La tecnologia Arm entra nel piccolo formato

EMBEDDED –

L’integrazione della tecnologia Arm nei fattori di forma tipici delle architetture x86 permette di ridurre drasticamente il time-to-market e i costi di ricerca e sviluppo. Un esempio è rappresentato dalle schede in formato Pico-ITX equipaggiate con il processore Tegra 2 di Nvidia.

L'attuale livello di prestazioni e i ridotti consumi tipici dei processori Arm, ampiamente utilizzati per la realizzazione di tablet, rendono questi dispositivi particolarmente interessanti per applicazioni embedded che prevedono l'uso di schede di piccolo formato. Di conseguenza di produttori di piattaforme embedded basate su architettura x86 stanno facendo il loro ingresso nel settore della tecnologia Arm, proponendola in aggiunta alla tecnologia x86. Una strategia scelta da questi costruttori è superare le barriere tecnologiche tra questi due mondi mediante blocchi base di tipo scalabile. Una strategia di questo tipo ha attirato l'attenzione di parecchi Oem: grazie ad essa infatti possono ottenere piattaforme scalabili con Bps (Board support package) completi per tutti i più diffusi sistemi operativi. Grazie alla disponibilità di un software specifico per un determinato hardware, quest'ultimo può essere astratto in modo da consentire l'introduzione sul mercato di piattaforme di tipo “application-ready” sempre più omogenee. Gli Oem saranno così in grado di passare da una scheda, un modulo o un sistema a un altro in modo relativamente semplice. Un obiettivo di questo tipo può essere raggiunto se i costruttori sono in grado di assicurare la corretta standardizzazione a livello sia di scheda sia software e di offrire servizi software completi. In funzione della programmazione dell'applicazione e del sistema operativo utilizzato, non devono essere fatte modifiche software (o comunque queste devono essere minime. Oltre a ciò, le soluzioni Arm sono sempre disponibili sotto forma di progetti full custom a livello di scheda e di sistema, in modo da permettere agli Oem di concentrare l'attenzione sullo sviluppo della loro applicazione, senza dover prendere in considerazione problematiche legate a caratteristiche specifiche.

Gli standard semplificano
l'implementazione

Un progetto hardware a livello di scheda permette di dimostrare come è possibile semplificare la scelta della Cpu più idonea per la particolare applicazione considerata. Per esempio, l'insieme di interfacce di una scheda Pico-Itx con il processore Tegra 2 di Nvidia si differenzia di poco da quello dei progetti che adottano i processori Intel Atom o Amd Embedded G-Series. La differenza principale è rappresentata dal processore e quindi dal tipo di prestazioni. La reale differenza è rappresentata dal fatto che i processori Arm sono più dedicati e quindi rendono disponibili un numero inferiore di interfacce generiche come Sata o Pci Express che nei progetti basati su architettura x86 sono spesso utilizzate per connettere singole opzioni di estensione. Parecchi SoC Arm, d'altro canto, dispongono di numerose interfacce Uart, I2C e Spi. Dal punto di vista teorico, le interface generiche potrebbero essere implementate mediante investimenti nelle attività di sviluppo e nei componenti., Non bisogna però dimenticare che è indispensabile preservare i vantaggi, in termini di risparmio energetico, che rendono così “appetibili” i progetti basati si Arm: poiché i requisiti in termini di raffreddamento sono minimi, è possibile realizzare progetti che non prevedono l'uso di ventole, il che si traduce in sensibili miglioramenti in termini sia di sicurezza intrinseca sia di Mtbf. Le fasi di sviluppo e produzione risultano così semplificate ed è possibile realizzare sistemi più leggeri, grazie all'assenza di dispositivi di trasferimento termico (heat pipe), elementi di raffreddamento o ventole.
In ogni caso, uno sviluppo di questo tipo è superfluo perchè, specialmente nei progetti Sff, la tendenza è cercare di ridurre il numero di interfacce generiche. Di conseguenza la differenza tra l'insieme di caratteristiche delle schede Pico-Itx è di scarsa rilevanza. Poiché il formato Pico-Itx è standardizzato, la scelta tra la tecnologia Arm o x86 per un'applicazione specifica può essere effettuata all'interno di un singolo ecosistema, senza quindi prendere in considerazione barriere di natura tecnologica. La compatibilità meccanica dell'intero portafoglio di prodotti esistente rappresenta sicuramente il vantaggio più importante e contribuisce a semplificare il progetto di sistema. È possibile ottenere una semplificazione ancora maggiore se, oltre ai vantaggi in termini di progetto meccanico, le schede basate su Arm sono in grado di assicurare alcuni benefici a livello software. Un esempio è rappresentato dall'ampio supporto per tutti i sistemi operativi attualmente disponibili per questi processori. Con piattaforme di tipo application ready di questo tipo è possibile ridurre in maniera significativa il time-to-market e con esso i tempi di sviluppo.

Scalabilità attraverso
tutte le piattaforme processore

A questo punto sorgono immediate alcune domande del tipo: i processori Arm possono considerarsi integrati nel mondo dei fattori di forma delle architetture x86? Tutto ciò pone la parola fine alla “guerra” tra le due tecnologie? Se la decisione spettasse ai produttori di schede nei fattori di forma standard le risposte sarebbero sicuramente positive. In definitiva, lo scopo di questi produttori è fornire piattaforme standard ai loro clienti che operano nel settore embedded e di entrare in nuovi settori applicativi, finora preclusi con tutte le altre implementazioni di processore esistenti. L'elevata scalabilità dei fattori di forma standard per tutte le piattaforme processore rappresenta un indubbio vantaggio in quanto permette agli Oem di effettuare in maniera semplice il porting delle applicazioni tra le architetture Risc e Cisc. Nel momento in cui vengono forniti sevizi software specifici per l'hardware selezionato per apportare quelle modifiche al codice che talora si rendono necessarie, l'architettura di processore tende a perdere sempre più importanza come elemento di scelta. Gli altri due fattori che hanno acquisito un ruolo sempre più centrale sono i consumi e l'energia e il rapporto tra prestazioni e consumi (performance/W). È possibile affermare che, dopo la rivoluzione iniziata dalla tecnologia x86, si inizia con una nuova era dove, grazie al sempre più diffuso supporto software, i confini tra le varie tecnologie di processore tendono a scomparire in quanto l'ecosistema software può essere esteso a un numero sempre crescente di piattaforme tecnologiche. Di conseguenza è necessario aumentare il numero di fattori di forma standard a livello di schede in funzione delle nuove piattaforme processore.

Un'ampia gamma di servizi
per ridurre il time-to-market

Al fine di consentire agli utilizzatori di poter utilizzare immediatamente la tecnologia Arm, i costruttori di piattaforme embedded devono offrire i loro “building block” basati su Arm unitamente a un'ampia gamma di sevizi di progettazione personalizzati, in modo che gli Oem possano disporre di piattaforme “application-ready” integrate a livello sia di scheda sia di sistema sotto forma di prodotti standard oppure custom. Oltre a questo servizio di sviluppo hardware a livello di scheda e di sistema, Kontron mette a disposizione una completa gamma di servizi di sviluppo software: dallo sviluppo di driver e modifiche del codice del sistema operativo al porting di applicazioni e ai servizi di validazione fino ad arrivare alla fornitura dei “bundle” hardware/software che comprendono la licenza in volumi. Gli sviluppatori di applicazioni possono effettuare una migrazione in maniera efficiente e accelerare il time to market, diminuendo nel frattempo costi e rischi di sviluppo in quanto le piattaforme “application ready” sono già certificate: in questo modo gli utilizzatori possono concentrarsi sul loro compito prioritario quale lo sviluppo dell'applicazione.
Ovviamente, i costruttori di piattaforme embedded devono supportare tutti i sistemi operativi del mondo Arm. Sui prodotti Arm, oltre a Windows CE 6 e Windows Embedded Compact 7, vengono supportati i sistemi operativi basati su Linux. Per i processori sviluppati da Texas Instruments è previsto il supporto per VxWorks. Questi sistemi operativi sono particolarmente importanti per applicazioni che richiedono la massima disponibilità e il miglior comportamento possibile in tempo reale. Inoltre è previsto il supporto di una versione nativa per Arm di Windows 8. il sistema operativo Android, relativamente giovane ma già ampiamente diffuso in dispositivi quali smartphone e tablet, favorirà la penetrazione nel vasto mercato delle applicazioni multimediali connesse in rete basate sulla tecnologia Arm. I Bps sono validati fino al livello di sistema in modo da permettere agli Oem di focalizzare la loro attenzione sull'applicazione senza dover passare attraverso una fase di apprendimento, minimizzando in tal modo il time-to-market e il costo totale di possesso.

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