Es gab ein großes mediales Echo als Microsoft ankündigte, mit seinem künftigen Betriebssystem »Windows 8« neben der x86- auch die ARM-Architektur unterstützen zu wollen. Der anfänglichen Überraschung folgte Ernüchterung und eine abwartende Haltung in der Embedded-Branche. "Diese Ankündigung war nur die Folge einer Veränderung die schon lange vorher stattgefunden hat - Microsoft hat nur auf den Druck des Marktes reagiert", erklärt Hans Mühlbauer, Aufsichtsrat von congatec. "Im Jahr 2010 wurden 6 Milliarden ARMs gefertigt - dagegen ist Intel ein kleines Licht. Wenn man den Umsatz nimmt, ist der ARM-Markt etwa 20 mal größer als Intel, in dem sich 195 Firmen tummeln. ARM ist eine Macht im Markt mit jährlichen Wachstumsraten zwischen 30 und 50 Prozent. Wer nicht auf ARM blickt, blickt an der Realität vorbei. Deswegen hat Microsoft darauf reagiert, da es unbedingt notwendig war."

"Ich sehe das genauso. Man ist einfach gezwungen, sich eine Scheibe davon abzuschneiden", bestätigt Bernd Scheuffele, Geschäftsleitung von TQ-Components. "Wie Windows 8 für ARM von unseren Kunden angenommen wird, bleibt abzuwarten - dort schätzt man die Vorteile anderer Betriebssysteme."

"Microsoft muss deshalb seine Hausaufgaben gut machen", mahnt Philipp Blumenschein, COO von E.E.P.D: "Wenn Windows 8 ein Rohrkrepierer ist, der nicht richtig kompatibel ist, dann wird es keine großen Auswirkungen haben. Im Idealfall wird man zwischen den Architekturen hin und her springen können, ohne dass sich für den Anwender von Windows 8 etwas ändert. Tritt dieser Idealfall ein, wird der Einfluss ein ganz gewaltiger sein - und Intel kann sich warm anziehen."
Der Erfolg steht und fällt für Mühlbauer mit der Anzahl der Applikationen, die mit Windows für ARM laufen: "Wenn ich hingegen Android nehme, habe ich Zugriff auf 74 000 Applikationen - und alles andere was unter Linux läuft, denn Android ist nicht anderes als Linux. Die Betriebssysteme, die heute auf den Milliarden ARMs laufen, sind kein Windows."

Wolfgang Eisenbarth, MSC: "Die Designanforderungen in Messinstrumente, Layoutsysteme und impedanzgeregelte Layouts überfordert einfach oftmals den Kunden."

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Dem Vorwurf, dass Android für Smartphones und Tablets und nicht für klassische Embedded-Anwendungen konzipiert ist, entgegnet Mühlbauer: "Anfang der 90er Jahre wurde die PC-Technik als Spielzeugtechnologie abgetan, die nicht geeignet für die industriellen Märkte sei. Sie hat sich aber in unseren Markt gedrängt, weil sie im Consumer-Bereich in Riesenstückzahlen gefertigt wurde und so einen De-facto-Standard geschaffen hat. Wenn ich mich heute in den Consumer-Märkten umschaue, dann stelle ich fest, dass demnächst mehr Smartphones und Tablets - alle basierend auf Android - gefertigt werden, als alle PCs miteinander. Und auch dieser Consumer-Trend wird uns einholen und beeinflussen."

Erste Anzeichen dieser Entwicklung konnte Markus Bullinger, Operative Geschäftsleitung Distribution der Fortec Elektronik, bereits beobachten: "Es geht uns doch allen so, dass der Kunde irgendwann im Gespräch - wenn es um ein Display im System geht - das iPhone als Vorbild angibt. Und dann sind wir wieder bei der Software, denn dem Kunden ist es mittlerweile fast egal, was es für eine Hardware ist. Es muss das gewohnte User-Interface haben. Das war als Windows im Industriebereich aufkam genauso. Es wurde erst dann der große Erfolg, als die erste Generation, die an Windows gewohnt war, von der uni kam und es auf den Geräten sehen wollte. Heute ist das große Thema Touch und Gesten."

Damit spielen die Betriebssysteme eine geringere Rolle als bisher, da sie nur ein Vehikel sind, um eine Applikation laufen zu lassen. "Deshalb glaube ich, dass Android eine wesentlich schnellere und bessere Chance hat", betont Mühlbauer. "Es gibt schon eine breite Masse an Anwendungen, der Kunde muss also nicht neu entwickeln - er kann den Viewer, den Video-Player schnell dazu klicken. Das sehe ich heute nur bei Android - Apple ist ja gekapselt, das gibt es nicht auf dem freien Markt. Damit ist Android der einzige Spieler auf dem Markt, der das bietet. Microsoft will zwar das Betriebssystem liefern, hat aber nicht die Anwendungen dafür."

Wie kommt die ARM-Hardware mit Android an den Kunden - als applikationsspezifisches Modul oder Standard-basiert? "Man muss im ARM-Bereich differenzieren, denn es gibt die Applikationsprozessoren sowie die Bausteine bei denen die Rechenleistung im Fokus ist", erläutert Scheuffele, "die kommen jetzt verstärkt. Es sind Multicore-Prozessoren, die nicht mehr so viele Peripheriefunktionen integriert haben, sondern auf Rechenleistung ausgelegt sind. Da könnte ich mir eine Standardisierung gut vorstellen, also einen gemeinsamen Nenner zu finden, was das Pin-out des Moduls angeht, weil es zwischen den CPUs nicht so viele Unterschiede gibt. Bei den sehr applikationsspezifischen Bausteinen müsste man hingegen einen Kompromiss eingehen, der die expliziten Vorteile wieder einebnen würde."

Module entlasten Entwickler

Bernd Scheuffele, TQ-Components: "Wie Windows 8 für ARM von unseren Kunden angenommen wird, bleibt abzuwarten - dort schätzt man Vorteile, die andere Betriebssysteme bieten."

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Wie so häufig im Embedded-Bereich kommt es auch auf die Anwendung und die Zielsetzung des Anbieters an. "Viele Hersteller machen nur kundenspezifische Sachen, da macht es keinen Sinn eine Art Standard zu verwenden", erläutert Norbert Hauser, Executive Vice President Marketing von Kontron. "Es gibt auch Hersteller, die versuchen COM Express einzusetzen. Dieser Standard ist aber PCI-lastig, also nicht unbedingt die Welt der ARM-Architektur. Wir von Kontron haben nichts richtiges am Markt gefunden und deshalb beschlossen eine ARM-Plattform für Computer-on-Modules zu definieren. Das Problem dabei ist, die ARM-Schnittstellen über eine Standardschnittstelle auf das Baseboard zu bekommen."

Darin sieht Wolfgang Eisenbarth, Director of Marketing Embedded Computer Technologie der MSC Vertriebs GmbH, jedoch keine große Schwierigkeit: "Ihr solltet euch mal den Qseven-Standard anschauen - wir liefern schon ein entsprechendes Produkt mit dem Tegra 290. Die Schnittstellen von Prozessoren aus dem Tablet-Bereich sind extrem gut abgebildet - PCI Express und USB 3.0 eingeschlossen. Die speziellen Applikationsprozessoren sind natürlich eine ganz andere Geschichte." Als Dual-Core-Prozessor könne der Tegra 290 bereits heute Rechenleistung für den High-End-Anzeigebereich bieten, die auf dem Niveau von x86-Plattformen liegt. Zudem liefere Nvidia gerade die ersten Musters seine Quad-Core-ARMs. "Meine Einladung gilt, die Ressourcen für RISC mit Qseven zu bündeln - das ist auch das Thema für ein Standardisierungsgremium."

Ein sensibler Punkt bei ARM-Designs ist der Preis. Da standardisierte Module ein Träger-Board brauchen, kommen die Kosten für eine zweite Leiterplatte und das Steckverbindersystem hinzu. "Wenn der Kunde für 80 Euro seine Applikation realisieren will, dann wird es schwer für Baseboard und Modul", erklärt Blumenschein und bezieht sich dabei auf die Applikationsprozessoren. "Für jedes Design gibt es einen ARM-Chip der zur Kundenanwendung wie die Faust aufs Auge passt. Für uns hat sich deshalb die Frage nach einem Modulstandard bisher nicht gestellt."  Bei den leistungsstarken Multicore-ARM-Prozessoren aus dem Tablet-Bereich stelle sich die Situation für Mühlbauer anders dar: "Wenn ich einen µBGA-Baustein habe, brauche ich mindestens 14 Lagen - dann kostet eine DIN-A4 große Leiterplatte 30 bis 50 Dollar und die Steckerkosten von 1 bis 2 Dollar fallen dann nicht mehr so ins Gewicht. Zusätzlich spielen die Economy-of-Scale-Effekte eine Rolle, wenn das CPU-Modul an Hunderte von Kunden geht."

Weitere Argument für die Modultechnik - auch bei applikationsspezifischen Prozessoren - sind für Eisenbarth die Probleme mit neuen Speichertechnologien und den hohen Frequenzen: "Die Designanforderungen in Messinstrumente, Layoutsysteme und impedanzgeregelte Layouts überfordert einfach oftmals den Kunden. Wer ein Modul bekommt, ist von diesem Problem befreit, und kann das Träger-Board mit seinem eigenen Know-how beherrschen - das ist ein echter Zugewinn." "Ein weiterer Aspekt ist natürlich auch, dass es im Speicherbereich sehr oft Abkündigungen gibt, die die Designer auch noch berücksichtigen müssen", ergänzt Scheuffele. "Redesign und Qualifizierung sind Kosten, die gerne übersehen werden. Es gibt also viele Vorteile, wenn sich ein Kunde für ein Modul entscheidet. Man muss deshalb für ein Design die Gesamtkosten über den ganzen Lebenszyklus eines Produkts hinweg betrachten. "Man belügt sich selber, wenn man glaubt am Stecker 2 oder 3 Dollar einsparen zu können. Wir wissen alle wie schnelllebig die Zeit ist, wie häufig etwas abgekündigt wird, was eine Zertifizierung und ein Re-Test eines Boards kostet«, mahnt Mühlbauer. »Es hat schon einen Grund, warum Modulhersteller die letzten 10 Jahre regelmäßig um mehr als 30 Prozent gewachsen sind. Bei Automobileherstellern mit Stückzahlen größer 100.000 Stück ist ein Full-Custom-Design eine andere Geschichte - unsere Kunden haben nicht diese Stückzahlen, vielleicht einmal 30.000 Stück.«

"ARM und Android kamen Schlag auf Schlag."

Neben der Kostenfrage sollten die Unternehmen aber auch ihre eigenen Ressourcen in die Beurteilung einfließen lassen. »Die wenigen Entwicklungsspezialisten, die die Firmen noch haben, sollen sich besser mit der Applikation beschäftigen, und sich nicht einarbeiten in aktuelle CPU-Themen«, betont Scheuffele. »Viele Entwickler stehen unter Zeitdruck und sind froh wenn sie die CPU-Randthemen an jemanden übergeben können und sich so voll auf ihre Applikation konzentrieren können.« Einen weiterer Punkt, der sich ebenfalls kaum in Zahlen fassen lässt, sind die rasanten Änderungen in den Märkten. "Im ARM-Bereich ist die Dynamik sogar noch größer, weil die Entwicklung von den Mobilgeräten mit ihren extrem kurzen Zyklen getrieben wird", erklärt Hauser. "Davon muss man sich im Embedded-Bereich entkoppeln - den langlebigen Teil, die Box und die Infrastruktur und den kurzlebigen Teil. Die Timing-Unterschiede werden immer größer. Wir haben uns deshalb entschieden nicht mit PICMG oder einem anderen Standardisierungsgremium in Verhandlung zu gehen, weil es einfach zulange dauern würde."

Kann man eigentlich der bestehenden x86-Modul-Kundenbasis einen ARM-Standard schmackhaft machen? "Es sind vorwiegend neue Applikationen die wir adressieren wollen, die bisher nicht mit x86 möglich waren - entweder aus Budget-Gründen oder aufgrund der Verlustleistung", erläutert Hauser. "Wir reden dabei von Leistungsaufnahmen zwischen 1 W und 5 W, also unterhalb vom Atom". »Eine Komplettlösung unter 10 W ist mit x86 eigentlich nicht möglich", ergänzt Mühlbauer, "Speicher und Chipsatz zählen da natürlich auch mit." Die noch bestehende Lücke wird sich für Eisenbarth aber in absehbarer Zeit schließen: "Wir erwarten, dass die x86-Technologie noch weiter herunter geht mit der Leistungsaufnahme. Gleichzeitig erwarten wir, dass die ARMs immer leistungsfähiger werden und damit nach oben gehen - sie treffen sich auf dem Qseven-Formfaktor. Der Kunde findet es bereits heute interessant, dass er dort die Wahl hat, mit einem Baseboard sich für die eine oder andere Technologie entscheiden zu können."

Dieser Wechsel steht und fällt mit der Software und das sowohl auf der Betriebssystem- als auch auf der Applikationsseite. "Mit Android tut man sich in so einem Fall leichter, da nach ARM jetzt auch x86 unterstützt wird", erklärt Mühlbauer. "Ob alles läuft sei aber dahingestellt - nicht jede App wird schon portiert sein. Es ist aber leichter, da alle Compiler-Tools schon vorhanden sind." Einen weiteren Vorteil haben erfahrene App-Entwickler dadurch, dass sie nur noch auf die Middleware zugreifen und so von der Hardware entkoppelt sind. "Für die App-Leute ist es nur ein Knopfdruck", verdeutlicht Mühlbauer. Die Kombination aus ARM und Android ist also hochinteressant und hat ein enormes Potenzial für Veränderungen in der Embedded-Welt. "ARM und Android haben in den letzten sechs Monaten alles durcheinander gewirbelt. Andere Themen kamen in dieser Runde eher schleichend, da hat man schon mal zwei Jahre darüber geredet", resümiert Hauser, "COM Express hat sich angebahnt, aber ARM und Android kamen Schlag auf Schlag."

Wie groß langfristig der Erfolg dieser Kombination sein wird, kann niemand abschätzen. Mühlbauer schließt einen Paradigmenwechsel nicht aus: "Wir dürfen nicht übersehen, dass in den vergangenen Jahrzehnten dramatische Veränderungen in der Branche vollkommen normal waren. Nokia/Apple - da kommt ein neuer und mischt den ganzen Markt auf. Das ist nicht das erste mal passiert. Bevor Intel überhaupt im CPU-Bereich erfolgreich war, war Motorola der Größte - das Blatt hat sich aber ganz schnell gewendet. Diese Branche ist so was von volatil, warum soll sich das in Zukunft nicht noch einmal wiederholen. Daher glaube ich nicht an die ewige Langfristigkeit in unserem Markt - die hat es nämlich noch nie gegeben."

Touch und Gesten: Technik im Griff

Günther Weisenahl, Industrial Computer Source: "Seit 15 bis 20 Jahren haben wir Tablet-PCs, aber in den letzten zwei Jahren ist dieser Bereich ganz rapide nach oben gegangen."

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Die Gerätesteuerung per Multitouch und Gesten hat ein altes Versprechen wahr gemacht: Information at your fingertips. Wollen die Kunden diese Technologie noch für ihre alten Geräteformen nachrüsten oder setzen sie gleich auf neue Bauformen wie Industrie-Tablets?

"Wir sehen hauptsächlich kundenspezifische Touch-Lösungen, die jetzt sehr stark im kommen sind. Die Kunden überlegen sich, in welchen Applikationen sie mit Gestensteuerung arbeiten können. Im 15 bis 20 Zoll Displaybereich existiert viel Nachfrage, es geht aber auch runter bis auf 7-Zoll-Displays", berichtet Wolfgang Eisenbarth, Director of Marketing Embedded Computer Technologie der MSC Vertriebs GmbH. "Der iPad hat einfach einen Hype in diese Richtung ausgelöst. An sich brauchen wir langlebige Produkte, aber wenn der Hype kommt, braucht jeder das Neue - egal wie viel Investitionen schon in diesem Bereich gemacht worden sind. Es geht immer um den zukünftigen Marktanteil. Wenn die ersten Lead-Hersteller mit komplett neuer Technik in den Markt gehen, dann zieht das die Wettbewerber nach. Die Langfristigkeit tritt damit in den Hintergrund zurück, selbst bei zertifizierten Applikationen. Touch ist für mich genau so ein Beispiel, wo ein Markt im Umbruch ist und jeder daran teilhaben will und wie Apple als ein Innovator gesehen werden möchte."

Dabei sind ist für Markus Bullinger, Operative Geschäftsleitung Distribution der Fortec Elektronik, Touch und Gesten nur ein Teilaspekt in den aktuellen Kundendiskussionen: "Die Bedienbarkeit spielt eine Rolle aber auch das Design - man will modern und nicht altmodisch wirken. Wo wir früher über freihängende Systeme mit drei Tasten und einem kleinen Display sprachen, werden uns jetzt Ideenskizzen vorgelegt, die nach einem großen iPhone aussehen. Es sind dabei gar nicht die Anwender, die bisher einen resistiven Touch genommen haben und jetzt einen Multitouch haben wollen, sondern Interessenten, die etwas ganz neues machen wollen - die Tastaturfrontfolie wird dabei abgelöst."

"Das Design spielt eine immer größere Rolle, vor allem in neuen Branchen", bestätigt Albin Markwardt, Geschäftsführer von Comp-Mall. "In den älteren Industrien wie der Automation, gibt es noch Gründe wie Robustheit, damit ist das Aussehen nicht mehr ganz so wichtig. Da spielen die alten Werte auch eine Rolle, die bestehenden Programme müssen abbildbar sein, d.h. Rückwärtskompatibilität ist gefordert." Bemerkenswertes gibt es aber auch von den Tablet-Kunden zu berichten. "Seit 15 bis 20 Jahren haben wir Tablet-PCs, aber in den letzten zwei Jahren ist dieser Bereich ganz rapide nach oben gegangen - speziell 7 bis 9 Zoll Tablet-PCs", betont H.-Günther Weisenahl, CEO Industrial Computer Source (Deutschland). "Die Tablet-PC-Kunden fragen - angelehnt an das iPad - nach einem eleganten Gerät. Wenn aber Tests gemacht werden, stellen sie fest, dass ein iPad einen Sturz nicht überlebt und wollen dann ihren Tablet-PC als robustes Gerät haben."

Weiterentwicklung der Client/Server-Strukturen: Die Cloud bettet sich ein

Josef Bressner, Bressner Technology: "Im Alarmmanagement - sei es Krankenhaus oder Serverraum - sind Cloud-Applikation die Realität."

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Auch wenn viele Trends heute aus der Consumer-Welt kommen - die klassische IT spielt immer noch eine bedeutende Rolle für den Embedded-Bereich. Ein aktuelles Beispiel ist das Cloud-Computing. Es stellt IT-Infrastrukturen wie Speicher- und Rechnerkapazitäten, aber auch Software- und Kommunikationsdienstleistung bedarfsgerecht und dynamisch zur Verfügung. Die Nutzer erhalten dabei nur einen verschleierten Blick auf die abstrahierte IT-Infrastruktur und die realen Rechnersysteme dahinter. Die Cloud muss dabei nicht selber betrieben werden, sondern kann auch als Dienst angemietet sein.

Dieses Konzept hält nun auch Einzug in der Embedded-Welt. "Bei uns sind das nicht nur Kundenanfragen, sondern auch realisierte Projekte. Im M2M- und Wireless-Kommunikationsbereich gibt es erste Hersteller, die Cloud-Applikationen anbieten. In der Cloud kann man dann seine Daten auch verarbeiten und nicht nur speichern", berichtet Josef Bressner, Geschäftsführer von Bressner Technology. "Wir sehen damit einen großen Vorteil für die Kunden auf der Kommunikationsebene - das kann ein Automatisierer genauso sein, wie jemand der eine Basestation im Outback betreibt. Im Alarmmanagement - sei es Krankenhaus oder Serverraum - sind Cloud-Applikation die Realität." Welche Teile der Cloud sind nun für die Embedded-Branche von Interesse? "Bei der Cloud gibt es die Server- und die Client-Seite", differenziert Norbert Hauser, Executive Vice President Marketing von Kontron. "Im Embedded-Bereich sind wir wohl eher im Client-Bereich und M2M. Die Daten werden gebündelt und hochgeladen, die Cloud kann aber auch Befehle runter geben - unsere M2M-Lösung geht in beide Richtungen. Das ist ein riesiger potenzieller und neuer Markt, der stark wachsen wird."

Eine aktuelle Anwendung beschreibt Bernd Scheuffele, Geschäftsleitung von TQ-Components: "Wir haben Projekte im Bereich der Visualisierung von Content, der von einem Server zur Verfügung gestellt und dann an die Clients verteilt wird. Das ist noch ein x86-System, wird aber künftig ein ARM-System sein." Basierend auf Cloud-Computing können die Embedded-Clients durchaus "schlanker" konzipiert werden. Neben kompakteren Bauformen ist damit auch ein sehr Strom sparender Betrieb möglich. Davon profitieren nicht nur Mobilgeräte, sondern auch stationäre Anwendungen, die ohne komplizierte Stromversorgung auskommen können - der Markt für die Embedded-Branche weitet sich ein weiteres mal aus.