ARM-CPUs und System-on-Chip: frischer Wind für den Thin Client-Markt

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1 ARM-CPUs und System-on-Chip: frischer Wind für den Thin Client-Markt Erfolgstechnologien aus Smartphones und Tablets halten Einzug in die Thin Client- Branche. Wo liegen die Chancen und Risiken von ARM-Prozessoren im Systemon-Chip-Design (SoC)? Welche Vorteile bringt die Hardware-basierte Multimedia- Beschleunigung durch digitale Signalprozessoren (DSP) in der Praxis?

2 Der Markt für Smartphones und Tablets boomt. Nach Auskunft des ITK-Branchenverbandes BITKOM erreichen allein die deutschen Absatzzahlen für das Jahr 2012 ein Rekordniveau von 23 Millionen Smartphones und knapp drei Millionen Tablet-Computern. Die erfolgreichsten Modelle zeichnen sich neben dem einfachen Zugriff auf vielfältigste Cloud-Angebote durch eine kompakte, aber leistungsfähige und energie-effiziente Hardware aus. Was liegt näher, als diese Technik auch für stationäre Endgeräte wie Thin Clients einzusetzen, die letztendlich ganz ähnliche Erfolgskriterien aufweisen? Impulse für die Thin Client-Branche Die meist genutzte CPU-Architektur im Embedded-Bereich ist ARM. Ob in Apples iphone und ipad oder den Konkurrenzgeräten von Samsung, HTC und nahezu allen anderen Smartphone-Herstellern im Gehäuse arbeitet meist ein ARM-Chip. Im Gegensatz zum klassischen x86-design von Intel, das auch als CISC (Complex Instruction Set Computer) bezeichnet wird, beinhaltet das von ARM Limited lizensierte Chip design sogenannte RISC-Prozessoren (Reduced Instruction Set Computer). Ihr durchschlagender Erfolg gründet sich auf den reduzierten Befehlssatz und die simultane Befehlsausführung, in deren Folge eine deutlich höhere Ausführungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig geringerer Stromaufnahme und Wärmeentwicklung möglich wird. Das ARM-Design wird immer populärer. Selbst Microsoft bietet seine Betriebssysteme Windows 8 und Windows Phone in einer ARM-Version an, um akkubetriebene Mobilgeräte möglichst klein und leistungsstark, aber auch kosten- und energie-effizient zu machen alles Kriterien, die auch bei stationären Endgeräten wie Thin Clients zusätzliche Kundenvorteile bringen. ARM-Architektur Der IGEL UD2-LX MultiMedia besitzt einen 1.0 GHz ARM Cortex A8 Prozessor von Texas Instruments im System-on- Chip -Design (SoC), auf dem das bewährte Betriebssystem IGEL Linux läuft. IGEL: ARM-basierter Multiprotokoll-Thin Client Als einer der ersten Thin Client-Anbieter nahm der deutsche Marktführer IGEL im Jahr 2011 die mit einem hohen Designund Programmieraufwand verbundene Herausforderung an, einen ARM-basierten Multiprotokoll- und Multimedia-Thin Client zu entwickeln. Der Anfang 2012 auf der CeBIT vorgestellte und seit Mitte 2012 erhältliche IGEL UD2-LX MultiMedia besitzt einen 1.0 GHz ARM Cortex A8 Prozessor von Texas Instruments im System-on-Chip -Design (SoC), auf dem das bewährte Betriebssystem IGEL Linux läuft. In puncto Strom verbraucht der im kleinsten IGEL-Gehäuse untergebrachte Thin Client lediglich 7 Watt im Betrieb und unter 1 Watt im Sleep-Modus. Trotz der im Vergleich zur Standardserie IGEL UD2 um 20 Prozent niedrigeren Stromaufnahme reicht die Leistungsfähigkeit des neuen ARM-Modells beim Einsatz optimierter Protokolle an die Performance des aktuellen Topmodells (UD5-x30) heran. Texas Instruments Die ARM-Architektur ist ein 1983 vom britischen Computerunternehmen Acorn entwickeltes 32-Bit-Chip- Design, das seit 1990 von der aus Acorn ausgelagerten Firma ARM Limited weiterentwickelt wird. Die Abkürzung steht für Advanced RISC Machines. Im Gegensatz zu Intel oder AMD stellt ARM Limited keine eigenen Elektronikchips her, sondern vergibt unterschiedliche Lizenzen an Halbleiterhersteller wie zum Beispiel Samsung, Texas Instruments, Nvidia oder Qualcomm. Die Vielzahl dieser Lizenznehmer und verschiedene Vorteile der Architektur wie z.b. der geringere Energiebedarf haben ARM-Chips zur meistgenutzten Architektur im Embedded-Bereich gemacht. Auf ARM-Prozessoren laufen unter anderem der XNU-Kernel (Mac OS X / ios), der Linux- Kernel (Google Android, Access Linux Platform, etc.) und Windows NT 6.2 (Windows Phone 8 / RT). Texas Instruments Incorporated (TI) ist einer der weltweit größten Anbieter von Halbleitern. Das Unternehmen wurde 1930 am heutigen Hauptsitz Dallas als geophysikalisches Forschungsunternehmen gegründet, um mittels seismischer Signalverarbeitungstechnologie die Suche nach Öl zu erleichtern. Zum internationalen Durchbruch als erstes weltweit aktives Halbleiterunternehmen führte die Einführung des ersten kommerziellen Transistorradios im Jahr Die von TI entwickelten Technologien sind in vielerlei Hinsicht Bestandteil des täglichen Lebens angefangen bei der digitalen Kommunikation und Unterhaltung bis hin zu Lösungen im Medizin- und Automobil-Umfeld und vielen weiteren Branchen. TI beschäftigt weltweit rund Mitarbeiter und hat über Patente eingereicht. Der Gesamtumsatz im Jahr 2011 betrug 13,7 Mrd. US$, davon entfielen 2,1 Mrd. US$ auf den Bereich Embedded Processing. 2/5

3 Schnell: System-on-Chip mit ARM-CPU und DSP Mit dem UD2-LX MultiMedia greift IGEL die von Citrix ins Leben gerufenen System-on-Chip Initiative auf, integriert aber zusätzlich einen digitalen Signalprozessor (DSP) von Texas Instruments in das SoC-Design. Die Aufgabe des DSP-Bausteins ist es, die Protokolle Citrix HDX und Microsoft RemoteFX Hardware-gestützt zu beschleunigen. Die zusätzliche Rechenpower verleiht dem preislich in der Einstiegsklasse angesiedelten Thin Client eine beeindruckende Multimediaperformance. So lassen sich beispielsweise HD-Videos in Fullscreen abspielen oder grafisch aufwendige Inhalte wie Aero-Effekte, PowerPoint-Präsentationen darstellen, ohne den Server mit dem dafür erforderlichen Decoding und Rendering zu belasten. Die maximale Bildschirmauflösung beträgt 1920 x 1200, die Dualview-Option gehört wie bei IGEL üblich zur Serienausstattung. Digitale Signalprozessoren Ein Digitaler Signalprozessor (engl. Digital Signal Processor, DSP) dient der kontinuierlichen Bearbeitung von digitalen Signalen. Im Vergleich zu einem zentralen Hauptprozessor (CPU) ist der DSP für die schnelle Ausführung häufig benötigter mathematischer Operationen optimiert. Seine Aufgabe ist es, eine bestimmte Datenmenge je Zeiteinheit sicher zu verarbeiten (Echtzeitfähigkeit). Typische Anwendungsfälle finden sich in den Bereichen Telekommunikation (Router, Netzwerke), Audio (Musik- und Sprachkompression) und Video (hohe Auflösungen, Digitale Kameras, Medizin). Im Rahmen von System-on-Chip- Architekturen kommen DSPs jüngst auch in Thin Clients zum Einsatz, um darin bei Bedarf Protokolle wie Citrix HDX oder Microsoft RemoteFX hardwaremäßig zu beschleunigen und dadurch die Benutzererfahrung beim Zugriff auf virtuelle Desktops zu optimieren. Multimediapower nach Bedarf IGEL ist einer der ersten Hersteller, der DSPs zur Protokollbeschleunigung in Thin Clients einsetzt ohne sich auf einen Anbieter wie Citrix, VMware oder Microsoft festzulegen. Neben der schnelleren Multimediawiedergabe schont das System-on- Chip-Design die Serverressourcen. Im Fall von Citrix HDX kann die übergeordnete VDI-Lösung Citrix XenDesktop bedarfsabhängig entscheiden, wie viel Rechenlast sie an den jeweiligen Thin Client überträgt. Aber auch der Thin Client selbst muss nur so viel Rechenpower aufwenden, wie im Einzelfall benötigt wird. So rechnet beispielsweise der DSP im IGEL UD2-LX MultiMedia nur in besonderen Fällen (Special Tasks) mit nämlich dann, wenn die integrierten HDX- oder RemoteFX-Decoder gefragt sind, oder der integrierte Media Player die ebenfalls im DSP integrierten Decoder für die Videoformate MPEG4, H264 oder WMV benötigt. In allen anderen Fällen (General Purpose) begnügen sich RDP-Client, Citrix Receiver und Media Player mit der Rechenleistung des ARM-Chips. HDX Ready SoC: ein proprietärer Ansatz? Mit dem im IGEL UD2-LX MultiMedia umgesetzten Systemon-Chip-Design folgt IGEL einem Trend, den Citrix im Herbst 2011 der Synergy in Barcelona bestärkte. Die dort vorgestellte HDX Ready SoC Initiative zielt auf eine neue Klasse von Endgeräten ab, die virtuelle Desktops und Apps in HD-Qualität darstellen können, dabei aber deutlich günstiger sein sollen als bisher. Von dem neuen Referenzdesign erhofft sich Citrix einen kürzeren ROI (Return on Invest) und letztendlich eine noch schnellere Verbreitung der Desktop-Virtualisierung. Laut Gartner soll es bereits im Jahr 2014 weltweit rund 74 Millionen Nutzer geben. Im Gegensatz zu den meisten anderen Anbietern bleibt IGEL allerdings trotz der Teilnahme an der Citrix-Initiative seinem Multiprotokoll-Ansatz treu und unterstützt mit dem neuen ARM/SoC-Modell neben Microsoft und Citrix auch die Virtualisierungslösungen von VMware. UD2-LX Multimedia DSP optimizations General Purpose special Tasks RDP Client RemoteFX Decoder MPEG4 Decoder Media Player H264 Decoder WMV Decoder Citrix Receiver ARM CPU HDX Decoder DSP SOC 3/5

4 System-on-Chip (SoC) Der Begriff System-on-Chip (SoC) beschreibt einen integrierten Schaltkreis (IC), dessen eingebettete Logik alle oder einen Großteil der geforderten Funktionen monolithisch beinhaltet. Das System bildet dabei eine Kombination unterschiedlicher Elemente (logische Schaltungen, Taktgebung, selbständiges Anlaufen, mikrotechnische Sensoren, usw.), die zusammen eine bestimmte Funktionalität bereitstellen. Eingesetzt werden SoC- Designs üblicherweise dort, wo es auf kleine Abmessungen bei hoher Leistung und vielfältigen Aufgaben ankommt, insbesondere in eingebetteten Systemen, beispielsweise in MP3-Playern, CD- und DVD-Geräten, aber auch in Smartphones, Tablets und anderen Embedded-Computern wie zum Beispiel Thin Clients. Im Herbst 2011 startete Citrix die Initiative HDX SoC. Das Ziel des für das Citrix-Protokoll HDX optimierten Chip-Designs ist es, besonders kleine, energieund kosteneffiziente Endgeräte mit einer möglichst optimalen Benutzererfahrung für den Zugriff auf Citrix-Umgebungen hervorzubringen. Zukunftssicherheit und Management Mit der Multiprotokoll-Umsetzung des Citrix SoC-Designs vermeidet IGEL eine für die meisten Zero Clients typische proprietäre Ausrichtung auf eine bestimmte Lösung zum Aufbau einer virtuellen Desktop-Infrastruktur (VDI). Aktuell unterstützt der IGEL UD2-LX MultiMedia unter anderem die Übertragungsprotokolle Microsoft RDP inklusive RemoteFX, Citrix HDX und VMware View inklusive PCoIP. Zusätzliche Komponenten der IGEL Linux Firmware bilden neben dem lokalen Media Player ein lokaler Mozilla Firefox Web Browser, eine Java Laufzeitumgebung und ein PDF Reader. Damit ermöglicht IGEL auch einen VDI-unabhängigen Zugriff auf Cloud-Services. Teil des universellen Ansatzes von IGEL ist auch das Zero Touch Remote-Management: Die komplette Fernadministration und Verwaltung sämtlicher IGEL-Modelle egal ob ARM- oder x-86-basiert erfolgt einheitlich über die im Lieferumfang enthaltene, plattformunabhängige Lösung IGEL Universal Management Suite (UMS). Fazit: überzeugende Gesamtkonzepte gefragt Der Thin Client-Markt wächst kontinuierlich weiter und nimmt dem PC-Markt im Business-Umfeld weiter Marktanteile ab. Parallel dazu verdrängen Smartphones und Tablets andere mobile Endgeräte wie Notebooks, PDAs und Handys. ARM-Prozessoren und SoC-Designs geben dem Markt für stationäre Thin Clients neue Impulse hinsichtlich Baugröße, Leistung, Energieeffizienz und Benutzererfahrung. Nun ist es an den Herstellern, überzeugende Gesamtkonzepte zu liefern, die nicht zuletzt in der für den Business-Bereich entscheidenden Kategorie Investitionsschutz bestehen können. Auch hier setzt IGEL die Messlatte hoch: mit einer erweiterten Hardware-Garantie von fünf Jahren und einer garantierten Firmwarepflege von drei Jahren nach Produktabkündigung. Das IGEL Universal Desktop-Konzept Ob Server Based Computing, virtuelle Desktops oder Cloud Computing die Universal Desktops von IGEL arbeiten mit unterschiedlichsten zentralen IT-Infrastrukturen zusammen. Für eine hohe Zukunftssicherheit sorgen insbesondere die leistungsfähige Hardware und Grafikperformance der Geräte sowie ihre laufend weiter entwickelte Firmware. Die Auswahl des passenden Modells kann bedarfsabhängig und kosteneffizient erfolgen dank diverser Bauformen, Betriebssysteme, alternativer Firmware-Ausstattungen (lokale Tools, Clients und Protokolle) und zahlreicher Hardware-Optionen. Nicht zuletzt überzeugen die IGEL Universal Desktops durch ihren minimalen Energieverbrauch, lange Einsatzzeiten und die im Lieferumfang enthaltene Remote- Managementlösung IGEL Universal Management Suite (UMS). 4/5

5 Deutschland (Zentrale) Niederlande Hongkong DE UK FR GmbH Hanna-Kunath-Str. 31 D Bremen Deutschland Telefon +49 (0) Fax +49 (0) GroSSbritannien Ltd Merlin House Brunel Road Theale Reading Berkshire RG7 4AB United Kingdom Telefon +44 (0) Fax +44 (0) Frankreich France 57, Esplanade du Général de Gaulle PARIS LA DEFENSE CEDEX Telefon +33 (0) NL US SG Netherlands Orteliusln BB Utrecht Telefon +31 (0) USA America, LLC 2106 Florence Avenue Cincinnati OH USA Telefon Fax Kostenfrei (nur US): GET IGEL Singapur Care of: C. Melchers GmbH & Co. Singapore Branch 101 Thomson Road # 24-01/05 United Square Singapur Telefon Fax info@igel.com CN 1210 Shun Tak Centre West Tower Connaught Road C. Hongkong China Telefon Fax infohk@igel.com Beijing Beijing Tower Room Changan Ave. (East) Peking China Telefon Fax infochina@igel.com Shanghai 13 Floor East Ocean Centre 588 Yanan Road (East) Shanghai China Telefon Fax infochina@igel.com IGEL ist eine geschützte Marke der GmbH. Alle Hardware- und Software-Namen sind Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Hersteller. Alle sonstigen genannten oder anders erkennbaren Marken, eingetragenen Waren- und/oder Dienstleistungsmarken sind das Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber. Änderungen und Irrtümer vorbehalten. info@igel.com I 01/ DE-46-1