De ceva timp, există o dezbatere aprinsă care îi preocupă pe mulți ingineri și dezvoltatori și care se referă la viitorul arhitecturilor de procesoare embedded.
Deși există în mod clar lideri consacrați în piața arhitecturilor de cipuri embedded, sectorul se extinde într-un ritm atât de rapid încât se așteaptă ca în anii următori să apară multe oportunități noi și, desigur, va exista întotdeauna loc pentru inovare și pentru noi jucători într-un domeniu atât de aglomerat.
Așadar, marea întrebare rămâne – care tehnologie va ajunge să domine piața în următorul deceniu?
În prezent, trei actori principali se află în fruntea acestui domeniu
Cu o experiență de peste 80 de ani în distribuția de componente electronice, Farnell este bine plasată pentru a avea o înțelegere puternică a pieței cipurilor embedded.
Compania recunoaște că există trei concurenți principali în această cursă – microprocesoarele x86, ARM și RISC-V. Aceste trei arhitecturi ale setului de instrucțiuni (ISA – instruction-set architectures) reprezintă abordări foarte diferite.
Aceste arhitecturi ISA nu sunt utilizate exclusiv în aplicațiile embedded. În timp ce procesoarele x86 (Intel și AMD) tind să fie utilizate, în principal, în calculatoare și servere, procesoarele ARM (Qualcomm și MediaTek) constituie, de obicei, arhitectura preferată pentru telefoanele inteligente și tablete. ARM a fost prezentă pe scară largă în sistemele embedded, care, în prezent, domină piața. Cel mai nou concurent este RISC-V, care a fost creat în 2011, la 26 de ani după ce a fost produs primul procesor ARM.
Dacă analizăm mai îndeaproape ofertele respective, este util să înțelegem că procesoarele RISC-V și ARM se bazează pe un set redus de instrucțiuni de calcul (RISC – Reduced Instruction Set Computing), în timp ce procesoarele x86 utilizează un set complex de instrucțiuni de calcul (CISC – Complex Instruction Set Computing). Desigur, există multe avantaje și dezavantaje între cele două, motiv pentru care observatorii pieței au opinii împărțite. Cu toate acestea, în sistemele embedded, consumul mai redus de energie al arhitecturilor RISC le face mai potrivite pentru aplicațiile cu consum limitat de putere, în special pentru dispozitivele alimentate cu baterii.
Standarde deschise și închise
x86 este un procesor proprietar deținut de Intel, dar AMD a creat procesoare compatibile și care pot rula același cod. ARM este, de asemenea, o arhitectură ISA proprietară, a cărei licență este acordată companiilor, împreună cu proiectarea nucleului de procesor pentru implementarea setului de instrucțiuni. În schimb, RISC-V are o abordare foarte diferită. Este o arhitectură ISA cu standard deschis, ceea ce înseamnă că oricine o poate folosi pentru a-și proiecta propriile cipuri fără a plăti costuri de licențiere. De asemenea, poate fi personalizată de către dezvoltator.
Potrivit unui studiu realizat în 2019 de Semico Research, un număr tot mai mare de companii, de diferite dimensiuni, încep să proiecteze soluții RISC-V, în măsura în care se așteaptă ca piața să consume 62,4 miliarde de nuclee RISC-V până în 2025 (din care sectorul industrial va reprezenta 16,7 miliarde). Aceasta înseamnă aproximativ dublul numărului de nuclee ARM livrate în 2022.
Se pare, însă, că inginerii nu cred că această migrare către RISC-V se va materializa, majoritatea celor care au participat la un sondaj recent al comunității Avnet element14 indicând că, în opinia lor, industria va fi dominată de tehnologia pe 32-biți.
Sisteme modulare RISC ISA
Luând în considerare punctele forte ale diferitelor arhitecturi software embedded, 51% dintre cei chestionați de Farnell au declarat că ARM va domina piața în următorul deceniu. În comparație cu 23% care susțin RISC-V și 13% care au optat pentru x86. Referitor la ultimii 13%, care au fost de părere că va exista un alt câștigător, cei mai mulți dintre aceștia sunt de părere că în următorii 10 ani va apărea o nouă arhitectură care va ajunge să domine piața și să ia locul arhitecturilor existente, cum ar fi MIPS, care va ieși în evidență.
Aproape jumătate din piața de sisteme embedded este pe 32-biți, potrivit Grand View Research, cu sediul în California, așa că nu este surprinzător faptul că inginerii consideră că arhitecturile pe 32- sau 64-biți vor domina. Este interesant că aceștia consideră că potențialele costuri mai mici și flexibilitatea mai mare ale RISC-V cu sursă deschisă nu o vor face mai atractivă decât arhitecturile ISA proprietare.
Cu toate acestea, ARM a câștigat încrederea multor ingineri și companii specializate în aplicații embedded care au investit în dezvoltarea expertizei lor în această arhitectură, scriind coduri care pot fi reutilizate și achiziționând o serie de noi instrumente de dezvoltare. Totala încredere în această arhitectură se manifestă în condițiile în care există o oarecare incertitudine în ceea ce privește viitorul imediat al ARM, incluzând aici o eventuală ofertă publică inițială (IPO) mai târziu în 2023.
Satisfacerea tuturor opțiunilor
Deși poate că a fost surprinzător să vedem că mai puțin de un sfert dintre inginerii și dezvoltatorii contactați de Farnell au estimat că RISC-V va fi arhitectura dominantă a procesoarelor embedded în următorii 10 ani, nu a fost atât de șocant să constatăm că x86 a obținut rezultate atât de slabe în cadrul sondajului. Acest lucru era de așteptat, deoarece accentul pus pe optimizarea PC-urilor tinde să însemne că procesoarele bazate pe această arhitectură sunt mai puțin potrivite pentru aplicațiile embedded, iar revoluția IoT generează o cerere uriașă de produse embedded cu consum foarte redus de energie și care funcționează cu baterii. Cu toate acestea, se așteaptă ca arhitectura x86 să fie utilizată în continuare într-un număr semnificativ de sisteme embedded în viitorul apropiat.
Indiferent de direcția pe care o ia piața – iar Farnell s-a plasat într-o poziție în care poate satisface toate opțiunile – este esențial pentru cei care activează în cadrul pieței procesoarelor embedded să urmărească îndeaproape tendințele și evoluțiile, deoarece trebuie să evite pericolul de a se atașa de o arhitectură care nu are succes și, prin urmare, va avea mai puține procesoare pe piață. Dacă inginerii și dezvoltatorii vor miza pe un “cal nepotrivit”, acest lucru ar putea avea ca rezultat reducerea semnificativă a posibilităților de alegere în piață, iar aceștia ar putea să nu aibă altă opțiune decât să utilizeze dispozitive mai puțin adecvate în proiectele lor. Este evident că acest lucru nu poate fi luat în considerare dacă se dorește ca piața să se dezvolte într-un mod care să îi permită să răspundă cerințelor exigente ale utilizatorilor.
Farnell | ro.farnell.com
