Interfacce grafiche sempre più sofisticate, maggiori necessità di comunicazione: anche nelle applicazioni embedded la domanda di potenza di elaborazione continua a crescere e Texas Instruments risponde con due nuove famiglie di processori caratterizzate da alte prestazioni ed elevato livello di integrazione. Una di esse, battezzata Sitara, comprende dispositivi a singolo core basati sull'architettura Arm Cortex-A8, con frequenza di clock fino a 1,5 GHz (si tratta, secondo TI, della più veloce implementazione Arm attualmente disponibile sul mercato); nella seconda famiglia, denominata Integra, questo stesso core è affiancato da un potente Dsp in virgola mobile e fissa (il TMS320C674x), anch'esso con clock fino a 1,5 GHz. Le due nuove serie sono compatibili tra loro per consentire la “scalabilità” delle soluzioni, ossia per facilitare la realizzazione di versioni più o meno potenti dello stesso sistema ottimizzando gli investimenti sul software. L'impiego di una frequenza di clock così elevata e il raggiungimento di un livello di integrazione così spinto sono stati resi possibili anche dall'adozione di un processo di fabbricazione con geometria a 40 nanometri.
La famiglia Sitara:
Arm Cortex-A8 a 1,5 GHz
La famiglia Sitara comprende attualmente due dispositivi, AM3892 e AM3894, entrambi basati - come si è detto - sull'architettura Arm Cortex-A8 e funzionanti con una massima frequenza di clock pari a 1,5 GHz. I processori offrono una ricca dotazione di periferiche integrate ad alta velocità, comprendente PCIe Gen2, doppia interfaccia Gigabit Ethernet, doppia interfaccia Ddr2/Ddr3, interfacce Sata 2.0 per il collegamento a due disk drive. Queste periferiche permettono di realizzare sistemi di notevole capacità sotto tutti gli aspetti: la disponibilità di due interfacce Ddr2/Ddr3 consente infatti, insieme all'elevata potenza di calcolo, di far funzionare due applicazioni contemporaneamente; le interfacce Pci Express, i due Ethernet Mac a 1 Gbps e i quattro Edma (Enhanced Dma) a 16 canali permettono di trattare grandi quantità di dati in ingresso e in uscita; mentre la possibilità di collegamento a due disk drive aumenta la capacità di archiviazione dei dati. Ancora in tema di periferiche, va sottolineato che il dispositivo AM3894 è dotato anche di un acceleratore grafico 3D che - insieme a un controllore di display con risoluzione massima di 1920x1280 pixel - consente di realizzare interfacce utente dotate di grafica sofisticata e/o basate su doppio display. Un cenno infine ai sistemi operativi utilizzabili: l'elenco comprende Linux, Windows Embedded Compact 7 e Android. I processori della famiglia Sitara sono rivolti a una varietà di applicazioni embedded tra cui apparati di rete (router e gateway), automazione industriale (interfacce utente ecc.), chioschi e terminali, computer a singola scheda.
La famiglia Integra:
Arm e Dsp insieme a 1,5 GHz
Nei dispositivi della famiglia Integra (che attualmente comprende due dispositivi, C6A8167 e C6A8168), alle risorse hardware viste precedentemente si aggiunge anche un core Dsp TMS320C674x per elaborazioni in virgola fissa o mobile, anch'esso operante a una frequenza di clock massima pari a 1,5 GHz. L'offerta Texas Instruments comprendeva già vari dispositivi Arm+Dsp; la particolarità della famiglia Integra consiste nella elevata frequenza di clock, nella ricca dotazione di periferiche integrate e nella possibilità di pilotare due schemi ad alta risoluzione simultaneamente. Ricordiamo brevemente il vantaggio offerto dall'integrazione di Arm e Dsp nello stesso chip: diviene possibile delegare al Digital Signal Processor tutti i compiti complessi legati all'elaborazione dei segnali, con il doppio risultato di migliorare le prestazioni riguardanti queste attività e di diminuire il carico di lavoro sul core Arm. Il core Dsp è infatti molto più efficiente di un normale microprocessore nei compiti di elaborazione di segnali in tempo reale, come Fft, filtraggio digitale, analisi dell'immagine; mentre il core Arm, liberato da questi oneri, può dedicarsi totalmente ai compiti riguardanti il sistema operativo, il software applicativo e l'interfaccia utente. Naturalmente questa suddivisione del lavoro può essere ottenuta anche utilizzando due dispositivi separati, ma l'integrazione dei due core nel medesimo chip consente di semplificare notevolmente il sistema riducendone i costi; secondo Texas Instruments il risparmio ottenibile sull'intera lista dei materiali può raggiungere il 50%.
Nei dispositivi della famiglia Integra la dotazione di periferiche integrate ad alta velocità è la stessa già vista per la famiglia Sitara (PCIe Gen2, doppia interfaccia Gigabit Ethernet, doppia interfaccia Ddr2/Ddr3, interfacce Sata 2.0 per il collegamento a due disk drive); uguale anche la gamma di sistemi operativi utilizzabili, che comprende Linux, Windows Embedded Compact 7 e Android. Anche in questo caso i due dispositivi differiscono tra loro per la dotazione dell'acceleratore grafico 3D, presente solo sul C6A8168. I processori della famiglia Integra si rivolgono a una grande varietà di applicazioni quali, ad esempio, i sistemi di visione in campo industriale, i sistemi di misura e collaudo ad alte prestazioni, la gestione delle immagini in campo medico e biologico, il controllo del traffico aereo.
Un esempio:
i sistemi di visione
Nel corso della presentazione di questi nuovi prodotti, Texas Instruments ha fornito un esempio applicativo per i dispositivi della famiglia Integra riguardante i sistemi di visione. TI ha sottolineato che l'impiego della Api standard OpenCV, per l'accelerazione tramite Dsp degli algoritmi di imaging e di analisi delle immagini, facilita il riutilizzo del software; inoltre il potente Dsp e le Ddr2/Ddr3 fino a 1600 MHz consentono di trattare grandi quantità di dati; le prestazioni del core Arm, insieme ai due Ethernet Mac da 1 Gbps, forniscono le capacità di controllo e comunicazione necessarie per inviare all'esterno i risultati dell'analisi e/o le immagini acquisite; la funzionalità di calcolo in virgola mobile del Dsp, infine, consente di mettere a punto gli algoritmi di visione su un PC e di trasferirli facilmente all'ambiente embedded. Sempre con riferimento a un sistema di visione, secondo Texas Instruments un singolo dispositivo Integra C6A8167 può rimpiazzare tre diversi chip: l'Fpga utilizzato come interfaccia per gli ingressi e le uscite video e per la pre-elaborazione dell'immagine; il Dsp che svolge le funzioni di elaborazione dell'immagine, estrazione delle caratteristiche (feature estraction), rivelazione/segmentazione; e infine il microprocessore incaricato di controllare il sistema. Nell'esempio di TI, questa sostituzione consente un sostanziale dimezzamento dei costi, oltre a una netta riduzione delle dimensioni della scheda.
Facilitare
la programmazione Dsp
Il sistema di sviluppo messo a punto da Texas Instruments per le due nuove famiglie di dispositivi, denominato EZ Software Development Kit, comprende i sistemi operativi (Linux, Windows Embedded Compact 7 e Android), i driver (per periferiche, interfacce di connessione e display), il launcher per le applicazioni grafiche basate su schermo tattile, il kit per lo sviluppo della grafica, vari esempi e lo starter code per la grafica. Il kit comprende inoltre due strumenti che mirano a facilitare la programmazione del core Dsp da parte degli sviluppatori abituati a lavorare con Arm: si tratta di C6EZRun, per il trasferimento del codice (code porting), che consente di far eseguire al Dsp il codice scritto per Arm senza dover apprendere l'architettura del Dsp stesso; e di C6EZAccel Library, comprendente centinaia di algoritmi ottimizzati per i Digital Signal Processor e rivolti all'elaborazione dei segnali, dotati delle Api di Arm per ridurre i tempi di sviluppo. Il kit, inoltre, è supportato dall'ambiente di sviluppo integrato Code Composer Studio di Texas Instruments, che fornisce un'interfaccia di programmazione comune alle altre famiglie di processori TI per ridurre la necessità di apprendimento. Texas Instruments ha messo a punto anche una scheda di valutazione, comune alle famiglie Sitara e Integra, dotata di un display tattile Lcd e comprendente sistema operativo e vari strumenti software. Secondo TI, questo modulo consente di realizzare una prima “demo” del progetto in meno di dieci minuti e di completare lo sviluppo in meno di un'ora.
