ВКТ

Компания Ampro Computers (www.ampro.com) провела семинар, на котором изложила свое видение тенденций, действующих в области встраиваемых систем. Основное внимание было уделено практически одновременному изменению технологий, прямо касающихся разработки процессоров и системных шин.

Процессоры Как известно, с середины следующего года вступает в действие директива Евросоюза RoHS, в соответствии с которой запрещается применение в электронных изделиях свинца. Это приведет к преждевременному прекращению выпуска многих сегодняшних продуктов, поскольку старые процессоры и другие компоненты, зачастую вполне удовлетворяющие разработчиков встраиваемых систем по своим техническим характеристикам, оказываются непригодными для пайки по бессвинцовой технологии. Поэтому переход к новым процессорам неизбежен. Но здесь имеются свои сложности.

Увеличение производительности процессоров путем роста тактовой частоты зашло в тупик, к тому же практически исчерпанными оказались возможности совершенствования внутренней микроархитектуры. Единственным реальным путем повышения производительности стал переход к многопроцессорным решениям, прежде всего - к многоядерным процессорам. Однако современные двухъядерные процессоры, например серии Intel Pentium D 8xx, отличаются очень высоким энергопотреблением (до 130 Вт на кристалл) и требуют мощного принудительного охлаждения, а потому непригодны для встраиваемых систем. Изготовителям же таких систем остается пока довольствоваться значительно менее производительными одноядерными решениями (скажем, Intel Pentium M или новыми процессорами фирмы Via на основе ядра Ester); впрочем, для многих областей применения их вычислительных возможностей вполне достаточно.

Не менее важные изменения коснутся и разработки ПО для встраиваемых систем. Поскольку переход на многоядерные процессоры в перспективе неизбежен, необходимо изменять сам подход к проектированию встраиваемого ПО: программы должны быть многопоточными. Кроме того, придется окончательно отказаться от DOS, до сих пор весьма широко применяемой во встраиваемых системах в силу ее простоты и нетребовательности к ресурсам.

По мнению компании Ampro, тем разработчикам, которым требуется максимальная производительность, необходимо ориентироваться на последние технические решения фирмы Intel и, в частности, обратить самое серьезное внимание на разработку ПО специально для многоядерных процессоров. Те же, кому высокая производительность не нужна, могут продолжать использовать старые или переходить на новые технологии Via либо применять одноядерные процессоры Intel Pentium III или Celeron.

Шины В настольных ПК шина ISA перестала применяться уже достаточно давно, сейчас все шире используется PCI Express, заменившая в новых материнских платах шину AGP и постепенно вытесняющая обычную PCI. Со встраиваемыми системами все обстоит значительно сложнее.

Недостатки шины ISA, вытеснившие ее из настольных систем, и прежде всего низкая скорость передачи данных, во встраиваемых системах не играют важной роли. Для ISA существует огромный выбор плат расширения, решающих такие типичные задачи, как ввод-вывод аналоговых сигналов или обмен информацией через последовательные порты. Аналогичных плат для значительно более сложной шины PCI относительно немного, их труднее разрабатывать и создавать ПО для них тоже непросто. Вместе с тем PCI не имеет преимуществ перед шиной PCI Express и постепенно вытесняется последней.

Во всех новых чипсетах Intel и Via поддержка шины ISA отсутствует. В роли интерфейса со стандартным PC-совместимым набором контроллеров (гибкие диски, клавиатура и мышь PS/2, последовательные и параллельный порты) выступает специализированная шина LPC, однако она несовместима с ISA и поэтому непригодна для подключения плат расширения. В результате поддержка ISA может быть реализована только с помощью специальных микросхем - мостов PCI-ISA. Такие мосты производятся и доступны для широкого применения, что позволит еще достаточно длительное время использовать существующие платы расширения для шины ISA. Тем не менее переход на новые стандарты, в частности на шину PCI Express, неизбежен.

Эта шина выгодно отличается от предшественниц малым количеством контактов (а следовательно, и размеров разъемов), высокой пропускной способностью. В частности, однократная скорость вполне достаточна для контроллеров Gigabit Ethernet, а 16-кратная - для высокопроизводительных графических контроллеров, ранее работавших с шиной AGP. Кроме того, в ней задействована технология соединения "точка - точка", а не "многоточка" (каждое устройство получает собственное соединение, а не использует его совместно с другими устройствами).

Сегодня PCI Express уже довольно широко применяется в настольных системах, а во встраиваемых она продвигается благодаря новым стандартам EPIC Express и COM Express.

Стандарт EPIC Express, в разработке которого участвует и фирма Ampro, был представлен 3 сентября нынешнего года. Решения этого стандарта имеют оригинальные габаритные размеры 115x165 мм (4,5x6,5 дюймов), а разъем шины PCI заменен на высокоскоростной PCI Express, поддерживающий четыре соединения x1 и два x4, что позволяет подключить до шести устройств (хотя количество плат в стеке ограничено четырьмя). В то же время модули расширения имеют те же размеры и положение монтажных отверстий, что и платы стандарта PC/104, а сам разъем PC/104 по желанию заказчика может быть сохранен, что обеспечит поддержку имеющихся систем ввода-вывода. Платы PC/104-Plus поддерживаются посредством дополнительной платы - моста PCI Express - PCI. Наконец, поддерживаются старые интерфейсы, в частности клавиатура и мышь PC/2, последовательные и параллельные порты. Появление решений на базе стандарта EPIC Express ожидается во второй половине следующего года.

Решения стандарта COM Express, опубликованного под эгидой PICMG в июле этого года, доступны уже сейчас. Он представляет собой следующее поколение стандарта "компьютера на модуле" (COM - Computer-on-Module), имеет два форм-фактора (базовый и расширенный) и пять несовместимых схем расположения выводов, что приводит к необходимости иметь функционально одинаковые платы расширения в разных (до 10) исполнениях. COM Express несовместим с предшествующим стандартом COM/ETX на механическом уровне, что не позволяет применять с новыми процессорными платами уже имеющиеся модули расширения. Отсутствует и встроенная поддержка старых интерфейсов. Все это, как считает вице-президент Ampro Computers Леонардо Бэкус, затрудняет переход на данный стандарт.

По его мнению, разработчикам целесообразно присматриваться в первую очередь к новому стандарту EXPIC Express. В то же время, хотя этот стандарт позволяет применять старые платы расширения для шины ISA, от них нужно по возможности отказываться.