ВКТ: тенденции и прогнозы

РЫНОК

За последний месяц прошли сразу две конференции, посвященные встраиваемым системам. 25 октября состоялся третий российский форум "Встраиваемые компьютерные технологии", проведенный компанией RTSoft (www.rtsoft.ru), а 2 ноября компания MicroMax (www.micromax.ru) организовала семинар по встраиваемым компьютерным системам (см. статью ниже). Подобное единодушие говорит о том, что рынок встраиваемых решений в нашей стране переходит в фазу активного развития и эта тематика привлекает все больше внимания и ресурсов.

Оба события оказались весьма похожи в том отношении, что на них слушателям рассказывали о решениях компаний, являющихся непосредственными партнерами устроителей: на семинаре MicroMax речь шла о решениях Ampro Computers (www.ampro.com), а на форуме RTSoft продвигались продукты и идеи Kontron (www.kontron.com), Intel (www.intel.com) и LynuxWorks (www.lynuxworks.com). Но поскольку, рассказывая лишь о продуктах, трудно удержать внимание всей аудитории, то не были забыты и основные тенденции, которые наблюдаются сегодня на рынке.

Генеральный директор RTSoft Ольга Синенко отметила, что сегодня обостряется конкуренция между ОЕМ-поставщиками оборудования на отраслевых глобальных рынках и все большее значение приобретает фактор своевременного вывода продукции на рынок. Ситуация осложняется перегруженностью научно-исследовательских департаментов OEM-разработчиков, нехваткой и высокой стоимостью квалифицированных разработчиков и увеличением сложности решений, связанных с усложнением компьютерных, микропроцессорных, шинных и программных разработок. Выход видится в переходе к аутсорсинговой модели деятельности компаний под лозунгом "Do what you do the best - outsource the rest" ("Делай лишь то, что делаешь лучше всех, и отдай на аутсорсинг остальное"). Для поставщиков ВКТ это означает все большую специализацию на целевых рынках.

Из технических тенденций, определяющих развитие современных встраиваемых систем, г-жа Синенко отметила переход на высокоскоростные коммуникационные последовательные соединения Switch Fabric, сопровождающийся вытеснением сегодняшних параллельных соединений на локальный внутриплатный и внутримодульный уровень (наиболее важные технологии из этой группы - Ethernet Fabric, Infiniband, PCI-Express Advanced Switching, Serial Rapid I/O и Star Fabric).

Другими определяющими тенденциями станут переход к компьютерам на модуле, вставляющемся в базовую или несущую плату, и использование блейд-архитектуры как базовой для встраиваемых систем следующего поколения. По прогнозу, опубликованному в прошлом году журналом RTC Magazine, ключевой вклад в развитие ВКТ должны внести беспроводная связь, шина PCI Express, архитектура ATCA, а также конфигурируемые вычисления и Real-Time Java.

По предположениям корпорации VDC, мировой рынок встраиваемых устройств в следующем году перешагнет порог в 4 млрд. долл. Его развитие по-прежнему будет определяться базовыми компьютерными технологиями, в которые вкладывается львиная доля инвестиций. Рынок ВКТ, по сути, берет эти технологии и адаптирует их в соответствии со своими требованиями. Подобный подход получил название COTS (Commercial-Off-The-Shelf - технологии, готовые к применению; см. PC Week/RE, N 18/2000, c. 15). Такой подход не только значительно удешевляет проекты, но и сокращает время вывода готового решения на рынок, а также упрощает модернизацию систем и их обслуживание в будущем. Он является основой современной идеологии компьютерной техники "двойного" назначения. Гражданский рынок средств вычислительной техники диктует свои общие технологические и бизнес-правила жизни рынку специальных решений, и большинство новейших военных компьютерных систем являются отражением лучших технологических достижений из мира общегражданских, общепромышленных аппаратных и программных технологий.

Примерами технологий, взятых "с гражданской полки" и получивших распространение в спецсистемах, являются VME, CompactPCI, ISA, PCI, PCI Express, PC104+, PMC, EXT, EXT Express, сетевые технологии, Windows XP Embedded, Windows CE, Linux, Embedded Linux, Solaris, UNIX, LynxOS, LynxOS-178, VxWorks, Integrity, QNX и др.

Говоря о перспективах развития основных шинных технологий в области ВКТ, технический директор RTSoft Алексей Рыбаков отметил, что, по его мнению, кардинальных изменений в корневой VME-технологии не будет. Она достигнет верхнего предела пропускной способности в 320 Мб/с при сохранении совместимости с существующими системами. VME будет позиционироваться как консервативная технология для встраиваемых военных и специальных систем, преимущественно жесткого реального времени, в мультимашинных комплексах и продолжит плавно развиваться, оставаясь максимально независимой от офисных изменений, как технология систем с длительным жизненным циклом. К ней будут адаптированы последовательные шины PCI Express и Infiniband.

Ожидаемого массового применения СompactPCI на телекоммуникационных рынках не произошло и уже не произойдет в связи с ожидаемым внедрением PCI Express как базовой технологии межплатной коммуникации и продуктов AdvancedTCA. Перехода на старшие версии PCI также не планируется. CompactPCI останется в рамках стандартов PICMG 2.0 v3.0 ("обычный" CompactPCI) и PICMG 2.16 (Ethernet поверх PCI). Подавляющее большинство новых решений будет строиться на процессорах семейства Pentium M. Шина CompactPCI будет применяться в основном в военных и ответственных промышленных системах и системах управления движением.

Поверх CompactPCI произойдет адаптация последовательных, внутрикрейтовых коммуникаций на базе технологий Ethernet и PCI Express. Современный доступный пик CompactPCI-технологий определяется спецификацией PICMG 2.16, посвященной межблочным GigaEthernet-коммуникациям поверх PCI. По прогнозам г-на Рыбакова, дальнейшее развитие этой технологии будет несущественным. Основная масса приложений станет ориентироваться на Windows и Linux, а остальные - на высокоразвитые ОС реального времени класса LynxOS, QNX, Infinity и VxWorks. C подавляющего большинства гражданских рынков средств связи и телекоммуникаций CompactPCI уйдет в ближайшие два-три года и останется эффективным для ответственных систем промышленного и оборонного назначения еще не менее семи - десяти лет. При этом количество модульного оборудования CompactPCI под расширенный диапазон -40-85 °С будет расти. Наряду с высокоуровневыми продуктами продолжат развиваться бюджетные, недорогие линии CompactPCI для расширения рыночных ниш.

Первая в мире открытая телеком-платформа без широковещательных параллельных шин AdvancedTCA поддержана всеми ведущими производителями прикладного телекоммуникационного оборудования и согласована с ними. Она ориентирована на коммуникационные платформы высокой готовности для серийных изготовителей конечного телекоммуникационного оборудования и системы высокой готовности военного назначения. По некоторым оценкам, потребность рынка в этих платформах составит к 2007 г. от 4 до 20 млрд. долл., включая услуги.

Локальная шина PCI останется базовой внутриплатной основой еще минимум два-три года и не менее пяти-семи лет продержится в качестве системной шины. Будет происходить плавное совершенствование технологии от PCI к PCI-X. Нас ожидает практически полный переход традиционных решений в Industrial РС с шинной архитектурой PCI на стандарт PICMG 1.2 (ePCI) или на работу с классом встраиваемых материнских плат форматов ATX, EmbeddedATX, miniATX с PCI I/O. Реального массового использования технологий PCI-X не будет. PCI (PCI-X), как параллельная технология обмена данными, останется основой консервативных встраиваемых систем (VME, VXI, CompactPCI, PXI, PC104+), не менее трех-четырех последующих лет в качестве внутриплатной шина ввода/вывода с пропускной способностью 1 Гб/c. В ближайшие три-четыре года классические промышленные РС под платы расширения офисного форм-фактора будут основаны на технологии ePCI (PICMG 1.2) или на различных версиях формата ATX.

Развития технологии PC104 (+), применяющейся во встроенных системах приборного типа гражданского и военного назначения, не происходит, по существу она заморожена. Ее наиболее значительное изменение произойдет только в связи с имплантацией PCI Express. А пока идет тактический процесс совершенствования конкретных продуктовых линий, связанный с применением новых процессоров Pentium M. Значительных изменений рынков и объемов сбыта в ближайшие два-три года в целом не будет, и спрос на оборудование класса РС104 останется линейным.

Последовательная технология обмена данными PCI Express, разработанная Intel, сегодня поддерживается практически всеми лидерами компьютерной и телекоммуникационной индустрии. Первые офисные ПК с поддержкой PCI Express появились летом 2004 г. Эта технология кардинально изменит лицо нового поколения компьютеров любого назначения, в том числе и для рынков ВКТ. Спецификация PCI Express 1.0 определяет пропускную способность шины от 250 Mб/с до 8 Гб/c при тактовой частоте 2,5 ГГц. В будущем запланирован рост частоты до 10 ГГц. PCI Express поддерживает 1, 2, 4, 8, 16 или 32 последовательных линка LVDS 0.8В. В ближайшем будущем ожидается выход спецификации PCI Express 2.0, полностью совместимой с PCI Express 1.x и имеющей тактовую частоту 5 ГГц, что означает удвоение производительности шины. Появление первых микросхем, обеспечивающих данную спецификацию, ожидается в 2007 г.

На базе PCI Express создаются новые стандарты. В августе была опубликована спецификация стандарта CompactPCI Express (PICMG EXP.0), ориентированного на создание встраиваемой техники промышленного, оборонного и авиационно-космического назначения, но не предназначенного для телекома. CompactPCI Express основан на форм-факторе CompactPCI 3U и 6U с механикой стандартов IEEE1101.10 + IEEE1101.11. Он определяет электрические, механические требования к новым типам коннекторов и устанавливаемых в систему плат. CompactPCI Express обеспечивает работу как с обычными платами ввода-вывода на базе PCI Express и CompactPCI, так и с выделенными коммутаторами PCI Express Advanced Switching для мультипроцессинга. По прогнозам г-на Рыбакова, лавинообразного развития бизнеса, как это было ранее в случае с CompactPCI, не будет. Произойдет эволюционный переход от уже имеющегося и очень успешного CompactPCI-бизнеса к CompactPCI Express. При этом успешным в будущем станет только чистый CompactPCI Express, без PCI, а гибридные системы на основе PCI и PCI Express скорее всего не получат значительного сбыта.

Другой стандарт, появившийся в этом году, - SHB Express (System Host Board Express, официальное название - PICMG 1.3) заменит стандарты на промышленные ПК PICMG 1.0 и PICMG 1.2. Он описывает форм-фактор нового поколения одноплатных компьютеров, механику и логику системных ламельных коннекторов.

Также выпущен стандарт COM Express (PICMG COM.0 "Computer On Module") основанный на популярной СОМ-технологии для специализированного дизайна ETX (ETX Express - синоним COM Express). Он разработан компанией Kontron и поддержан большим числом производителей - в рабочую группу входит более 20 компаний. COM Express ориентирован на установку на специализированные платы-носители с PCI- и PCI Express-вводом-выводом и сопрягается со всеми типами современных интерфейсов офисных ПК. Продукция, соответствующая этому стандарту, найдет применение на рынках приборостроения, игровой индустрии, в информационных киосках, робототехнике, телекоммуникационной отрасли и в оборонной промышленности.