Melyik beágyazott processzorarchitektúra a következő évtized nyertese?

Ankur Tomar, a Farnell Solutions marketing menedzsere megvizsgálja a rendelkezésre álló különböző lehetőségeket, és rávilágít az előnyökre és hátrányokra, amelyek a jövőbeli döntések meghozatalakor fontosak lehetnek.

Egy ideje élénk vita folyik sok mérnök és fejlesztő fejében a beágyazott processzorarchitektúrák jövőjéről. Bár a beágyazott chiparchitektúrák piacán egyértelműen vannak kialakult vezetők, az ágazat olyan gyors ütemben bővül, hogy az elkövetkező években számos új lehetőség várható, és természetesen mindig lesz hely az innovációnak és az új szereplőknek egy ilyen izgalmas területen.

A nagy kérdés tehát továbbra is fennáll – melyik technológia fogja uralni a piacot a következő évtizedben?

Jelenleg három főszereplő található a mezőny élén

Az elektronikai alkatrészek forgalmazásában szerzett több mint 80 éves tapasztalatával a Farnell jó helyzetben van ahhoz, hogy jól ismerje a beágyazott chipek piacát.
A vállalat felismerte, hogy három fő versenyző van a versenyben: az x86, az ARM és a RISC-V mikroprocesszorok. Ez a három utasításkészlet-architektúra (Instruction Set Architecture – ISA) nagyon különböző megközelítéseket képvisel.
Ezeket az utasításkészlet-architektúrákat nem kizárólag beágyazott alkalmazásokban használják. Míg az x86-os (Intel és AMD) processzorokat elsősorban számítógépekben és szerverekben használják, addig az ARM (Qualcomm és MediaTek) processzorok általában az okostelefonok és táblagépek architektúráját részesítik előnyben. Az ARM széles körben szerepelt a jelenleg a piacot uraló beágyazott rendszerekben. A legújabb belépő a RISC-V, amely 2011-ben, 26 évvel az első ARM processzor gyártása után született meg.
Ha közelebbről megvizsgáljuk az egyes lehetőségeket, akkor az segít megérteni, hogy a RISC-V és az ARM processzorok a csökkentett utasításkészletű számításon (RISC) alapulnak, míg az x86-os processzorok a komplex utasításkészletű számítást (CISC) használják. Természetesen a kettő között számos előny és hátrány van, ezért a piaci megfigyelők véleménye megoszlik. A beágyazott rendszerekben azonban a RISC-architektúrák alacsonyabb energiafogyasztása miatt alkalmasabbak a korlátozott energiafogyasztású alkalmazásokhoz, különösen az akkumulátorral működő eszközökhöz.

Nyílt és zárt szabványok

Az x86 szabadalmaztatott, és az Intel tulajdonában van, de az AMD olyan processzorokat hozott létre, amelyek kompatibilisek, és ugyanazt a kódot képesek futtatni. Az ARM szintén egy szabadalmaztatott ISA, amelyet a processzormag tervezésével együtt licencbe adnak a vállalatoknak az utasításkészlet megvalósításához. A RISC-V azonban egészen más megközelítést alkalmaz. Ez egy nyílt szabványú ISA, ami azt jelenti, hogy bárki használhatja saját chipek tervezéséhez, anélkül, hogy licencköltségeket kellene fizetnie. A fejlesztő is testre szabhatja.
A Semico Research 2019-es tanulmánya szerint egyre több, különböző méretű vállalat kezd RISC-V megoldásokat tervezni, olyannyira, hogy a piac 2025-re várhatóan 62,4 milliárd RISC-V magot fog fogyasztani (ebből 16,7 milliárdot az ipari szektor). Ez körülbelül kétszer annyi magot jelent, mint a 2022-ben leszállított ARM-magok száma.
Úgy tűnik azonban, hogy a mérnökök nem hisznek abban, hogy ez a RISC-V felé történő átállás megvalósul, mivel az Avnet element14 közösség körében nemrégiben végzett felmérésben részt vevő mérnökök többsége úgy vélte, hogy az iparágat a 32 bites processzorok fogják uralni.

Moduláris RISC ISA-k

Figyelembe véve a különböző beágyazott szoftverarchitektúrák relatív erősségeit, a Farnell által megkérdezettek 51%-a szerint az ARM fogja uralni a piacot a következő évtizedben. Ehhez képest 23%-uk a RISC-V, 13%-uk pedig az x86 mellett foglalt állást. Az utolsó 13% többsége, aki szerint más lesz a győztes, úgy vélte, hogy valószínűbb az, hogy a következő 10 évben egy új architektúra kerül kifejlesztésre, amely uralni fogja a piacot és átveszi az összes meglévő architektúra helyét, mint hogy egy meglévő architektúra, például a MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) kerüljön előtérbe.
A kaliforniai Grand View Research szerint a beágyazott piac közel fele 32 bites, így nem meglepő, hogy a mérnökök szerint a 32 vagy 64 bites architektúrák fognak dominálni. Érdekes, hogy szerintük a nyílt forráskódú RISC-V potenciálisan alacsonyabb költségei és nagyobb rugalmassága miatt sem lesz vonzóbb a szabadalmaztatott ISA-knál.
Az ARM azonban számos mérnök és beágyazott vállalat bizalmát elnyerte, akik befektetnek az ezen architektúrával kapcsolatos szaktudásuk fejlesztésébe, újrafelhasználható kódot írnak, és számos új fejlesztőeszközt vásárolnak. Ez az architektúrába vetett bizalom annak ellenére megvan, hogy az ARM közeljövője körül némi bizonytalanság van, beleértve a 2023-ban esedékes tőzsdei bevezetést is.

Felkészülés minden alternatívára

Bár meglepő lehetett, hogy a Farnell által megkeresett mérnökök és fejlesztők kevesebb mint negyede gondolta úgy, hogy 10 év múlva a RISC-V lesz a domináns beágyazott processzorarchitektúra, az már kevésbé volt meglepő, hogy az x86 ilyen rosszul szerepelt a felmérésben. Ez inkább azért volt várható, mert a PC-k optimalizálására való összpontosítás miatt az ezen architektúrán alapuló processzorok általában kevésbé alkalmasak beágyazott alkalmazásokhoz, és az IoT forradalom hatalmas igényt támaszt a nagyon alacsony fogyasztású, akkumulátorral működő beágyazott termékek iránt. Mindazonáltal az x86-os architektúrát várhatóan még mindig jelentős számú beágyazott rendszerben fogják használni a belátható jövőben.
Bármelyik irányba is haladjon a piac – a Farnell olyan helyzetbe hozta magát, hogy minden lehetőséget ki tud szolgálni –, a beágyazott processzorok piacán tevékenykedőknek mindenképpen figyelemmel kell kísérniük a trendeket és a fejleményeket, hogy elkerülhessék annak a veszélyét, hogy egy olyan architektúrához ragaszkodjanak, amely sikertelen, és ezért kevesebb processzor kerül a piacra. Ha a mérnökök és fejlesztők „rossz lóra” tesznek, az azt eredményezheti, hogy jelentősen csökken a választék a piacon, és nem marad más választásuk, minthogy kevésbé ideális eszközöket használjanak a terveikhez. Nyilvánvaló, hogy olyan utat nem szabad választani, ami gátolja a piac fejlődését, hiszen alapvető feladat megfelelni a felhasználók igényes követelményeinek.

Farnell element14
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 016 413
Műszaki támogatás e-mailben: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
http://hu.farnell.com
www.element14.com