הגדלת היעילות בתכנונים מבוססים X86 ו- ARM

מוצרים ושירותים שמטרתם להגדיל את רמת היעילות בפיתוח ובהפעלה של מערכות משובצות חייבים להיות קלים ליישום והמחשבים-על-מודול (COM) ולוחות ה-ARM החדשים של קונטרון מייצגים צעד חשוב בכיוון. בתערוכת Embedded World 2012 הוצגו המוצרים הללו על-ידי קונטרון עם מעבד Intel® Core™ מהדור השלישי ועם מעבדי Atom™ המשובצים החדשים

נורברט האוזר עם דוגמה פועלת של המודול החדש וה"אולטרה-דל-הספק" עם מעבד Tegra 3 של NVIDIA

כפי שכבר הוכרז בעבר, השקות מוצרי טכנולוגיית ARM של קונטרון קורמות עור וגידים. ראשית, בתערוכת Embedded World 2012 בנירנברג, שם הושק לוח מעבד ARM הראשון, ציון דרך חשוב נוסף בכניסה האסטרטגית של קונטרון לשוק טכנולוגיית ARM. הלוח מצויד במעבד Tegra 2 של NVIDIA ומתוכנן בתצורת Pico-ITX.

שנית, לאחרונה השיקה קונטרון לוח אם Mini-ITX עם המעבד המשובץ החדש Tegra 3 של NVIDIA. בנוסף הוכרזו גם מודולים עם המעבדים Tegra 3 של NVIDIA ו-AM3874 Sitara של טקסס אינסטרומנטס. לצד הלוחות והמודולים, בתחום המערכות עתידה קונטרון להציע גם גרסאות של תכנונים ספציפיים ליישום ותכנונים בהתאמה מיוחדת.

סטנדרטיזציה עוזרת לשפר את היעילות

נקודה חשובה בהשקות המוצרים של קונטרון היא הסטנדרטיזציה (תקנון) של תכנוני ARM, תהליך שניתן לראות עם הלוחות המבוססים על Tegra של NVIDIA. תודות לשימוש בתצורת הלוחות הקטנים במיוחד Pico-ITX ו-Mini-ITX, הפופולריים במגזר ה-x86, כאשר מדובר בתכנון חומרה, נותרת ללקוחות משימה פשוטה של פיתוח פתרונות חדשים מבוססי ARM, כדוגמת מחשבי mini box או שילוב של הלוחות הללו בתוך תכנונים קיימים.

כיוון שלמעבדים הללו יש תכנון דמוי PC, ניתן להתייחס אליהם באותה דרך. עובדה זו הופכת את התכנון מסוג design-in לפשוט בהרבה מהתכנון בהתאמה מלאה, וכך גם שירותי התוכנה הנרחבים שאותם מציעה קונטרון כדי לעזור ביישום יעיל של ARM.

[לוח האם Pico-ITX מסוג ARM מגיע עם מעבד NVIDIA® Tegra™]

היכולת של שימוש חוזר עוזרת לשפר את היעילות

לוחות ARM של קונטרון - KTT20/pITX בתצורת Pico-ITX וה-KTT30/mITX החדש עם Tegra 3 של NVIDIA בתצורה הפופולרית Mini-ITX - מאפשרים את השימוש בכל מלוא קשת האפשרויות של מארזים ואביזרים נלווים אחרים המיועדים לתכנוני x86. הודות לטביעת הרגל הסטנדרטית, במקרים מסוימים אין אפילו צורך בהתאמות של שקעי הפנל הקדמי עבור ממשקים חיצוניים.

כתוצאה מכך הופך התכנון של מערכות בסביבת ARM עם Pico-ITX ו-Mini-ITX לתהליך פשוט ויעיל עד מאוד. גם אם יצרניות ה-OEM מעדיפות גרסאות נפרדות של לוחות ARM או זקוקות לתכנון מארז חדש, דבר אחד עדיין בטוח - רוב יוזמת הפיתוח הנדרשת כבר בוצעה ברמת הלוח וניתן לממשה בקלות ברמת המערכת.

תכנוני מערכות פשוטים יותר משפרים את היעילות

תודות ל-TDP (פליטת חום) הנמוכה של פתרון הקירור ניתן ליישם תכנונים חדשים בקלות רבה. ה-KTT30/mITX של קונטרון עם מעבד Cortex-A9 בן 4 ליבות ב-900 מגהרץ עם כרטיסGeForce משולבת, מציע צריכת אנרגיה נמוכה מ-7 וואט עבור הלוח כולו. משמעות הדבר היא שעבור תכנוני מערכת mini box פעמים רבות אין כל צורך בצלעות קירור חיצוניות ואפילו התכנון הפנימי פשוט יותר, כיוון שלא מוקדשת תשומת לב רבה במיוחד ליצירת זרימה רציפה של אוויר לקירור. ניתן גם להימנע מצינורות חום כיוון שבעצם אין כבר נקודות חמות אמיתיות ויש פחות חום שצריך לפלוט.

צריכת הספק נמוכה יותר משמעה שעם אותו נפח סוללה ניתן להאריך את זמן ההפעלה או להשתמש בחבילות סוללה קטנות וזולות יותר. כל זה אומר שתכנון המערכת הכללי מציע רמות גבוהות יותר של נצילות ויעילות, מה שתורם פעמיים לשיפור עלות הבעלות הכוללת של המשתמש. מצד אחד ניתן לפתח את המערכות עם פחות עלויות תכנון ומצד שני עלויות התפעול נמוכות יותר כיוון שהמערכת חסכונית באנרגיה.

ה-MTBF (זמן ממוצע בין תקלות) ארוך יותר בהשוואה למערכות עם קירור אקטיבי, מה שמאריך את מחזור החיים ומצמצם את עבודת התחזוקה והשירות הנדרשת. במיוחד כשמדובר בהתקנות מבוזרות, כדוגמת שילוט דיגיטלי ו-POS/POI או במכשירים ניידים כדוגמת ציוד מדידה, נתחים, התקני איסוף נתונים או התקנים רפואיים לניטור חולים, דיאליזה או אולטרסאונד, שבהן חשוב להקטין את משקלה של המערכת ולהאריך באופן משמעותי את זמני ההפעלה.

מחשב-על-מודול סטנדרטי מקל על ביצוע התאמות ספציפיות ללקוח

עבור פתרונות המצריכים מגוון ממשקים אישיים יותר או תכנון ספציפי, כמו לוחות אם משובצים בפורמטים הסטנדרטיים כדוגמת Pico-ITX או Mini-ITX, מציעה קונטרון גם מחשבים-על-מודולים המבוססים על ARM. שוב, זה מציע ללקוחות שיפור ביעילות עבור תכנונים מסוג design-in של טכנולוגיית מעבד ARM.

מחשב-על-מודול (COM) הוא בעצם סוג של רכיב COTS סטנדרטי (כלומר, רכיב מסחרי מוכן לשימוש, "מהמדף"), המספק את ליבת המחשוב. מהנדסים יכולים להתמקד בהתאמה אישית של לוח נשא ספציפי. בנוסף, פיתוחים מבוססי COM מציעים אבטחת השקעה גבוהה, כמו במקרה של שדרוג מעבד, שבו תכנון הלוח כולו אינו מושפע וכל מה שצריך להחליף הוא רק ה-COM.

כל זה מצמצם באורח ניכר את ה-NRE (הוצאות הנדסה בלתי חוזרות) עבור פיתוחים ספציפיים ליישום – אחד הגורמים החשובים בחישובי רווחיות. כדי להפוך את יתרונות יעילות ה-COM הללו לזמינים גם עבור תכנוני SoC ו-ARM פיתחה קונטרון מפרטי מודול חדשים וממוטבים עבור תחום יישומים זה.

קבוצת SGET לסטנדרטיזציה של טכנולוגיות משובצות מקלה על יצירת מקור שני

קונטרון הציגה בפני הקבוצה החדשה העוסקת בסטנדרטיזציה של טכנולוגיות משובצות – המכונה קונסורטיום SGET – את מפרט המודול החדש הזה, אשר אינו תלוי ביצרנית ומיועד למעבדי ARM ו-SoC. המפרט הוצג תחת השם ULP-COM (או בשמו המלא Ultra-Low Power COM). המטרה היא להבטיח קיומו של מקור שני ואת המשך הפיתוח העצמאי של תקן ה-ULP-COM.

לצד קונטרון פועלות גם אדלינק, שכבר הודיעה על תמיכתה בתקן וגם פורטק וגרינבייס שהבטיחו את תמיכתן והן גם התחילו בפיתוח של לוחות-נשאים ספציפיים ליישום. מלבד מאמצי הסטנדרטיזציה שלה, קונטרון כבר מעמידה לרשות הציבור מחקרי תכנון קונקרטיים. אלה משלבים את פלטפורמת המעבד Tegra 3 של NVIDIA שהושקה לאחרונה ואת מעבד AM3874 Sitara של טקסס אינסטרומנטס. בכל הנוגע לתוכניותיה להציג לשוק עוד מעבדי SoC או ARM על תקן ULP-COM עתידה קונטרון לחשוף מידע נוסף בפני החברות שיביעו עניין במסגרת הסכם סודיות.

שיפור היעילות תודות למדרגיות הגבוהה של מעבדי Intel® Core™ החדשים

חמשת המודולים הראשונים ופלטפורמות לוח המבוססים על הדור השלישי הקרב ובא של משפחת מעבדי Intel® Core™ כבר נמצאים בתהליך הכנה בקונטרון. ברגע שמשפחת ה-Intel® תושק, יושקו במקביל גם המוצרים הראשונים של קונטרון. בגלל רמת המדרגיות (סקלביליות) הגבוהה, מצפה קונטרון לביקוש גבוה בשוק לדור זה של מעבדים.

ניתן להשתמש במעבדים על פלטפורמות Intel® Core™ הקיימות מהדור השני ויצרניות OEM יוכלו ליהנות מהשיפור בביצועי המחשוב והגרפיקה של המעבדים החדשים במהירות וביעילות כיוון שעם הלוחות החדשים, בפעם הראשונה, לצד השיפור בהמרת HD-HD וביעוד וידאו HD, גם הטכנולוגיות החדשות ביותר, כמו DirectX 11 וממשקים שיש להם תפוקה חזקה יותר כדוגמת USB 3.0 יהפכו לזמינים על בסיס רחב.

יצרניות ה-OEM יוכלו להציע את הממשקים הללו גם עבור פתרונות קיימים כיוון שיש להם תאימות לאחור – כך שצפוי כי השוק יקבל אותם בברכה עבור שדרוגים פונקציונליים כאלה שכן לא צפויות בעיות של ממש בבסיס שכבר הותקן.

COM Express® mini עם מעבדי Intel® Atom™ מהדור השלישי

קונטרון תומכת בדור האחרון של מעבדי Intel® Atom™ על COM Express. עם מעבד Atom™ החדש ניתן להיכנס לתחומי יישום חדשים לגמרי, כדוגמת יישומים דלי הספק ברמות ביצועים גבוהות. כדי להצליח להיכנס לשווקים הללו ביעילות רבה ככל האפשר מציעה קונטרון את המעבד הזה ב-COM Express® mini מוכח בתעשייה, עתיר ביצועים שגודלו כגודל כרטיס אשראי.

בניגוד למודולים של הדור השני, ה Kontron COM Express® mini Computer-on-Module COMe-mCT10 עם מערך פינים מסוג 10 מספק בערך פי שניים ביצועים גרפיים עם 30 אחוזים יותר ביצועי מעבד ומחצית מדרישות ההספק.

עובדה נוספת שהופכת את המודולים הללו לאטרקטיביים היא שעל אף פורמט המיני, הם מסוגלים להפעיל שתי תצוגות דיגיטליות בלתי תלויות זו בזו עם תמיכה מלאה ל-Full HD ו-Blu-ray. תודות לביצועים הגרפיים הגבוהים של מעבד Intel Atom החדש עובדים היום בקונטרון גם על תכנון של מודול COM Express® קומפקטי עם יותר ממשקים גרפיים.

מדרגיות גבוהה מבטיחה זמינות של שדרוגים פשוטים

עם COM Express® mini ועל בסיס פיתוחים קודמים יכולות יצרניות ה-OEM ליצור במהירות ובקלות תכנונים חדשים ויעילים יותר. עם פחות דרישות קירור, יותר ביצועים ותכונות חדשניות ומבלי להיאלץ לנטוש את הנתיב המוכר והמוכח של COM Express®. כל זאת, לצד התכנון היציב והאמין, אחד הטיעונים המרכזיים לטובתו של מקדם צורה זה שגודלו כגודל כרטיס אשראי.

היכולת היעילה של שימוש חוזר בתכנונים קיימים והאקו-סיסטם הגדולה והמצליחה ביותר בעולם עבור מחשב-על-מודול, שמציעה גם COM Express® מסוג "בייסיק", "קומפקט" ועד ל"מיני", מאפשרת גם רוחב פס חסר תקדים של מדרגיות. חשיבות לא קטנה נודעת לעובדה שכיורשו של ה-ETX, התקדם ה-COM Express® והפך למפרט גורם הצורה המצליח ביותר בעולם. עובדה זו מדגישה את ההבנה שככל שמצליחים להשיג שיפורי יעילות בפשטות רבה יותר, כך ימהרו יותר הלקוחות לאמצם.

משימה לא פשוטה: להקל על הלקוחות

המשימה המוטלת על כל ספקית לא תמיד פשוטה. ההבטחות הטמונות בפתרון וחישובי העלות, לעומת זאת, חייבים להיות פשוטים. הן שירותי תכנון ללקוח והן ההצעה של מערכות הפעלה דמויות תוכנה סטנדרטית בחבילה מתואמת לגמרי עם החומרה, נכנסים לקטגוריה של "שירותים מורכבים עם השפעה פשוטה וברורה על הלקוח".

במקרה הראשון, שירות מורכב הוא תמיד הפוקוס שבו חשוב לטפל בצורה שקופה ואמינה, כזו המובילה, באופן אידאלי, למוצר שאינו מצריך מהלקוח כל מאמץ. זו המשמעות של יעילות. זהו המקרה תמיד, כאשר מצד אחד כמה שיותר מהתכנון מבוסס על סטנדרטים שניתן לעשות בהם שימוש חוזר ומצד שני, השירות האישי הוא "רזה" וממוקד לקוח. לדוגמה, פתרונות מיוחדים ספציפיים לענף, כדוגמת האינטגרציה של ממשקי M2M, שבה מיושם שפע של ידע מפורט בנושא טכנולוגיית אנטנה ופרוטוקולי תקשורת, שיצרנית ה-OEM איננה נדרשת לטפל בתחום הזה בעצמה.

[M2M Industrial: עם ערכת Plug&Play M2M]

במקרה השני של חבילות תוכנה/חומרה, מדובר בפתרונות שיכולים להיות כרוכים בהרבה עבודה, מבלי שהלקוח יהיה מודע לכך כלל כיוון שזהו מקרה המצריך "רק" שילוב של התוכנה החדשה ביותר במערכות. על כן, באופן עקרוני מדובר בלא יותר מאשר ההבטחה של יצרניות תוכנה בכל מה שנוגע לתכונות. רק מפתחים שבשלב כלשהו נאלצו להתמודד עם הגרסאות השונות של מערכות משובצות יודעים שבעסק היומיומי של מערכות משובצות, תמיכת תוכנה נרחבת היא דבר מיוחד מאוד.

באופן עקרוני אף תצורת לקוח אחד איננה דומה לאחרות. וכיוון שכך הוא הדבר, זה אפילו חשוב יותר שתמיכת תוכנה תוצע מאותו מקור, כיוון שרק כך ניתן להבטיח שלא יידרשו ימים על גבי ימים (או אפילו שבועות) של עבודה על התצורות הבסיסיות. במיוחד במקרה של פתרונות מבוססי ARM, תמיכת תוכנה נרחבת והנדסת תוכנה הן חיוניות כדי לממש את הפתרונות הללו ביעילות. מזה שנים רבות שקונטרון מציעה שירותים מסוג זה דרך מרכז תכנון התוכנה הגלובלי המוכר שלה, העוזר לממש, לדוגמה, פלטפורמות וירטואליות.

תמיכת hypervisor הופכת את מיזוג החומרה לפשוט יותר

לדוגמה, קונטרון הרחיבה את תמיכת התוכנה שלה בתוך החברה כך שזו כוללת כעת גם את פתרון ה-hypervisor שאינו תלוי במערכת הפעלה מבית RTS (Real Time Systems). בעזרתו של RTS hypervisor זה, ניתן להחליף יישום זמן אמת משובץ עם ממשק משתמש גרפי המורכב לעתים קרובות משתי מערכות, באופציה הפשוטה יותר של פתרון חומרה אחד ויחיד.

ה-RTS hypervisor הנתמך על-ידי פלטפורמות המחשוב המשובץ השונות של קונטרון מאפשר ללקוחות להפעיל בו זמנית כמה RTOS's שונות, כדוגמת Wind River VxWorks, QNX, Windows CE או תמהיל של מערכות הפעלה בזמן אמת ומערכות הפעלה סטנדרטיות כדוגמת לינוקס או חלונות על פלטפורמה יחידה, מבלי להיאלץ להקריב באופן משמעותי את יכולות הזמן אמת של המערכת. מיזוג החומרה, לא רק מצמצם עלויות מערכת, אלא גם מאריך את ה-MTBF של המערכת כולה.

כאשר הלקוחות נהנים מהתאמה מלאה של חומרה ו-hypervisor ממקור אחד, זה חוסך להם זמן יקר בתהליך הרכש וביישום, כמו גם בתחזוקה לכל אורך מחזור חייו של המוצר. ומעל לכול, קונטרון יכולה לתמוך בהעברה של יישום כך שההגירה לפתרון חדש תתבצע בקלות, במהירות וביעילות. מה שחשוב כאן הוא השיפור ביעילות – שמושג בדרך הקלה והפשוטה.

הכותב הוא סמנכ"ל שיווק בקונטרון

You might be interested also