СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2016 Новые 14-нм процессоры Intel Pentium и Celeron типа система-на-кристалле (СнК) с кодовым именем Braswell обладают рядом ощутимых преимуществ при создании экономичных встраиваемых систем высокой производительности, задавая новый уровень стандартов, в частности, для систем компактного форм-фактора Qseven компании Congatec с поддержкой Embedded Design & Manufacturing Services (EDMS). Почему высокий уровень производительности необходим для четырёхваттных систем и что именно делает их особенными, мы рассмотрим в этом материале. Герхард Гилх, Congatec AG Перевод: Алекс Карабуто Новый уровень производительности x86-процессоров для промышленных систем с малым энергопотреблением и Интернетом вещей В настоящее время подходы к раз- работке встраиваемых систем с низ- ким энергопотреблением меняются достаточно быстро. С одной стороны, часть функциональности таких систем всё активнее делегируется «облачной» архитектуре с центральным «облаком», что позволяет делать системы на местах более компактными. А с другой, такие системы должны соответствовать про- мышленным стандартам подключения к Интернету вещей (ИВ) и при этом иметь высокий класс безопасности. А это, в свою очередь, требует от встра- иваемой системы высокого уровня про- изводительности и развитых коммуни- кационных возможностей. Требования к функциональности в области ИВ для таких систем будут неизбежно расти, поэтому применяемые в них техноло- гии должны быть масштабируемымак- симально гибко. В большинстве совре- менных применений таких систем важ- ным становится и высокая графическая производительность, а также поддержка всё большего числа экранов высокого разрешения – для киосков, систем роз- ничной торговли, игровых автоматов, цифровых вывесок, на промышленных предприятиях, в SCADA-системах управ- ления процессами в реальном времени и так далее. Все эти требования должны удовлетво- ряться с минимальными энергозатрата- ми при предельной компактности еди- ного цифрового узла, надёжно работа- ющего при пассивном охлаждении без помощи вентилятора. Сегодня возника- ют потребности в достаточно произво- дительных устройствах класса не выше процессоров Intel Core и при этом более сбалансированных имасштабируемых, чтобы удовлетворить большему чис- лу применений, в том числе, с исполь- зованием графического пользователь- ского интерфейса (GUI) вИВ-системах. В СТРАИВАЕМЫЕ СИСТЕМЫ С МАЛЫМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ Предыдущие поколения x86-совмес- тимых процессоров с относительно малым энергопотреблением не обла- дали достаточно мощным графиче- ским ядром и высокой производитель- ностью в вычислениях: например, при фоновом антивирусном сканировании. Однако в последние годы эти недостат- ки постепенно устраняются, в частности, благодаря усовершенствованиюпроцес- соров архитектуры Intel Atom, предлага- емых теперь под популярными марке- тинговыми именами Pentiumи Celeron. Выпуск этих процессоров также совпал с внедрением множества тех- нических решений для поддержки эко- системыИВ-устройств и приложений. Вполне возможно, что выход совре- менных СнК с архитектурой Braswell, производимых по новейшему техно- логическому процессу Intel с топо- логическими нормами 14 нм, опти- мизированному, к тому же, для низ- кого энергопотребления кристаллов (далее – 14-нм), повлияет на отрасль встраиваемых систем так же сильно, как выход процессоров Intel Pentium M около 12 лет назад или первых Intel Atom семь лет назад, что породило тог- да новые классы малых форм-факторов для x86-совместимых систем. Впрочем, это решит рынок. И неважно, «зажжёт» или нет новую эру выход новых Pentium и Celeron, поскольку они уже становятся важней- шими «строительными блоками» для умных встраиваемых устройств поко- ления ИВ и не только для них, предо- ставляя разработчикам новый уровень графической и вычислительной про- изводительности при радикально сни- женном энергопотреблении системы. B RASWELL – УМЕНЬШЕННАЯ ВЕРСИЯ B AY T RAIL Новые СнК Intel Pentium и Celeron для встраиваемых систем базируются на новой микроархитектуре Airmont (см. рис. 1), которая является 14-нм вариантом предшествующей 22-нм архитектуры Silvermont, на которой построены ранее выпущенные пер- вые Pentium и Celeron семейства Atom (кодовое имя Bay Trail). Таким образом, имя Pentium возродилось в продуктах новой микроархитектуры для встраи- ваемых систем, распространившись на производительные решения с малым энергопотреблением. Основными отличиями Airmont от Silvermont являются существен- но меньшая площадь кристалла СнК (например, площадь, вычислительных x86-ядер сократилась на 64%), примене- ние более прогрессивного и мощного графического ядра восьмого поколения (Gen 8) с 16 вычислительными блока- ми против четырёх блоков у ядра седь- мого поколения (Gen 7) в Silvermont, а также заметно сниженное энергопо- требление в расчёте на единицу про- цессорной производительности. При этом производительность в абсолют- ном выражении осталась примерно на том же уровне, что и у ядра Silvermont. А РХИТЕКТУРА ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ КЛАССОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ К слову, подкатегории микроархи- тектур в ряду Pentium, Celeron и Atom