Congatec AG
We simplify the use of embedded technology

Des superordinateurs au supermarché

Le secteur appelé retail est un important domaine d'utilisation pour les ordinateurs embarqués. Mais que se cache-t-il là-derrière ? Quels sont ici les défis et les problèmes particuliers et quelle aide peut ap-porter la technologie informatique ? COM Express, avec des nou-veaux SoC de série G, se révèle être la plate-forme idéale pour différentes applications dans le retail.

 

Le mot franglais « retail » désigne en fait le commerce de détail. La « petite épicerie du coin » avec son conseil personnalisé et son service appartiennent malheureusement au passé mais une prise en charge « personnalisée » est aussi nécessaire dans les supermarchés actuels et elle est de plus en plus réalisée à l'aide de systèmes informa-tiques. Les applications sont nombreuses. Les affiches publicitaires imprimées sont de plus en plus remplacées par de grands écrans, donc des appareils de signalisation numérique. Ainsi, les offres spéciales et les promotions peuvent être actualisées en quelques secondes, au même moment et depuis la centrale pour les milliers de filiales des grands groupes de commerce. Il y a même des nouvelles applications où des ordinateurs portables sont fixés sur les caddies pour servir de conseiller à l'achat et de système de navigation à l'intérieur des grands magasins. Les étiquettes des prix sur les rayons sont actualisées électroniquement, en même temps que la publicité numérique et elles sont reliées au système de gestion des marchandises. Les systèmes de caisse sont aussi reliés au système de gestion des marchandises pour toujours utiliser les derniers prix et pour toujours avoir une vue d'ensemble sur le niveau actuel des stocks. Même les caddies sont mis en réseau et gèrent en passant plusieurs écrans pour recommander tout de suite au client la sauce qui peut accompagner les asperges qu'il vient d'acheter.

L'ordinateur permet d'éviter les files d'attente

Les premières installations avec des caisses en libre service ne sont pas encore vraiment acceptées dans nos contrées mais avec l'arrivée de systèmes modernes d'enregistrement des marchandises comme par exemple le RFID, la manipulation devient de plus en plus facile. Ainsi tous les produits pourront être enregistrés direc-tement dans le caddy sans qu'il soit nécessaire de les sortir. Elles seront ainsi mieux acceptées dans notre région et les files d'attente aux caisses pourront ainsi disparaître complètement.

Cependant, ce ne sont pas seulement les ventes mais aussi les reprises, par exemple celles des bouteilles consignées, qui sont guidées par des techniques informatiques embarquées. Les automates de retour utilisés en grande quantité nécessitent une bonne dose de techniques de commande comme par exemple pour le contrôle de caractéristiques visuelles comme les logos des différents systèmes de consigne ou pour peser, presser ou déposer les bouteilles vides. De nombreuses technologies informatiques sont utilisées ici : depuis l'interface graphique par écran tactile qui nécessite un contrôleur vidéo rapide jusqu'à l'analyse des données vidéos qui demande une grande performance de calcul. Tout cela doit se passer à la seconde, sinon le client perd patience et se tourne vers les concurrents.

Le fait de pouvoir effectuer ses achats agréablement devient de plus en plus un critère important de différenciation. Dans son ensemble, un supermarché moderne est déjà presque un superordinateur intégré dans un réseau. Sans les systèmes informatiques embarqués agissant en arrière-plan, beaucoup de choses seraient impossibles - et chaque jour voit arriver de nouvelles possibilités. 

Toutes ces applications nécessitent des systèmes informatiques spécialisés et très fiables qui doivent être particulièrement économes dans ces temps où le coût de l'énergie augmente. Des technologies modernes au niveau des processeurs comme par exemple le nouveau SoC embarqué de série G d'AMD (image 1) offrent un rapport de performance par watt excellent et permettent une répartition des tâches flexible entre le CPU et le GPU. Ainsi, ce module est parfaitement approprié pour les applications de visualisation et de commande sensibles aux coûts – et c'est exactement une des exigences principales dans la vente de détail.

Modules processeur pour des systèmes adaptables

Pour pouvoir proposer à chaque fois des performances graphiques et de calcul opti-males aux différentes applications, ce sont la plupart du temps des modules processeur basés sur le standard « COM Express » qui sont utilisés. Pour cela, une carte porteuse spécialisée est élaborée qui contient une place pour l'ordinateur embarqué sous la forme d'un module COM Express.

A cet égard, le conga-TCG (image 2) est particulièrement approprié : un module COM Express compact qui se laisse facilement intégrer dans l'application correspondante avec sa taille de 95 x 95 mm². Le processeur utilisé ici, le SoC (system on a chip) de série G d'AMD, contient le CPU, l'ensemble de puces et le graphique sur une puce. Contrairement à la version précédente avec deux puces, la nouvelle plate-forme SoC offre une performance multimédia encore meilleure, une exécution du traitement plus rapide (hétérogène) et la prise en charge des mémoires EEC.

Les nouveaux SoC embarqués de série G d'AMD sont disponibles en version double cœur et quadricœur. Ils sont basés sur les nouveaux noyaux CPU « Jaguar » avec une technologie de fabrication à 28 nm et sur les GPU Radeon d'AMD de la série 8000. Ceux-ci peuvent traiter plus de commandes par cycle à des fréquences d'horloge plus élevées, une performance qui se fait remarquer lors de l'exécution de divers benchmarks standard et demandant une forte puissance de calcul. Les SoC de série G d'AMD présentent une amélioration de la performance du CPU allant jusqu'à 113 % par rapport à la génération précédente d'APU de série G. Les accélérateurs multimédias contenus dans le hardware ont été aussi retravaillés. Ainsi, l'Universal Video Decoder amélioré offre de nouvelles possibilités de codage vidéo prises en charge par le hardware. En outre, AMD a amélioré le clock gating et l'a étendu au moteur multimédia pour réduire encore plus la consommation.

Dans le conga-TCA, le GPU intégré dispose des interfaces graphiques VGA, LVDS simple et double canal en 18/24 bit et de DisplayPort 1.2 et de DVI/HDMI 1.4a qui permet de contrôler directement deux écrans indépendants (image 3). Le multiflux est aussi pris en charge par le DisplayPort 1.2 pour pouvoir contrôler en chaîne jusqu'à deux écrans par connecteur graphique. C'est l'idéal pour toutes les applications riches en graphique comme par exemple les applications d'affichage numérique. La carte graphique intégrée Radeon d'AMD avec l'Universal Video Decoder 4.2 pour un traitement sans accroc des BluRays en HDCP (1080p) et des vidéos en MPEG-2, HD et DivX (MPEG-4) prend en charge DirectX 11.1 et OpenGL 4. L'Open Computing Language OpenCL 1.1 permet de transférer des tâches nécessitant une forte puissance de calcul sur le processeur graphique avec un haut parallélisme. L'analyse des données vidéo peut par exemple être traitée complètement et très rapidement par le moteur graphique avec une programmation OpenCL car de telles tâches se laissent très bien traiter en parallèle par les nombreuses unités d'exécution du GPU. Avec des API OpenCL, le GPU intégré met à la disposition de ces applications une puissance de calcul allant jusqu'à 256 GFLOP.

Sans ventilateur grâce à sa faible consommation

La faible consommation des nouveaux SoC autorise des concepts sans ventilateur. Ainsi, les systèmes deviennent non seulement plus silencieux mais aussi plus fiables car il est possible de se passer d'éléments mécaniques susceptibles de lâcher comme le ventilateur. Lorsque l'application est en attente, ce qui arrive souvent dans le retail (par exemple, tôt le matin, peu de bouteilles vides sont ramenées), la gestion ingénieuse de la consommation électrique a un effet positif. L'état de processeur C6 « deep power down » est aussi disponible pour le moteur multimédia pour pouvoir baisser encore plus les besoins en électricité sans limiter le confort d'utilisation car l'ordinateur n'a besoin que de moins d'une milliseconde pour quitter le mode d'économie d'énergie et retrouver sa capacité maximale de calcul.

Le conga-TCG souligne sa polyvalence par un large domaine de performance. Actuellement, congatec propose au total quatre processeurs x86 de la plate-forme SoC embarquée de la série G d'AMD. Ils commencent à l'AMD GX-210JA 1,0 GHz double cœur avec 6 watts de TDP et vont jusqu'à l'AMD GX-420CA 2,0 GHz quadricœur avec 25 watts de TDP.

La gestion de la batterie du conga-TCG déjà intégrée dans le firmware et dans le régulateur de la carte de congatec permet de réaliser facilement des systèmes mobiles comme par exemple ceux qui sont nécessaires dans les systèmes qui se trouvent directement sur le caddy. Jusqu'à deux batteries peuvent être utilisées avec le gestionnaire supplémentaire de batterie intelligente conga-SBM3 pour garantir l'utilisation mobile la plus longue possible. Si un système d'exploitation prenant en charge l'ACPI est utilisé, comme par exemple Windows ou Linux, l'état de la batterie est disponible sans qu'une modification supplémentaire du software ou du firmware soit nécessaire. 

Les caméras peuvent par exemple être connectées par les quatre liens PCI Express-x1 de 2ème génération configurables de manière flexible ou par les deux ports USB 3.0. Les systèmes de caisse se laissent développer de manière flexible grâce à huit ports USB 2.0 et deux ports COM série, d'autres ports COM peuvent être générés facilement avec le bus LPC. Les mémoires de masse sont connectées à travers les deux ports SATA 3 Gbit/s ou aussi par l'interface SD Card. L'interface Gigabit Ethernet permet la connexion à l'infrastructure locale. Pour obtenir une grande sécurité des données lorsque le système est relié à internet comme c'est nécessaire par exemple pour beaucoup d'applications d'affichage numérique, le conga-TCG peut optionnellement être équipé d'une puce TPM (Trusted Plattform Module).

Le régulateur de la carte porteuse de congatec, un microcontrôleur indépendant du CPU, propose de nombreuses fonctions de surveillance du système et met également à disposition un temporisateur. Ainsi, un système peut se surveiller lui-même et peut forcer un redémarrage, par exemple dans le cas d'un logiciel défectueux. Par cette méthode simple et éprouvée dans l'industrie, des pannes de système fâcheuses peuvent être évitées.

Les exigences du domaine du retail concernant les nombreux systèmes informa-tiques qui y sont utilisés sont vraiment comparables avec les hautes exigences régnant dans les techniques d'automatisation. Les systèmes doivent être prévus pour une utilisation continue, donc en 24x7. Les utilisateurs sur place ne sont pas des spécialistes des ordinateurs et les systèmes doivent être très robustes. Dans ces deux domaines, il faut donc utiliser idéalement des modules processeurs embarqués conçus pour l'industrie.