 GPU （GPGPU），各個處理器任務不是硬連線的，就像使用簡單 GPU 的頂點著色器單元一樣。相反，特定任務是可自由配置的，類似于一定范圍內的網絡處理器。

像 AMD Fusion 這樣的 APU 憑借其靈活的并行處理單元將自己與標準 GPU 區分開來。其 GPGPU 可用于計算密集型并行操作，并可顯著提高非圖形領域的性能。該 APU 不僅提供了強大的圖形引擎，還為開發人員提供了將其用于其他目的的自由。

Qseven 滿足圖形需求

在系統中實施最新的 APU 芯片時，最佳選擇通常是小型模塊。使用 AMD Fusion APU 的小型模塊的一個例子是 congatec 的 Qseven 模塊 conga-QAF。Qseven 標準是一種現成的、多供應商的計算機模塊 （COM），它集成了普通 PC 的所有核心組件。它安裝在載板上，使設計人員能夠將其 I/O 要求與其封裝要求相匹配。

Qseven 外形尺寸為 70 mm x 70 mm，采用高速 MXM 系統連接器，無論供應商如何，該連接器都具有標準化的引腳排列。Qseven 規范為載板、Qseven 模塊和扁平散熱器組合定義了 13.9 mm 的超低總高度，當使用最低高度的 MXM 連接器時。

除了提供緊湊的設計外，Qseven 模塊還允許設計人員應對可能使用電池供電運行系統的挑戰。為了從電池中獲得最長的正常運行時間，設計人員需要專注于保持系統總功耗盡可能低。如圖 2 中的框圖所示，在 congatec 的 conga-QAF 模塊上發現的 AMD G 系列 APU 的時鐘速度為 1.0 GHz，單核版本的熱設計功率 （TDP） 為 5.5 W，單核版本為 6.4 W雙核版本。任一型號都可使 Qseven 模塊低于 Qseven 模塊指定的 12 W 上限。

行動中的 APU

APU 和 Qseven 等模塊開始發揮主要作用的嵌入式市場領域之一是醫療設備。在消費市場的帶動下，顯卡核心效率在醫療器械市場穩步提升。特別是，虛擬世界的 3D 表示已將顯卡的專業化提升到計算能力的最高并行度。由于圖形數據的多樣性，例如用于碰撞查詢的紋理計算、體積計算和 3D 建模，以及用于幾何計算的頂點著色器，這些功能不再牢固地投射在硬件中，而是可以自由編程。因此，現代圖形內核提供了靈活且巨大的潛力。

醫療設備行業的一個具體示例是當今便攜式 3D 超聲設備中的計算要求。與 x86 處理器的通用串行計算能力相比，使用專用處理內核可以更高效、更快地處理來自傳感器、測量頭、收發器或攝像機的某些數據形式。使用 GPGPU，程序代碼是否虛擬生成或從外部源轉發無關緊要。因此，將 CPU 和 GPU 整合到 APU 中以創建更強大的團隊是有優勢的。

如今，基于便攜式計算的設備，無論是用于醫療、自動化、物流還是信息亭系統，都需要比以前的嵌入式技術提供的更高的圖形和計算性能。用戶可以通過更改模塊輕松升級他們的機器和設備，以實現未來的性能提升。這為便攜式設備帶來了新的可能性，特別是在成像技術和分析設備方面，APU 架構可以充分利用并行處理的優勢。此外，出色的計算能力與功耗比使電池供電的設備具有更高的性能。展望未來，越來越多的應用程序將不可避免地利用 APU 的未來發展

審核編輯：郭婷