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Superordenadores en el supermercado

El denominado sector del Retail es un importante campo de aplicación para los ordenadores embebidos. ¿Qué se oculta detrás de este sector? ¿Cuáles son los retos específicos, y cómo puede ayudar la tecnología informática? COM Express, con el nuevo Embedded Serie G SoC de AMD, aparece como la plataforma ideal para diversas aplicaciones de Retail.

 

El término Retail, adoptado del inglés, hace referencia en última instancia al comercio minorista. Aunque la atención personalizada de la "tienda de la esquina" lamentablemente ya pertenece al pasado, el soporte "personal" sigue siendo necesario en los supermercados actuales e incorpora de manera creciente la presencia de sistemas informáticos. Existen múltiples aplicaciones. Los carteles publicitarios impresos son reemplazados cada vez más por pantallas de gran tamaño, es decir, por equipos de señalización digital. Esto permite que las cadenas comerciales de mayor envergadura actualicen en pocos segundos sus ofertas especiales y campañas publicitarias, a través de un control central llevado a cabo simultáneamente para miles de sucursales. Algunas modalidades ya instalan ordenadores móviles en los carritos de compra para ofrecer asesoramiento y un sistema de navegación dentro de los establecimientos de grandes dimensiones. La indicación de los precios en las estanterías se actualiza electrónicamente, se sincroniza con la publicidad digital y se conecta al sistema de gestión de existencias. Los sistemas de caja también se vinculan de este modo para utilizar siempre los precios actuales y conocer en todo momento el stock existente. Incluso las balanzas se encuentran conectadas en red y muestran varias pantallas para, por ejemplo, sugerir una salsa adecuada disponible al cliente que ha comprado espárragos.

El ordenador evita las largas esperas

Aunque las primeras propuestas de cajas con autoservicio no han tenido hasta ahora demasiada aceptación en Alemania, la modernización de los sistemas de registro de mercancías (por ejemplo, RFID) hará que el manejo sea mucho más sencillo en el futuro. Con estas tecnologías todos los productos podrán ser registrados en el carrito de compra, sin necesidad de retirarlos de allí. Así aumentará la aceptación de los usuarios y desaparecerán por completo las largas colas frente a las cajas.

La tecnología informática embebida sirve para controlar no sólo el proceso de venta, sino también las devoluciones (de envases retornables, etc.). Las máquinas automáticas destinadas a devoluciones se utilizan en gran cantidad y requieren determinadas herramientas de la tecnología de control, por ejemplo para comprobar características visuales (como los logos de los diferentes sistemas de depósito) o para pesar, compactar o desechar los envases vacíos. En este caso se aprovechan muchas de las actuales tecnologías informáticas: desde la interfaz gráfica de usuario con pantalla táctil (que requiere un controlador de vídeo rápido) hasta el análisis de datos de vídeo (que exige una alta potencia de procesamiento). Todo esto debe realizarse en cuestión de segundos; de lo contrario, el cliente se siente frustrado y recurre a una empresa competidora.

La experiencia de compra se convierte entonces cada vez más en una fuente significativa de diferenciación. Considerado en su conjunto, un supermercado moderno es casi como un superordenador conectado en red. Sin los sistemas informáticos embebidos que operan en segundo plano, muchas cosas no serían posibles; y hay que tener en cuenta que día a día aparecen nuevas posibilidades.

Todas estas aplicaciones requieren sistemas informáticos especializados y muy fiables, que funcionen con la mayor eficiencia posible para contrarrestar el actual aumento de los costes energéticos. Las modernas tecnologías de los procesadores, como la del nuevo Embedded Serie G SoC de AMD (foto 1), ofrecen una excelente relación de rendimiento por vatio y una asignación flexible de tareas en la CPU y la GPU. Por lo tanto, este módulo es ideal para aquellas aplicaciones de visualización y control que resultan sensibles a los costes, y se ajusta así precisamente a una de las exigencias clave en el sector del Retail.

Módulos informáticos para sistemas adaptables

Para suministrar a las diversas aplicaciones una óptima potencia de cálculo y gráfica, proporcionando además las respectivas interfaces, se utilizan mayormente los módulos informáticos basados en el estándar "COM Express". Se desarrolla una placa base especializada para cada caso, que ofrece una ranura para el ordenador embebido en forma de un módulo COM Express.

Dentro de este marco, resulta ideal el conga-TCG (foto 2): se trata de un módulo COM Express compacto, que –con un tamaño de 95 × 95 mm2– puede integrarse fácilmente en la respectiva aplicación. El procesador utilizado en este caso, SoC (System-On-Chip) Serie G de AMD, incluye CPU, chipset y gráficos en un chip. A diferencia de la versión precedente con dos chips, la nueva plataforma SoC ofrece un rendimiento multimedia muy superior, una mayor capacidad de procesamiento (de tipo heterogéneo) y soporte de memoria ECC.

Los nuevos Embedded Serie G SoC de AMD están disponibles en versiones de dos y cuatro núcleos. Se basan en el nuevo núcleo de CPU "Jaguar" con tecnología de fabricación de 28 nm y GPU Radeon de AMD de la serie 8000. Con mayores velocidades, estas unidades permiten procesar más instrucciones por ciclo de reloj, lo que se refleja en la ejecución de diferentes benchmarks estándar de alta intensidad computacional: si se compara con la generación anterior de los APU Serie G, los SoC Serie G de AMD aumentan el desempeño de la CPU hasta en un 113%. Los aceleradores multimedia implementados en el hardware también se perfeccionaron: así, el Decodificador de Vídeo Universal (UVD) ofrece nuevas posibilidades para la codificación asistida por hardware. Además, AMD mejoró el "clock-gating" y lo extendió al motor multimedia para seguir reduciendo el consumo.

En el conga-TCA, la GPU integrada ejecuta las interfaces gráficas VGA, LVDS de canal único/dual de 18/24 bits, DisplayPort 1.2 y DVI/HDMI 1.4a, que permiten controlar de manera directa dos pantallas independientes (foto 3). A través de DisplayPort 1.2 también se habilita la transmisión múltiple para controlar hasta dos pantallas por puerto de gráficos en modo de conexión en cadena. Esto es ideal para todas las aplicaciones intensivas en gráficos, por ejemplo en el campo de la señalización digital. La tarjeta gráfica integrada AMD Radeon presenta el Decodificador de Vídeo Universal (UVD) 4.2 para lograr una perfecta reproducción de Blu-ray con HDCP (1080p), MPEG-2, HD y DivX (MPEG-4), y soporta DirectX 11.1 y OpenGL 4. OpenCL (Open Computing Language) 1.1 permite trasladar tareas de gran intensidad computacional con un alto paralelismo al procesador gráfico. El análisis de los datos de vídeo puede ser procesado por el motor gráfico de manera completa y con extrema rapidez (por ejemplo, mediante programación de OpenCL), ya que esas tareas son llevadas a cabo con un muy alto grado de paralelismo por las numerosas unidades de ejecución en la GPU. Para tales aplicaciones, la GPU integrada pone a disposición una potencia de cálculo de hasta 256 GFLOPs a través de OpenCL (API).

Sin ventiladores gracias al menor consumo de energía

El bajo consumo de energía de los nuevos SoC permite lograr diseños sin ventiladores. De este modo, los sistemas se tornan más silenciosos y también más fiables, ya que puede suprimirse la presencia de componentes mecánicos propensos a errores. Cuando existen períodos de menor actividad de las aplicaciones, algo bastante frecuente en el sector del Retail (por ejemplo, a primera hora de la mañana se devuelven pocos envases vacíos), la gestión inteligente de potencia conlleva grandes ventajas. El CPU State C6 "deep power down" también está disponible en el motor multimedia. Esto reduce aun más el consumo de corriente sin afectar el confort de uso, ya que el ordenador requiere menos de un milisegundo para pasar del modo de ahorro de energía a la potencia total.

El conga-TCG acentúa su versatilidad a través de una amplia gama de rendimiento. En la actualidad, congatec ofrece un total de cuatro procesadores x86 con la plataforma Embedded Serie G SoC de AMD. El espectro abarca desde el AMD GX-210JA 1,0 GHz de dos núcleos con 6 vatios de TDP hasta el AMD GX-420CA 2,0 GHz de cuatro núcleos con 25 vatios de TDP.

La gestión de baterías del conga-TCG, ya integrada en el firmware y en el controlador de placa de congatec, permite implementar fácilmente sistemas móviles (por ejemplo, los que deben instalarse de manera directa en el carrito de compra). Con el módulo adicional de Gestión Inteligente de Baterías (Smart Battery Manager) conga-SBM3 es posible utilizar hasta dos baterías para aumentar al máximo la duración del uso móvil. Si se utiliza un sistema operativo compatible con ACPI, como Windows o Linux, el estado de las baterías se encuentra inmediatamente disponible sin introducir cambios en el software o firmware.

Existe la posibilidad de conectar cámaras, por ejemplo, a través de las cuatro líneas PCI Express x1 de segunda generación con configuración flexible o los dos puertos USB 3.0. La presencia de ocho puertos USB 2.0 y dos puertos COM serie permite ampliar los sistemas de caja con mucha versatilidad; por medio del bus LPC se pueden generar fácilmente puertos COM adicionales. Las memorias de gran capacidad se conectan mediante los dos puertos SATA de 3 Gb/s o la interfaz de tarjeta SD. La interfaz Gigabit Ethernet permite establecer un enlace con la infraestructura local. El conga-TCG cuenta con la opción de incorporar un chip TPM (Trusted Plattform Module) para alcanzar un alto nivel de seguridad durante la conexión de datos a través de Internet, tal como es necesario en muchas aplicaciones de señalización digital.

El controlador de placa integrado de congatec, un microcontrolador independiente de la CPU, ofrece muchas funciones para la monitorización de sistemas y presenta, entre otras cosas, un temporizador "perro guardián" (watchdog) multinivel. Así, un sistema puede supervisarse por sus propios medios y, por ejemplo, forzar un reinicio automático en caso de un defecto de software. Este método sencillo y probado a nivel industrial permite evitar costosos errores de funcionamiento en un sistema.

Las exigencias que impone el sector del Retail a los diversos sistemas informáticos utilizados son perfectamente comparables a las altas exigencias presentes en las tecnologías de automatización. Los productos deben diseñarse para un uso continuo: las 24 horas del día durante los 7 días de la semana. Dado que los usuarios que se desempeñan in situ no son especialistas en la materia, es necesario que los sistemas resulten muy robustos. En estas áreas, lo ideal es contar entonces con módulos informáticos embebidos previstos para un uso industrial.