Embedded procesory - Geode LX a další
27. 2. 2007 07:00 Rubrika: Technologie Autor: Jakub Pavlis
Tzv. embedded procesory se zrovna nevyhřívají na výsluní popularity, a tak se toho o nich příliš neví. Přitom se jich vyrobí nespočetná kvanta a pokud bychom hledali, objevíme je téměř všude kolem nás. Povíme si, co že to vlastně je a k čemu slouží, a představíme si zatím poslední novinku v tomto oboru - nový AMD Geode LX900.
Embedded systémy by bylo do češtiny možno přeložit jako včleněné, vestavěné, vložené a setkal jsem se i s pojmem vnořené systémy. Pro češtinářskou nejednotnost se proto raději přidržíme anglického termínu. V krátkosti jde o to, vměstnat co nejvíce funkcí a výkonu do co nejmenšího, nejspolehlivějšího a v neposlední řadě i nejlevnějšího či energeticky nejšetrnějšího celku. Přitom ne všechny tyto vlastnosti musí být splněny najednou. A kde se s embedded systémy potkáme? Dnes již téměř kdekoli. Řídí celou řadu činností v automobilu, třeba vstřikování paliva, přehrávají mp3 soubory v přenosných „empétrojkovačích“, řídí semafory nebo ledničky. Jsou v průmyslových robotech, klimatizacích nebo třeba v domácích DVD přehrávačích. A nebo třeba ve smartphonech nebo UMPC, a to už jsme vlastně doma.
Od plánovaného použití se odvíjí i všechny vlastnosti, u průmyslového robotu asi není třeba dbát tolik na spotřebu či výhřevnost nebo velikost, důležitější je robustnost a bezporuchovost, což zase jsou třeba vlastnosti, na které výrobci lecjakých levnějších mp3 přehrávačů občas pozapomenou. Šíří a různorodostí použití je také dáno to, že na rozdíl od PC trhu, kde zvítězil prakticky jediný standard (x86, možná mohu zmínit ještě nedávno opuštěný PowerPC pro Apply), je trh s embedded procesory mnohem rozvrstvenější a bohatší. Vedle také užívaného standardu x86 se používají například ARM, MIPS, Coldfire/68k, PIC, 8051, Atmel AVR, M32R a další. Podobně bohaté jsou i standardy fyzických parametrů jako výška a šířka systémů a podobně.
Zajímavá je i historie embedded řešení, která začíná řídícími počítači pro projekty Apollo (kusové série) a strategické střely (obvykle s nukleární hlavicí) Minuteman v šedesátých letech. Další rozvoj a růst už si asi dovedete představit sami.
Dále už se budeme věnovat pouze systémům založeným na procesorech s architekturou x86. V podstatě jde o co nejzjednodušenější počítač, kdy je do procesoru integrováno co nejvíce funkcí, zejména ty, které obvykle najdeme v northbridge čipsetu, tedy paměťový řadič a grafické jádro. Southbridge, který se stará především o komunikaci s pomalejšími rozhraními (USB, rozhraní pevných disků ap.) zůstává zachován. Někdy se ovšem vedle speciálních řešení, jako jsou třeba čipy VIA Epia nebo AMD Geode, můžeme v embedded systémech setkat i s výběhovými modely nám dobře známých PC procesorů, které neprošly kontrolou kvality, nebo dokonce se zlikvidovanými skladovými zásobami procesorů zastaralých – skončil tak například nejeden Celeron, nedávno byla zase pro embedded trh v tichosti zastavena výroba prvních verzí procesoru Pentium II.
Schéma typického systému založeného na x86 procesorech
A abychom se dostali k typickému představiteli, pojďme si říci, co umí současná novinka, procesor Geode LX 900 od AMD. Historie Geode spadá až do poloviny devadesátých let k polozapomenutému, ale ve své době relativně úspěšnému výrobci procesorů, firmě Cyrix, a jeho modelu MediaGX, který se přes fůzi s National Semiconductor dostal v roce 2003 pod křídla AMD. Jedná se o čip střední třídy, existuje i výkonnější modelová řada NX (založená na Athlonech). Jeho hlavním benefitem je velmi nízká spotřeba, která dosahuje pouhých 2,6 W při TDP 5,1 W. A to je třeba si říci, že se jedná o úhrnnou spotřebu se všemi integrovanými součástkami. Těmi jsou vedle samotného jádra grafický a video procesor, paměťový řadič, jednotka interface, rozhraní pro displeje (CRT i LCD), přímé video input/output rozhraní, PCI můstek a nakonec i bezpečnostní jednotka s generátorem náhodných čísel.
Deska běžného embedded systému – analog motherboardu u PC
Geode LX 900 se vyrábí 13mikrometrovou technologií. Běží na frekvenci 667 MHz, má 64+64 KB L1 cache (data+instrukce) a 128 KB L2 cache a spolupracuje s 400MHz DDR paměťmi. Má pochopitelně kapacitu i pro výpočty s plovoucí desetinou čárkou, ovládá MMX instrukce a navíc i multimediální instrukce 3DNow!, které ovšem nepatří mezi standardy, neboť je konkurence zosobněná Intelem nepodporuje. Čipsetem, resp. southbridgem mohou být firemní čipy CS5535 nebo CS5536 se spotřebou 1.9W (433MHz) a 2.4W (500MHz). Čip CS5536 navíc může spolupracovat i s jednotkami standardu PowerPC!
Embedded systémy tedy už dnes potkáme na každém kroku, od složitých řešení jako u UMPC nebo levné OLPC pro země třetího světa přes pártlačítkové u pračky či mp3 přehrávače až po plně automatizované přístroje třeba v průmyslových robotech nebo mezikontinentálních střelách. A přestože se nad nimi nevedou sáhodlouhé diskuze a jejich značky nejsou příliš známe, jedná se o obrovský a velmi dynamický trh. A co víc, s příchodem technologií jako je třeba AMD Fusion se výrobcům každá podobná zkušenost bude hodit. A uživatelům možná taky.
