Tehnologia ARM pe factori de formă standard ×86

1 OCTOMBRIE 2012

Strategia ARM către nivelul următor.
Odată cu disponibilitatea tehnologiei procesoarelor ARM de tip PC, a apărut şansa uriaşă de îmbunătăţire a timpului de lansare pe piaţă a produselor şi de reducere a costurilor de cercetare şi dezvoltare prin facilitarea implementării procesorului în factori de formă ×86. Un exemplu este disponibilitatea procesorului NVIDIA® Tegra™ 2 pe plăcile Pico-ITX™. Care sunt avantajele?

Nivelele actuale de performanţă şi consumul redus de energie ale tehnologiei ARM, caracteristici necesare în aplicaţiile standard de tablete, fac ca tehnologia să fie foarte interesantă în particular pentru aplicaţii SFF embedded. Pornind de la aceasta, furnizorii de platforme integrate ×86 intră de asemenea pe piaţa tehnologiei ARM, ca un supliment la tehnologia ×86. Una dintre strategiile acestor furnizori este de a nivela barierele tehnologice dintre ARM şi ×86 utilizând blocuri de construcţie scalabile. Această strategie este foarte atractivă pentru un mare număr de OEM-uri – de vreme ce aceasta înseamnă că se pot obţine platforme foarte scalabile cu capsule complete de suport placă pentru toate sistemele de operare uzuale. Şi mulţumită software-ului corespunzător specific hardware-ului, hardware-ul de bază poate fi abstractizat, astfel încât pot fi dezvoltate platforme din ce în ce mai omogene, gata de aplicaţie. Pentru OEM-uri, transferul de pe o placă, modul sau sistem pe altul devine o procedură relativ simplă. Dar acest obiectiv poate fi atins numai dacă furnizorii vor asigura standardizări corecte la nivel de placă şi software şi prin oferirea de servicii software extensive. În funcţie de programarea aplicaţiei şi ce sistem de operare este implicat, nu trebuie făcute schimbări de software, sau nivelul acestora este foarte redus. În plus, soluţiile ARM sunt mereu disponibile ca proiecte complet particularizate la nivel de placă şi sistem, astfel încât OEM-urile se pot concentra pe dezvoltarea aplicaţiei, fără a trebui să se ia în considerare diferenţe individuale.

Standardele simplifică implementarea
Designul hardware la nivel de placă poate demonstra ce simplă este selectarea blocurilor CPU corecte pentru aplicaţie. De exemplu, interfaţa unei plăci Pico-ITX™ cu Tegra™ 2 de la NVIDIA® este greu de deosebit faţă de designul Intel® Atom™ sau AMD Embedded G-Series ce sunt deja disponibile. Diferenţa majoră este în ceea ce priveşte procesorul, şi de aici şi în clasa de performanţă (vedeţi tabel 1).
O diferenţă majoră este aceea că procesoarele ARM sunt mai dedicate, de aceea oferind mai puţine interfeţe generice precum SATA sau PCI Express, ce sunt adesea utilizate în proiectele ×86 ca opţiuni de conectare individuale. Multe dintre sistemele pe cip (SOC) ARM au câteva interfeţe UART, I2C şi SPI. De aceea, teoretic vorbind, interfeţele generice pot fi obținute cu componente externe şi ceva efort de dezvoltare. Însă acest lucru aduce după sine şi valoroasele avantaje de economie energetică ce face ARM aşa de atractiv: necesitatea răcirii este redusă, sunt posibile sisteme fără ventilaţie.
Sistemele sunt astfel mai sigure în funcţionare şi conduc la un MTBF mai bun. Dezvoltarea şi fabricarea de sisteme devine mai simplă – sistemele sunt mai uşoare – datorită lipsei ţevilor şi elementelor de răcire, precum şi a ventilatoarelor.
Dar readucerea în discuţie a acestor interfeţe gene­rice este de prisos deoarece, în special în proiectele SFF, tendinţa este către mai puţine interfeţe generice.
Pe urmă, diferenţa faţă de setul de caracteristici al plăcii Pico-ITX™ are o mică relevanţă. De vreme ce formatul Pico-ITX™ este standardizat, alegerea designului potrivit ×86 sau ARM specific aplicaţiei poate fi realizată într-un singur ecosistem – fără a trebui să fie luate în considerare bariere tehnologice. Compatibilitatea mecanică a întregului portofoliu de produse existent este un avantaj major şi simplifică designul sistemelor. Simplificarea poate fi şi mai mare dacă, pe lângă avantajul mecanic, plăcile bazate pe ARM oferă suplimentar o seamă de avantaje software. Ca exemplu poate fi dat suportul extins pentru toate sistemele de operare curent disponibile pentru aceste procesoare. Cu asemenea platforme gata de aplicaţie timpul până la lansarea pe piaţă poate fi redus semnificativ, iar odată cu el şi costurile de dezvoltare.

Scalabilitate pe toate platformele de procesoare
Sunt acum procesoarele ARM integrate cu adevărat în factori de formă ×86? A adus acest lucru la un final al argumentării tehnologice? Dacă ar fi să ne luăm după standardele de factor de formă pentru a decide, atunci răspunsul este afirmativ. Este simplu ca scopul acestor furnizori să fie atins, respectiv să furnizeze platforme standard clienţilor lor embedded, acoperind noi aplicaţii, ce până de curând nu puteau fi posibile cu soluţiile existente. Un înalt nivel de scalabilitate al factorilor de formă standard pe toate platformele de procesoare este perfect logică, deoarece OEM-urile îşi pot porta aplicaţiile cu mult mai mare uşurinţă între arhitecturi RISC şi CISC. Dacă suplimentar sunt furnizate servicii software specifice hardware-ului, realizând modificări de cod uneori necesare, arhitectura procesorului de bază este din ce în ce mai puţin un criteriu fundamental în luarea deciziilor.
Doi alţi factori vor juca roluri principale: consumul energetic şi performanţele pe watt. S-ar putea spune că acum piaţa a intrat într-o nouă eră – după un enorm succes inspirat de tehnologia ×86 – în care mulţumită suportului software extensiv graniţele tehnologiilor de procesoare au dispărut, ecosistemul software poate fi extins către noile tehnologii de platforme. Consecvent, factorii de formă standard la nivel de placă au trebuit să fie extinşi pentru a se adapta acestor noi platforme de procesoare.

Gamă largă de servicii
Pentru a permite clienţilor o intrare rapidă în tehnologia ARM, furnizorii de platforme integrate au nevoie să ofere blocurile lor constructive bazate pe ARM împreună cu servicii extensive particularizate, astfel încât clienţii OEM să poată obţine “platformele gata de aplicaţie” integrate pe placă şi la nivel de sistem fie ca versiuni standard, fie ca versiuni particula­rizate. Pe lângă acest serviciu de dezvoltare hardware individual pe placă şi nivel de sistem, Kontron se concentrează de exemplu pe oferirea de servicii extinse pentru dezvoltare software, de la dezvoltare de drivere până la modificări ale codului OS pentru o gamă largă de aplicaţii de portare şi validare, precum şi legare hardware / software, inclusiv licenţiere cantitativă. Dezvoltatorii de aplicaţii profită de migrarea eficientă, timpul redus de lansare pe piaţă şi, în paralel cu acestea, pot reduce costurile şi riscurile de dezvoltare, de vreme ce platformele gata de aplicaţie sunt deja certificate, astfel încât clientul se poate concentra pe deplin asupra competenţei sale de bază: dezvoltarea aplicaţiei.
Nu este nevoie să se menţioneze că furnizorii de platforme integrate trebuie să asigure suport pentru toate sistemele de operare relevante ARM. În afară de Windows CE 6 şi Windows Embedded Compact 7 (WEC7), în particular sistemele de operare bazate pe Linux sunt suportate pe produsele ARM. Suportul VxWorks este planificat pentru procesoare TI. Aceste sisteme de operare sunt interesante în special pentru aplicaţii ce necesită disponibilitate ridicată şi cel mai bun comportament de timp real. Mai mult, este pe cale de apariţie o versiune nativă ARM a Windows 8. Sistemul de operare Android, care este pe teren propriu pe piaţa telefoanelor inteligente şi a tabletelor trebuie să deschidă uşa către piaţa vastă a aplicaţiilor de reţea orientate pe multimedia bazate pe tehnologie ARM pe care acest relativ tânăr sistem de operare vrea să o satisfacă. BSP-urile sunt validate la nivel de sistem, ceea ce permite OEM-urilor să se concentreze pe aplicaţie, minimizând timpul până la lansarea pe piaţă a produselor şi TCO.
Atunci când sunt comparate cele trei seturi de caracteristici Pico-ITX™, în termeni de cele mai importante interfeţe precum USB, Ethernet, grafică şi stocare pentru dispozitive SFF, nu există mari diferenţe, astfel, cu extensia către tehnologia ARM, scalabilitatea este crescută.

Placa Pico-ITX™

Computerul cu o singură placă SFF cu procesor NVIDIA® Tegra 2 Dual Core

Placa cu factor de formă redus în format Pico-ITX™ (100mm × 72mm), dezvoltat la ora actuală, este echipat cu procesor 1GHz NVIDIA® Tegra™ 2 Dual Core şi integrează un concept de răcire complet pasiv cu un consum foarte redus de energie de 3W şi un set de caracteristici atractiv: pe lângă 10/100Mbit Ethernet, cinci porturi USB 2.0 şi până la 24 de I/O de uz general, arhitectura mini-placă ARM Cortex A9 dispune de un slot pentru Micro SD şi memorii pe 32 de biţi DDR-2 de 512MB sau 1GB. Experienţa audio-vizuală merită de asemenea analizată: unitatea de procesare grafică de consum energetic ultra-scăzut (ULP) NVIDIA® GeForce® GPU furnizează performanţe grafice pentru dispozitive mobile în console de jocuri de înaltă calitate, putând furniza simultan două semnale video HD (1080 p). Display-urile pot fi conectate prin DVI-I pentru transmisie de semnale analogice şi digitale şi prin convertor LVDS pe 24 de biţi. Suportul de iluminare de fond este oferit de sursa internă de 5V sau de o sursă externă de 12V. De asemenea este disponibil şi suport audio: prin SPDIF şi linie stereo de intrare şi ieşire, precum şi MIC. O gamă întreagă de acceleratoare hardware pentru flash, codec-uri video şi audio asigură rularea fluentă a conţinutului multimedia şi web.

Noua placă de bază integrată Mini-ITX cu procesor NVIDIA® Tegra 3
Pe lângă factorul de formă Pico-ITX, Kontron şi-a extins recent portofoliul său ARM cu o placă de bază cu factor de formă Mini-ITX (170mm × 170mm), Kontron KTT30/mITX. Mulţumită acestui

factor de formă standardizat se stabileşte o cale eficientă pentru OEM-uri în sensul de a integra direct tehnologia ARM în aplicaţiile lor. Kontron KTT30/mITX are la bază un procesor NVIDIA® Tegra 3 cu 4 miezuri CPU ARM Cortex-A9, fiecare cu până la 900 MHz. Un miez suplimentar cu frecvenţă de ceas de până la 500 MHz reduce consumul energetic la mai puţin de 1W în fazele în care rulează redare conţinut media sau servicii de background. Datorită procesorului său grafic integrat cu 12 miezuri NVIDIA® GeForce® GPU pentru aplicaţii cu consum redus de energie, este posibilă grafică 3D cu iluminare dinamică la rezoluţii de ecran de până la 2048 × 1536 pixeli. Dispozitivul oferă de asemenea interfeţe HDMI 1.4a şi LVDS pe 24 biţi. Mulţumită codificatorului şi decodificatorului video integrat, precum şi redării video de înaltă rezoluţie este oferită o compresie video în timp real, ce poate fi, de exemplu, alimentată prin portul de cameră CSI/DSI. Dispozitivele periferice pot fi conectate prin trei porturi USB 2.0 şi două porturi RS232. Sistemul de operare şi datele de aplicaţie pot fi găzduite pe un eMMC bootabil. Pentru extensii specifice aplicaţiilor sunt disponibile două socluri PCIe, una dintre ele putând fi utilizată ca port mSATA. Setul de caracteristici este suplimentat cu un port RJ45 Gigabit Ethernet şi I/O audio analogice.

www.kontron.com

Autor:

Daniel Pieper,
Product Marketing Manager,
Kontron

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre